Hvor store batterier?

Vi har flere gange her på siden været inde på, hvor store batterier skal være for at fungere som backup for en elforsyning, der udelukkende er baseret på sol og vind. Man går grundlæggende ud fra, at man har solceller og vindmøller nok til at producere hele årets energiforbrug. De leverer jo så godt som aldrig præcist, hvad der er behov for, så når de producerer for meget, opsamler man elektriciteten i batterierne, og når sol og vind genererer for lidt, tapper man den manglende strøm fra batteriet. Der regnes med et tab på 10 % ved aftapningen af energien.

Hvor stort skal batteriet så være? De mest optimistiske bud regner med, at vi kan nøjes med 3 døgns forbrug, svarende til en periode med vindstille på maks. den længde. Andre peger på, at sådanne perioder kan vare længere, og foreslår derfor f.eks. 14 dages forbrug.

Begge disse metoder tager dog ikke højde for sæsonbetonede udsving i både sol og vind. Solcellerne leverer meget mindre om vinteren end om sommeren, mens vinden kan svinge meget i gennemsnit fra årstid til årstid. Derfor vil man få et mere pålideligt billede, hvis man tager de faktiske data for en længere periode, typisk et år, og opgør time for time, hvad produktionen og forbruget er. Batteriet skal så til enhver tid kunne håndtere differencen mellem de to.

I Danmark har vi i dag et gennemsnitligt forbrug på knap 4 gigawatt (GW). Hvis vi regner med det, er det let at udregne, hvad vi f.eks. skal have af kapacitet for at kunne lagre 3 døgns forbrug. Det bliver de 4 GW ganget med 72 timer og bliver så 288 GWh. Regner vi i stedet mere sikkert, og satser på de 14 dage, får vi tilsvarende 1.344 GWh. Med en pris på 1800 kr. pr. kWh, bliver investeringerne så hhv. godt 500 milliarder kr. og 2.400 milliarder kr.

Nu kan vi så i stedet vælge at bruge de faktiske timetal fra et helt år, i første omgang 2020. Vi har slet ikke nok vindmøller og solceller til at producere vores årlige elforbrug, så man skal starte med at forøge kapaciteterne, indtil de i teorien fremstiller den ønskede mængde. Vi vælger her at opnå forøgelsen ved udelukkende at bygge flere havvindmøller. I 2020 var kapaciteten 1.700 MW, den skal så udvides til 6.300 MW.

Med de kapaciteter og 2020’s sol og vind vil vi få en energiproduktion som vist på fig. 1. Her ser vi bidragene fra hhv. sol, landvind og havvind. Man bemærker de enorme udsving, der er i produktionen, fra tæt på nul og op til 9.000 MW. Det har umiddelbart ikke meget med det gennemsnitlige forbrug på 4.000 MW at gøre.

På fig. 2 er vist kurven over den mængde elektricitet, vi i årets løb skal have på vores batteri. Vi starter ved nul og om vinteren og foråret bygger vi så et betydeligt lager op, der derpå bliver brugt i løbet af resten af året. Netto er der over hele året ikke tilført vores batteri noget. Af kurven kan vi umiddelbart aflæse den maksimale kapacitet af batteriet, som vi får brug for. Det er jo simpelthen kurvens højeste punkt. Det ligger ved ca. 3.200 GWh. Det er jo betydeligt mere, end vores 14-dages beregning, og det skyldes de meget store forskelle, der er mellem årstiderne. 3.200 GWh vil koste ca. 5.800 milliarder kr. i investering.

Nu kunne det være interessant at se, om alle årene ligner hinanden. Der er netop modtaget tal for 2021, og fig. 3 viser produktionen fra sol og vind, igen tilpasset, så de kan yde de 4 GW i gennemsnit over hele året. 2021 var et vindfattigt år, og der kom mindre produktion fra havmøllerne. Det betyder, at vi i 2021 skal have installeret 6.900 MW havvindmøller.

Sammenligner man nu fig. 1 og fig. 3, kan man se, at fordelingen af vindenergien over året 2021 er væsentligt forskellig fra den i 2020. Der er ikke den samme massive produktion om vinteren og foråret, og hen på sensommeren ser vi den meget ringe produktion, der jo plagede hele Europa og gav meget høje energipriser.

Det viser sig, at dette har meget stor indflydelse på kurven over batteriets beholdning. Fig. 4 viser kurven for 2021, tilsvarende den på fig. 2. For at slippe igennem året uden underskud på batteriet skal vi faktisk starte året med en beholdning af strøm på over 2.600 GWh. Sent på sommeren kommer vi ned på nul og derefter genopbygges beholdningen i løbet af efteråret. Det maksimale lager af strøm ligger i starten af december med 2.800 GWh, hvorefter det i årets sidste dage falder tilbage på niveauet fra årets start.

Behovet for lagring i 2021 er en smule mindre end behovet i 2020. Det er således ikke ligegyldigt hvilket år man vælger, når man vil dimensionere sit batteri. Men 2021 virker ikke så rart, fordi man starter med at skulle have en stor beholdning. Hvor skulle den komme fra, hvis ikke fra året før?

Det kan vi kaste lys over ved at slå de to år sammen, som vist på fig. 5, der viser batteribeholdningen over hele perioden. Kurven går således fra 1. januar 2020 til 31. december 2021. Nu dækker den startbeholdningen i 2021, til gengæld får vi brug for en tilsvarende i begyndelsen af 2020. Men samtidigt ser vi, at kurvens top nu er endnu højere, fordi den skal dække hele faldet i beholdning fra sommeren 2020 til efteråret 2021. Vi når nu frem til, at vores batteri skal have en kapacitet på næsten 5800 GWh, svarende til en investering på over 10.000 milliarder kr. eller knap fem gange Danmarks årlige nationalprodukt.

Selv hvis batteriprisen faldt til en tredjedel – som nogen drømmer om – er vi stadigvæk helt uden for økonomisk rækkevidde.

En anden interessant konklusion her er den store forskel, der er i vinden i to efter hinanden følgende år. Det gør jo – uanset hvilken løsning man vælger – opgaven med at planlægge en vindbaseret, CO₂-fri, energiforsyning meget usikker.