Hur kan bioenergi bidra till flexibilitet?

Kjell Andersson besöker ett biogaslabb i Tyskland.

Ursäkta om denna blogg blir lite mer teknisk än normalt. De här energikällorna är mer eller mindre icke-planerbara. Vindkraft får vi när det blåser, och även om meteorologerna kan förutsäga vindförhållanden några dygn eller kanske ett par veckor framåt är vindkraft i huvudsak inte möjlig att planera.

Med solenergi är det lite lättare. Vi vet när soltimmarna infaller över dygnet och över året, men vi kan inte göra något åt att det ofta är mörkt och ibland molnigt.

Ökad variabilitet skapar problem

Den ökade variabiliteten i elsystemet skapar problem som blir allt mer synliga särskilt när andelen vindkraft ökar. I Sverige har vi fördelen att kunna balansera en del av denna variabilitet med vattenkraft, där turbinerna snabbt kan sättas igång och ställas av. Men i länder som Danmark och Irland saknar man nästan helt vattenkraft. Lösningen i Irland är att man måste spilla en hel del el när det blåser för mycket.

Danmark är starkt beroende av att kunna komplettera med import av el, men som en följd av den europeiska energikrisen har den importen blivit allt dyrare, om det ens går att hitta leverantörer.

Utbyggnad av vindenergi

Kalifornien har en liknade situation. Vid den extrema värmeböljan för ett par veckor sedan var delstatens elsystem mycket nära kollaps, som i så fall hade lett till massiva strömavbrott i ett läge där miljontals hushåll behövde kyla i form av eldriven luftkonditionering när temperaturen låg över 40 grader.

Kalifornien klarade krisen denna gång. Man satsar nu på ytterligare massiv utbyggnad av vindenergi, men det är ingen garanti för att en framtida kris ska klaras eftersom man aldrig kan räkna med att det blåser tillräckligt i kritiska lägen.

Man måste helt enkelt har någon annan pålitlig produktion. Många ropar efter kärnkraft. Men som det aktuella fallet med Ringhals 4 visar, är inte heller kärnkraft säkert planerbar. Genom ”den mänskliga faktorn” fick man en tekniskt fel som det kommer att ta flera månader att åtgärda.

Genom att reaktorn har så stor produktionskapacitet blir effekten för elsystemet mycket stor. Kärnkraft är bra baskraft, om man accepterar dess andra risker, men kan inte betraktas som fullt planerbar och framför allt inte som en flexibel energikälla. Man drar inte upp och ner produktionen i en stor reaktor efter behov.

Bränslebaserade alternativ

Därför behövs andra planerbara och flexibla produktionslösningar för att skapa stabilitet i den samlade elproduktionen (jag bortser här från vad man kan göra på användarsidan med flexibel elanvändning och vad man så småningom kan åstadkomma med batterier eller vätgasproduktion).

De här planerbara alternativen måste i praktiken vara bränslebaserade. Om bränslena ska vara förnybara handlar det om bioenergi.

Schweiz har inför vintern valt ett annat alternativ. Man har köpt i ett antal gasturbiner som kan köras på gas eller olja. Man går alltså tillbaka till fossilkraft för att klara flexibiliteten i det akuta läget.

Vad finns det då för flexibla bioenergilösningar?

En lösning är att installera spetslastpannor i fjärrvärmesystemen för att möjliggöra mer biokraftproduktion i kritiska lägen. Det handlar om pannor som kan drivas med pellets eller bioolja.

Här i Leipzig fick vi ta del av ett annat spännande alternativ: flexibel biogas. Konceptet tillämpas redan av hundratals tyska biogasproducenter och utvecklas här vid det tyska bioenergiforskningscentret DBFZ i Leipzig (Deutsche Biomasse Forschungs Zentrum).

Studiebesök på bioenergiforskningscentret DBFZ i Leipzig. Foto: Kjell Andersson

Agronomie doktorn Peter Kornatz visade oss runt i anläggningen och berättade hur man gör. På tusentals tyska bondgårdar finns biogasanläggningar som i första hand använder majs (ensilage av helsäd). Genom ett antal åtgärder kan man variera elproduktionen upp och ned på kort sikt i förhållande till elprisets variation. Det handlar om åtgärder som ger effekt från några timmar till några dygn. Men det räcker för att tjäna en hel del pengar på marginalen och samtidigt hjälpa till att stabilisera elproduktionen.

Flera alternativ

• En första åtgärd är att variera substratet i biogasreaktorn. Man kan tillföra energirikt material som sockerbetor eller slaktavfall för att snabbt öka aktiviteten i reaktorn. Alternativt tillför man näringsfattigare material för att få ner aktiviteten. På så vis kan man öka och minska gasproduktionen med flera tiotal procent även på några timmars sikt.
• En annan åtgärd kan vara att öka lagringskapaciteten för den producerade gasen. Båda åtgärderna gör att man kan dra upp och dra ner elproduktionen eller helt ställa av elmotorn när det är negativt pris på elmarknaden.
• En tredje åtgärd är att öka lagringen av värme med en större ackumulatortank. De flesta biogasanläggningar är små kraftvärmeverk som ger värme till intilliggande byar och samhällen. Flexibiliteten kan ytterligare ökas med en kompletterande flispanna. Att den här typen av åtgärder är mycket lönsamma för biogasproducenterna kunde en annan forskare från DBFZ, Martin Dotzauer, berätta.

Negativt elpris i Tyskland

Förra året hade Tyskland negativt elpris hela 300 timmar. Men man har också andra perioder med mycket höga elpriser. Det gäller alltså för biogasproducenterna att utnyttja prisskillnaderna. Dotzauer menade att en biogasproducent i genomsnitt i dag kan tjäna tolv eurocent/kWh extra på att erbjuda den här flexibiliteten. För en medelstor biogasanläggning kan det innebära miljonbelopp i ökad intäkt. Mycket pengar för en lantbrukare.

Biogasproducenten kan lätt följa prisutvecklingen på elmarknaden via sin dator eller en app.

Det finns många andra sätt som bioenergin kan erbjuda flexibilitet. Den grundläggande fördelen är att energin finns lagrad i bränslet och kan utnyttjas när behovet finns. Bränslet, flis, pellets eller substratet för biogas, är ett billigare sätt att lagra energi än ett batteri eller en tank med vätgas.

Mer om IEA Bioenergy Task 44 Flexible Bioenergy kan du hitta här.

// Kjell Andersson