Overvåkning kan gi bedre utnyttelse av strømnettet

Sandnes: Kan vi overføre mer strøm i høyspentnettet uten å bygge nye linjer? Ja, mener Sandnes-bedriften Heimdall Power. De utvikler utstyr som skal bidra til akkurat dette.

Overføringskapasiteten i strømnettet er begrenset. Et utslag av dette kan sees på strømprisene, hvor det er mye billigere strøm nord i landet enn i sør. Det er enkelt og greit ikke kapasitet nok til å overføre all kraften mellom landsdelene.

I teorien i alle fall. I praksis er det antakeligvis kapasitet til å overføre mer strøm enn det gjøres i dag.

Strømnettet fungerer litt som strømkursene i huset ditt. Selv om du har en kurs på 16 ampere er det ikke tilrådelig å belaste 16 ampere døgnet rundt. Det vil trolig før eller senere føre til varmgang, ettersom mange kurser vil ha mange svakheter som for eksempel koblingspunkter.

Sånn er det også i strømnettet – bare betydelig mer komplisert. Selv om selve ledningene i en høyspentlinje er dimensjonert for å kunne ta en viss effekt, er det mange faktorer som påvirker hvor mye linjen kan overføre til enhver tid. Og det er det svakeste leddet på linjen som bestemmer «fartsgrensen».

Særlig er det høyspentlinjens avstand til bakken som er førende. Når det går strøm, blir lederne varme, og metall utvider seg. Det gjør at lederne blir lengre, og siger ned mot bakken.

Vær og vind påvirker også dette. En varm og vindstille sommerdag kan bidra til såpass mye sig at effekten må reduseres. Netteieren overvåker flere faktorer som de justerer overføringskapasiteten etter. Derfor vil overføringskapasiteten variere gjennom døgnet.

Henter data fra de svakeste delene av nettet

Dette mener Heimdall Power at kan gjøres på en smartere måte. Nøkkelen er å vite mer om de svakeste leddene i nettet.

Med mer presis data om tilstanden på linjene på de utsatte stedene, vil det være mulig å utnytte kapasiteten langt mer effektivt enn i dag, hevder de. Med det kan vi spare samfunnet for utbygging av nye kraftlinjer.

Selskapets direktør Brage W. Johansen trekker frem vindparken Nordlicht i Tromsø, hvor netteier Arva var nødt til å bygge ny linje for å få ut kraften. Det eksisterende overføringsnettet hadde ikke nok kapasitet, og utbyggingen skulle koste rundt 250 millioner kroner.

I stedet valgte de Heimdall Powers løsning, som kommer på rundt fem millioner kroner. Med det forsvant behovet for å oppgradere linjene.

– Nettselskaper er gjennom 120 år vant til at man skal bygge ny linje når man trenger mer kapasitet. Vår løsning gjør at vi kan øke kapasiteten og livslengden på en linje. Må kapasiteten økes tar installasjonen bare et par dager og koster en prosent av hva det koster å bygge nytt, sier Johansen.

Neuroner

Løsningen kalles «Neurons», og består av små kuler omtrent på størrelse med en bowlingkule. Kulene, eller neuronene, er sensorplattformer. De monteres rett på faselederne, og måler strøm og spenning, men også temperaturen i linjen, vibrasjoner, og den fysiske vinkelen for å avgjøre om linjen siger.

Neuronet henter strøm fra magnetfeltet på linjen, og sender data til Heimdalls skytjeneste via mobilnett, LoRa og andre kommunikasjonsformer. Dermed kan den henge der i mange år uten videre behov for tilsyn.

I realiteten kan selvsagt ikke en sensorpakke øke linjekapasiteten, men sanntidsdata gir en langt mer dynamisk justering av overføringskapasiteten gjennom døgnet.

Ifølge Johansen er det trygt å overføre høyere effekt 90 prosent av tiden. Dette baserer han på data fra de siste to årene med installasjoner av neuroner i Norge.

– Vi ser at 60 prosent av tiden kan man belaste en linje med minst 25 prosent høyere effekt. 30 prosent av tiden kan man belaste med over 50 prosent høyere effekt. Det er bare 10 prosent av tiden man trenger å redusere, for da er linjen for varm. Det skjer stort sett på varme sommerdager uten vind. Da blir linjen varmest, sier Johansen.

Når linjene blir for varme er faren at de kan sige ned og henge for nærme terrenget. Det er også en fare for at de kan ryke. Siden det ikke er temperatursensorer på linjene, kan ikke all kapasiteten brukes, hevder Johansen.

– De fleste linjer kjøres på kapasiteten den har på en varm sommerdag. Det er få slike dager i Norge, men som operatør ønsker du aldri å nærme deg den grensen. Linja kan sige ti meter og bli ødelagt, sier han.

Tror løsningen kan ta av

Johansen beskriver det som digitalisering av strømnettet, og har tro på at netteiere i store deler av verden ønsker bedre styring av kapasiteten i nettet. Så langt har de 16 installasjoner i ni europeiske land. Så langt små installasjoner – Johansen venter på at at det skal komme større prosjekter hvor det er ønske om utstrakt kontroll over parameterne i strømnettet.

– Jeg hadde håpet at Norge skulle bli først ut, men behovet er enda større utenlands. Vi har kontakt med flere selskaper internasjonalt, og det er snakk om mange tusen sensorer og implementering over hele nett, sier han.

Helt unik er likevel ikke Heimdall Powers' idé. De har noen konkurrenter som startet tidligere. Sandnes-bedriften mener de har fordelen av å bruke nyere teknologi til lavere pris, som enkelt kan masseinstalleres.

– Når dette markedet tar av, er vi sikre på å ta en stor del av det. Vi har kontakt med rundt 200 selskaper, og ingen av dem har sagt at dette er en dårlig idé. Men det er ikke krav om å installere slike systemer mange steder i dag, sier Johansen.

Mange faktorer påvirker

Overføringskapasiteten til luftlinjer påvirkes av flere faktorer, forklarer Håkon Smith-Isaksen Holdhus, kommunikasjonsrådgiver i Statnett. Ledningstype, omgivelsestemperatur, vindstyrke, vindretning, solinnstråling og bakkeavstand er bare noen av faktorene.

– Mange av disse er dynamiske, og kapasiteten som settes kan derfor endre seg gjennom døgnet avhengig av informasjon som er tilgjengelig, sier Holdhus.

Overføringslinjene kan gå over svært lange avstander. Derfor vil de forskjellige faktorene variere underveis mellom to endepunkter på linjen. Dermed er det det svakeste punktet på linjen som avgjør kapasiteten på linjen.

Statnett kan ikke overvåke alle faktorene på ethvert punkt på linjen, og gjør derfor forenklinger. For eksempel måler de på utvalgte referansepunkter for blant annet værdata, og tar utgangspunkt i dette når de setter kapasiteten på linjen. Det er minste bakkeavstand langs overføringen som er avgjørende for hvor mye linjen til enhver tid kan belastes.

På spørsmål om hvilke insentiver netteier har for å utnytte kapasiteten bedre svarer Holdhus at sikker og effektiv drift av transmisjonsnettet er en del av Statnetts mandat, og at de hele tiden jobbe med å løse oppdraget på en god måte.

– Det innebærer blant annet å gi så mye kapasitet som mulig i nettet, samtidig som det driftes forsvarlig. Krav til nettvirksomhet er fastsatt gjennom lov og forskrift, og skal sikre samfunnsmessig rasjonell drift og utvikling, sier han.

Han sier videre at Statnett ønsker aktører med gode løsninger for å bedre utnyttelsen av nettkapasitet velkommen, og at Statnett selv har forsknings- og utviklingsinitiativer som sikter mot bedre utnyttelse av nettkapasiteten.

– Sensorer som kan måle eller gir grunnlag for å beregne bakkeavstand på kritiske punkt har blant annet blitt utprøvd i et teknologikvalifiseringsprosjekt. Det pågår også arbeid med å hente inn meteorologiske data i langt større omfang enn i dag. Ved både flere målte og prognoserte værdata vil vi kunne sikre en riktigere kapasitetsutnyttelse både i sanntid og ved fastsettelse av forventet overføringskapasitet kommende timer og dager, sier Holdhus.