Så här används batterier i elnäten

På grund av klimatförändringarna behöver vårt energilandskap snabbt omformas. Till exempel har Sverige som mål att all el ska komma från förnybara källor år 2040, och inom hela EU är målet att andelen förnybart inom el-, värme- och transportsektorn ska vara 32 procent år 2030.

Komplexa krav när det gäller kraftsystemet måste uppfyllas för att den elektrifiering som behövs ska kunna införas i alla sektorer. Här ligger fokus på systemtjänster som ska se till att frekvensen och spänningen i näten är stabila trots en alltmer volatil inmatning av förnybar kraft. Fram tills i dag har detta i första hand skötts av konventionella kraftverk. I framtiden kan decentraliserade anläggningar med hög flexibilitet, som batterilagringsanläggningar, i större utsträckning bidra till att förbättra integrationen av vind- och solkraft.

Andelen vind- och solkraft kommer att växa samtidigt som kostnaderna kommer att minska. Nya och ekonomiskt gångbara affärsmodeller för etablering av batterilagringssystem kommer att dyka upp. Sebastian Gerhard, Batteries Director vid Vattenfall, ger en aktuell översikt över ämnet:

Batterier och förnybart: en idealisk kombination

I ett hybridkraftverk kombineras vind- eller solkraftsproduktion med batterilagring på samma ställe.

Batterilagringssystem vid Pen Y Cymoedd-anläggningen.

– En sådan kombination har många fördelar. Produktion, lagring och nätanslutning sker inom samma infrastruktur, och driften blir mer ekonomisk. Hybridanläggningar med batterilagring bidrar till mer stabila nät, och de kan ge ytterligare intäkter för vindkraftsoperatörer, säger Sebastian Gerhardt.

Vattenfalls största batterilagringssystem är ett 22 megawatt stort flaggskeppsprojekt vid den landbaserade vindkraftparken Pen Y Cymoedd i Wales, som togs i drift 2018. Lagringssystemet för litiumjonbatterier tillhandahåller en driftsreserv för stabilisering av stamnätet kallad Enhanced Frequency Response, EFR.

Batterilagringssystem vid vindkraftparken Princess Alexia i Nederländerna.

Vid vindkraftparken Princess Alexia i Nederländerna är 88 BMW i3-batterier integrerade i ett jättebatteri för lagring av vindkraft. En kombination av vind- och solkraft med batterilagring planeras för vindkraftparken Haringvliet nära Rotterdam. Där väntas ett batteri på 12 megawatt kunna användas som en primär driftsreserv med start år 2020.

I Hamburg-Curslack har en vindkraftpark i kombination med batterilagring varit i drift sedan september 2018. Detta lagringsreservkraftverk, som byggdes som en del av det stora projektet NEW 4.0 – Norddeutsche EnergieWende, kommer att användas som ett sätt att forska i möjligheterna för systemintegrering av förnybar energi.

Genom sammankopplingen med batterilagring optimeras elförsörjningen från vindkraftparken, vilket innebär att behovet av att stänga ned vindkraftverk vid överbelastning av nätet kommer sannolikt att minska i framtiden.

Curslack batterilagringssystem.

Sebastian Gerhard beskriver fler möjligheter med etablering av batterilagringssystem:

– Vi samarbetar med våra projektpartners Nordex och Hamburg University of Applied Sciences för att utveckla modeller för innovativa systemtjänster. I detta ingår reservkapacitet för att kompensera för kortsiktiga variationer i nätfrekvensen. I framtiden skulle förnybart i kombination med batterilagring kunna erbjuda dessa tjänster baserat på efterfrågan på marknaden.

Batterilagring som en skräddarsydd lösning för kunder

Ett annat idealiskt användningsområde för batterilagring är datacenter. Dessa kunder har ett specifikt elbehov, en specifik laddningsprofil och strikta krav på oavbruten strömförsörjning. Batterilagringssystem kan vara ett alternativ till dieselgeneratorer för reservkraft.

I kombination med ett avtal om elförsörjning med förnybar el kan datacenter drivas utan att vara beroende av fossila bränslen.

Dessa ”energiköpsavtal för förnybar el” (Green Power Purchase Agreements, PPA) – långsiktiga avtal för elförsörjning med förnybar el som ingås direkt mellan en elkund (köpare) och en kraftverksoperatör (säljare) – kommer att spela en viktig roll en marknadsmiljö som måste klara sig utan subventioner i framtiden. Många företag har satt upp ambitiösa klimatmål, och med ett elhandelsavtal de förbättra sin koldioxidexponering och bidra till energiomställningen.

Batterilager för peak shaving i Hamburg.

Utveckling av batterier för peak shaving kan också vara användbart för särskilt elintensiva industriföretag. Under höglastförhållanden hämtas el från batterilagringssystemet i stället för från elnätet. Den första kund som Vattenfall installerade ett peak shaving-system åt 2018 är ett stort logistikföretag i Hamburgområdet.

Batterier är också lämpliga för mobila lösningar. Under världens första klimatneutrala alpina världsmästerskap som anordnades i Åre 2019 kunde skotrar och andra elfordon hela tiden laddas med förnybar el via ett mobilt lagringssystem som tillhandahölls av Vattenfall.

Mobilt batterilagringssystem användes i Åre.

Dessutom erbjuder BU Network Solutions batterier för att balansera fluktuationer i nätverket med hjälp av batterier. På så sätt kan batterier hjälpa till att undvika regionala flaskhalsar i nätet.

Framtidens batterilagring

Batterier klarar en mängd olika slags uppgifter. Utöver lagring och strömförsörjning kan de användas i systemtjänster för nätstabilitet, balansering av eltjänster, peak shaving och säkring av avbrottsfri strömförsörjning.

– Andra användningsområden för batterier kommer att vara tänkbara i framtiden, säger Gerhard. Exempelvis kan batterier på ett mycket enkelt sätt transportera energi från en punkt till en annan. Batterier kan även användas för att förse kraftverk med black start-kapacitet för uppstart. Dessutom är balanstjänster i stor skala för energihandel tänkbara, något som skulle kunna innebära en snabbare energimarknad för att undvika kostnader från obalanserade nät.

Denna typ av mycket stora och mycket energikrävande batterilösningar är dock för dyr i dagsläget.

– Utöver kostnadsfaktorn är de batterier som är tillgängliga på marknaden i dag inte lämpliga för den här typen av lösningar. De konstanta lastcyklerna är mycket energiintensiva och påverkar livslängden, säger han.

Möjligheterna till utveckling beror också på vilket regelverk som gäller på respektive plats, och det finns i dag inga marknadsincitament för den här typen av användningsområden.

De potentiella användningsområdena för batteriladdning på resan mot en energivärld utan fossilbaserad elproduktion kräver även ytterligare teknisk utveckling i flera avseenden. Forskning behövs kring effektiv utveckling av de olika batterityperna, och batterikvaliteten måste förbättras. Dessutom måste framtida versioner av batterilagringssystem vara marknadsmässigt gångbara, vilket innebär att kostnaderna måste vara betydligt lägre och de allmänna förhållandena måste optimeras.

Sebastian Gerhard sammanfattar:

– Elektromobilitet har lett till ett stort uppsving för batterilagringsteknik. Många företag, däribland vi, använder sin expertis för att förbättra den marknadsmässiga gångbarheten och produktionskapaciteten. Som ett resultat av det utvecklas i Europa just nu ett stort FoU-center för lagringsteknik.

Läs mer

500 BMW i3-batterier stabiliserar stamnätet i Storbritannien i kombination med vindkraftparken Pen y Cymoedd i Wales 

Elbilsrally nästa för Vattenfalls batterilager i Åre