Grid congestion forklaret. Hvorfor Danmark ikke kan bruge al den vedvarende energi vi allerede producerer

Danmark producerer store mængder strøm fra vindmøller og solceller. Samtidig kan dele af elnettet være under pres, og det kan skabe begrænsninger for, hvor meget effekt der kan transporteres og tilsluttes lokalt. Problemet er ikke nødvendigvis mangel på energi i systemet i alle timer. Problemet er mangel på plads i de kabler, der skal transportere energien.

Dette fænomen kaldes grid congestion, eller netoverbelastning. I denne artikel bruges begrebet om fysiske flaskehalse i elnettet, ikke om markedspriser i sig selv. Det er relevant for erhvervslivet, fordi det kan påvirke driftsøkonomien gennem nettariffer og gennem begrænsninger i mulighederne for elektrificering i bestemte netområder.

Denne artikel gennemgår de tekniske og strukturelle årsager til grid congestion i Danmark. Vi ser på de samfundsøkonomiske konsekvenser, de langsigtede infrastrukturplaner og hvordan industriel batterilagring fungerer som et lokalt værktøj til at håndtere de fysiske begrænsninger i elnettet.

[Grafik: En enkel illustration, der viser en vind- eller solproducerende kilde i den ene ende, et belastet net med en flaskehals i midten og et forbrugspunkt i den anden ende. Formålet er at vise, at strøm kan være til rådighed i systemet, men ikke nødvendigvis kan transporteres hele vejen gennem nettet i samme øjeblik.]

Hvad er grid congestion i elnettet?

Elnettet fungerer i praksis som et vejnet for elektriske elektroner. Ligesom en motorvej har en maksimal kapacitet for antallet af biler i timen, har elledninger og transformatorstationer en maksimal fysisk grænse for, hvor meget strøm de kan transportere ad gangen. Denne grænse er bestemt af kablernes termiske egenskaber og systemets evne til at opretholde en stabil spænding.

I praksis skal man skelne mellem transmissionsnettet, distributionsnettet og markedsmekanismerne. Transmissionsnettet er de højspændingsforbindelser, der flytter store mængder strøm over længere afstande. Distributionsnettet er de lokale net, der leverer strømmen videre til virksomheder og husholdninger. Markedsmekanismerne bestemmer, hvordan handel, pris og balance håndteres, men de kan ikke ændre de fysiske grænser i nettet.

I en juridisk og markedsmæssig kontekst opstår grid congestion, når elnettet ikke kan transportere den ønskede strøm uden at ramme fysiske begrænsninger i nettet. Det betyder, at selvom en vindmøllepark producerer billig strøm, og en industrivirksomhed ønsker at købe den, kan handlen ikke altid gennemføres fysisk, fordi nettet mellem dem er fyldt op.

Når markedets ønskede handel overstiger nettets fysiske kapacitet, opstår der en flaskehals. Systemoperatøren må derefter håndtere situationen inden for de gældende drifts- og sikkerhedskrav. Det kan blandt andet indebære nedregulering af produktion eller aktivering af reserver i dele af systemet, men den konkrete håndtering afhænger af situationen og netforholdene.

Hvorfor opstår problemet specifikt i Danmark?

Danmark har en særlig geografi og en elproduktion, der har ændret sig markant over de seneste årtier. En større del af den nye produktion i dag er decentraliseret og vejrafhængig, og det kan øge behovet for transport af strøm på tværs af landet.

Geografisk ubalance: Produktionen af vind- og solstrøm er ikke jævnt fordelt over landet, og det kan skabe lange transportafstande i transmissionsnettet. Det betyder, at der kan opstå flaskehalse mellem de områder, hvor strømmen produceres, og de områder, hvor den skal bruges.

Budzoner og prisforskelle: Det danske elmarked er opdelt i to budzoner, DK1 (Jylland og Fyn) og DK2 (Sjælland og øerne). Energinets materiale om mFRR i DK1 og DK2 viser, at flaskehalse kan kræve zonemæssig håndtering af kapacitet i driften. Det betyder, at der kan opstå pris- og kapacitetsforskelle mellem zonerne, når transmissionsnettet ikke kan udligne belastningen fuldt ud på tværs af landet.

Elektrificering af samfundet: Samtidig med at produktionen flytter sig, stiger det samlede elforbrug i mange sektorer gradvist, for eksempel gennem varmepumper i varmeforsyning og eldrift i transport og procesanlæg. Det kan skabe nye belastninger på det lokale distributionsnet, som i mange områder oprindeligt blev dimensioneret til et langt lavere og mere forudsigeligt forbrugsmønster.

Kommercielle konsekvenser for erhvervslivet

Grid congestion er ikke kun et problem for systemoperatørerne. Det har direkte økonomiske konsekvenser for de virksomheder, der er afhængige af elnettet.

For at forstå konsekvenserne er det nødvendigt at se på begrebet nettilstrækkelighed i de lokale net. Nettilstrækkelighed er evnen til at få strømmen transporteret derhen, hvor den skal bruges, uden at nettet bliver en flaskehals. Når denne tilstrækkelighed mangler, opstår der tre primære udfordringer for industrien:

Stigende og variable tariffer: Mange netselskaber bruger tidsdifferentierede tariffer til at afspejle belastningen i de lokale distributionsnet, men niveau og udformning varierer mellem områder og selskaber, og ikke alle erhvervskunder møder samme tarifstruktur. Det betyder, at prisen for transport af strøm i visse timer kan være højere end i andre, uden at alle virksomheder oplever det på samme måde. For en produktionsvirksomhed med kontinuerlig drift kan det gøre elregningen mere følsom over for, hvornår forbruget ligger.

Begrænset adgang til udvidelser: Virksomheder, der ønsker at udvide produktionen eller installere store ladeanlæg til elektriske lastbiler, kan møde lokale kapacitetsbegrænsninger i distributionsnettet. I praksis kan det betyde, at en udvidelse kræver nye investeringer i transformerstationer eller kabler, før den kan gennemføres.

Samfundsøkonomiske tab: På makroniveau kan flaskehalse føre til ekstra omkostninger. Energinets metodebeskrivelser knytter sådanne omkostninger til situationer, hvor nettet eller systemdriften må håndtere ubalancer og begrænsninger, som ellers kunne være undgået. I systemdriften kan vindmøller i nogle situationer blive nedreguleret, selvom der er produktion, hvis nettet eller balanceringsbehovet ikke kan håndtere energien på det pågældende tidspunkt. Den type omkostninger kan indgå i de samlede netomkostninger, især når begrænsningen ligger i det lokale distributionsnet eller i overførslen mellem netområder.

Den langsigtede løsning er mere netkapacitet og bedre fleksibilitet

En væsentlig del af løsningen på grid congestion er at bygge mere netkapacitet, hvor det er nødvendigt. Det kan betyde tykkere kabler, større transformerstationer og nye forbindelser på tværs af landet, men i praksis skal det ofte kombineres med bedre fleksibilitet i forbrug og lagring.

Dette arbejde er allerede i gang. Danmark planlægger en betydelig netudbygning frem mod 2030 og videre frem mod 2050. Disse store transmissionsledninger er en del af den kapacitet, der skal transportere strømmen fra vind- og solcelleparker frem til forbrugerne.

Udfordringen med netudbygning er tiden. Det tager mange år at planlægge, godkende og anlægge højspændingsforbindelser. For en virksomhed, der har brug for mere kapacitet i dag, er en netudvidelse i 2030 derfor normalt ikke en løsning på de aktuelle driftsbegrænsninger, selv om den på længere sigt kan ændre vilkårene i området.

Fleksibilitet og lagring som et muligt supplement

Fordi den fysiske udbygning af elnettet tager tid, er der et fortsat behov for løsninger, der kan udnytte den eksisterende kapacitet bedre. Dette anerkendes også fra politisk og regulatorisk side. Dansk netplanlægning anerkender fleksibelt forbrug og energilagring som mulige supplerende tiltag til systemudvidelse.

I stedet for at bygge nettet stort nok til at håndtere den absolutte spidsbelastning i årets koldeste og mørkeste time, kan man flytte forbruget væk fra de kritiske timer. Her kan industriel batterilagring indgå som et fleksibilitetsværktøj.

Batterier fungerer som et kortsigtet fleksibilitetsværktøj, der i nogle tilfælde kan reducere eller udskyde behovet for netopgraderinger. Et industrielt BESS-anlæg (Battery Energy Storage System) placeret hos en virksomhed fungerer som en lokal buffer mellem det kollektive elnet og virksomhedens interne forbrug, men det ændrer ikke på de underliggende kapacitetsgrænser i netområdet.

Når elnettet er under pres, og tarifferne er høje, kan virksomheden trække strøm fra sit eget batteri i stedet for fra nettet. Når presset på nettet falder, og strømmen igen er billig og rigelig, lades batteriet op. I den sammenhæng kan fleksibelt forbrug og batterier indgå i værktøjskassen til at håndtere congestion i systemet, især på virksomheds- og netområdeniveau.

Begrænsninger og forudsætninger for batterilagring

Selvom et BESS-anlæg er et effektivt værktøj til at navigere i et overbelastet elnet, er det vigtigt at forstå teknologiens begrænsninger. Et batteri skaber ikke ny energi, og det øger ikke den permanente kapacitet i virksomhedens nettilslutning. Det ændrer udelukkende på tidspunktet for, hvornår energien trækkes fra nettet.

Kontinuerligt højt forbrug: Hvis en facilitet har et konstant, fladt elforbrug, der ligger tæt på grænsen for nettilslutningen 24 timer i døgnet, vil et batteri ikke i sig selv løse kapacitetsproblemet. Batteriet skal have tid og ledig netkapacitet til at lade op. Hvis nettilslutningen allerede er fuldt udnyttet, er der begrænset plads til opladning.

Kortvarige spidsbelastninger: BESS-teknologien er derimod relevant for virksomheder med et svingende forbrug. Hvis produktionen har høje, kortvarige peaks forårsaget af opstart af tunge maskiner, kan batteriet levere den ekstra effekt lokalt. Det kan hjælpe med peak shaving og med at holde forbruget inden for den eksisterende nettilslutning.

Tarifoptimering: For virksomheder, der kan flytte en del af deres forbrug til andre tidspunkter via batteriet, kan der være en økonomisk gevinst. Størrelsen af den gevinst afhænger af forbrugsprofilen og de lokale tarifstrukturer, og den vil variere fra anlæg til anlæg.

ZynexGroups tilgang til anlægsvurdering

Når vi vurderer, om et industrielt BESS-anlæg er en relevant løsning for en specifik facilitet, tager vi altid udgangspunkt i virksomhedens faktiske data. Vi analyserer historiske forbrugsprofiler, den nuværende nettilslutning og de gældende tarifstrukturer i det specifikke forsyningsområde.

Formålet med vurderingen er at afdække, om et BESS-anlæg kan reducere virksomhedens nettoppbelastning, forbedre udnyttelsen af eksisterende netkapacitet og skabe en bedre økonomi i forhold til virksomhedens forbrugsmønster.

Hvis du vil have en konkret vurdering af en facilitet, kan du kontakte os her: https://zynexgroup.com/da/contact