Steffen Frølund glemmer den økonomiske vinkel og vildleder om vindmøller
Jeg faldt over et tweet fra Steffen Frølund, som jeg føler mig kaldet til at svare på. Tweetet fremsatte den påstand, at energinet endelig havde indført nogle skrappe krav til el-producenter, som nu havde ført til, at en håndfuld vindmøller var blevet standset. De var “ustabile” og “vejrafhængige”.
Steffen Frølund antydede, at VE anlæg ikke tidligere var blevet underlagt krav, men nu hvor de var, havde de fejlet og dermed var tiden inde til at opsætte mere stabil energiforsyning – altså atomkraft.
https://x.com/SteffenFrolund/status/2059280185371852856
Jeg har to kritikpunkter. Et økonomisk og et teknisk. Først kommer det økonomiske, da jeg forventer, at der er flest læsere, der vil få noget ud af det, og bagefter kommer det tekniske, som jeg har et behov for at fremsætte.
Den økonomiske kritik
Det er besynderligt, at en liberal vil bruge et statsligt reguleringsmonopol som sandhedsvidne for påstanden, at vindmøller gør elnettet ustabilt. Det danske elnet er ganske stabilt og havde i 2024 en oppetid på 99,995% (27 minutters afbrydelse på et år).
I betragtning af, at vi har en rimelig stor såkaldt vindpenetration, er der altså ikke umiddelbart noget, der tyder på, at der er problemer med at forene vindmøller med et stabilt elnet. Det hører naturligvis med til historien, at Danmark har en helt særlig position på det europæiske elnet, da vi har stærke udenlandsforbindelser til landene omkring os. Norge, Sverige, Tyskland, England og Holland har vi direkte forbindelser til, og det er klart, at det hjælper med at opretholde en høj forsyningssikkerhed.
Det bliver bl.a. udnyttet til at føre argumentet for, at man kan integrere store mængder vindmøller i elnettet uden at lide under problemer med forsyningssikkerhed.
Et bedre argument mod vindmøller i vore dages politiske konsensus er i stedet, at vindmøller og solceller skaber store prisudsving. Det behøver man blot at konsultere elprisen for at kunne se. Her rammer Brian Mørks video pointen langt bedre end Steffen Frølunds tweet.
Lidt firkantet sagt kan man sige, at vindmøller og solceller på sin vis er energiformer fra middelalderen, hvor menneskets forbrug var underlagt naturens luner (Ja ja, også dengang kunne man lave brænde og klargøre det til vinter). Solen skal skinne eller vinden skal blæse, for at de producerer energi. Deres produktion er ikke alene drevet af menneskets handling (de kan dog slukkes, eller drosles ned i produktion), hvorfor mennesket må tilrettelægge sine handlinger efter naturens umiddelbare luner.
Som modpol hertil står de brændselsforbrugende energiformer. Disse kan reguleres med menneskets handling (både op og ned) og dermed tilpasses menneskets ønsker. De brændselsforbrugende energiformer gør mennesker i stand til at underlægge naturen vores vilje og tilpasse den vores ønsker, i det omfang vi er i stand til at ophobe brændsel klar til forbrug.
Elprisen vil naturligvis også have en vis dynamik på et frit marked, men det er min overbevisning, at på et frit marked vil de udsving være langt mindre, da elproduktion gerne må foregå ved at forbruge brændsler, der er effektive (fx gas, kul, atomenergi osv).
Kast politikerne på porten
Reglerne for at drive et kraftværk i dag udelukker disse brændsler fra at blive anvendt og resulterer effektivt i, at ethvert fornuftigt forsøg på at producere energi til optimale priser bliver kvalt i lovgivning. Det hjælper naturligvis heller ikke på situationen, at andre energikilder subsidieres, så deres udbredelse bliver suboptimal med skadelige virkninger for prisdannelsen.
Politisk favorisering af energikilder er ikke et nyt fænomen i Danmark. I efterkrigstiden jublede politikerne, når man forbrugte olie, for det var den fantastiske resurse over dem alle. I 1970 gav overingeniør Søren Friis fra kommunale IFV følgende retningslinjer for værkcheferne “Glem alt, hvad I har lært om kul, i fremtiden drejer det sig udelukkende om olie“. Det gjorde de så. I 1972 var 80% af elproduktionen drevet af oliekedler.
I 1972 stod olie for omtrent 92% af det danske energiforbrug. Så kom oliekriserne og elværkerne skiftede af egen økonomisk interesse tilbage fra olie til kul over en ca. 10-årig periode. I 1966-67 fandt man olie og gas i den danske del af Nordsøen, men en reel olieproduktion begyndte først i 1971 på Dan feltet. I begyndelsen var gassen et overskudsprodukt, man bare futtede af på platformen for at slippe af med den. De “energibevidste” politikere fik øje på, at der var naturgas i Nordsøen og på baggrund af rapporten “Dansk Energipolitik 1976” var det politisk opportunt at udnytte naturgassen. Alle kulbrinter skulle udvindes og udnyttes og regeringen pressede Mærsk maksimalt til at starte udvinding af naturgas.
I 1979 indgik staten en kontrakt med Mærsk om køb af store mængder naturgas igennem det statslige selskab DONG. Nu skulle de danske forbrugere reddes fra oliekrisen af politikerne med et naturgasnet, der kunne opvarme de danske hjem med naturgasfyr. Det var fantastisk smart af politikerne, tænkte de velsagtens. I stedet for at brænde en mindre mængde gas af ude på boreplatforme fokuseret på olieproduktion, skulle vi grave hele landet op og lægge naturgasrør for ikke at spilde naturens resurser – og i parentes bemærket måtte Mærsk i al hast refokusere fra ren olieproduktion til kombineret olie- og gasproduktion i Nordsøen ved at åbne nye felter med højere gasforekomst.
Politikerne påstod, at det var “vores gas” og alle skulle have “gavn af den”. Men måske ville forbrugerne være lidt skeptiske og holde fast i deres varmekilde, og måske endda bygge huse med elvarme fremover. Det ville afsløre politikernes fejl, det går ikke. Derfor blev det ulovligt at bygge huse med elvarme, hvor man havde planer om til at lægge fx naturgasnet fra 1988.
Elværkerne ville ikke købe naturgassen. De mente, at det var som at fyre med mahogni, så de modsatte sig at skifte kullet ud (igen) og fortsatte deres kulforbrug, da det var mest økonomisk. Det blandede politikerne sig i i 1984, da DONG og elværkerne indgik en “aftale”, hvor elværkerne skulle aftage en mængde naturgas, fordi økonomien i DONG var miserabel. Senere udtalte ELSAMs direktør Karl Pedersen “Vi i elforsyningen er valgt til at sikre billigst mulig el, men den mængde gas, vi har aftalt, er til at bære for de danske elforbrugere. Vi er gået ind i det med åbne øjne, men vi håber sandelig også at komme ud af det igen, når elværkerne har taget den aftalte gasmængde.”
Elværkerne gjorde dog ikke noget praktisk ud af den første aftale, for de modsatte sig at tage levering af den aftalte mængde naturgas. Betalingen gik dog igennem, og det var det vigtigste for DONG.
Samtidigt forøgede politikerne andre afgifter for at tilskynde forbrugerne at skifte til naturgas. Bygassen blev pålagt afgift i 1979. med det specifikke mål at få forbrugerne til at konvertere til naturgas. Med forbud og afgifter blev armen vredet om på forbrugerne, der ikke havde et bedre valg, end at tage naturgassen til sig hurtigt og acceptere den politiske bestemte naturgasplan. Man kan jo ikke lade folk bestemme selv, når man nu har lovgivet sin egne ideer ind i en naturgasplan.
Naturgasnettet blev et dyrt projekt, som det tog årtier at betale af. Heldigvis var resursen så fantastisk og projektet så dansk og statsligt og Mærsk agtigt, at det hele nok skulle gå godt. Elværkerne oprettede efter ca. 1995 nye naturgasfyrede blokke på de eksisterende kraftværker og en lang række mindre decentrale “barmarksværker” blev også bygget under Svend Auken i 1990’erne (men det er en længere historie!) for at forbruge den naturgas, man nu havde lovet Mærsk at købe.
Men alligevel var der problemer i paradis. For da CO2 hysteriet tog fart, var det ikke nok, at CO2 udledningen per energienhed fra naturgas kun er 50% i forhold til kul. Det hjalp naturligvis lidt, men det kunne ikke fortsætte. Noget måtte man gøre. Da vi jo havde det store naturgasnet, så gav politikerne tilskud til at producere biogas, som var ægte grønt og dejligt og fantastisk. De store gasværker og kulværker blev gradvist ombygget til flis og træpiller, for nu er biomasse den fantastiske resurse. Enkelte blokke kører i dag undtagelsesvist med naturgas.
Omtrent på det tidspunkt, hvor naturgasnettet var ved at blive betalt af, blev politikerne igen enige om, at gasforbrug var støtte til Putin, og dermed skulle det stoppes. Det danske gasfelt var samtidigt under ombygning og i mellemtiden købte det danske statslige gasselskab naturgassen af Rusland. Forfærdeligt.
Nu var det ilde set at sætte et naturgasfyr op, eller bare antyde, at naturgas var en god energikilde. Det var stort set ligegyldigt, at biogasproduktionen, takket være subsidier og billige lån, var vokset så meget, at meget af forbruget af gas kunne dækkes af biogas (og resten ville på sigt komme fra Nordsøen – men det var også ligegyldigt). Nu er gas slemt, og vi kan kun håbe på, at de lunefulde politikere ændrer mening igen, før de gør mere skade.
Om få år vil de formentlig blive utilfredse med biomasse og føre en ny, som sædvanlig dyr, politik.
Central planlægning af elnettet
Som det foregående mildt antyder, så har politikerne ofte fundet en favoriseret energikilde og trukket hele landet uforholdsmæssigt dybt ind i afhængighed af den ene kilde, eller hvis de pludselig får en idé om, at en energikilde er slem og forsøger at forpurre forbruget af den, uanset de økonomiske forhold.
Men udover at politikerne gør energien dyrere for danskerne ved at favorisere eller afskrække fra energikilder, så ødelægger de også markedet for transport af energi. Ovenfor nævnte jeg DONG, som var tilknyttet naturgasnettet, men på elnettet har vi en lignende statslig mastodont, energinet.
Energinet er et centralt planlægningsbureau der, blandt mange andre bureaukratiske opgaver, egenhændigt fastlægger prisen for transport af el. I vanlig statslige tradition sker det via deres plan med det groteske navn “tarifmodel 3.0“. Hvorfor ikke bare kalde den gosplan 3.0? Gorbatjov ville være lykkelig.
For ligesom elpriserne handles på en elbørs, ligeså bør naturligvis prisen på transport af el være op til markedet at fastlægge. Den nuværende tarifmodel bestemmer prisen fast pr. time ud i fremtiden, indtil de næste gang fastlægger en ny tarifmodel (skal vi gætte på, den kommer til at hedde 4.0?). Det duer ikke.
Fra samme centralplanlægningsbureau kommer kravene for eltilslutning. Det er de krav, som Steffen Frølund påpegede var indført for at sørge for stabil elforsyning. Men ligesom tarif model 3.0, så er kravene til eltilslutning også et centralt planlagt makværk, der hviler på beslutninger, der er så fjernt fra en økonomisk tankegang som muligt. Hos energinet har man jo rigtige tekniske eksperter, der kun tænker på elnettets stabilitet og til det formål udvælger de deres favoritter blandt de mulige tekniske løsninger og dermed placerer økonomiske hensyn i anden række.
Steffen Frølund burde være en bedre liberalist. Jeg foreslår tre forbedringer:
- Gå efter prisudsvingene som målestok for problemet med vindmøller og solceller
- Kritiser energinet for at være en statslig aktør, der tilsidesætter økonomiske hensyn og skaber kaos på elmarkedet med deres prisplanlægning
- Lad være med at gentage fortidens fejl ved at favorisere en energikilde – lad markedet håndtere produktionen af strøm
Den tekniske kritik
Når det kommer til det tekniske krav, som førte til vindmøllernes standsning, så er det næsten latterligt, hvad der er foregået. I årevis har energinet stillet krav til nettilslutning af vindmøller og solceller, så det er altså intet nyt for VE anlæg at leve op til sådanne krav.
Ser man på energinets kravspecifikationer (grid code) for Danmark, finder man også ud af, at synkron generatorer (som fx sidder i gaskraftværker, kulkraftværker, atomkraftværker) osv. i mange tilfælde har mere lempelige krav for nettilslutning end vindmøller og solceller.
Årsagen er, at el-tilslutning af vindmøller generelt, men solceller især, går igennem inverter-baseret teknologi. Groft sagt, så kan inverter-baseret energiforsyning programmeres, sådan som du vil have det. Synkrongeneratorer derimod er analoge enheder, som ikke let og hurtigt kan justeres. Kravene til synkrone generatorer for at kunne modstå fejl i spændingen på elnettet er derfor lempet, for de ville ellers blive dømt ude, hvis de skulle leve op til de krav, som inverter-baseret teknologi rent faktisk lever op til.
Nu er det væsentligt at indskyde, at når det kommer til elforsyning og valg af teknologi, så er der ingen af dem, som er bedst til alt. Valget er altid et trade-off. Inverter-baseret teknologi kan programmeres og være smidigt, men da det styres digitalt, er der altid forsinkelse på den respons, systemet kan levere. En synkron generator er koblet direkte på elnettet og vil “svare” på uventede spændingsændringer med analog respons – dvs. momentant – mens inverter-baseret teknologi vil have en dødtid, før den reagerer.
Kravet der standsede møllerne
Men for at holde mig lidt på sporet, må jeg springe den lange forklaring over og blot konstatere, at Steffen Frølund ikke har viden om kravene. For da ville han let kunne se med sine egne øjne, at der ikke er ens krav til de forskellige typer. Der er altså ikke tale om, at man har hævet baren, sådan kun synkrone generatorer kan blive koblet til, og dermed udelukker vindmøller og solceller. Der er ingen fælles “bar” at hæve. Hver teknologi behandles separat og har sine egne specifikke krav.
I det aktuelle tilfælde er der tale om, at energinet siden version 4 af deres grid code begyndte at kræve noget, der gik i modsat retning af, hvad de tidligere havde krævet. Specifikt drejer det sig om §20 for ikke-synkrone generatorer på distributionsnet (s. 122) (pudsigt nok undslipper synkrone generatorer, dvs. fx atomkraftværker, dette krav – det vender vi tilbage til!)
Kravet vedrører møllens elproduktion i tiden efter en fejl på elnettet. Det er specifikt den “Øvre grænse”, den røde kurve, der er problemets essens.
I de grid codes jeg har beskæftiget mig med de sidste 12 år, har kravet for Post Fault Active Power Recovery (PFAPR) altid været fremsat som et krav om en maksimal tid. Det har derfor været tilladt at re-etablere elproduktionen efter en FRT (fault ride through, altså en fejl på elnettet, fx en kortslutning der får spændingen til at falde) så hurtigt, man havde mulighed for.
Hvilket krav sætter energinet til atomkraft?
For at illustrere forskellen mellem en synkrongenerator, som Steffen Frølund postulerer leverer stabil energi, og som lige præcis denne historie skulle være et udtryk for at demonstrere overlegenheden af, kan vi ganske kort se på det krav, energinet stiller til synkrongeneratorer ved PFAPR. Er de bedre og mere stabile monstro? (§17 s. 205)
Nej, det forholder sig fuldstændigt modsat. De synkrone generatorer har i kraft af deres elektriske egenskaber i deres opbygning ikke samme nemme kontrol og pæne udglatning af den producerede effekt i forbindelse med fejl på elnettet. Energinet kommer ud over problemet ved at fjerne kravet for denne generatortype. Den øvre grænse går ved det niveau, der er en hel mærkeeffekt over den producerede effekt før fejlen og den tillader sågar reversering af effekten. Så meget for den stabile effekt under PFAPR.
Her bør også indskydes en kommentar om, at disse fluktuationer er maskinens forventelige respons og, at de i kraft af deres mekaniske inerti vil forsøge at fastholde elnettet på et stabilt niveau, når spændingen ændrer sig momentant (dvs. i tiden i begyndelsen af fejlen, men også når fejlen slutter). Denne naturlige respons kan ikke ændres uden at koble generatoren fra elnettet – responsen fra den tilkoblede generator er momentan og dermed ustyrbar med digital teknologi.
Når målesystemet langt om længe opdager, at der er en fejl på elnettet, så har generatoren allerede igangsat sin respons. Målesystemet kan tage mellem 2-10 ms at detektere ændringen, det er jo en evighed! Men da den første respons fra generatoren ved fejlens begyndelse vurderes som gunstig, tillader man derfor en “grim” overgang efter fejlen.
Det samme gør sig gældende for den gamle type af vindmølle, der ligeledes har generatoren koblet direkte på elnettet. De har ligeledes en momentan respons og har også nogle “grimme” signaler for elproduktionen under forstyrrelser af spændingen (de styres via en converter på rotoren, men det er en længere historie igen!).
Disse fluktuationer er forventelige og bærer i sig en stabiliserende kraft. Det er måske lidt kontraintuitivt, at noget så tilsyneladende ustabilt er stabiliserende, men ser man på elnettets bevægelser under fejl, så er det bare generatorens momentane respons på at stabilisere det midlertidigt ustabile elnet. Lidt overfladisk kan vi sige, at det grimme er opstået med fejlen, og at generatoren derfor udsender en modsatrettet “grim” respons, der forsøger at dæmpe fejlen.
Ser man på elproduktionen i forbindelse med fejl på elnettet, så ser det “grimt” ud for det menneskelige øje, og så skal vi jo have en masse krav skrevet ned på papir for at lægge nogle begrænsninger ind, som er pæne og nydelige og vi kan forholde os til dem som mennesker (og disse får alt for meget magt, hvis du spørger mig). Her har man så givet magten til at forme disse krav til en gruppe i samfundet, der lever af skatter og af at finde på nye regler – fx bureaukratiet i Energinet.
Lidt om netfejl for vindmøller
En fejl på elnettet kræver lidt specialhåndtering i den producerende enhed. I normal drift vil vindmøllen trække en mængde energi ud af vinden, som konverteres til elektrisk energi og sendes ud på elnettet (minus tabene). Der er ligevægt mellem input af energi i form af vind og output af energi i form af el. Når elnettet pludseligt ikke længere kan optage den samme mængde energi som før, står møllen med et energioverskud. Det overskud skal man håndtere. Man kan vælge:
- Den mekaniske dumpload: Den overskydende energi absorberes i drivtogets inerti, man lader det accelerere og forsøger at begrænse energioptaget fra vinden og styre hastigheden på drivtoget (drivtoget er vinger, hovedaksel, gearkasse, generator etc.). Det mekaniske system belastes kortvarigt i overgangen, mens det elektriske system belastes mindre.
- Den elektriske dumpload: Den overskydende energi absorberes i det elektriske system af en modstand. Det mekaniske system holdes ved stabil last, mens det elektriske system sender den overskydende energi i en modstand i stedet for ud på elnettet.
I de gamle typer af vindmøller, der er baseret på delvis inverter teknologi, valgte man mulighed nummer 1, mens man i nyere vindmøller med fuld inverter teknologi valgte mulighed nummer 2.
Mulighed 1 indebærer at møllens mekanik skal forstærkes med mere stål i tårnet og flere forstærkende elementer i konstruktionen, mens mulighed 2 indebærer at man skal indbygge en effektmodstand (dumpload), der kan opsuge en mængde energi, mens elnet fejlen står på.
Sådan en dumpload skal dimensioneres, så den ikke selv bliver en økonomisk belastning for møllen. Hvad nytter det, hvis det stål og forstærkning man sparer bliver brugt op af store modstande i stedet for? Derfor dimensionerer man bl.a. sin dumpload modstand af hensyn til de krav, som myndighederne stiller til nettilslutning.
Dumpload modstanden kan være mindre, hvis grid code kravene er udformet således, at man hurtigt kan sende møllens produktion ud på elnettet igen.
Møllens respons kontra det nye krav
Nedenfor er en grov skitse af, hvordan en sådan mølle gør i dag. På tegningen er det tydeligt, at dette styringsvalg overskrider den øvre grænse.
Det er i øvrigt ganske interessant at bemærke også, nu kommer der alligevel lidt politik ind i det tekniske indlæg, at den kurve energinet har tegnet som den forventede aktive effekt efter FRT matcher den gamle vindmølletype, som benævnt mulighed 1 ovenfor. Her er det snublende nær at bemærke, at Siemens-Gamesa vindmøller på land og Nordex er af den gamle type, mens Vestas’ møller er af den nye type. (Vestas sælger også endnu den gamle type som en 2.0-2.2MW, men det er begrænset volumen og salg til Danmark har fra Vestas’ side været af den nye type i en årrække)
Energinet går enegang på verdensplan
I de tidligere grid codes var det tilladt, at møllen hurtigt forøgede sin produktion efter netfejlen til den produktion, der fandt sted før fejlen, og på den vis effektivt fjernede belastningen fra dumpload modstanden. Jo hurtigere man kunne forøge elproduktionen, jo hurtigere kunne man fjerne belastningen på sin dumpload.
Den mulighed findes i de grid codes jeg kender fra USA, Frankrig, Spanien, England, Polen, Tyskland, Kina osv. Energinet, den lille danske operatør, har simpelthen valgt at gå enegang på verdensmarkedet med et krav, der effektivt fører til, at man forbrænder mere energi i en dumpload modstand i de møller med fuld inverter.
De ældre typer af vindmøller kan, ironisk nok, nemmere leve op til kravet, fordi deres design er sådan, at mekanikken rent faktisk får det momentane chok, som jeg ovenfor beskrev som uønsket – de har ikke en dumpload modstand på samme måde og kan derfor lettere køre i længere tid med reduceret elproduktion efter en netfejl, fordi deres aerodynamiske system under netfejl netop justerer ind til elnettets kapacitet med alle de mekaniske belastninger, det medfører.
Det er derfor mest sandsynligt, at hele affæren med standsede vindmøller skyldes en manglende koordinering mellem energinet og vindmølleproducenten – for det kræver formentlig blot en ændring i styringen af converteren at leve op til det nye krav og har dermed ikke noget at gøre med Steffen Frølunds postulat om, at vindmøller producerer “ustabil” energi.
Problemet med vindmøller er ikke et teknisk problem, der ikke kan løses. Det er et politisk problem, at man favoriserer visse energiproducenter frem for andre med skatteydernes penge, at man udruller sin idé med tvang på hele landet på en gang, og at man jævnligt skifter mening, så de meget store investeringer næsten altid bliver til tab, når de politiske vinde blæser i en ny og naiv retning.