Varför effektiv eldistribution är en viktig del av energiomställningen

För att skydda världen från de värsta miljökonsekvenserna och eliminera utsläppen av växthusgaser uppåt och nedåt i de globala energiförsörjningskedjorna krävs inte bara en övergång till fler förnybara energikällor, utan också att elnäten blir mer innovativa och redo att hantera utmaningarna med hållbar elproduktion och efterfrågan.

Det finns redan intelligenta lösningar som underlättar denna övergång, men deras globala införande - och samtalet om hur vi ska möjliggöra denna förändring tillräckligt snabbt - måste stå högst upp på dagordningen. Mycket energi och resurser har gått åt till att utveckla och förbättra effektiviteten hos förnybara energikällor som sol- och vindkraft och energilagring. Hittills har dock mindre tankar lagts på den roll som våra eldistributionsnät spelar, som ger konsumenterna tillgång till förnybar energi.

De elnät som används idag har inte förändrats särskilt mycket sedan de först utformades och byggdes för över hundra år sedan. Å andra sidan har elproduktionen och efterfrågan på energi förändrats avsevärt och måste fortsätta under de kommande årtiondena för att nå de globala målen för minskade koldioxidutsläpp. Än idag prognostiserar eldistributörer vanligtvis förbrukningen med hjälp av traditionella modeller, som ofta inkluderar tillägg av säkerhetsmarginaler på upp till 100 procent av toppförbrukningen för att förhindra överbelastning som leder till avbrott. Lågspänningsnät utformas utifrån dessa modeller med minimal synlighet för den aktuella belastningen.

Detta har tidigare inte varit något problem eftersom lågspänningsströmmarna är stabila och förutsägbara. Följaktligen har investeringar i realtidsövervakning av lågspänningsnäten ansetts onödiga. I den nuvarande situationen översvämmas dock nätoperatörer av förfrågningar om att ansluta nya generationer och ny belastning till sina nät. Dessa anslutningar sker ofta på de lägre spänningsnivåerna, vilket leder till att distributionsnäten blir flaskhalsar i energiomställningen.

Toppar i energiförbrukningen inträffar vanligtvis bara under en bråkdel av de 8 760 timmarna per år. Förbrukningsuppgifter från europeiska distributionsnätsoperatörer visar att endast 7 procent av den tillgängliga nätkapaciteten används i genomsnitt. All extra kapacitet används för att förhindra avbrott under dessa få topptimmar. Även om det finns gott om kraft i nätet under större delen av tiden för att ta emot alla nya anslutningar, utnyttjas den inte på rätt sätt. I slutändan verkar det som om vi fortfarande försöker driva den mest uppkopplade, produktiva och industriella ekonomin som världen någonsin har sett med en teknik som är över 100 år gammal. Edison, kan du höra mig?

Den grundläggande orsaken till denna ineffektiva förvaltning är hur nätmonopolen vanligtvis regleras, vilket hittills har varit rimligt. För att ge incitament till korrekt underhåll och utbyggnad av nätkapaciteten är den vanligaste regleringsmodellen att ge nätoperatören en avkastning på investeringar som står i proportion till nättillgångarnas värde. Att bygga fler nät ger en högre vinst. Den goda nyheten är att det finns lösningar för att drastiskt öka effektiviteten i befintliga nät, så att de bättre kan hantera de belastnings- och spänningsfluktuationer som är förknippade med förnybar produktion och konsumtionsmönster och avsevärt öka sin utnyttjandegrad. Nu måste också en regeländring följas för att ge nätoperatörer incitament att dra nytta av denna nya teknik för att lösa de mest angelägna utmaningarna.

Solenergiproduktion på tak är en kostnadseffektiv lösning för att göra bostäderna oberoende av fossila bränslen. Tyvärr fluktuerar produktionen kraftigt beroende på väder och säsong, vilket leder till överbelastning av nätet under soliga dagar. Samtidigt har trenderna för konsumtion av elenergi utvecklats, där konsumenterna efterfrågar mer energi samtidigt som de aktivt försöker avkarbonisera sina liv genom att till exempel ersätta bilar som drivs med fossila bränslen med elbilar.

Till exempel är cirka 80 procent av alla nya fordon som säljs i Norge eldrivna. I USA har Kalifornien krävt att alla nya fordon som säljs efter 2035 ska vara eldrivna, vilket är en ökning från 18 procent år 2022. I Kina är en fjärdedel av alla nya bilar som säljs i oktober 2022 elektriska. Förändringen på konsumentsidan går snabbt och kräver en snabb anpassning av elnätskapaciteten för att se till att alla dessa fordon på ett effektivt sätt förses med den energi de behöver. Och det är inte bara elfordon. Övergången från gaspannor till eluppvärmning av bostäder kommer att lägga ytterligare en betydande belastning på näten. Behovet av att försörja elfordon utgör en del av marknaden, men den är talande.

Framtidens energisystem kommer att kräva att elnäten är tillräckligt flexibla och intelligenta för att kunna anpassa sig till förändringar i input och output i farten.

Ignorera ledningen

Men även om fördelarna med intelligenta lösningar för att omvandla gamla nät är många, är det bara vissa intressenter som är tillräckligt uppmärksamma på potentialen och omfattningen av de socioekonomiska effekter som en sådan förändring skulle kunna medföra.

Världen satsar på ren el för att avkarbonisera hela vår ekonomi, men denna satsning måste åtföljas av genomgripande förändringar i hur lågspänningsnätet hanteras. De första stegen är att utnyttja realtidsdata som ger fullständig insyn i efterfrågan och att införa analyser av nätkapaciteten i realtid. Dessa två faktorer skulle göra det möjligt för distributörerna att driva nätet närmare dess gränser, vilket skulle möjliggöra mer kraft, påskynda anslutningen av förnybara energikällor och garantera nätets stabilitet samtidigt som slöseriet minimeras.

Kostnadsbesparingarna i en aktiv förvaltning av distributionsnäten uppgår till hundratals miljarder dollar och gynnar distributionsoperatörerna och elkonsumenterna. För samhället är det en åtgärd som man inte kan ångra.

Bättre och mer hållbar planering

Eldistributörer kan spela en avgörande roll för att driva på energiomställningen och möjliggöra prisvärd och hållbar el för alla. I det nuvarande regelverket har nätoperatörerna dock inte tillräckliga incitament för att förändra sig och har svårt att få tillgång till detaljerade uppgifter i realtid från kunder och enheter som är anslutna till nätet. Därför tvingas de planera och driva verksamheten utifrån antaganden och gamla metoder som inte längre är ändamålsenliga.

Med hjälp av befintliga modeller överdimensionerar energidistributörerna nätverkstillgångarna, vilket ökar nätkostnaderna för konsumenterna. De nödvändiga nätförstärkningarna är ofta långvariga och komplexa projekt som kräver att gatorna grävs upp i stadsområden. De orsakar långa ledtider för nya anslutningar av hållbar produktion och belastningar och förbrukar mer naturresurser än nödvändigt. Att ta itu med detta slöseri och denna ineffektivitet kommer att vara avgörande för att hantera den energiomställning som behövs i framtiden. Många distributörer tar redan steg mot att införa intelligenta lösningar och bidrar på så sätt till ökad global hållbarhet. Men samtalet om hur vi kan påskynda omvandlingen av distributionsnäten måste intensifieras i hela samhället, inklusive nätoperatörer, tillsynsmyndigheter, beslutsfattare samt industri- och privatkunder. Alla intressenter i hela energiförsörjningskedjan måste delta med sin del av lösningen när energiomställningen utvecklas som en desperat global nödvändighet.

Det elnätssystem som vi känner till har visserligen tjänat oss väl, men det har förblivit oförändrat i mer än 100 år. Även med dagens teknik har nätoperatörer begränsad insyn i vad som händer i nätet under 20 000 volt.

Det är dags att ändra på detta.

/Alberto Mendéz