Energistyrelsen spiller hasard

Energistyrelsen udsendte for nogen tid siden sin årlige rapport med vurderingen af Danmarks opfyldelse af klimamålene og udsigterne frem til 2030. Den blev kommenteret her på siden, og det blev bl.a. påpeget, at den tog relativt let på problemerne med sol- og vindenergiens iboende ustabilitet.

Energistyrelsen inviterede til, at man kunne indsende bidrag til en høring, de såkaldte høringssvar. Klimarealisme greb chancen og indsendte et længere svar, der blev offentliggjort her på siden 19. maj. Svaret gennemgik endnu engang problemerne med de stærkt svingende produktioner fra sol og vind, og alle de anvendte tal og grafer var udelukkende baseret på Energistyrelsens egne tal, som var vedlagt rapporten i et regneark. Fig. 1 er fra høringssvaret og viser Danmarks elforsyning og -forbrug i 2035 – ifølge Energistyrelsen.

Energistyrelsen har nu udsendt en kommenteret udgave af alle høringssvarene, herunder Klimarealismes. Så er vi jo spændte på, hvad de har at sige. Svaret er ganske kort:

Energistyrelsen takker for en grundig bemærkning. Det bemærkes, at der stilles spørgsmålstegn ved elforsyningssikkerhed og klimapåvirkning ved import af el i situationer, hvor VE produktion er lav i Danmark.

Klimastatus- og fremskrivning fokuserer ikke på disse spørgsmål men alene på de territoriale udledninger knyttet bl.a. til den danske elproduktion. Mht. elforsyningssikkerhed og fremtidige udfordringer med den kan Energistyrelsen henvise til bl.a. de offentliggjorte analyser om elforsyningssikkerhed og omstilling af varmesektor, som kan tilgås på Energistyrelsens hjemmeside:
https://ens.dk/ansvarsomraader/varme/analyser-om-elforsyningssikkerhed-og-omstilling-af-varmesektoren

Hertil kommer et par ligegyldige kommentarer til resten af vores høringssvar.

Vi vil her kaste os over den rapport, der henvises til. Titlen er: Klimaaftaleanalyse 1 Hovedrapport: Elforsyningssikkerhed frem mod og efter 2030.

Rapporten kigger på fremtidsscenarier og er baseret på modelberegninger. Energistyrelsen bruger en model med det maleriske navn ”Sisyfos”. I princippet fungerer modellen på den måde, at man fodrer den med alverdens data, og så vil den som hovedresultat komme ud med det forventede antal minutter med strømsvigt, de såkaldte afbrudsminutter, som man vil have i hvert scenarie. I dag er tallet meget lavt, ca. 20 minutter/år pr. bruger, men man forventer, at det bliver lidt højere i 2030 og væsentligt højere i årene derefter. Regeringen har fastsat et mål, der hedder 35 minutter/år pr. bruger i 2030.

Strømafbrydelser kan ifølge rapporten skyldes en eller flere af tre ting: Manglende effekttilstrækkelighed, manglende net-tilstrækkelighed og svigt af systemsikkerheden. Af de to sidstnævnte handler den første om der er nok ledninger til transport af strømmen mellem landsdelene eller i udveksling med udlandet – og den anden om eventuelle svigt i installationerne. Dem lader rapporten i vid udstrækning ligge og fokuserer i stedet for effekttilstrækkeligheden, der også absolut er den mest interessante. Når vinden ikke blæser, leverer møllerne ingen effekt – og så er der fare for at mangle ”tilstrækkelighed”.

Energistyrelsen er fra politisk side blevet pålagt at regne på forskellige scenarier, herunder et totalforbud mod fossile brændstoffer efter 2030 og en reduktion i vores nuværende overforbrug af biomasse. Begge slår hårdt igennem på antallet af afbrudsminutter, især når de begge tages i anvendelse. Tabel 1 viser således et sammendrag af de forventede antal afbrudsminutter i årene 2030, 2032 og 2035 for hhv. Vestdanmark og Østdanmark. Førstnævnte klarer sig meget bedre, det skyldes primært bedre adgang til udlandsforbindelser. Men ellers er konklusionen klar nok, med hele den grønne omstilling kan vi forvente 7-8 timers årlig strømafbrydelse på Sjælland m.v. Det er jo noget mere end de 35 minutter.

Energistyrelsen medgiver selv (s. 8) at modelberegningerne er meget vanskelige og behæftede med betydelig usikkerhed. Modellen er meget følsom over for selv små ændringer i de valgte forudsætninger. Resultaterne, i form af antal afbrudsminutter, er således kun at betragte som en indikation af størrelsesordenen af tallene. Om datainput til sol og vind skriver rapporten følgende:

Der er datainput i modellen, som er afhængige af vejrforholdene på timebasis. Det gælder for blandt andet elforbruget og elproduktionen fra flere vedvarende energikilder. Sisyfos4 benytter klimadata for et antal klimamæssigt forskellige år (klima-år) for at kunne simulere et givent fremtidigt år under forskellige plausible vejrforhold. Der benyttes klimadata fra årene 1985, 1987, 1996 og 2007-2015 (s. 10).

Effekttilstrækkeligheden er der naturligvis størst fokus på, og det er åbenlyst, at det bliver import og eksport, der skal redde os, når sol og vind ikke lige leverer det, der er brug for:

Danmarks nuværende niveau af effekttilstrækkelighed er meget højt, til trods for den høje VE-andel i elproduktionen (i 2020 udgjorde vindkraft ca. 48 pct. af den indenlandske elforsyning). Det høje niveau af effekttilstrækkelighed skyldes blandt andet vores mange forbindelser til nabolandene, hvor Danmark i dag har udlandsforbindelser, der giver en importkapacitet svarende til mere end 50 pct. af den indenlandske produktionskapacitet. Den store kapacitet i udlandsforbindelser giver mulighed for at handle store mængder strøm med andre lande, hvilket er en effektiv vej til at mindske konsekvenserne af udsvingene i elproduktionen fra sol og vind. Det betyder dog ikke desto mindre, at Danmark er meget afhængig af muligheden for at handle strøm (s. 12).

Om fremtidens importmuligheder er rapporten meget optimistisk:

Muligheden for import er selvfølgelig afhængig af, at der er effektoverskud i et andet land i nærheden og tilstrækkelig ledig kapacitet i kablerne til at kunne transportere strømmen. Data fra simuleringen af 2035 viser dog, at der i hele modelområdet [dvs. hele Europa, red.] altid er effektoverskud samlet set. Derfor er effektmangel forskellige steder i det modellerede område udelukkende en konsekvens af begrænsninger i nettet (s. 13).

Det erkendes åbenlyst at en forsyning baseret på sol og vind er meget svingende, både fra dag til dag og over årstiderne:

På baggrund af de mange simuleringer af driftssituationer, som Sisyfos producerer, har det også været muligt at undersøge, hvilke tidspunkter på året og på døgnet, der forventes at være mest belastede af effektmangel i fremtiden. Der tegner sig et klart billede af, at effektmanglen forekommer hyppigst i december, januar og februar, og i timerne mellem klokken 16 og 20, med få afstikkere. I bilagsrapporten er der vist figurer, der illustrerer denne tendens. Endvidere er Sisyfos benyttet til at vurdere varighed af de forventede, kommende afbrydelser. Det ser ud til, at afbrydelser typisk vil være af nogle få timers varighed. (s. 14)

Man er også godt klar over, at lukningen af de sidste fossilt fyrede kraftværker + indskrænkninger i brugen af biomasse gør udfordringerne større:

Udfordringerne med effekttilstrækkeligheden kan i stor udstrækning tilskrives lukningen af flere større termiske kraftværker i Danmark, som sker i perioden op til og lige efter 2030 kombineret med et forventet øget elforbrug. Det forventede øgede elforbrug sker i kraft af elektrificering af energiforbruget til varme og transport, samt Power-to-X (PtX), datacentre, mv. (s. 11).

Årsagen til, at et eventuelt forbud [mod fossile brændsler] vil have så afgørende betydning for effekttilstrækkeligheden, er, at kraftvarmeværkerne, der benytter fossile brændsler, i dag bidrager med regulerbar elproduktion. Regulerbarhed bliver en gradvist mere værdifuld faktor i takt med, at sol og vind udgør en stadig større andel af elproduktionen, samtidigt med at elforbruget stiger (s. 15).

Et andet problem i den sammenhæng er, at uden traditionelle generatorer og deres stabiliserende effekt på elforsyningens frekvens og spænding fra sekund til sekund, bliver det sværere at opretholde en stabil forsyning. Det kan også blive sværere at starte op igen efter en blackout:

I takt med den grønne omstilling udfases en række af de anlæg, der i dag i høj grad er med til at sikre stabilitet i el-systemet, nemlig de centrale kraftværkers direkte tilsluttede synkrongeneratorer med stor roterende masse samt deres evne til at støtte spændingen under driftshændelser. Udfasningen af termiske kraftværker og introduktionen af store mængder sol- og vindanlæg, samt nyt forbrug fra PtX-anlæg og datacentre … vil udfordre frekvensstabiliteten og den såkaldte systemstyrke (s. 22).

Her anslår man dog optimistiske toner (min fremhævning):

Den første løsningsmulighed er, at VE-baserede anlæg som sol og vind - og på sigt også forbrugsanlæg som PtX - bidrager til at holde el-systemet stabilt. De nye anlægstyper har ikke naturligt samme stabiliserende egenskaber som kraftværkerne, men de kan i flere tilfælde, end det gøres i dag, bringes til at have dem gennem udvikling af nye kontrolsystemer. …. Det forventes også, at VE-anlæg kan bidrage til fx dødstart, idet den geografiske spredning af store havvindanlæg på sigt vil være så stor i Danmark, at ydelsen potentielt kunne skaffes alene med VE-anlæg, hvis der rettidigt stilles de rigtige krav til anlæggene.

At den geografiske spredning af de danske havvindmøller skulle være så stor, at der altid vil være nogle møller, der kører og kan trække elforsyningen i gang, er nyt for undertegnede. En blackout ville jo typisk indtræde under vindstille, og vi har utallige gange set, at vindstille kan dække hele Danmark samtidigt, således at vindmøllerne yder langt under en procent af deres installerede kapacitet. Det er ikke nok til at trække noget som helst i gang.

En anden redningsplanke er selvfølgeligt det fleksible forbrug. Når vind og sol ikke leverer nok, må vi skære ned på elforbruget – og helst i takt med variationerne i produktionen:

I analysen tages der højde for fleksibilitet i elforbruget, da dette forventes at spille en afgørende rolle for elforsyningssikkerheden i fremtiden (s. 9).

En af de helt store ubekendte i det fremtidige el-system er, hvor stor fleksibilitet i elforbruget, vi kommer til at se. I grundberegningen er antaget en vis mængde fleksibilitet, særligt i elforbrug fra PtX-anlæg, men også fra kollektive varmepumper og elkedler, samt en vis mængde fra elbiler og individuelle varmepumper, som realiseres i forskellige tempi over de kommende 10-20 år ….
Der er lavet yderligere følsomhedsberegninger af forskellige scenarier for størrelsen på forbruget af el i PtX-anlæg, som fremgår af baggrundsrapporten. Hvis anlæggene ikke er fuldt fleksible, vil mængden af el forbrugt i disse anlæg også have indflydelse på effekttilstrækkeligheden, da PtX er en meget elektricitetsintensiv proces. (s. 18).

I den forbindelse nævnes også datacentrene, som formentligt vil være ekstremt ufleksible, de er afhængig af stabil forsyning 24/7 året rundt.

Til rapporten hører endvidere en ”baggrundsrapport”, hvor nogle af forholdene uddybes yderligere og der gives flere illustrationer. De forudsete kapaciteter hen over årene er vist på fig. 3.

Fig. 4 viser de forventede kapaciteter i nabolandene i 2030. Tyskland (“DELU”) skiller sig ud med en kolossal kapacitet af sol og vind, og igen stabile kilder, der ligger et godt stykke under forbruget.

Fig. 5 viser Danmarks kapacitet i 2030: Man bemærker, hvor langt under forbruget summen af de regulérbare kraftværker ligger. Ved ingen vind eller sol er vi 100 % afhængige af import.

Rapporten har også en uddybning vedr. Power to X:

Der antages fleksibilitet som i grundberegningen (98 %), fordi langt størsteparten af elforbruget går til elektrolyse, som er/forventes at være fleksibelt, idet el er den primære produktionsfaktor. I øvrigt vil et ufleksibelt forbrug til store mængder af PtX være en meget stor udfordring for elforsyningssikkerheden. Kun ca. 2 % af elforbruget til PtX antages anvendt til bagvedliggende procesanlæg (fx til produktion af ammoniak) (s. 50).

Det vil nok komme bag på de fleste fagfolk, at Energistyrelsen regner med, at en kemisk proces som Power to X kan køre på reststrømmen fra en ustabil forsyning. Måske en meget primitiv gammeldags elektrolyse kunne køre, men hvis man skal have en fornuftig energioptimeret proces, kræver det stabile forhold – herunder strømforsyningen.

Baggrundsrapporten viser en illustration af produktionen fra havmøller, se fig. 6. Man har valgt en ”tilfældig” uge, uge 17 i et rekonstrueret år. og her ser det jo meget pænt ud, hvor landenes produktioner supplerer hinanden fint. Sådan er det jo ikke nødvendigvis i virkeligheden, hvor man sagtens kan have dage eller uger, hvor der stort set er vindstille over hele Europa.

Fig. 7 viser den tilsvarende uge for landmøllerne, og her er Energistyrelsen igen optimistisk:

Der er som for havvind meget stor forskel mellem landene – og visse sammenfald.

Det, at vindmølle-tidsserierne er så forskellige landene imellem, giver mulighed for at dele forsyningssikkerhed mellem landene via udlandsforbindelserne (s. 62).

Kommentarer

Energistyrelsen har til opgave at udstikke rammer, således at landets elforsyning i fremtiden stadigvæk vil være stabil og pålidelig. Samtidigt er man pålagt at følge politikernes luner, der p.t. går ud på at installere mest mulig sol- og vindenergi og udfase al brug af fossile brændstoffer. Drømmen er selvfølgeligt at opnå en drastisk reduktion på bundlinjen i nationens klimaregnskab.

Energistyrelsen vælger så at løse opgaven ved at regne løs med en computermodel. I dette tilfælde bliver den bedt om for op imod 5 millioner scenarier at beregne, hvor mange ”afbrudsminutter” man kan forvente. Man lægger alle mulige forudsætninger ind i beregningerne, og så går det løs. Ved at ændre lidt på forudsætningerne er det forholdsvis let at opnå nogle spiselige resultater.

På intet tidspunkt går Energistyrelsen ind bag tallene og prøver at se på, hvordan det reelt tager sig ud. Det var det, Klimarealisme gjorde i høringssvaret, men Energistyrelsen nøjes med at henvise til ovennævnte rapporter, der er blevet til på samme måde som den oprindelige opfølgningsrapport på klima-effekterne.

Reelt er Danmarks fremtidige energiforsyning lagt i hænderne på en temmelig tvivlsom computermodel, der efter alt at dømme ikke lever op til situationens alvor. Et simpelt eksempel i vores høringssvar gennemhullede effektivt Energistyrelsens scenarie, og det faktum har styrelsen ikke noget svar på.

I stedet får vi igen at vide, at når man tager hele Europa med i et samarbejde, så vil der altid være vind og sol nok ét eller andet sted til at dække behovet i de områder, der er ramt af solnedgang eller vindstille.

Den optimisme går tilsyneladende igen i Energistyrelsens fremstilling af nabolandene, jfr. fig. 4, hvor den resterende regulerbare, termiske kraftværkskapacitet slet ikke kan dække forbruget, når sol og vind svigter. Alle satser på at kunne hente strøm fra deres naboer.

Der drømmes om ”fleksibelt forbrug”, men igen erkender Energistyrelsen, at effekten i praksis vil være lille. Der er et kontinuerligt stort behov for en stabil strømforsyning, og opladning af elbiler eller drift af varmepumper kan jo ikke standses i dagevis i tilfælde af en periode med vindstille om vinteren.

Vi styrer lige lukt imod massive strømsvigt efter 2030, hvis ikke nogen hanker op i Energistyrelsen og beder dem droppe modelgymnastikken og komme frem med nogle realistiske scenarier og planer for fremtidens energiforsyning. Skulle vi i den forbindelse ende med et lidt mindre ambitiøst CO₂-udslip vil det langt være at foretrække frem for en situation med hyppige, massive og langvarige blackouts.