– Ved hjelp av avanserte regulatorer og algoritmer, oppfører den seg som en sjakkspiller, som spår fremtidige trekk, skriver forskerne. (Foto: Jan Erik Olsen / Skagerak Energi)
– Ved hjelp av avanserte regulatorer og algoritmer, oppfører den seg som en sjakkspiller, som spår fremtidige trekk, skriver forskerne. (Foto: Jan Erik Olsen / Skagerak Energi)

Fremtidens strømproduksjon: Denne generatoren lager sine egne spilleregler

FORSKEREN FORTELLER: Fortidens strømproduksjon ble fullstendig styrt av mennesker. Dagens generatorer blir automatisk driftet igjennom forhåndsinnstilte begrensninger. Fremtidens smarte generatorer kan derimot lage sine egne spilleregler.

Published

Uforutsette hendelser i kraftsystemet kan føre til at strømnettet i verste fall kan kollapse.

I et slikt «nær døden» scenario kan den robotiserte generatoren, som nå utvikles ved Universitetet i Sørøst-Norge (USN), levere den ekstra ytelsen som behøves for å få strømnettet tilbake på rett kjøl.

Generatoren kan yte mye mer enn du tror

Vårt utgangspunkt er at en generator alltid kan yte mye mer kortvarig, enn det den er i stand til å yte langvarig. Og det er nettopp i de korte tidsintervallene at nettet har de største utfordringene.

Sikkerhetsmarginer blir vanligvis brukt for å sikre at generatoren aldri yter over evne og blir utmattet. Generatoren er i de fleste tilfeller langt unna makspulsen sin og kan derfor presse grensene mye mer enn i dag.

Det kan vår generator gjøre ved å overvåke sin egen tilstand, tilsvarende en pulsklokke på treningssenteret.

Klimaendringer og eldrebølgen

Behovet for ekstra ytelse blir bare større og større. I Norge er nettet foreløpig ganske stabilt, selv om antallet nettkollapser øker på verdensbasis. Klimaendringer, i kombinasjon med en eldrebølge av komponenter i kraftsystemet utsetter fremtidens strømnett for høyere risiko.

Klimakrisen vil dessuten drive fram mer ikke-regulerbar kraftproduksjon som vindkraft og solenergi. Vind og sol lar seg ikke styre av våre ønsker om stabile leveranser.

Kald og tørst

Konsekvensene av å ikke gjøre noe kan bli ganske store. Langvarig strømbrudd om vinteren vil gjøre norske hjem iskalde, og gi krise for vannforsyningen.

Uten strøm stanser pumpingen av vann, og du og jeg står uten vann i springen.

Når strømmen forsvinner i ett større område, stopper stort sett alt. Et langvarig strømbrudd kan få dramatiske følger.

Slik kan det se ut hvis strømmen forsvinner for lenge. (Foto: Morten Borg / Universitetet i Sørøst-Norge)
Slik kan det se ut hvis strømmen forsvinner for lenge. (Foto: Morten Borg / Universitetet i Sørøst-Norge)

Likner på vann

Utfordringen med å holde liv i nettet er nesten som å få vann til å flyte jevnt igjennom et vannrør. Se for deg flyten av strøm i kraftsystemet som et rørsystem hvor vann flyter. Uten vanntrykk, vil vannet stå helt i ro.

Med for mye vanntrykk, vil røret eksplodere. Trykknivået til vannrøret eller spenningsnivået til overføringslinjene oppfører seg ganske likt. Spenningen spiller en viktig rolle i kraftnettet for å få stabil kraftflyt.

Hvis ikke spenningene blir opprettholdt kan vi få en dominoeffekt over hele systemet, slik at alt kollapser.

Den mystiske strømmen

Faktum er at det er trykket eller spenningen som svikter i de tilfeller der det går galt. I slike tilfeller kreves ekstra strøm for å opprettholde spenningen. Dette kan forstås som at det kreves ekstra vannmengder for å holde trykket i vannrøret oppe.

Den ekstra strømmen forårsaker en elektrisk effekt som pendler frem og tilbake mellom kraftverk, nett og forbruker, men som ikke slår inn på strømregningen din. Den bare er der. Det er generatoren som i dag må levere hoveddelen av denne litt mystiske strømmen.

Thomas Øyvang har sett på Skagerak Energis kraftstasjon Åbjøra i Oppland under doktorgradsarbeidet. Slik så det ut da den var i ferd med å bli montert i sommeren 2002. (Foto: Jan Erik Olsen / Skagerak Energi)
Thomas Øyvang har sett på Skagerak Energis kraftstasjon Åbjøra i Oppland under doktorgradsarbeidet. Slik så det ut da den var i ferd med å bli montert i sommeren 2002. (Foto: Jan Erik Olsen / Skagerak Energi)

Om spenningen kollapser, må generatoren levere en slik strøm som er flere ganger det den egentlig er laget for. Det er nettopp det den nye teknologien åpner opp for.

Den digitale tvilling

Nå jobber vi med å utvikle en komplett digital tvilling til den gammeldagse generatoren.

Ved hjelp av avanserte regulatorer og algoritmer, oppfører den seg som en sjakkspiller, som spår fremtidige trekk. Når Magnus Carlsen planlegger sine neste sjakktrekk, er avgjørelsen basert på all kunnskap han har, og hva han tror motstanderen kommer til å gjøre av mottrekk fremover.

Slik jobber også den digitale tvillingen, smart-generatoren. Det er den som tar avgjørelsene. Gjennom å alltid yte etter beste evne, og å forutsi neste trekk, forbedrer den forsyningssikkerheten.

Generatoren er hjertet

Vannkraft er en av de eldste, reneste og mest klimavennlige formene vi har for fornybar energi. Det moderne Norge er blitt bygget igjennom å utnytte dette «blå gullet», vannkraften.

I denne kraftrevolusjonen var generatoren selve hjertet i kraftutbyggingen, der den pumpet ut kraft for å holde liv i strømnettet. Tar du vekk generatoren, dør strømnettet.

En ny gullalder?

Siden vannkraftgeneratorens gullalder på 1900-tallet, har det vært tatt få innovative steg for økt utnytelse av generatoren. Norge er nå en del av forskningsfronten i verden når det gjelder vannkraftteknologi.

Vi vil fortsette nyskapingen. Norge kan sitte i førersetet i det pågående grønne digitale skiftet, og spille en sentral rolle i en ny gullalder.