Kostnader av frekvensreglering på en kaplanturbin

Sammanfattning: Spelplanen för energiproducenter kommer inom de kommande årtionden förändras och företagen kommer ställas inför stora utmaningar. Kärnkraften kommer att fasas bort till 2040 enligt ett Regeringsbeslut, något som kommer kräva en utbyggnad av de förnyelsebara energikällorna som vind- och solkraft. Det är energikällor som har betydligt större variation där väder påverkar produktionen samtidigt som det är svårt att planera och prognostisera. Det kan således tillkomma och falla bort elproduktion på nätet under kort tid om det som exempel skulle sluta blåsa under en timme. Ett fungerande elsystem bygger på att det alltid ska finnas en balans mellan elproduktion och elanvändning. Denna balans mäts i frekvens på elnätet och Norden har en nominell frekvens på 50,0Hz, något som påverkas av ett underskott eller överskott av antingen produktion eller konsumtion. En utbyggnad i vind- och solkraft kan således ställa högre krav på vattenkraften som med sin goda planeringsförmåga fungerar utmärkt som frekvensreglerande kraftkälla. Inom vattenkraftsproduktion finns det två produktkategorier som energiproducenter kan sälja sin producerade el som normal drift och frekvensreglering, där den förstnämna är den som majoriteten av intäkterna står för. Eftersom det finns stora kostnader relaterade till slitage som uppstår i en turbin vid drift är det i Skellefteå Krafts intresse att studera de kostnader som är orsakade av frekvensreglering. För detta har olika utjämningsfunktioner utnyttjats för att klassificera data som antingen normal drift eller frekvensreglering, för att sedan beräkna vad frekvensregleringen motsvarar i slitage på ett aggregat. Skellefteå Kraft har i Augusti 2019 implementerat ett system som lagrar driftdata. Då en förväntad livslängd av en kaplanturbin är mellan 40 och 50 år krävdes det då mer data för att kunna dra rimliga slutsatser. Eftersom en begränsning finns gällande mängden av data, används omsamplinstekniken Block bootstrap för simulering av driftdata, vilket är nödvändigt för att kunna utföra en livslängdsanalys. Slutsatsen var att trots att frekvensreglering stod för drygt 95% av slitaget stod det endast för 8-9% av intäkterna, men att det ändå hade en vinstmarginal på 2-3 gånger kostnaden. En livslängdssimulering på 40 år medförde ett slitage på drygt 420 mikrometer för det Yttre löpskoveltappslagret (det lager som slits mest), vilket ligger inom rimligt slitage med hänsyn till designvärdet.