Dette ble først publisert i EnergiWatch.no. Gjengitt med tillatelse i Nettavisen Norsk debatt.

Norge har et kraftoverskudd i normalår, og mye av fokuset i samfunnsdebatten om strømsystemet går på hvordan Norge skal sikre forsyningssikkerheten i tørrår. Det vil si et år med mindre enn 105 TWh tilsig, noe som statistisk vil skje hvert tiende år. Sist det skjedde var i 2010.

Det kan imidlertid også oppstå problemer med kraftforsyningen selv om det ikke er tørrår. For selv om Norge på papiret har mer enn nok fleksibel kraftproduksjon i form av regulerbar vannkraft, så er ikke den fleksibiliteten ubegrenset.

Vannkraften er avhengig av vann, og hvis det ikke er nok vann blir vannkraftverk helt eller delvis satt ut av spill.

Nå har EnergiWatch fått tilgang til data for individuelle vannmagasiner og individuelle vannkraftverk i Norge, og det gir oss muligheten til å undersøke hvordan det norske strømsystemet håndterte den kaldeste vintertimen da Norges strømforbruk var på sitt aller høyeste.

Klikk her for å abonnere på nyhetsbrev fra Norsk debatt

Tre typer balanse

Strømsystemet er både omfattende og komplisert. Det strekker seg over mange tusen kilometer med strømledninger og strømkabler, det inkluderer produksjon fra en rekke forskjellige energikilder, og strømforbruket er en vare som brukes i omtrent alt som gjøres. Samtidig er det et system der produksjon og forbruk til enhver tid må være i balanse.

I et vedlegg til Energikommisjonens rapport, har konsulentselskapet Thema utarbeidet en rapport om fleksibiliteten som må til for å balansere kraftsystemet frem mot 2030.

Der beskriver de tre typer balanser som må opprettholdes i strømsystemet:

• Energibalanse
• Effektbalanse
• Frekvensbalanse

Energibalanse går på likevekt mellom produksjon og forbruk i løpet av et år. Det er dette det snakkes om når det snakkes om at Norge har et kraftoverskudd, men at det kan strammes til eller til og med bli et underskudd for Norge om noen år. Energibalanse dreier seg om energimengder som typisk omtales i antall kWh, MWh, GWh eller TWh.

Effektbalansen går på likevekt mellom produksjonskapasitet og - forbruk i topplasttimene på kalde vinterdager. Det vil si evnen til å levere nok effekt, målt i MW, når Norges strømforbruk er på sitt aller høyeste.

Frekvensbalanse går på at strømsystemet til enhver tid må holde en frekvens på 50 Hz. Hvis avviket blir for stort, blir det strømbrudd. Frekvensen øker når det produseres mer strøm enn det brukes, og frekvensen faller hvis produksjonen er lavere enn strømforbruket.

Les også: Ti grunner til at strømstøtta må forbedres

Disse tre balansene påvirkes av hverandre. Hvis energibalansen er svak, for eksempel som en følge av lite vann i de norske vannmagasinene, kan det få konsekvenser for evnen til å levere nok effekt. I så fall faller frekvensbalansen, og det blir fare for strømbrudd.

Mesteparten av den tilgjengelige effekten ligger i vannkraften, og vannkraftverkene kan kun produsere når det renner nok vann gjennom rørene til generatorene. Dermed er Norges kraftforsyning avhengig av vannkraftverkene, og hvert enkelt vannkraftverk er avhengig av at det til enhver tid er nok tilgjengelig vann der det befinner seg.

Effektoverskudd i Norge

I utgangpunktet har Norge effektoverskudd takket være mye regulerbar vannkraft. Dette gjør det mulig å styre produksjonen ved å tappe vannmagasinene når man trenger mer effekt Dermed kan produksjonen tilpasses strømforbruket for å sikre effektbalansen.

Teoretisk sett har Norge en samlet installert effekt på 39.401 MW, ifølge tall fra NVE. Det fordeler seg slik:

• 1761 vannkraftverk: 33.690 MW
• 64 vindkraftverk: 5.069 MW
• 30 termiske kraftverk: 642 MW

I praksis er det umulig å produsere så mye da det forutsetter at alle vannkraftverk går på maksimal kapasitet, samtidig som vinden blåser optimalt på alle vindturbiner og de termiske kraftverkene i form av forbrenningsanlegg og gasskraftverk kjører for fullt.

Den norske produksjonsrekorden for én enkelttime er på 28.293 MW, og den ble satt 7. desember 2021 klokken 12:00. Det tilsvarer cirka 72 prosent av samlet kapasitet.

Forbruksrekord vinteren 2021

Den norske forbruksrekorden ble satt på vinteren tidligere samme år. Den 12. februar 2021 klokken 09:00 brukte Norge 25.230 MW i én time.

Da produserte norske kraftverk 24.676 MW, og de resterende 554 MW ble dekket inn gjennom netto import over utenlandskablene.

Det er altså et positivt skille på 3.063 MW mellom den høyeste norske kraftproduksjonen og det høyeste norske strømforbruket i løpet av én klokketime.

Les også: Kjære Ap og Høyre, kan dere ikke bare innrømme at dere tok feil?

Det er en relativt god margin, men det er ikke nødvendigvis nok. For effekten må være tilgjengelig der og da når den trengs, og det er ikke sikkert at norske kraftverk klarer å produsere like mye strøm på en kald vintertime i februar som på en vindfull høstdag i begynnelsen av desember.

På høsten er det typisk mer regn og vind, noe som gir mer vindkraft og mer produksjon fra elvekraften. Det vil si vannkraftverk uten magasinert vann.

I vintermåneden februar kan det også blåse mye, men det er typisk vindstille på de aller kaldeste dagene. Samtidig kan flere elver fryse, noe som fører til full stans av vannkraftverkene som er avhengig av rennende vann.

Nedbøren på vinteren kommer også som regel i form av snø som blir liggende til snøsmeltingen istedenfor å gå rett i magasinene.

Varierende fyllingsgrad

Det er også forskjell i fyllingsgraden. Da forbruksrekorden ble satt 12. februar 2021 var fyllingsgraden for hele Norge 59,3 prosent, ifølge magasinstatistikken til NVE. Det var nesten like mye som da produksjonsrekorden ble satt 7. desember med en samlet fyllingsgrad på 61,9 prosent.

Det var imidlertid større forskjeller hvis vi ser på hvert enkelt prisområde. I prisområde NO5 var fyllingsgraden på vinteren nede i 48,4 prosent mens den lå på 56,2 prosent i desember.

Gjennomsnittlig fyllingsgrad for prisområdene blir likevel misvisende. For selv om de aggregerte tallene viser at det er nok vann totalt sett, er det store forskjeller når man ser nærmere på alle de 947 norske vannmagasinene.

Les også: Slik ønsker Energikommisjonen å løse Norges store strøm-utfordring

Tall som EnergiWatch har fått tilgang til, viser at det er store variasjoner i fyllingsgraden for de enkelte vannmagasinene. På vinteren og frem til vårsmeltingen er det mange magasiner som er tomme eller nesten tomme selv når den gjennomsnittlige fyllingsgraden er tilfredsstillende høy.

Det betyr at det til enhver tid er flere vannkraftverk som ikke får tilgang til den mengden vann de trenger for å kunne produsere for fullt.

Slik ble kraft-Norges flaggskip tappet i 2021

362 vannkraftverk uten produksjon

Nå har EnergiWatch fått tilgang til detaljert datagrunnlag for kraftproduksjonen i hvert enkelt vannkraftverk da forbruksrekorden ble satt.

Her viser en gjennomgang som EnergiWatch har gjort, at 1502 vannkraftverk til sammen hadde en maksimal ytelse på 33.054 MW, og at de produserte 22.004 MW fra 09:00-10:00 12. desember 2021.

Det betyr at vi mangler datagrunnlag for 259 vannkraftkraftverk og 636 MW av vannkraftens samlede teoretiske maksytelse. Vi har likevel nok til å trekke noen konklusjoner om hvor mye som ble produsert - og ikke minst hvor mange kraftverk som ikke produserte.

For det viser seg at hele 362 vannkraftverk ikke produserte noe som helst i timen da Norge hadde rekordhøyt strømforbruk. Disse vannkraftverkene har en samlet installert effekt på 3.732 MW - som ikke ble brukt i det hele tatt.

Av disse var de fleste småkraftverk, men det var også 43 vannkraftverk med en installert effekt på 10 MW eller mer. Det vil si store nok til at de ilegges grunnrenteskatt. De sto for nesten en tredjedel av den ubrukte effektreserven med sine 2.193 MW.

Datagrunnlaget sier ingenting om hvorfor de ikke produserte. Det kan være som følge av vedlikeholdsarbeid, men hovedårsaken ligger trolig i fryste elver og lite eller intet vann i magasinene som vannkraftverkene er tilknyttet.

Les også: Energikommisjonen avfeier kjernekraft i Norge nå: – Tafatt og skuffende

De største produserte nesten for fullt

Det er stor forskjell på småkraften og de store gigantene i vannkraften. En gjennomgang av de 20 vannkraftverkene som produserte mest, viser at flere produserte tett opp mot det maksimale de kunne levere. Det betyr at de hadde lite å gå på, dersom det hadde vært behov for enda mer effekt.

Samtidig var det flere av de som tilsynelatende holdt igjen ganske mye av produksjonen. Det inkluderer Kvilldal, som er Norges største kraftverk målt i effekt. De kan produsere 1240 MW, men produserte bare 592,6 MW i rekordtimen.

Hvor mye mer effekt det hadde vært mulig å hente ut ved behov lar seg ikke kvantifisere med datagrunnlaget EnergiWatch har tilgang til, men det er grunn til å tro at det er noe mer.

Samtidig har de store vannkraftverkene stort sett produsert mer enn det turbinene yter optimalt på. For ifølge en rapport om effektkjøring som Thema utarbeidet for NVE i 2022, yter turbinene som regel optimalt når de kjører på 70-80 prosent av full kapasitet. Det er da de utnytter vannet best.

Les også: NVE-rapport viser den store utfordringen med vindkraft

Lav kapasitetsutnyttelse selv om prisen var høy

Hvis vi snur på det, og bruker tabellen fra Thema-rapporten til å se hvor mye av potensialet som ble produsert på de som kjørte på 40 prosents vannføring eller mindre, ser vi at de bidro med totalt 908 MW. Det utgjorde bare 11,8 prosent av installert kapasitet, noe som tyder på at ca. 6.796 MW av makskapasiteten ikke ble utnyttet på totalt 449 vannkraftverk.

Ettersom disse vannkraftverkene kjørte på så lav utnyttelsesgrad selv på et tidspunkt med forbruksrekord, er det mye som tyder på at disse vannkraftverkene ikke hadde mulighet til å øke effekten for å få godt betalt på et tidspunkt med høye strømpriser.

For da forbruksrekorden ble satt, lå strømprisene på det som den gangen ble regnet som et veldig høyt nivå:

• NO1: 198,22 euro/MWh
• NO2: 80,81 euro/MWh
• NO3: 41,14 euro/MWh
• NO4: 41,14 euro/MWh
• NO5: 198,22 euro/MWh

Vindkraften leverte

Vindkraft er uregulerbar kraftproduksjon som er helt avhengig av vindforholdene. De har fordelen at de typisk produserer mest på høsten og vinteren når strømforbruket er høyest og strømprisene typisk er høyere enn på sommeren, men det er også vanlig at det er vindstille på de kaldeste vintertimene.

Man kan derfor ikke regne med vindkraften når man ser på effektbalansen og tilgjengelig effekt. Samtidig er ikke det det samme som at det ikke kommer noe vind på de kaldeste timene, og det var heller ikke tilfelle da forbruksrekorden ble satt.

For ifølge tall NVEs produksjonsrapporter, ble det produsert hele 1994 MW vindkraft fra 09:00 til 10:00 12. februar 2021. Dermed bidro vindkraften med en betydelig andel av kraftproduksjonen på denne kalde vintertimen.

Les også: Jeg vil ha vindmøller i Holmenkollbakken

Uavklart behov for strømimport

Ut fra datagrunnlaget som EnergiWatch har fått tilgang til, leverte vannkraften og vindkraften til sammen 23.998 MW da forbruksrekorden ble satt. Det betyr at kraftverkene som EnergiWatch ikke har tilgang til leverte 678 MW. Det inkluderer de gjenværende små vannkraftverkene, samt gasskraft og varmekraft.

De resterende 554 MW som måtte til for å komme i effektbalanse ble dekket opp ved hjelp av netto import av strøm over utenlandskablene.

Det er sannsynlig at norske vannkraftverk fortsatt hadde litt å gå på dersom det ikke hadde vært mulig å importere strøm under forbruksrekorden. Selv om mange av de store vannkraftverkene produserte nesten for fullt, var det flere som kunne produsert mer. I teorien kunne Kvilldal alene dekket opp for differansen.

Det er et mer åpent spørsmål om det hadde vært nok ledig kapasitet dersom vindkraften ikke leverte så mye som den faktisk gjorde. Det lar seg ikke fastslå med datagrunnlaget EnergiWatch så langt har fått tak i.

Det som derimot er sikkert, er at effektutfordringen er reell og at den blir mer og mer krevende i årene fremover.

I delrapporten fra Thema, som fulgte med Energikommisjonens rapport, slås det fast at Norge trenger 1000-5000 MW økt tilgang på effekt innen 2030.

Uten det kan det bli en reell utfordring å dekke effektbehovet på egenhånd.