Norsk professor: Så bidrog solkraften till Europas värsta strömavbrott

Åsikterna går isär gällande orsakerna till strömavbrottet i Spanien tidigare i år. Efter de första utredningsrapporterna den 18 juni har en öppen konflikt blossat upp kring orsakerna.

Den spanska regeringen lägger skulden på både elproducenterna och systemoperatören, medan operatören enbart pekar på producenterna.

Grundorsaken

En närmare granskning av operatörens egna data visar dock en tydlig rotorsak: runt 1,3 gigawatt solkraft kopplade bort sig från nätet inom en sekund. Det skedde långt innan något större fel inträffade i nätet.

En produktionsförlust av den storleken ligger nära gränsen för vad elnätet är konstruerat att klara.

Dessutom observerades påtvingade frekvenssvängningar från solkraften innan den började kopplas bort, vilket indikerar instabilitet utan nödvändiga verktyg för att dämpa den.

USA:s energidepartement (DOE) har nyligen varnat för att antalet strömavbrott kan öka hundrafalt om landet fortsätter att stänga ned planerbar produktion utan att ersätta den med ny, fast produktionskapacitet. Just detta har skett i Spanien.

Låg andel synkron elproduktion

I en rapport beställd av de spanska elföretagens branschorganisation Aelec framgår att de initiala produktionsbortfallen inträffade i de områden som har lägst andel synkron elproduktion såsom vattenkraft, kärnkraft och gaskraft. Andelen synkron elproduktion låg mellan 3 och 12% i de regioner där de första produktionsbortfallen ägde rum.

Synkron elproduktion bidrar med nödvändig spänningsreglering och svängmassa. Det är därför ingen tillfällighet att strömavbrottet startade i de mest sårbara områdena.

Spänningen föll i söder

Vid tidpunkten för störningen stod vind- och solkraft för cirka 70% av den totala produktionen. Ur ett energisäkerhetsperspektiv är det mycket riskabelt att bygga upp ett system som tidvis domineras av sol- och vindkraft.

Ett stabilt elsystem kräver kontroll över både frekvens och spänning.

Frekvensstabiliteten gäller hela nätet, medan spänningsstabiliteten är lokal.

I det här fallet föll spänningen först – långt innan frekvensen kollapsade – och bristen på lokalt spänningsstöd i södra Spanien gjorde systemet sårbart.

Att skylla avbrottet på de få återstående stabiliserande resurserna, som kärnkraft eller vattenkraft, är att börja i fel ände. Problemet var att systemet drevs med så liten stabilitetsmarginal att ett enda större fel riskerade att slå ut hela nätet.

Förbindelsen havererade

Dessutom havererade elförbindelsen mellan Spanien och Frankrike. Denna orsakades av överbelastning när sol och vind låg på toppnivåer. Brist på stabiliserande mekanismer i Spanien innebar att svängningarna inte kunde dämpas.

Fyra sekunder efter att Spanien isolerats från Frankrike kollapsade systemet helt – med låg tröghet och otillräckliga stabiliseringsresurser kvar för att hindra ett totalt strömavbrott.

Ingen slump

Det är ingen slump att de första produktionsbortfallen ägde rum i de delar av landet där den synkrona elproduktionen också var lägst.

Med en så hög andel sol- och vindkraft blir elsystemet mer sårbart. Risken för fler strömavbrott framöver är förstås påtaglig.

Jonas Kristiansen Nøland, professor i energikonvertering vid Norges Teknisk-naturvetenskapliga universitet (NTNU).