Intro
Batterier och batteristyrning är på allas läppar. Mycket är nytt för väldigt många och batterierna involverar delar i energimarknaden som tidigare varit outforskade för både solcellsinstallatörer och privatpersoner. Möjliggöraren av nya intäktsströmmar till anläggningsägarna av energilager är aggregatorn som fyller en ny roll i energilandskapet. En längre intervju med aggregatorn Flowers VD John Diklev finns tillgänglig via play.senergia.se
Aggregator
En aggregator är en aktör på energimarknaden som samlar ihop flera resurser till större enheter som sedan kan erbjuda sina tjänster som kan säljas på elmarknaden. Det kan vara resurser som både kan öka och minska sitt effektuttag eller i form av energilager. Aggregatorn skulle kunna ses som en gemensam ”förvaltare” av resurser som hjälper ägarna av dessa resurser att maximera avkastningen från sina investeringar. En aggregator är ofta ett rent mjukvarubolag med algoritmer och mjukvara som analyserar, prognostiserar och lämnar bud automatiskt på elmarknaden. Det involverar stora mängder data och mycket sofistikerade datalösningar för att lösa uppgiften.
I Sverige finns det flera aggregatorer som erbjuder lite olika affärsupplägg, ersättningsnivåer och kompabilitet med olika av de olika energilagringssystemen. Det är en snabbrörlig marknad som kontinuerligt ändras. Det gäller att vara uppdaterad på vad som är kompatibelt med vad.
Figur 1. Hårdvara (energilager) knyts ihop med mjukvara (aggregatorn).
Flexmarknader
Elsystemet måste alltid vara balanserat. I varje ögonblick måste lika mycket elektricitet produceras som det förbrukas. Balansen kan upprätthållas genom att styra såväl produktion som förbrukning. Det är Svenska Kraftnät som är ansvariga för balansen i elnätet och de köper i sin tur in möjligheten att styra förbrukning på elmarknaden. Tidigare har enbart större elförbrukare kunnat delta i handeln med frekvenstjänster (exempelvis vattenkraftverk). Mindre resurser har tidigare varit utestängda men genom att en aktör samlar flera resurser bildas ett virtuellt kraftverk av aggregerade flexibla resurser tillåts nu dessa delta. Dessa kan exempelvis vara batterier, elbilsladdare eller solceller som kan användas på dessa flexibilitetsmarknader. Med hjälp av dessa tjänster och aktörer (kallade aggregatorer) kan både villaägare och bostadsrättsföreningar som äger en flexibel resurs tillgodogöra sig intäkter från dessa marknader
Figur 2. Balansen i elnätet är alltid i balans mellan
produktion och konsumtion.
Figur 3. En aggregator samlar resurser så som batterier, värmepumpar, solanläggningar eller elbilsladdare.
Aggregatorns roll kan närmast beskrivas som en dirigent i elsystemet. För att uppnå de sammanslagna kapaciteterna från många små anläggningar måste i- och urladdning synkroniseras med väldigt lite fördröjning. Utmaningen för aggregatorn ligger i att alla de aggregerade resurserna måste reagera inom några sekunder. Det medför krav på både hårdvara och mjukvara.
Figur 4. Aggregatorn som dirigent. Ett “rockband” som spelar två låtar “Iaddningsjazz” eller “urladdningspop”
Frekvensmarknader
Frekvensen i elnätet måste alltid vara 50Hz. Vid minsta obalans är systemet på väg mot kollaps och systemet måste alltid befinna sig mellan 49,9-50,1Hz. Man skulle kunna se elsystemet som en lång tandemcykel. Denna cykel måste hålla 50km/h oavsett om det är nedförsbacke eller uppförsbacke. Dessutom kan någon av gentlemännen på cykeln trampa mindre (i vår liknelse ett sätt att säga att ett kraftverk går på halvfart). Låt oss illustrera det med att herren som sitter längst bak (han syns ju inte om han åker snålskjuts 😊) plötsligt minskar hur hårt han trampar (minskar sin effektgenerering). Hastigheten sjunker för alla på cykeln (precis som frekvensen gör i elsystemet). Detta kompenseras med att tre andra gentlemännen trampar hårdare för att återställa hastigheten till 50km/h, dvs ökar sin effektgenerering. I det nya jämviktsläget är hastigheten åter 50km/h.
Figur 5. Frekvensen i elnätet kan ses som hastigheten på en tandemcykel. Oavsett nedförsbacke eller uppförsbacke skall hastigheten vara 50Hz.
Frekvensen i Sverige, Norge, Finland och östra Danmark är i samma så kallade synkrona nät. Det innebär att generatorer som är anslutna direkt till elnätet snurrar synkront och med samma frekvens. Frekvensen är således systemgemensam. Dvs oavsett var du mäter frekvensen så är den detsamma i det synkrona nätet.
Figur 6. Balansen mellan produktion mäts i Hertz (svängningar per sekund).
Ett kraftsystem i balans är 50Hz.
Då både produktion och konsumtion varierar med tiden så varierar också frekvensen. Detta kan ses i Figur 7 där frekvensen kan vara både över och under 50Hz. Det kan vara överskott/underskott på både produktion och konsumtion som orsakar obalansen.
Figur 7. Frekvensen sett under en tidsperiod.
Det finns olika marknader som används av systemoperatören Svenska Kraftnät beroende på omfattning och hastighet. Det innebär att vid ex ett snabbstopp av ett kärnkraftverk måste de snabbaste resurserna aktiveras på sekundbasis (FFR), medan om en större frekvensavvikelse sker kan resursen aktiveras inom några sekunder (FCR-D)
Figur 8. Olika frekvensmarknader i det nordiska elsystemet.
Kapacitetsmarknader (lokal flex)
Till skillnad från frekvensutmaningarna som gäller hela elsystemet så finns också lokala problem. Detta är ofta i storstäder eller storstadsregioner där elnätet är väldigt hårt belastat och nyanslutning av ex ny industri eller bostäder inte tillåts på grund av kapacitetsbrist. Det finns helt enkelt inte tillräckligt mycket effekt tillgängligt lokalt och det bildas flaskhalsar.
Elsystemet är dimensionerat efter en maxkapacitet och ju mer laster (och produktionsanläggningar) så kommer man närmare elnätets faktiska begränsning. Ur en samhällsekonomisk synvinkel så är det mycket dyrt att dimensionera elnätet för att under korta stunder ligga på en maxnivå. Det är betydligt billigare att utnyttja befintlig infrastruktur än att uppgradera kapaciteten. Ta exemplet under Corona-pandemin där svensk sjukvård stressades hård på grund av att många blev sjuka samtidigt. Hade alla blivit sjuka samtidigt hade det krävts en extremt mycket större kapacitet hos sjukhusen för att ta hand om alla samtidigt. Men genom att hålla avstånd och sprita händerna så blev inte alla sjuka samtidigt. Det hade varit katastrof men också väldigt dyrt att bygga och dimensionera sjukvården efter en sådan topp.
Precis som i elnätsvärlden så är det betydligt bättre att sprida ut elanvändningen över dygnets samtliga timmar. Genom att utnyttja befintlig elinfrastruktur uppnås den mest samhällsekonomiska lösningen
Figur 9. Elnätets kapacitet bygger på att all effekt inte tas ut samtidigt “flatten the curve”.
För att frigöra kapacitet i elnätet har flera lokala auktioner startats så som exempelvis Stockholm Flex. En kapacitetsmarknad där lokala elnätsägare kan köpa kapacitet från producenter eller konsumenter som kan vara flexibla användare av el. Exempelvis genom att minska sitt effektuttag kan en fabrik få ersättning för detta, och elnätsägaren slipper förstärka den delen av elnätet som endast överbelastas några få timmar under året. Det möjliggör att fabriken i detta fall får ersättning för att inte konsumera el och elnätsägaren slipper betala för en nätförstärkning. En win-win för båda parter.
Figur 10. Lokala kapacitetsmarknader i Sverige. Bild: Power Circle.