Spesielt nordlige breddegrader er utsatt for solas stormfulle luner. Nå jobber forskere fra Sintef med å finne løsninger som kan beskytte verdens elforsyning mot de ekstreme kreftene fra sola.

Sola slynger konstant ut elektromagnetisk stråling og elektrisk ladde partikler fra flekker i overflaten. Sistnevnte, som i hovedsak består av protoner og elektroner, kalles solstormer og kan være farlige for oss.

– Når solstormene herjer rundt jorda dannes såkalte elektrojetter, som danner elektromagnetiske felt på jorda. Det vil skape forskjellig spenningspotensiale i nettet. Det kan igjen sende strømmer både i strømnettet og i jordskorpa, forklarer forsker Kristian Thinn Solheim.

Solstormene vil ha ulik effekt ettersom hvor i Norge de inntreffer, ifølge Solheim, som altså forsker på fenomenet for å gjøre oss best mulig rustet til å takle stormene som vil komme i fremtiden. Og de er det mange av.

Transformatorene er utsatt

Transformatorene, som er den viktigste komponenten i kraftnettet, er sårbare for disse strømmene. De er laget for vekselstrøm- og spenning, men når det skapes store likestrømmer fra solstormene, vil de overopphetes og i verste fall havarere.

– I tillegg vil transformatorene påvirke resten av strømnettet fordi spenningen reduseres. Så i tillegg til å være utsatt selv, vil de også utsette andre komponenter for uheldige påkjenninger, forklarer Thinn Solheim.

– Ettersom transformatorene har en leveringstid på to år, er konsekvensen i verste fall at vi må klare oss uten strøm i store områder over mange år, sier forskeren.

Ikke et nytt fenomen

Solstormer er ikke et nytt fenomen. Første gang man opplevde omfattende konsekvenser av en solstorm, var under den såkalte Carrington-hendelsen i 1859, da telegrafsystemet i Europa og USA opplevde massehavari. Senest i 2003 mørkla en solstrøm hele nordvestre delen av USA i et par døgn. Samme høst ble også deler av Sverige mørklagt.

– Omkring 20 solstormer treffer jorda i løpet av et år, men de fleste er så små at de ikke vil påvirke strømnettet. Det er størst sjanse for store og mange solstormer når det er mange solflekker på sola. Antallet solflekker går i elleve års sykluser, og neste maksimum er beregnet å komme i 2023, sier Thinn Solheim.

Men ifølge forskeren vil det forekomme flere store solstormer med lengre intervaller – blant annet en trehundreårs- og en tusenårsstorm.

– Disse er vi meget usikre på om strømnettet klarer å takle, sier han.

I 1982 kom det forskerne mener er en hundreårsstorm – da målte Sintef svært høye strømmer i nettet i Norge, uten at dette førte til store forstyrrelser. Mens i Sverige ble både høyspentlinjer, telelinjer og togkommunikasjonen påvirket.

Kort tid til å iverksette tiltak

– Det skumle er at vi ikke har kontroll på når neste store solstorm kommer. Den kan komme når som helst, sier Thinn Solheim.

Vi får ofte noen dagers forvarsel når en solstorm er på vei, men først én time før den treffer jorda vet vi det faktiske omfanget, om og eventuelt hvor den treffer. Det er derfor avgjørende at vi får tak i mest og best mulige data frem til da og har gode prosedyrer på tiltak.

I dag har vi to ytterpunkt av tiltak, forteller Thinn Solheim.

Det ene er å koble ut alt og legge alt strømløst. Dette vil nemlig gjøre at det ikke blir noen skade på noe utstyr i strømnettet.

– Problemet er at solstormene i verste fall kan vare i flere måneder, og om vi må skru av og på strømmen uke etter uke og ikke helt vet hva som kommer til å skje, så kan det oppleves veldig ubehagelig for oss alle, sier han.

Det andre alternativet er å koble inn alt av generatorer, høyspentlinjer og transformatorer. På den måten vil vi kunne fordele påvirkningen fra solstormen på flest mulige komponenter.

– Men om solstormen er for stor, vil komponentene gå varme og transformatorene overopphetes. Vernene vil koble ut disse, så om vi har reservekapasitet i nettet vil det gå helt fint, men hvis vi ikke har nok i reserve, vil én etter én transformator kobles ut, og vi har en dominoeffekt, sier Thinn Solheim.

Alle komponenter eller deler har et vern. Vernet er laget slik at det kobler ut systemet dersom det blir for store spenninger til at utstyret klarer å takle dette uten å gå i stykker.

Gjør målinger på transformatorer

De siste to årene har forskerne ved Sintef jobbet med et forskningsprosjekt sammen med NVE og Statnett som skal gjøre oss bedre rustet til å takle fremtidige solstormer.

– I september installerte vi sensorer på en transformator nord i Trøndelag for å måle og analysere de geoinduserte strømmene i den. Her er det nemlig merket påvirkning, ustabilitet og utfall fra solstormer de siste årene. Informasjonen fra sensorer skal kombineres med målinger av solstormer gjort fra romværstasjonene over mange år, forteller Thinn Solheim.

Dataene skal si mer om hvordan solstormene påvirker strømnettet og brukes til å lage prosedyrer og gi oss et bedre utgangspunkt for å forhindre skade.

Statnett har god beredskap og er ikke bekymret

Ved strømbrudd er forsyning og samfunnssikkerhet i fare. Statnett har nærmere hundre prosent oppetid på strømnettet, så om det skjer noe vil vi merke det med en gang.

– Vi har kjent til solstormer og mulige problemer for kraftnettet siden 1980-tallet, og de siste tjue årene har det periodevis vært overvåking i utvalgte punkter i sentralnettet, sier spesialrådgiver i Statnett Trond Magne Ohnstad.

Han forteller at driftssentralene har kunnskap om solstormer og hva dette kan føre til av problemer i nettet.

– Vi har en varslingstjeneste som kan gi et forvarsel om at en solstormhendelse vil komme. Det er ikke etablert så mange prosedyrer, men driftssentralene kan innkalle ekstra mannskap og øke beredskapen ved behov. Kraftnettet overvåkes kontinuerlig fra våre driftssentraler, sier Ohnstad.

Statnett opplever effekten av solstormer 15 til 20 ganger per år uten at det hittil har ført til utfall av forsyning til deres kunder.

– Vi mener det er veldig lite sannsynlig at transformatorer kommer til å havarere på grunn av en solstorm ettersom de er veldig robuste. Erfaringen hittil har vist at relé-vernet kobler dem ut lenge før det oppstår skader, sier Ohnstad, som også opplyser at Statnett har flere transformatorer i beredskap om det skulle oppstå et behov. Relé-vernet fungerer som en sikring.

NVE er bekymret for transmisjonsnettet

NVE er ikke bekymret for at en solstorm vil føre til at områder vil være strømløse i flere år. De mener det ved en kraftig solstorm som varer i flere dager, er fare for at hele transmisjonsnettet for eksempel faller ut på grunn av spenningskollaps eller fordi det må kobles ut for å beskytte transformatorene.

Transmisjonsnettet er nettet mellom alle transformatorene. Det er de som fordeler strømmen ut til husene.

– Det vil i så fall føre til at store områder vil være uten strøm i denne perioden, pluss den tiden det tar å gjenopprette forsyningen, sier senioringeniør i NVE Astri Gillund.

Samfunnsviktige virksomheter som sykehus og sykehjem skal prioriteres og ha egen nødstrøm for å dekke sitt strømbehov ved langvarige strømbrudd, men samferdsel og kommunikasjon vil få utfordringer, opplyser NVE.

– For eksempel kan mobilkommunikasjon slutte å fungere, og når tog, t-bane og trikk står og lyskryssene ikke fungerer, så vil det fort bli trafikkork i de store byene. Det kan føre til at nødetatene ikke kommer når det er behov for dem. Om det skjer i løpet av vinteren vil dessuten de som ikke har alternativ oppvarming som vedovn eller lignende få det kaldt, sier Gillund.

Hun mener beredskapen skal være god nok til å håndtere en større solstorm.

– Det er flere transformatorer som kan fungere som reserve for de som havarerer, og selskapene har god beredskap for reparasjon, slik at de vil kunne gjenopprette strømforsyningen i løpet av kort tid. Men det er verdt å nevne at om et stort antall transformatorer på den nordlige halvkule havarerer, vil det ta flere år å gjenskaffe alle disse, som igjen vil bety at kraftsystemet vil være mer sårbart i lang tid.

– Hvor farlig vil en trehundreårsstorm være?

– Omfanget av en slik solstorm er ukjent. I verste fall vil den kunne føre til flere år med ustabil strømforsyning. En langvarig solstorm kan sette samfunnet ut av spill i flere dager og gjøre kraftsystemet mer sårbart i flere år om ikke de store transformatorene er godt nok beskyttet, sier Astri Gillund.

Hun legger til at NVE deltar i forskning for å utarbeide fysiske tiltak og beredskap slik at kraftsystemet blir bedre rustet til å motstå denne typen ekstreme påkjenninger.

Artikkelen er produsert og finansiert av Sintef

Sintef er én av 77 eiere av forskning.no. Deres kommunikasjonsansatte leverer innhold til forskning.no. Vi merker dette innholdet for å tydelig skille formidling fra uavhengig redaksjonelt stoff.
Her kan du lese mer om ordningen.

Fikk du med deg disse artiklene fra Sintef?

Dataverktøy finner gatelykter som kan gi elbiler strøm

Denne ferja drives av sola

Dette lurer ungdommen på når de kan spørre anonymt