Debatindlæg

Problemer for vindkraft forværres

  • Af civilingeniør Søren Hansen

Sammendrag
Elforsyningen i Danmark er allerede i dag voldsomt skævvredet pga. den store installerede vindmøllekapacitet, der leverer for meget strøm, når det blæser, og alt for lidt i perioder med vindstille vejr. Vi reddes af en omfattende eksport og import af strøm til og fra nabolandene. Eksporten sker til lave priser og i visse tilfælde skal vi endda betale for at slippe af med strømmen. Eksporten udgør en stor procentdel af den fremstillede vindmøllestrøm og derfor udgør den reelle mængde vindenergi, der når frem til danske stikkontakter kun godt 11 % af vores samlede strømforbrug.

En kraftig udbygning af vindmøllekapaciteten, f.eks. med regeringens to nye energi-øer, vil kun gøre ubalanceproblemet endnu større. Samtidigt vil en udbygning af elektrificeringen, f.eks. med en million elbiler, gøre os endnu mere afhængige af udlandets evne til at levere til os, når det ikke blæser. Omvendt bliver det endnu mere svært at slippe af med overskudsstrømmen – og vi må formentligt oftere være nødsaget til at stoppe mange af vores møller i perioder med kraftig blæst.

Udbygningen af vindkapaciteten vil derfor kun give mening, hvis vi får installeret effektive energilagringssystemer, men hertil er der ikke moden og brugbar teknologi endnu.


Ubalancer er et problem
I forbindelse med 2030-planen er det tanken at forøge den installerede effekt af vindmøller med 4 GW, fordelt på de to såkaldte ”energiøer”.

Den forøgede kapacitet skal erstatte fossile brændstoffer, bl.a. ved en omfattende elektrificering af samfundet. Det er således hensigten, at der skal køre en million elbiler på de danske veje i 2030.

Udbygningen med flere vindmøller vil imidlertid forstærke det problem med ubalancer i energiforsyningen, som Danmark allerede i dag oplever. Med de møller, vi har nu, kan vi opfylde hele landets behov for strøm, når det blæser godt. Når det er vindstille, bidrager møllerne ikke med noget, og så må vi gribe til import af strøm, da vi ikke mere har elværker, der kan forsyne hele landet.

Faktaboks: Effekt og energi
Mange er forvirrede, når der tales om GW,
gigawatt og GWh, gigawatt-timer (h = hours).
Her er en kort forklaring:
Effekt måles i watt og er udtryk for hvor meget energi,

der produceres eller bruges pr. tidsenhed (sekund).
Vi kender det fra en elpære, der bruger 60 watt
eller en brødrister på 1000 watt (= 1 kilowatt).
En bils motorkraft måles typisk i kilowatt,
der kan omregnes til de mere velkendte
hestekræfter (hk). 100 hk svarer således til ca 75 kW.
Et elværk leverer energi og har en kapacitet,

der ligeledes måles i watt.
En god gammeldags kraftværksblok (kul eller atom)
kunne typisk ligge på 500 millioner watt (500 MW).
En vindmølle er designet til en max. produktion
mellem 2 og 12 MW, afhængigt af størrelsen.

Energimåles i vores sammenhæng i wattimer (Wh). Man udregner energien ved at gange effekten med den tid, den har virket. Hvis vi f.eks. rister brød i en hel time (det bliver nok lidt brændt) vil vi have brugt 1 kilowatt x 1 time = 1 kilowatt-time (1 kWh).
En vindmølle på 10 MW ville over et år (8760 timer) kunne producere 87.600 megawatt-timer (MWh), hvis ellers det blæste konstant og optimalt hele tiden. Det gør det jo ikke, så vindmøllerne leverer typisk under halvdelen af denne teoretiske energimængde.

En watt er en meget lille størrelse, og derfor sætter man bogstaver foran, der betyder at tallet ganges i spring på 1000:
k = 1000 (1 kilowatt, 1 kW)
M = 1 million (1 Megawatt, 1 MW)
G = 1 milliard (1 Gigawatt, 1 GW)

Nuværende situation
Fig. 1 viser data fra Energinet.dk, timeværdier fra 17. maj 2020, kl. 12. Det blæste godt på det tidspunkt, og både vindmøller og solceller producerede masser af strøm. Tilsammen sendte de næsten 5300 MW ud på nettet. Forbruget i Danmark var imidlertid kun 3626 MW, og fordi der skulle produceres varme, skulle diverse kraftvarme-anlæg også køre, med et bidrag på 553 MW. Det gav et samlet overskud på 2224 MW, som Danmark var tvunget til at eksportere.

Fig. 1, elforsyningen 17. maj 2020 kl. 12 (kilde: Energinet.dk)

Fig. 2 viser situationen godt 3 dage senere, 20. maj kl. 20, hvor vinden var løjet af og solen gået ned, hvorved sol og vind nu kun stod for en produktion på tilsammen 126 MW. Elforbruget var stadigvæk omkring de 3700 MW. Kraftvarmeværkerne blev skruet op på max kapacitet, baseret på kul, gas og biomasse. De kunne bidrage med næsten 1700 MW, men der manglede stadigvæk strøm, så vi var nødt til at importere de sidste ca. 1900 MW fra udlandet.

Fig. 2, elforsyningen 20. maj 2020 kl. 20 (kilde: Energinet.dk)

Så i løbet af kort tid svingede vores behov fra 2200 MW eksport til 1900 MW import. Hele forskellen skyldes svingningen i produktionen fra vind og sol.

Af ovenstående figurer fremgår det klart, at vi slet ikke selv udnytter produktionen fra vores vindmøller. Når det blæser meget, har vi alt for meget strøm og er nødt til at eksportere den. Hvis det er vindstille i Danmark, forekommer det ofte, at der heller ikke er meget vind i de omkringliggende lande, så vindmøllerne her producerer heller ikke så meget. Når vi er tvunget til at importere strøm fra udlandet, får vi den derfor i stort omfang fra vandkraft, atomkraft, kulkraft osv.

Energistyrelsen har offentliggjort en detaljeret statistik for 2018. Der er én på vej for 2019, men den er ikke klar endnu. Men i 2018-materialet er der tal for produktion, import og eksport af strøm.

2018................................GWh
Totale elforbrug..................32.059
Vindmølleproduktion...............13.910
% vind af total.......................43
El eksport........................10.418
El import.........................15.646

Vindmøllernes produktion udgjorde 43 % af det samlede forbrug i Danmark. Det er et tal, som ofte nævnes i den offentlige debat om energi.

Men samtidigt havde vi en eksport af el på ikke mindre end 10.418 GWh. Som det fremgår af fig. 1 er vi tvunget til at eksportere, hver gang der er megen blæst og vindmøllerne producerer mere, end der er behov for. Ovennævnte eksport er derfor på en eller anden måde udtryk for den totale mængde vindmøllestrøm, som vi ikke var i stand til at udnytte i Danmark.

Tilbage er der så produktionen fratrukket eksporten:
13.910 GWh – 10.418 GWh = 3.492 GWh

Det er den mængde af den danskproducerede vindmøllestrøm, der i praksis blev brugt i Danmark,
svarende til ca. 11 %.

Jo flere møller, jo værre
Det er let at indse, at flere vindmøller primært vil gøre ovenstående ubalance endnu værre. Med f.eks. forøgelse af kapaciteten med 4 GW ville behovet for eksport på en dag som d. 17. maj stige til 6,2 GW, hvilket måske ville være svært i praksis, og så måtte man stoppe nogle møller. På den anden side ville de mange ekstra møller kun bidrage med lidt på en vindstille dag som d. 20. maj, måske en fordobling fra 81 MW til 160 MW (0,16 GW), så vi skulle stadigvæk importere 1.800 MW.

Andelen af vindenergi i den danske elforsyning vil kun stige marginalt ved en sådan udbygning af kapaciteten. Den vil måske gå fra de 11 % til 15-20 %.

Regeringen er godt klar over, at udbygningen med de to energiøer ikke kan stå alene. Man påtænker derfor at anlægge flere kabler, så vindstrømmen kan leveres længere væk end til vores nærmeste nabo-områder. Problemet her er selvfølgeligt, at de andre nordeuropæiske lande også er i gang med udbygning af vindkraft, og ubalancerne vil blot nå op i en større skala.

Et andet tiltag fra regeringens side er en massiv udbygning af elektrificeringen af Danmark. Vi skal have en million elbiler på vejene inden 2030 og der skal også bruges mere el til anden transport (jernbaner), samt til opvarmning af huse (baseret på varmepumper).

En million elbiler skønnes (inkl. transmissionstab) at skulle bruge i størrelsesordenen 10.000 GWh pr. år. Det tal ligger sjovt nok tæt på den mængde strøm, der blev eksporteret i 2018. Men det eliminerer jo ikke importen og derfor skal vi have mere kapacitet.

Her kommer regeringens to energiøer ind i billedet, på tilsammen 4 GW effekt. Med en effektivitet på – noget optimistisk – 50 % vil de kunne levere omkring 17.500 GWh om året. Vindstrøm vil dermed dække hele vores nuværende årlige forbrug, og hertil kommer kraft-varme produktionen (baseret på biomasse og affald), så der skulle blive plads til elbilernes behov også.

Men problemet med ubalancer i forsyningen bliver, som nævnt, kun værre. Elbilerne skal lades op, når der er behov for det, det kan ikke accepteres at vente i dagevis i perioder med vindstille, bilerne skal jo bruges til den daglige transport. Vi kan heller ikke forvente, at forbruget til opladning bliver jævnt fordelt. Hvis det gjorde det, skulle der bruges en kapacitet på ca. 1 GW, men i praksis vil behovet nok svinge mellem 0 og 4 GW. Det skal elforsyningen kunne samle op, også når det er vindstille.

I perioden 7. – 10. juni var det over 72 timer næsten vindstille, og vindmøllerne bidrog med under 200 MW i hele perioden. Hvis det skete i 2030, med et dansk elforbrug på over 5 GW, skulle vi således importere måske 4 GW fra udlandet til dækning af mankoen. Kan vi stole på, at det vil kunne lade sig gøre? Hvis det ikke kan, så får vi strømafbrydelser, der vil ramme både transport og opvarmning m.v. i husene. Og de kan jo vare lige så længe, det er vindstille.

Lagring af energi
Alle sagkyndige instanser i Danmark, f.eks. Energistyrelsen og konsulenthusene, er godt klar over, at vi ikke bare kan nøjes med at bygge flere vindmøller. Vi er tvunget til at oprette systemer hvorved overskudsenergien fra vindrige dage kan lagres, og så bruges til elforsyningen, når vinden ikke blæser.

Fig. 3 er en sigende illustration fra en rapport om konsekvenserne for hele Danmark af en meget voldsom udbygning af vindmøllekapaciteten i Nordsøen (10 GW). Man ser klart, hvordan vindmølleproduktionen svinger voldsomt op og ned, der er mere en 25 GW’s forskel på den højeste og laveste værdi. Kurven viser også den såkaldt akkumulerede værdi, dvs. hvor meget strøm (GWh), der enten skulle eksporteres eller oplagres. Især i de første måneder af året er der et kolossalt overskud af strøm.

Fig. 3, årlig ubalance med 10 GW Nordsøvind. Skalaen på den vandrette akse er timer (kilde: Energinet 2020)

Rapporten nævner, at ubalancerne i teorien kunne løses ved at installere batterier, men anslår at investeringen her vil blive i størrelsesordenen 6000 milliarder kroner, selv ved en lavere batteripris, end vi har i dag.

Derfor er man tvunget til at gå andre veje. Overskudsstrømmen må konverteres til brint, der derefter sammen med CO2 fra biomasseforbrænding kan videreforarbejdes til brændstoffer: Gas eller olieprodukter. Disse vil være ”grønne” og kan bruges f.eks. i transportsektoren. De skal naturligvis også bruges til el-fremstilling i de perioder hvor vindmøllerne ikke producerer nok.

Investeringerne heri bliver enorme, og driftsudgifterne meget betydelige. De løbende omkostninger kan kun forsvares, fordi energien, der skal bruges til konverteringerne, er ”gratis”, i og med at den kommer fra overskuds-vindmøllestrøm.

Imidlertid er ingen af de sagkyndige i tvivl om, at dette er den eneste farbare vej i forbindelse med en kraftig udbygning af vindenergien. Det store problem er dog, at teknologien slet ikke er færdigudviklet endnu. Der udestår mange års arbejde før teknikken er moden nok til implementering i stor skala. Det nås næppe inden 2030.

Konklusion
Danmark satser på en enorm udbygning af vindmøllekapaciteten. Allerede nu hævdes det, at vindmøllerne producerer tæt på halvdelen af vores elforbrug, og det tal skal forøges kraftigt af hensyn til klimaet.

I praksis forholder det sig ikke sådan, fordi vindenergi er så svingende. Allerede nu har vi overkapacitet, når det blæser meget og er tvunget til at eksportere strømmen. Omvendt kan vi ikke forsyne os selv, når det er vindstille, da vi over de sidste 10 år har nedlagt en stribe fossilt drevne kraftværker. Vi er derfor tvunget til at importere store mængder af elektricitet. Man kan regne ud, at de danske vindmøller reelt kun leverede ca. 11 % af strømmen i de danske stikkontakter i 2018.

En udbygning af vindkapaciteten og en forøget elektrificering af samfundet, f.eks. med elbiler, vil kun gøre ubalance-problemet endnu værre og vil gøre os endnu mere afhængige af import/eksport af el.

Udbygningen vil kun give mening, hvis den parres med effektive energilagringssystemer, men disse er ikke teknologisk færdigudviklede endnu, og bliver det næppe før 2030.

Del på de sociale medier

4 Comments

  1. Niels Olsen

    Vindenergi leverer 49% af Danmarks elforbrug.

  2. Jens Arne Hansen

    Interessant artikel, der var blot en enkel oplysning jeg ikke fandt, og som jeg synes kunne være væsentlig at kende:
    Der er 2 eksempler som viser hvor stor variation der opstår, men hvad med økonomien – i de aktuelle eksempler, hvad betalte udlandet pr MW for de 2224 MW vi eksporterede da det blæste, og hvad betalte vi pr MW for de 1894 MW vi importerede da der var vindstille?

  3. Oluf Johnsson

    Det er endnu værre. Når det blæser i lille DK, blæser det dom regel også sydpå i Tyskland. Derfor betaler tyskerne for at bremse/stoppe dansk møller, sålænge de selv kan levere nok med egne møller og må i bedste fald afhænde med underskud!

  4. Jens Hintze

    Med den planlagte udbygning af vindkraftkapaciteten med 4 GW må det forventes, at der sker en yderligere generel svækkelse af vinden i vores område, hvilket vil øge antallet af dage med vindstille vejr (under 3 m/s) og reducere antallet af dage med kraftig vind (over 9 m/s). Jeg har ikke regnet på den samlede effekt, men kan eksempel nævne beregninger fra Skurup i Skåne, hvor jeg har set på gennemsnittet for to perioder henholdsvisi 1972-1989 og 2008 til 2019, dvs. en periode med begrænset indflydelse fra vindkraft og en periode, der viser indflydelsen fra den nuværende vindkraftkapacitet. Her ses det, at hyppigheden af vindstille vejr er øget med 45 % og hyppigheden af kraftigt blæsevejr er aftaget med 74 %. Det må derfor forudses, at der vil være drastiske konsekvenser for den fremtidige elforsyning for ikke af nævne de tæt på uoverskuelige konsekvenser for klimaet og havmiljøet i de indre danske farvande og i Østersøen.

Leave a Comment

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *

*