Mangel på transformatorer hindrer det grønne skiftet

De fleste tenker nok ikke så mye på transformatorer og hvorfor de er så viktige. Vi ser dem ikke når vi passerer en høyspentstasjon langs motorveien, eller når vi går forbi en metallboks som gir fra seg en stille summing.

Men transformatoren er helt avgjørende for vekselstrømnettet som har sørget for den distribusjonen av elektrisk energi i vår moderne verden i mer enn 100 år.

Elektrisk energi har ofte reist gjennom fem eller seks transformatorer før den når fra produksjonsanlegget til stikkontakten.

Som på ingeniørhøyskolen

Siden transformatoren ble oppfunnet på slutten av 1800-tallet, har det i bunn og grunn vært den samme teknologien – den samme undertegnede lærte på ingeniørutdanningen på slutten av åttitallet.

Her moret vi oss med å dimensjonere og konstruere store og små transformatorer med datidens beregningsverktøy. Studieturen gikk til ABB i Ludvika i Nord-Sverige (nå eid av Hitachi Energy) for å se hvordan de gigantiske trefasetransformatorene – som fylte en liten lagerhall, kunne håndtere over 1000 MVA (Mega Volt Ampere) og veide opp til 400 tonn – ble bygget.

Vi fikk også se hvor teknisk «vakker» en enkel transformator er: en rent analog passiv komponent basert på Faradays induksjonslov, uten bevegelige deler og med en elegant beskrivelse av forholdet mellom spenningen og antall viklinger rundt jernkjernene.

I tillegg er grunnmaterialene relativt ukompliserte: rent kobber og transformatorblikk, som egentlig bare er en jernlegering med et høyt innhold av silisium. I tillegg kommer innkapslingen, isoleringen av viklingene og oljen som skal kjøle ned alt sammen.

Og så er det tidsperspektivet: En kvalitetstransformator som blir vedlikeholdt, vil lett vare i 40-60 år – noen enda lenger.

Transformatoren er fortsatt viktig

De siste årene har deler av strømnettet endret struktur i takt med at det er blitt færre sentraliserte og flere desentraliserte kraftverk som solcellepaneler og vindturbiner.

Det finnes omformerstasjoner og effektelektronikk (som i noen tilfeller kan gjøre noe av det samme som en transformator) og mange flere internasjonale likestrømsforbindelser (HVDC), noe som stiller nye krav til transformatorene. Men transformatoren er fortsatt en viktig brikke for å få alt sammen til å fungere. Problemet er at det bygges for få transformatorer for den omfattende elektrifiseringen som pågår over det meste av verden. Dette gjelder både transformatorene som brukes i strømnettet, og de som installeres direkte på kraftverkene.

Begge typene leveres av relativt få selskaper – noen av de største er Siemens, GE og Hitachi – og de sliter med å utvide kapasiteten. Bare i EU alene regner man med at det må investeres 4380 milliarder danske kroner i strømnettet innen 2030, og en del av dette vil gå til transformatorer.

Produksjonen er under press

Situasjonen blir ikke bedre av at tusenvis av transformatorer har blitt sendt til Ukraina for å erstatte de som ble ødelagt av den russiske invasjonshæren. I bunn og grunn viser det hvor viktige transformatorer er for et velfungerende samfunn.

Men akkurat nå er produksjonskapasiteten sprengt, og hvis man bestiller en stor transformator i dag, vil det ta flere år før den blir levert. Dette skriver blant annet Euractiv.

Analysebyrået Wood Mackenzie anslår at leveringstiden i dag ligger på mellom 2,2 og 2,5 år i gjennomsnitt. Eksempler fra Tyskland viser at vindkraftprosjekter forsinkes med minst to år på grunn av mangel på transformatorer.

Samtidig har prisene økt med 60–80 prosent siden 2020, hovedsakelig på grunn av økte materialkostnader. For eksempel har prisen på transformatorblikk (Grain Oriented Electrical Steel) doblet seg, mens prisen på kobber har økt med 50 prosent.

I ekstreme tilfeller ser analytikere ventetider på opptil fire år fra bestilling til levering.

Arbeidskraft og materialer

Men én ting er å ønske å utvide produksjonen, noe annet er å skaffe råmaterialene og folk med riktig kompetanse. Å bygge transformatorer er et svært spesialisert håndverk, og det er bare noen få deler av prosessen som kan automatiseres.

Som nevnt bygges jernkjerner av tynne jernplater av riktig kvalitet som presses tett sammen, og kobberviklinger som må isoleres og legges helt riktig for å unngå «hotspots» der kan oppstå kortslutning.

En annen utfordring er at store transformatorer ikke er hyllevare. De må utformes og dimensjoneres slik at de passer til hvert sted i kraftnettet. Det gjelder både elektroteknisk og geografisk – eksempel kan noe så enkelt som utetemperaturen.

Så langt melder produsentene at ordrebøkene er fulle frem til 2030.

Kapasiteten utvides sakte

Samlet sett betyr dette at produsentene har vært svært tilbakeholdne med å utvide produksjonskapasiteten. Og de produsentene som er store i dag, er bare store fordi de investerte på 1980-tallet.

Men noen produsenter investerer. Japanske Hitachi kunngjorde for eksempel at de vil doble produksjonskapasiteten innen 2027, og at de nå investerer mer enn 15 milliarder kroner.

Tidligere i år valgte Siemens å investere litt over 1,5 milliarder kroner for å utvide kapasiteten, mens brasilianske WEG S.A. investerer 2,3 milliarder kroner for å utvide produksjonen i Mexico for det nordamerikanske markedet. Også Virginia Transformer Corporation utvider kapasiteten.

Artikkelen ble først publisert på Ingeniøren for deres abonnenter. Den er tilgjengelig på norsk for abonnenter av Ekstra gjennom vår samarbeidsavtale.