Kristian Solheim Thinn forholder seg til noe som skjer 400.000 kilometer unna. Han er forsker og jobber i et felt som handler om at samfunnet skal ha stabil og trygg elektrisitet til enhver tid, i elkraftkomponenter hos Sintef Energi.
Ved solstorm slynges elektrisk ladde partikler og magnetfelt ut fra sola. Denne lavfrekvente strømmen kan gå gjennom transformatorene våre og ødelegge for strømforsyningen.
– Den eneste måten å beskytte seg mot solstormer på, er å slå av strømmen. Kommer det noe stort, en stor solstorm, så må vi enten leve med det og håpe at kraftnettet ikke blir ødelagt, eller så må vi belage oss på at vi alle blir strømløse. Dette er de to ytterpunktene, sier han.
En strøm som kan ødelegge for vår strøm
I 2019 installerte forskeren sensorer på en transformator i Ogndal i Trøndelag for å måle hvordan solstormer hekter seg på jordens magnetfelt. Det er altså dette som skaper trøbbel hos oss her nede. Særlig i nord hvor magnetfeltet beskytter langt mindre enn ved ekvator. Solstormer skaper såkalt geomagnetisk indusert strøm.
– Enn så lenge går det fint. Kraftlinjer takler solstormer, men transformatorene er det svake leddet. I Norge er transformatorene i sentralnettet et problem. Det er i hovedsak Statnett sine. De er koblet til jord. Det gjør at strømmen som blir indusert i kablene, går igjennom transformatorene og ut i jorda. På lavere spenningsnivå går det greit, men det er når solstormen kommer inn, at problemene begynner, forklarer han.
Thinn forteller at transformatorene våre er laget for vekselstrøm. Når det kommer inn likestrøm, som solstrømmen er, kan transformatorene utvikle varme. Dette fører til et forhøyet forbruk av det som kalles reaktiv effekt som forstyrrer nettet. Vi får høyfrekvent støy. Det kan skape problemer for kontrollsystemet. Enden på visa kan være at transformatoren går i såkalt metning.
– Da slår vernet inn og transformatoren blir koblet ut, forhåpentlig før transformatoren blir ødelagt.
Men det slutter ikke her. Når den ene transformatoren kneler, må den neste ta over. Da får den andre transformatoren dobbel byrde. Det kan være mer enn nok til at den kaster inn håndkleet den også. Slik kan det oppstå en dominoeffekt.
– I verste fall snakker vi om blackout, sier han.
Forsker Kristian Solheim Thinn fester sensorer på en transformator i Ogndal i Trøndelag. Hensikten er å finne ut hvor mye trøbbel solstormene som hekter seg på jordens magnetfelt skaper her nede hos oss.(Foto: Sintef)
– Så begynner det å bli kaldt
Det er derfor vi har disse forholdsreglene. I 2019 listet Direktoratet for samfunnssikkerhet og beredskap (DSB) opp ting som kan gå galt for oss her hjemme. På listen står solstormer som en reell trussel.
Solstormer skjer bare. Vi har alt fra 18 til 72 timer til å forberede oss til det som måtte komme. Bafre en time eller to før solstormen treffer oss, vet forskerne hvor stor den faktisk blir.
«Per i dag er det ingen nasjonal ordning for varsling av solstorm», står det i rapporten.
– Oppsiden er at vi vil få noen fantastiske nordlys så langt sør som Florida på det mest intense, forteller Thinn.
Men her er nedsiden: Satellittnavigasjon kan bli slått ut. Det vil skape store problemer for trafikken på land og hav. Lavfrekvent og høyfrekvent radio vil kollapse.
– Du får heller ikke fylt på drivstoff. Bensinpumpene trenger strøm, de også. Etter to timer vil også batteritiden på basestasjonene som gir oss mobilnettet, være oppbrukt. Da mister vi mobildekningen. Da begynner det å bli kjedelig , sier Solheim Thinn.
– Så begynner det å bli kaldt.
Annonse
Direktoratet for samfunnssikkerhet og beredskap anbefaler at alle i dette tilfellet har beredskapslista klar: ni liter vann, to pakker knekkebrød, en pakke havregryn, tre bokser med tørrmat eller hermetikk per person, pluss alt det andre som varme klær, pledd, sovepose og en batteridrevet DAB-radio.
Solstormen i 1859
En av de mest kjente solstormene vi kjenner fra moderne tid, er den berømte Carrington-hendelsen. Den er oppkalt etter den britiske astronomen Richard Carrington. Han observerte intense solflekker.
– Dette var under gullrushet, og en av vandrehistoriene er at det var så lyst at det var mulig å lete etter gull også om natten. Telegraflinjene var rødglødende og terminalene sto i brann, sier Thinn.
I 1921 fikk vi et bevis på at solstormer, selv i en tid med lite utviklet teknologi, kan skape store problemer. I de tre dagene solstormen herjet, oppsto elektriske branner verden over. Aller verst var det i New York. Togene sto stille, og denne solstormen har fått navnet «New York Railroad Storm».
I 1972 ble flere tusen sjøminer langs Vietnamkysten detonert.
– Dette var første gang det ble rapportert problemer med satellittene, forteller Solheim Thinn.
– I 1982 målte svenskene problemer på fire transformatorer og femten linjer. I Norge oppsto det krøll, men ingenting gikk i sort.
I 1989 førte solstormen til ni timers strømbrudd i Quebec i Canada.
– Vi hadde også solstormer i 2003 og 2017. Sist var i 2022 da Space X mistet 40 av satellittene sine, forteller Thinn.
Ifølge New York Times kostet stormen Elon Musk over én milliard kroner.
Det kunne ha gått mye verre. I 2012 var det bare så vidt en solstorm traff oss. Hadde den rammet USA, ville den skapt skader tilsvarende det dobbelte av det norske oljefondet.
Annonse
Det uforutsigbare romværet
Forskerne har sensorer på transformatoren i Ogndal i Trøndelag for å måle og kalibrere datamodeller.
Solaktiviteten er ikke så altfor vanskelig å følge med på. Space Weather Prediction Center (SWPC) i USA kan fortelle det meste, men det er ett problem. Å gi gode prognoser på lang sikt.
I Tromsø geofysiske observatorium er det plassert ut flere magnetometer. De måler magnetisk feltstyrke. Ett av dem er i Røyrvik, 15-16 mil unna. Disse måler magnetfeltet som både er naturlig på jorda og som blir påvirket av solstormer.
Det gir målinger bare i nåtid, men kan også hjelpe til med å forstå innvirkningen fra romværet og den tilhørende solstrømmen som vil flyte i nettet og i transformatorene.
– Vi må også vite den elektriske ledningsevnen flere hundre kilometer ned i jordsmonnet. Dette er fordi de geoinduserte strømmene også går langt ned i jordskorpa. De påvirker igjen de geoinduserte strømmene som flyter i transformatorene, sier han.
Forskeren forteller at det er vanskelig å lage gode modeller. Grunnen er at den elektriske ledningsevnen varierer i forskjellige lag i jordskorpa. Spesielt kinkig er det å bedømme ledningsevnen i overgangen sjø og land. Sjøen har en relativt høy ledningsevne, jorda det motsatte.
– Likevel kan forskerne enkelt finne en sammenheng mellom målinger av magnetfelt og faktiske geoinduserte strømmer i nettet dersom begge måles samtidig. De finner rett og slett et forholdstall mellom disse.
Lange sjøkabler som går langs kontinentalsokkelen, er svært sårbare for solstormer. En av studiene så på effekten av grunne offshore kontinentalsokler, tilsvarende som i Nordsjøen. De viste at den geoinduserte strømmen vil være tre ganger så sterk hvis det ikke hadde vært sjø der.
Forskeren har så langt funnet ut at de såkalte elektrojettene rundt den magnetiske polen går stort sett i øst-vestlig retning i ionosfæren. Andre forskere har lenge ment at solstormer rammer strømlinjer ulikt ut fra hvilken himmelretning strømmen føres.
Elektrojet er ifølge Store norske leksikon en sterk elektrisk strøm. Den kan oppstå i ionosfæren når solvind påvirker jordas magnetosfære. Slike sterke strømmer oppstår omtrent 100–120 kilometer over bakken ved polområdene og ekvator.
– Det spiller ingen rolle om linjene går i nordlig, sørlig, vestlig eller østlig retning. De er like sårbare uansett, sier Thinn.
Annonse
Forskeren mener også at det er forskjell på transformatorene. De siste årene er det blitt kjøpt inn transformatorer som tåler solstormer i en viss tid. De er designet slik at de ikke blir så fort varme. En transformator som har en jernkjerne med fem ben går raskere i metning enn de som har tre ben, viser det seg.
– Derfor anbefales det ofte å velge transformatorer med tre ben i de viktigste og mest utsette anleggene, sier han.
Mot solmaksimum
Sola har faser med mer og mindre aktivitet fordelt på såkalte 11-årssykluser. Thinn forteller at de to første årene etter at sensorene var installert, ble det målt kun lave verdier. Fra 2021 og ut dette året har de hatt seks målinger med såkalt moderat påvirkning.
– Ved moderat påvirkning går det helt greit med transformatorene, men ikke nødvendigvis med nettet, sier Solheim Thinn.
Den 4. november 2021 koblet en transformator seg ut på nabostasjonen i Namsos, cirka sju mil unna.
– Vernet slo inn og koblet transformatoren ut. Vi ser at det er en sammenheng mellom forbruk av reaktive effekt, de geoinduserte strømmene og endring i magnetfeltet fra romværsmålingene. Det vil si når vi måler store strømmer, så er det samtidig et stort utslag av den reaktive effekten. Går en over terskelverdien for vernet, så sier det pang idet effektbryteren åpner seg, sier Thinn.
Men selv om transformatoren ble rammet denne dagen i 2021, var det ingen abonnenter som merket noe. Andre transformatorer gjorde jobben. Kraftnettet har reservekapasitet, en buffer, som holdt i akkurat dette tilfellet.
– Det var nære på at også transformatoren i Ogndal ble koblet ut.
I 2024 går vi inn i en periode hvor solaktiviteten er størst. Solstormer er klassifisert ut fra hvor sterke de er. G1 er en liten en, mens G5 er den sterkeste typen.
– Vi forventer fire hendelser med G5-solstorm i hver 11-årssyklus. Nåværende syklus er forventet å ha høyest aktivitet i 2024 og 2025. Vi vil få et kontroll- og verneproblem i strømnettet. Vi kan oppleve kollaps eller blackout på strømnettet, og at noen transformatorer kan bli skadet. Vi vil også slite med satellittnavigasjon, sier Solheim Thinn.
Kristian Solheim Thinn og Jens Kristian Lervik: Proximity effect in high-currenct conductors - a case study of breakdowns in a hydropower plant. Institution of Engineering and Technology. Bok, CIRED 2021. The 26th International Conference and Exhibition on Electricity Distribution. Doi.org/10.1049/icp.2021.1977. Sammendrag.
