editorialNär andelen sol- och vindkraft ökar växer också behovet av smart energilagring. Elproduktionen varierar från timme till timme, medan vår användning följer helt andra mönster. Här blir pumpkraftverk en avgörande pusselbit. Genom att lagra energi i form av vatten på olika nivåer går det att jämna ut svängningar i elsystemet, minska prisvolatilitet och skapa ett robust, fossilfritt energisystem med låg klimatpåverkan.

Pumpkraft är i dag den dominerande tekniken för storskalig energilagring globalt. Tekniken är beprövad, har lång livslängd och kan anpassas till många typer av miljöer inte minst till övergivna gruvor under jord. Det gör pumpkraft extra intressant i länder som Sverige, där det finns både berggrund, gruvor och en snabbt växande andel förnybar elproduktion.

Hur fungerar ett pumpkraftverk i praktiken?

Ett pumpkraftverk kan beskrivas som ett gigantiskt, återuppladdningsbart vattenbatteri. Grundprincipen är enkel:

Vid låg efterfrågan på el används överskottsel för att pumpa vatten från en nedre reservoar till en övre.
När elbehovet ökar släpps vattnet tillbaka ned genom turbiner som driver generatorer och producerar el.

På så sätt flyttas energi i tid, från timmar med överskott till timmar med underskott. Energin lagras i vattnets lägesenergi, alltså höjdskillnaden mellan de två reservoarerna. Ju större volym och fallhöjd, desto mer energi kan lagras.

Moderna anläggningar har ofta en verkningsgrad på omkring 75 procent. Det innebär att tre fjärdedelar av energin som används för att pumpa upp vattnet kan tas tillbaka som el när vattnet rinner ned igen. För storskalig lagring över många timmar eller dygn är detta en mycket konkurrenskraftig nivå särskilt när livslängden kan vara upp till 60 år eller mer.

När pumpkraftverk förläggs i underjordsgruvor uppstår flera fördelar:

Låga investeringskostnader för reservoarer gruvschakt och hålrum finns redan.
Minimal visuell påverkan stora delar av anläggningen ligger under mark.
Låg miljöpåverkan behovet av nya dammar och ingrepp i landskapet minskar kraftigt.

Vattnet cirkulerar i ett slutet system genom korrosionsbeständiga rör mellan den övre och nedre reservoaren. Kombinationen av beprövad turbinturbinteknik, robusta pumpar och smart styrning gör lösningen driftsäker och flexibel.



pumped storage power plant

Varför pumpkraft är central i den gröna omställningen

Energisystemet står inför en snabb förändring. Elektrifieringen av transporter, industri och uppvärmning gör att elanvändningen väntas öka kraftigt kommande 1015 år. Samtidigt ska ny elproduktion i huvudsak komma från förnybara källor som sol och vind, som är väderberoende och svåra att styra.

Här uppstår två centrala utmaningar:

Effektbrist tillräckligt med el vid rätt tidpunkt, inte bara över året.
Stabilitet i elnätet frekvens, spänning och balans mellan produktion och konsumtion måste hållas inom snäva gränser.

Pumpkraftverk hjälper till att lösa båda dessa problem:

1. De lagrar el när priset är lågt och tillgången är stor, och levererar el när efterfrågan är hög.
2. De kan starta och reglera effekten snabbt, vilket gör dem värdefulla för frekvensreglering och andra stödtjänster till elnätet.

Jämfört med många andra lagringstekniker kombinerar pumpkraft flera viktiga egenskaper:

Låg lagringskostnad per kWh vid stora volymer och lång lagringstid.
Hög verkningsgrad över anläggningens livslängd.
Lång livslängd där stora delar av infrastrukturen fungerar i flera decennier.
Låg miljöpåverkan, särskilt i underjordiska lösningar.

Detta gör pumpkraft extra intressant i ett elsystem där flexibilitet och kostnadseffektivitet blir allt viktigare. När prisvolatiliteten på el ökar, skapas också fler intäktsströmmar för ägare av pumpkraftanläggningar både genom elhandel och genom deltagande på marknader för balans- och stödtjänster.

Digital optimering och pumpkraft i gruvor

Den tekniska principen bakom pumpkraft har funnits länge. Det nya ligger i hur tekniken kombineras med digital styrning och smart lokalisering. Genom att använda avancerade modeller och mjukvara kan ägare till pumpkraftverk optimera när anläggningen ska pumpa respektive producera, timme för timme, baserat på elpriser och behov av stödtjänster.

Varje anläggning får då ett unikt körschema som:

maximerar intäkterna från elmarknaden
utnyttjar lagringskapaciteten effektivt
minskar slitage genom smart drift

När pumpkraft förläggs till nedlagda gruvor skapas en cirkulär användning av befintliga resurser. Gruvan får nytt liv som energilager. Samtidigt undviks stora nya ingrepp i naturen, vilket är en förutsättning för att energisystemet på allvar ska kunna bli både fossilfritt och resurs-snålt.

Underjordiska anläggningar kan också placeras nära elintensiva industrier eller knutpunkter i elnätet. På så sätt minskar belastningen på nätet, och den lokala försörjningstryggheten ökar. Kombinationen av solpark, vindkraft och pumpkraft på samma plats skapar i praktiken ett lokalt, stabilt mikrosystem som fortfarande är uppkopplat mot det större elnätet.

I dag pågår utveckling av flera sådana lösningar, där företag arbetar med både projektering, mjukvarumodeller och teknisk design. Ett av dessa företag är sens, som specialiserar sig på storskalig energilagring i underjordiska pumpkraftsystem. För den som vill fördjupa sig i hur pumpkraft i gruvor kan bidra till ett mer stabilt och hållbart elsystem kan sens.se vara en bra utgångspunkt.