Myteknusing gir kraftmilliarder

Vindkraft offshore vil vokse raskt. I 2030 har verden trolig sjudoblet sin evne til å produsere strøm fra havvind. Ved ilandføringen vil noe energi gå tapt. Et fenomen som bidrar til det, er “reaktiv effekt”. Dette er strøm som tar opp kapasitet i kabelen og øker tapene her, uten å bidra direkte til å overføre kraft – slik ølskum fyller glass uten å bidra til rusen.

Tap med slikt opphav, “reaktive tap” på fagspråket, kan nå minskes for en billig penge i havvindkabler, ved bruk av en ny metode som vi i Sintef har utviklet for kabeldrift. Metoden krymper reaktive tap så effektivt at noen ulønnsomme havvindplaner kan bli lønnsomme likevel. Nøkkelen til det hele er at vi har avlivet en myte.

“Læreboken” sier at når elkraft skal på tur, blir energitapet lavere jo høyere spenningen er under transporten. Men i lange tidsrom blir det motsatt, om havvindkraft skal hentes langt fra land som vekselstrøm, noe mange Nordsjø-planer legger opp til.

Lønnsom synd

Energi tapes på flere vis i vekselstrømkabler. Reaktive tap er den ene av to slike mekanismer. Disse tapene er lavest når spenningen er lav. I lange perioder er denne tapsformen den dominerende i lange havvindkabler. For operatører av slike kabler, vil det derfor lønne seg å synde mot læreboken i disse tidsrommene; holde spenningen lav. Ikke høy.

Justeres spenningen etter dette reviderte virkelighetsbildet, vil store ekstrainntekter bli til, ifølge en fersk studie vi har gjort: En stor Nordsjø-vindpark alene kan øke inntjeningen med 50 millioner euro (400 millioner kroner) over feltets levetid (25 år).

Tilsvarende totalgevinst for vindparkene verden vil ha til havs i 2030, kan bli fire milliarder kroner.

Rimelig utstyr

Noe reaktivt tap, “litt skum i glasset”, vil det alltid være i vekselstrømledninger. Men i kabler, ilandføringsvei for havvindkraft, er de reaktive tapene mye høyere enn i luftledninger, den vanligste overføringsteknologien på land.

Metoder som minsker reaktive tap nettopp i lange kabler finnes fra før. Men de krever utstyr på utvalgte steder langs kabelen. Til sjøs blir dette brysomt. For der må utstyret installeres under vann eller på en egen plattform. 

Langt billigere blir det å følge driftsmetoden vi har utviklet. For reguleringsutstyret metoden krever, er rimelig og passer både på eksisterende og nye kabler.

Nytenkning i stille vær

Her er mer av bakteppet for rådene våre om lange havvindkabler med vekselstrøm:

• Strøm er vandrende elektroner. Tapet folk flest vet om, skyldes at elektronene møter motstand i lederen (kalles aktivt tap). For slike tap gjelder læreboken: jo høyere spenning, jo lavere blir strømmene og dermed tapet.
• Når det blåser mye og vindturbinene går for fullt, er det høy trafikk av elektroner i kablene. Da er det klokt å følge læreboken. For da dominerer det aktive tapet.
• Men når det blåser mindre og “trafikken” avtar, synker det aktive tapet – og brått vil det reaktive tapet dominere og koste mest i. For dette tapet er tilnærmet uavhengig av trafikkmengden i kabelen.

Siden reaktive tap avtar når spenningen senkes, blir moralen: Når det er lite vind, lønner det seg å fravike læreboken og holde spenningen lav. 

Grenser tøyes

Tommelregelen er at vekselstrøm i kabel duger på strekninger inntil 100 kilometer uten spesielle tiltak. Men flere vindkraftutbyggere offshore tøyer nå denne grensen og vil bruke vekselstrøm på enda lengre havstrekk. Dette for å unngå dyre omformere som først gjør kraften om til likestrøm og så omformer den tilbake på land.

Denne tøyingen av grenser er bakgrunnen for studien vår. Og jo lengre kablene er, jo viktigere blir poenget vårt. For om en kabellengde dobles, mer enn dobles det reaktive tapet.  

Arbeidet har vi gjort i regi av NOWITECH, ett av Forskningsrådets fornybarlandslag.
Gevinstene vi har beregnet, er ett av mange drypp som vil gjøre vindkraftproduksjon offshore billigere. Driftsmetoden vår er gratis tilgjengelig for bransjen og er en frukt av kompetanse vi har bygd opp gjennom mangeårig forskning. Så dette er rask og langsom problemløsning i ett.

Artikkelen sto første gang på trykk i Dagens Næringsliv 26. mai 2017. Den gjengis her med DNs tillatelse.