Samhälle Åsikt
Naivitet låg bakom strömavbrottet i Spanien
Hela iberiska halvön blev nyligen strömlös. Nu börjar det stå klart att politiska ambitioner att bli ett globalt föregångsland med enbart förnybar el och en överdriven satsning på framför allt solceller tycks ha spelat en avgörande roll, skriver Jan Blomgren.
Triumfen var total. Spanien fick all sin el från förnybara källor: sol-, vind- och vattenkraft mitt på dagen, mitt i en arbetsvecka. Regeringen lät omvärlden veta att Spanien är det gröna föregångslandet; det skinande exemplet som övriga världen förväntades att följa. Sex dagar senare var hela Iberiska halvön, såväl Spanien som Portugal, totalt strömlös. 55 miljoner människor kastades snabbt in i ett förindustriellt tillstånd. Vad hade hänt?
Direkt efter att ljuset slocknade var den dominerande hypotesen att det handlade om en cyberattack. En främmande makt antogs ha släckt ner länderna genom dataintrång. Blickarna riktades mot Putins Ryssland, gissningsvis på grund av den allmänna motviljan på grund av kriget i Ukraina. Ryssland har också lyckats två gånger att störa ut delar av Ukrainas elektriska stamnät genom cyberattacker, så att det är möjligt rent tekniskt är bevisat bortom allt rimligt tvivel.
Hypotesen att kollapsen orsakades av ett dataintrång kan inte motbevisas enkelt, men bar sannerligen inte sannolikhetens prägel. Spanien har ingen tydlig hotbild eftersom landet inte är särskilt djupt inblandat i någon konflikt. Om Ryssland skulle försöka sjösätta ett liknande anfall torde andra länder än Spanien vara troligare måltavlor.
Myndigheten varnade för att Spanien nu har så stor andel väderberoende kraft att stabiliteten i elnätet är i fara.
En betydligt troligare orsak presenterade Red Eléctrica, Spaniens motsvarighet till Svenska kraftnät, två månader innan nedsläckningen. Myndigheten varnade då publikt att Spanien nu har så stor andel väderberoende kraft, och i motsvarande mån begränsad planerbar produktion med svängmassa, att stabiliteten i elnätet är i fara.
”Det elektriska systemet lyder fysikens lagar. Detta uppenbara faktum har inte alltid tagits med i beräkningen när politikerna vidtagit åtgärder som påverkat landets elproduktion och transportnätverk. I Spanien, till exempel, har det under det senaste decenniet skett en revolution inom elproduktionen, vilket har lett till att förnybar teknik (främst solceller och vindkraft) nu står för en stor del av elförsörjningen”, sade den tidigare generaldirektören för Red Eléctrica, Jordi Sevilla.
Han påpekade vidare att fossil kraft, vattenkraft och kärnkraft alla har tunga roterande generatorer. Den upplagrade energin i dessa generatorer, ofta kallat svängmassa, hjälper till att hålla igång systemet vid störningar. Vind- och solkraft har inte sådan svängmassa, vilket gör dem betydligt sämre skickade att motverka störningar i systemet. Det behöver knappast nämnas att dessa varningar klingade för döva öron.
Just innan kollapsen hade Spanien tillförsel av el till runt 60 procent från solceller, tio procent vardera från vind- och kärnkraft, och något under tio procent från fossil förbränning. Red Eléctrica har kommunicerat att förloppet startade med att produktionen från två separata anläggningar försvann inom loppet av mindre än två sekunder. Man klarade kortvarigt att parera det första frånfallet men när det andra kom så kort därefter beseglades nätets öde.
Driftchefen vid Red Eléctrica, Eduardo Prieta, sade i en intervju att det är mycket sannolikt att förlust av solkraft satte igång den kedja av händelser som ledde till kollapsen. Trots detta gick ett antal experter och EU-företrädare snabbt ut och förnekade att förnybar energi hade med saken att göra, samt uppmanade till att inte spekulera i orsakerna.
Nationella elsystem är kanske de mest komplicerade tekniska system människan någonsin byggt, och det finns anledning att skicka en tacksamhetens tanke till de ingenjörer som lagt bokstavligen miljoner arbetsår på denna grundbult i ett välfärdssamhälle. Det är egentligen mer fantastiskt att det fungerar så bra som det gör än att det går snett ibland.
Elsystemet är så komplext att man inte kan bygga det utifrån förutsättningen att all utrustning ska fungera i varje givet ögonblick. I stället måste man ha som grundförutsättning att några komponenter inte fungerar som de ska, och konstruera systemet med överkapacitet, vilket i ingenjörskretsar kallas redundans. Ett enkelt exempel är att det inte finns bara en enda överföring av el i Sverige från älvarna i Norrland till södra Sverige, utan ett flertal parallella ledningar. På samma sätt har man här och där i systemet flera tekniska system som kan täcka upp för varandra när någon komponent inte är på gott humör.
I systemet bygger man dessutom in olika funktioner som motverkar konsekvenserna om något går snett. Allt detta sammantaget gör att det så gott som aldrig blir en stor störning av en enda orsak. Det krävs att flera fel sker samtidigt. Detta torde vara den mest fruktbara ingången till att förstå varför det gick som det gick. Det visar sig att elsystemet på hela Iberiska halvön har en grundläggande svaghet som gör att det alltid är sårbart.
***
Alla sätt att tillföra el till systemet är inte lika. Storskaliga anläggningar för planerbar el har synkrona generatorer. Det rör sig om stora och tunga tekniskt avancerade generatorer med många olika inbyggda finesser som kan användas för att styra och stabilisera elnätet i normal drift, och som kan användas för att motverka störningar när de väl inträffar. Sådana generatorer finns i fossil kraft (kol, gas, olja), i kärnkraftverk och i större vattenkraftverk.
Den största anläggningen i Sverige av denna typ är kärnkraftreaktorn Oskarshamn-3. Ångan från reaktorn driver fyra turbiner med en generator, där allt sitter på samma axel. Det roterande systemet är 70 meter långt, nästan som en fotbollsplan, och väger 1 200 ton (drygt en miljon kg!) och roterar snabbare än ett civilt trafikflygplan flyger. Det innebär att det finns enormt stor upplagrad energi, och denna så kallade svängmassa motverkar störningar. Om en annan anläggning på elnätet faller bort hjälper svängmassan automatiskt till att motverka konsekvenserna under några sekunder – värdefull tid som gör det möjligt att hinna koppla in motmedel.
Solceller och vindkraftverk ger väldigt lite svängmassa till elnätet. Vindkraftverk har asynkrona (icke-synkrona) generatorer, som inte ger samma stabilitet. Orsaken är ekonomisk; asynkrona generatorer är mycket billigare. Påståendet att man får vad man betalar för stämmer bra på denna punkt.
Solceller har ingen rotation alls, utan skapar el på helt annat sätt. Både solceller och vindkraftverk kräver avancerad kraftelektronik för att omvandla den el de producerar till att passa kraven i det elektriska stamnätet. Dessa omvandlare har inga roterande delar och praktiskt taget ingen upplagrad energi som kan stabilisera nätet.
Till viss del kan man motverka dessa problem med syntetisk svängmassa. Den dominerande tekniken i dag är ett batterilager som levererar likström till kraftelektronik som levererar växelström till elnätet. På sätt och vis är detta samma teknik som solceller och vindkraft använder för att ge växelström till elnätet, men med skillnaden att en laddad batteribank alltid kan ge ström.
En klassisk metod är att ha ett stort och tungt svänghjul som elnätet sätter i rotation och som sedan kan ge el tillbaka till nätet vid behov. Alla varianter av syntetisk svängmassa har höga kostnader, och alla drar mer energi än de ger. Om man har en tillräckligt hög andel planerbar el med synkrongeneratorer behövs ingen syntetisk svängmassa – man får alla dessa tjänster ”på köpet” redan då elen skapas.
En politiskt omhuldad satsning på omfattande sol- och vindkraft innebär att man ofta är sårbar.
En hög andel sol- och vindkraft, och motsvarande låg andel elproduktion med svängmassa, innebär därför att systemet blir sårbart. Risken för störningar blir större, och musklerna för att motverka störningarna blir svagare.
Här har vi den viktigaste grundorsaken till natt klockan tolv på dagen på Iberiska halvön. En politiskt omhuldad satsning på omfattande sol- och vindkraft utan motsvarande investeringar i stabilitet i systemet innebär att man ofta är sårbar.
Från den spanska regeringen och förespråkare för sol- och vindkraft hörs nu en närmast unison kör av förnekanden att bristen på svängmassa skulle ha orsakat nedsläckningen. På sätt och vis stämmer det; ont om svängmassa orsakar inte med automatik strömavbrott, men gör systemet sårbart när något annat händer.
Kör man bil i hög fart utan bilbälte och en älg springer ut på vägen framför bilen är risken för krock med dödlig utgång betydande. Att köra för fort utan bälte orsakar inte själva olyckan – det gör i formell mening älgen – men att köra bil utan bälte innebär att man utsätter sig för onödiga risker, och gör konsekvenserna värre.
Sammanfattningsvis har alltså sol- och vindkraft sämre förutsättningar att häva en kris. Är de även mer benägna att skapa kriser?
Ett grundproblem är att produktionen varierar kraftigt, och ofta. Den svenska vindkraften går inte sällan från att stå för hälften av landets el till väsentligen ingenting på bara några få timmar. Detta innebär att man måste ändra produktionen snabbt och kraftigt i andra anläggningar, och snabba förändringar är ett tämligen säkert sätt att göra sig sårbar. Så gott som all teknisk utrustning mår bäst av att gå med jämn hastighet. Variationerna öppnar alltså i sig dörren för svårigheter.
Om ett moln drar in över en solcellsanläggning kan produktionen minska kraftigt på bara några sekunder.
När det gäller solceller finns ett särskilt problem som skulle kunna vara av betydelse i det spanska fallet. Om ett moln drar in över en solcellsanläggning kan produktionen minska kraftigt på bara några sekunder. Detta har hänt i andra länder, exempelvis Danmark, men det mest flagranta exemplet torde vara en nedsläckning av stora delar av Kalifornien sommaren 2020.
I det fallet hamnade man i akut elbrist då vädret var hett, med stor användning av luftkonditionering, samtidigt som solen snabbt gick i moln och minskade produktionen från de solceller som utgör en betydande del av delstatens elproduktion. Kaliforniens el kom vid denna tid till runt 20 procent av sol och vind, med 50 procent ”reservkraft” från fossil gas, och ungefär tio procent vardera från geotermisk energi, vattenkraft och kärnkraft. Därmed hade Kalifornien betydligt mindre andel väderberoende kraft än Spanien har i dag, och Kalifornien hade betydligt mer planerbar el med svängmassa, lämpad för att motverka en sådan störning. Förutsättningarna var alltså betydligt sämre i Spanien; dels var risken att få ett bortfall större, dels var motmedlen svagare då skadan redan var skedd.
Det är närmast omöjligt för meteorologer att förutsäga hur moln kommer att röra sig med den precision som krävs. En stor solcellsanläggning kanske är någon kilometer i diameter. Om ett moln rör sig bara två kilometer därifrån påverkas inte anläggningen alls, medan den kan förlora större delen av sin produktion om molnet råkar parkera ovanför.
Solceller är unikt känsliga för väderfenomen av detta skäl. Vindkraft är naturligtvis också känsliga för vädret, men variationerna är inte lika dramatiska lokalt. Om det blåser kraftigt i en viss punkt är det knappast vindstilla en kilometer bort. Eftersom vinden är jämnare fördelad över landskapet får man inte samma kraftiga lokala effekter.
Spaniens regering har investerat betydande politisk prestige i att omvandla landet till att enbart lita till förnybar el. Man kan spåra en betydande motvilja mot att erkänna det verkliga förloppet. Det är en tämligen säker spådom att förespråkarna för liknande energipolitik runt om i världen, inklusive i Sverige, antingen kommer att försöka negligera kollapsen i Spanien eller kommer att presentera förment detaljerade tekniska förklaringar som skymmer det uppenbara: sol- och vindkraft är inte lämpade för att ge den energi dygnet runt, året runt, som ett högt utvecklat samhälle behöver.