1. Hvorfor lagring av energi?

Lagring av energi kan være gunstig ut fra flere hensyn:

1.      Mellomlagring av energi

2.      Effektreduksjon ved høyt forbruk.

3.      Bidra til å stabilisere kraftnettet.

4.      Distribuert produksjon

5.      Smart grid

 

Mellomlagring av energi

Behovet for energi varierer på flere forskjellige tidsskalaer; fra time til time, dag til dag og sommer til vinter. På den annen side er produksjon av fornybar energi gjerne avhengig av værfenomener som vind, sol og regn. For å tilpasse energiproduksjonen til forbruket kan det derfor være nødvendig å mellomlagre energi i korte eller lengre tidsrom.

I Danmark dekkes ca. 20 % av kraftforbruket av vindturbiner, og ved ideelle vindforhold overskrider produksjonen behovet innenlands. Når det er mulig, selger danskene overskuddsproduksjonen til nabolandene, men det er ikke alltid behov for strømmen i disse markedene. Strømprisen kan i slike ekstremtilfeller bli så lav at produsenten går i minus på grunn av overføringsgebyr, og løsningen er å redusere produksjonen i turbinene. Danmark har planer om at 50 % av elektrisiteten skal dekkes av vind innen 2025, dermed blir det enda viktigere å finne en lagringsmulighet for overskuddsenergi. Det er ikke bare Danmark som står ovenfor denne utfordringen, dette gjelder de fleste land som i stadig større grad baserer sin kraftproduksjon på fornybare energikilder som vind og sol.

I mai 2012 ble det satt en ny tysk solkraftrekord da 50 % av Tysklands strømbehov i noen timer ble dekket av solceller. Det er derfor ikke overraskende at man i Tysland har redusert «feed-in tariffen» og innført insentiver som fremmer solcellesystemer med energilagring. På denne måten kan selvforsyningsgraden økes, samtidig som produksjonstopper midt på dagen reduseres.

Når det gjelder elektrisitet er Norge i en særstilling, ettersom størstedelen av vår elektrisitetsproduksjon kommer fra magasinert vannkraft. Vannkraft fra magasiner er lett å regulere og responstiden er svært kort. På grunn av begrensninger i overføringskapasitet i nettet kan det likevel være behov for lokale lagringsløsninger selv i Norge. Vannkraft uten magasiner og vannkraft i elver har dårligere reguleringsevne.

Effektreduksjon ved høyt forbruk/ topplast

Behovet for energi varierer som sagt gjennom døgnet og året, noe som fører til at prisen på kraft varierer tilsvarende. Kraftprisen er høyest når forbruket er høyest da det er den dyreste formen for energiproduksjon som startes opp for å dekke topplasten i kraftsystemet. Gjennom å lagre elektrisitet kjøpt ved lavere priser og bruke dette til å dekke topplasten i perioder med høyt forbruk kan man erstatte bruk av den dyrere formen for energiproduksjon.

Bidra til å stabilisere kraftnettet

En viktig oppgave for nettselskapene er å sikre forbrukerne en kontinuerlig og fleksibel kraftforsyning. Behovet hos kundene vil variere gjennom døgnet og året. For å møte dette varierende behovet bør kraften produseres fortløpende basert på presise forbruksprognoser. Dersom tilstrekkelig mengde elektrisitet ikke kan leveres akkurat når kunden har behov for den, vil kvaliteten på elektrisiteten bli dårligere. Lagring av energi kan bidra til å balansere forbruk og etterspørsel i et kraftsystem. Dersom energilageret er koblet til kraftnettet kan det også bidra til å forbedre spennings- og frekvenskvaliteten i kraftnettet. 

Distribuert produksjon og forsyningssikkerhet

Noen steder kan begrensninger i overføringskapasitet i kraftnettet tvinge frem behov for lokale lagringsløsninger. Her vil lagringsløsningen være et virkemiddel for bedre utnyttelse av nettkapasiteten. Dermed unngår netteieren en kostbar oppgradering av det lokale nettet. Et lagringsalternativ kan også være en god teknisk løsning for innfasing av lokal produksjon. I et slikt tilfelle ønsker man å oppnå det motsatte, nemlig at overføringen av elektrisitet til hovednettet skal være mulig, samtidig som man unngår nettutbygging. Langs kysten finner man mange øysamfunn der dette er en aktuell problemstilling, og et godt eksempel er Utsira. I et demonstrasjonsprosjekt på Utsira ble det produsert elektrisitet fra vind, og ved høy produksjon ble elektrisiteten lagret som hydrogen. Ved for lite vind ble hydrogenet benyttet til elektrisitetsproduksjon, slik at kundene fikk oppfylt sine behov, uavhengig av vindstyrken. Demonstrasjonsprosjektet er nå avsluttet.

Noen brukere, som for eksempel sykehus eller dataselskaper, er avhengige av sikker elektrisitetsforsyning. For å sikre seg mot forstyrrelser i forsyningen benyttes ofte lokal energilagring i kombinasjon med nødstrømsforsyning. Denne typen systemer kalles gjerne nødstrømsystemer (eng: ”Uninterruptible Power System”, UPS), og det er som regel brukeren selv som står for innkjøp, drift og vedlikehold av denne typen systemer. Som effektregulering har ikke UPS-systemene noen viktig rolle, med mindre det gis anledning til at brukere av slike systemer kan frakobles nettet i perioder med mangel på effekt.

Smart grid og avanserte måle- og styringssystemer (AMS)

Hoved produksjonskilden i det norske kraftsystemet er store vannkraftverk med magasiner hvor produksjonen kan reguleres raskt opp og ned. Det norske kraftnettet er også tilpasset flyt av kraft fra slike store kraftstasjoner til forbrukerne. Nå installeres det mye ny fornybar kraft som vind, sol og elvekraft. Produksjonen fra disse energikildene følger ressurstilgangen, som solintensivitet, vind eller vannføring, og lar seg kun i liten grad regulere. Dette øker behovet for oppgraderinger av dagens kraftnett, men også behovet for et smart og fleksibelt kraftnett som kan håndtere nye måter å produsere og bruke kraft på.

Innføring av smarte målere, eller «Avanserte måle- og styringssystemer» (AMS), er en del av utbyggingen av smartgrids. AMS vil erstatte strømmåleren i sikringsskapet, og automatisk sende timesavlesning til nettselskapet. I tillegg vil den kunne gi løpende prisinformasjon og momentant forbruk, automatisk styring av apparater, forbrukshistorikk og mulighet for kommunikasjon med f.eks. pc eller smarthus. Dette vil gi forbrukeren er større forståelse og kontroll over eget kraftforbruk og hva kraften til enhver tid koster. Noe som igjen kan føre til at forbruket blir forsøkt tilpasset slik at det brukes mindre elektrisitet når prisene er høyest. Enkelte husstander og bedrifter har allerede fått installert de nye smarte målerne, og innen 1. januar 2019 skal alle norske husholdninger få byttet ut sine gamle strømmålere med digitale, smarte målere.

Lagring av energi kan komme til å spille en vesentlig rolle i et fremtidig smartgrid. Dersom lagringen blir gjort på forbrukersiden av transformatorstasjoner, kan det bidra til å kontrollere kraftflyten og opprettholde spennings- og frekvenskvaliteten i kraftnettet. Videre kan lagring av energi bidra til elektrifisering av eksisterende utstyr samt integrere dette i smartgridet. Et godt eksempel på en slik tilnærming er elbiler som har potensiale for ikke kun å representere et forbruk, men også et lagringsmedium (gjennom batteriene) som kan levere kraft til nettet når kraftprisene er høye. Lagring av energi kan også være et nyttig bidrag for å sikre krafttilgangen når AMS innføres.