En vitbok från International Energy Agency beskriver hur vattenkraft kan hjälpa till att underlätta det globala tillskottet av vind och sol till resursmixen på kraftnät. Argonnes Audun Botterud erbjöd sin expertis som medförfattare.

När världen lägger till vindkraftverk och solpaneler för att generera mer ren energi, elnätsoperatörer letar efter sätt att jämna ut variationen som kommer med förnybara energikällor. Mitt i denna strävan efter ökad flexibilitet, Internationella energibyrån (IEA) har utfärdat en påminnelse, av slag:Glöm inte vattenkraft.

En av de största källorna till förnybar el idag, vattenkraft kan hjälpa till att balansera fluktuerande produktion från vind- och solkraftsparker. För att förklara denna potential, IEA publicerade nyligen den första i en serie vitböcker om värdering av vattenkrafttjänster, beskriva deras potentiella roll i ett föränderligt energisystem. Tidningen samlar ett internationellt team av expertbidragsgivare inklusive Audun Botterud, en energisystemingenjör vid U.S. Department of Energys (DOE) Argonne National Laboratory.

"I ett försök att bättre förstå dessa föränderliga kraftsystem och marknader, vi tittar på vad som kan spela roll vid övergången till en renare elförsörjning, " han sa.

Att få ut det mesta av vind- och solenergi kan vara en utmaning för nätoperatörer, eftersom de måste ta hänsyn till när solen inte skiner och vinden är låg. Denna flexibilitet sträcker sig från millisekunder till år.

"Det kan vara svårt att förutsäga hur mycket du kommer att få ut av dessa resurser vid en given tidpunkt, sa Botterud, som har analyserat integrationen av förnybar energi i kraftsystem och elmarknader under de senaste 15 åren. "Det ger upphov till behovet av flexibla resurser som kan kompensera."

Vattenkraftanläggningar lagrar energi i form av vatten som hålls i en reservoar och sedan släpps ut till snurrturbiner. Eftersom den innehåller stora mängder lättkontrollerad energi, vattenkraft är ett bra komplement till variabel förnybar energi, sa Botterud.

Olika länders nuvarande behov av denna typ av flexibilitet varierar. I Brasilien, Indien och Kina, till exempel, där vind och sol ännu inte har någon större inverkan på det övergripande nätet, vattenkraft kan bidra till att balansera kortsiktiga variationer i kraftsystemet. Behovet är mer akut i Danmark, Irland och södra Australien, där det också behövs långsiktig flexibilitet då energisystemet blir allt mer beroende av vädervariationer. I dessa scenarier, vattenkraft kan vara särskilt värdefull.

"Dammar kan lagra energi på säsongsbasis, ", sa Botterud. "Jämför det med batterier, som bara kan lagra energi i timmar. Du behöver båda typerna av lagring i systemet."

Vissa platser kommer att behöva bygga ytterligare vattenkraftskapacitet under de kommande åren för att få denna typ av förutsägbar, robust ren energikapacitet. Någon annanstans, befintliga vattenkraftresurser kan behöva uppgraderad utrustning, ökat underhåll, mer intensiv övervakning, och ytterligare överföringskapacitet för att transportera kraft där den behövs. Kraftmarknaderna kommer att behöva förändras, för.

"Marknaderna i de flesta regioner har utformats kring en traditionell resursmix baserad på fossilbränsleproduktion, sade Botterud. Till viss del, vi kommer att behöva tänka om hur resurser värderas i kraftsystemet. Flexibilitet efterfrågas nu, så vi bör se till att flexibla resurser som vattenkraft kompenseras därefter."

Botterud är en av flera forskare vid Argonne, Lawrence Berkeley National Laboratory och andra institutioner som arbetar med att analysera och förbättra integrationen av förnybar energi på elnät. Senare under 2020 kommer en annan IEA-vattenkraftvitbok med fokus på elmarknadsfrågor relaterade till vattenkraft och flexibilitet.

Ett antal olika tekniker kan ingjuta mer flexibilitet i kraftnäten när variabel förnybar energi växer under de kommande decennierna, sa Botterud. "Batterier får mycket uppmärksamhet, och så är naturgas. Vattenkraft ska inte lämnas utanför, eftersom det redan är en stor resurs – och en flexibel sådan."