Vindmøllestrøm udfordrer elektrificering af jernbanen
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Vindmøllestrøm udfordrer elektrificering af jernbanen

Illustration: Banedanmark

Når flere jernbanestrækninger i de kommende år skal elektrificeres, bliver det en udfordring at tilpasse sig det svagere og mindre stabile elnet, som er en konsekvens af Danmarks satsning på vindmøllestrøm.

Det fortæller Søren Thorpstrup Laursen, chef for elektrificeringsafdelingen i Banedanmark, som har det overordnede ansvar for fire planlagte strækninger, der skal elektrificeres frem mod 2021.

De første fire strækninger, der er besluttet politisk, er Lunderskov-Esbjerg, Køge Nord-Næstved, København-Ringsted og Ringsted-Femern. Derudover vil flere strækninger komme i spil, når det politiske forlig om Togfonden DK’s 28,5 mia. kroner til bl.a. elektrificering er endeligt vedtaget i Folketinget.

Det vil betyde nye tog og køreledninger på strækningerne Aarhus-Frederikshavn, Fredericia-Aarhus, Vejle-Struer og Holbæk-Kalundborg, som bl.a. skal sikre rejser mellem København og Aalborg på tre timer.

Der skal noget strøm til, og ifølge Søren Thorpstrup Laursen er netop elforsyningen en af de udfordringer, der kan give ekstra udgifter til kompenseringsanlæg.

Elnettet er mindre stabilt

I gamle dage var elforsyningen mere jævn, da hovedparten af strømmen kom fra store kraftværker, men i dag, hvor vindmøllestrømmen fylder meget mere i systemet, har det gjort elnettet svagere og mindre stabilt. Eftersom elforsyningen er trefaset, og forsyningen til køreledningerne er tofaset, risikerer systemet at blive skævvredet.

Det har ikke tidligere været et problem at få lov at køre tofaset, da Banedanmark kunne sandsynliggøre, at de nuværende strækninger ikke ville støje og genere de andre kunder på transmissionsnetværket. Men nu kan det vise sig nødvendigt med anlæg, der kan kompensere for denne skævvridning.

»Det er ikke en teknologiudvikling, vi er glade for, da det koster penge, men det kan blive nødvendigt, og vi håber, at vi så finder nogle gode løsninger. Og ud fra den dialog, vi har haft med Energinet.dk, tyder det på, at vi kommer til at kompensere en række steder,« siger Søren Thorpstrup Laursen.

Flere eltog forstærker problemer

Hvor mange kompenseringsanlæg, der vil blive brug for, diskuterer Banedanmark i øjeblikket med Energinet.dk, og en beslutning er endnu ikke truffet.

Vi ved ikke, hvor hurtigt elnettet bliver svagere, men vi ved, at udfordringen bliver større, jo mere vindenergi vi får.
Erik Koldby, senioringeniør, ABB

Foreløbig baserer den mulige støj sig på de simuleringer, som Banedanmark har foretaget af de forskellige cases, mens egentlige målinger af de nuværende strækninger endnu ikke er foretaget.

»Nu skaffer vi klarhed over, hvordan det ser ud i nærheden af vores transformere. Og jeg er sikker på, at vi finder en god løsning i samarbejde med Energinet.dk,« siger Søren Thorpstrup Laursen.

»Med de besluttede strækninger kommer der væsentligt flere eltog i fremtiden. Dette i sig selv kan bidrage til en forværret situation. Og jo flere vindmøller, des svagere bliver nettet,« siger han.

Det er primært i områder uden for København, hvor nettet er knap så kraftigt, at problemerne kan opstå.

ABB: Brug for ny teknologi

Søren Thorpstrup Laursen er midt i at gennemføre møder med 15 mulige leverandører af kørestrømsløsninger for at få en bedre idé om, hvordan funktionsudbuddet kan skrues mest fordelagtigt sammen.

En af de leverandører, som gerne vil sælge sine løsninger, er automationsvirksomheden ABB. Her fortæller senioringeniør Erik Koldby, at det især er forsyningsstationer og effektelektronik, virksomheden har ekspertise inden for, og som den allerede har leveret til de nuværende elektrificerede danske strækninger.

»Det svagere net er også en udfordring for os, men en af de mere spændende, da det kræver ny teknik,« siger han.

»Det er selvfølgelig en fordel, at vi kan få flyttet forbruget over på hjemlige vedvarende energikilder, og det er spændende, fordi vi ikke tidligere i Danmark har prøvet at skulle gøre belastningen symmetrisk. Vi ved heller ikke, hvor hurtigt elnettet bliver svagere, men vi ved, at udfordringen bliver større, jo mere vindenergi vi får,« siger Erik Koldby.

Modulopbyggede løsninger

Hvad den nye teknologi konkret indebærer, afhænger ifølge Erik Koldby af, hvordan udbuddet kommet til at se ud, men han forestiller sig, at der bliver tale om modulopbyggede løsninger, som kan modificeres undervejs, afhængigt af nettets styrke og togtrafikkens omfang.

»Hvis togtrafikken vokser hurtigt, skal systemet være holdbart og nemt at vedligeholde. Kommer stigningen ikke så hurtigt, må systemet ikke blive en økonomisk klods om benet. At finde det rette niveau bliver udfordrende, og vi har små og store udviklinger på vej, men foreløbig holder vi kortene tæt til kroppen,« siger Erik Koldby.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

På kortet er der ikke strøm til Sønderborg, men jeg erindrer at sidst jeg var i Sønderborg så er den del da elektricificeret?

  • 5
  • 1

Det virker forvirrende at der tales både om støj og skævvridning/ubalance, som om det egentlig betyder det samme.
Er der nogle der kan forklare hvorfor flere vindmøller skulle gøre det sværere at klare skævvridning, for artiklen giver ingen forklaring.

  • 4
  • 0

Forklar venligst også hvorfor forsyningen til jernbanen skulle være tofaset. Mig bekendt er der nul på køreskinnerne og fase på køreledningen.

Vh Erik Olsen

  • 4
  • 0

I England har man EL tog med strømskinner på togets sider, lige som på Københavns Metro.

Det giver mulighed for tre faset el forsyning. En fase til højre for toget, en fase til venstre for toget og tredje fase via skinnerne, en nulfase. I praksis et to faset system.

En anden mulighed er at gå over til jævnstrøm forsynet fra el nettet via ensrettere langs bane legemet. Kendt teknologi fra de københavnske S-tog.

m v h / John Arentoft

  • 1
  • 2

@ Erik Olsen

Forsyningstransformer tilsluttes mellem 2 faser i højspændingsnettet, sekundærside kobles til jord/køreledning.

Ujævn fasebelastning i transmissionsnettet fører til inversstrømme i synkrongeneratorer med øget opvarmning til følge. Derfor skal strømmene på de tre faser så vidt muligt ballanceres.

Energinet.dk vil i takt med at de centrale kraftværksblokke tages ud af drift, få behov for at installere synkronkompensatorer (synkrongeneratorer uden drivmaskine) i transmissionsnettet. Vil det være muligt at Bane Danmark står for at opsætte disse og på akslen sætter en 2xN faset generator som de kan belaste lige så skævt de har lyst til ???

  • 6
  • 0

@Svend Ferdinandsen:

Trefasede systemer beskrives typisk med symmetriske komponenter: synkron- (positive sequence), invers- (negative sequence) og nulkomponenten (zero sequence).

http://www.basler.com/downloads/negseqcurr...

Det første lyder rimeligt selvom jeg ikke ved hvad inversstrømme er, men hvorfor er vindmøller dårligere end kraftværker?

Jeg ved ikke om vindmøllegeneratorer er dårligere til at modstå ubalancer i nettet - for mange af dem vil det modsatte sikkert være tilfældet. Men hvis de store synkrongeneratorer kobles af nettet og erstattes af mindre generatorer tilsluttet længere ude i nettet, vil kortslutningsimpedansen i transmissionsnettet alt andet lige falde, og dermed vil en skæv fasebelastning resultere i en større skævhed i spændingen (invers- og nulkomposanten af spændingen stiger). Dette vil føre til øget opvarmning af synkrongeneratorer og andre maskiner tilsluttet transmissionsnettet.

  • 4
  • 0

For det første er Danmark langt fra eneste land, der bruger forskellige energikilder til produktion af el til bl.a. tog. For det andet burde det ikke være BaneDanmarks men Energinets problem at levere en stabil elforsyning.

De udfordringer, artiklen antyder, tyder mere på utilstrækkelig elforsyning i Danmark.

  • 2
  • 4

Forsyningstransformer tilsluttes mellem 2 faser i højspændingsnettet, sekundærside kobles til jord/køreledning.


Svensken bruger (p.g.a. de 16 2/3 Hz) AC/AC konverterstationer per 100 km jernbane, som belaster nettet symmetrisk, det kunne man også göre i Danmark. Jeg tänker at i det lange löb bliver billigere at löse problemerne ved de forholdvis få interfaces end ved löbende ad-hoc kompensering i elnettet.

PS: Jeg forstår egentligt ikke at Energinet.dk ikke på forhånd stiller krav om symmetrisk belastning som betingelse for tilslutning af jernbanen.

  • 0
  • 0

For det andet burde det ikke være BaneDanmarks men Energinets problem ...


Sådan fungerer fysikken ikke. Belastningerne er forbundet via elnettet, så det som "kunden" gör kan påvirke elnättet eller andre kunder. Normalt har man derfor en kontrakt som beskriver el-kvaliteten i tilslutningspunktet, typisk refererer man til standarder og praksis, men med store belastninger er det en individuel kontrakt.

Derefter er det op til el-leverandören at levere sin side af kontrakten, på den anden side skal kunden sikre at han ikke gör ting som overskrider gränsevärdierne i tilslutningspunktet.

Det ender med en forhandling: Hvis BaneDanmark siger at de skal bruge 10 MVA, ved 130 kV, på to faser i Esbjerg, så kan Energinet svare igen med at sige: "Vi skal have så og så mange Williarder for at forstärke nettet", BaneDanmark kan sige, "Ok, hvis det er symmetrisk, hvad er prisen så?"

Hvis konverterstationen er billigere end hvad Energinet vil have for at forstärke nettet, så er det den lösning man välger - sandsynligvis.

  • 5
  • 0

Så du mener, det er kundens ansvar ikke at belaste elforsyningen unødigt? Hvis det gælder for DSB, må det jo også gælde alle andre kunder herunder helt almindelige forbrugere.

Logisk set er forstærkning af nettet kun relevant, når nettet ikke er stærkt nok i forvejen. Det har vist ikke så meget med vindmøller at gøre, da el fra fx. vindmøller formentlig gøres ensartet, før det sendes ud til forbrugerne herunder DSB.

  • 0
  • 2

Så du mener, det er kundens ansvar ikke at belaste elforsyningen unødigt?

Nu er artiklen vinklet for maksimal kontrovers, men det der vel egentlig står er at eltogene er planlagt tilsluttet på en for vores trefasede elnet uhensigtsmæssig måde (ikke alle tre faser) som med det gamle system måske godt kunne gå fordi der var kompenserende elementer, men som med en decentral elforsyning kommer til at give problemer. Det handler ikke om størrelsen af belastningen, men størrelsen af en skæv belastning.

  • 2
  • 0

Så du mener, det er kundens ansvar ikke at belaste elforsyningen unødigt? Hvis det gælder for DSB, må det jo også gælde alle andre kunder herunder helt almindelige forbrugere.
Logisk set er forstærkning af nettet kun relevant, når nettet ikke er stærkt nok i forvejen. Det har vist ikke så meget med vindmøller at gøre, da el fra fx. vindmøller formentlig gøres ensartet, før det sendes ud til forbrugerne herunder DSB.


Ja... Der er krav til hvilken belastning som en forbruger må belaste nettet med. En forbruger må ikke tilslutte udstyr til nettet som chikanerer de øvrige forbruger unødvendigt meget.

Store kraftværker producerer strøm via en synkrongenerator, store vindmøller via en inverter og små vindmøller via en asynkrongenerator. De forskellige komponenter forsyner/belaster nettet på forskellige måder og 1 MW produceret på en synkrongenerator er ikke det samme som 1 MW produceret på en inverter...

  • 5
  • 0

Hvad er problemet. En trafo med 3 faser ind på primær, og 1 fase ud på sekundær

Vel ikke raket videnskab at lave sådanne en. Vel meget nemmere end det det setup S-tog bruger med at lave 1500 DC.

  • 0
  • 3

Så du mener, det er kundens ansvar ikke at belaste elforsyningen unødigt? Hvis det gælder for DSB, må det jo også gælde alle andre kunder herunder helt almindelige forbrugere.

Ja sådan er det faktisk. Du må som elforbruger ikke tilslutte apparater der forstyrrer andre kunder. Det betyder ikke at distributionsnettet kan bygges vilkårligt svagt, men det betyder at hvis din nabo sætter en enfaset varmepumpe på 3,5 kW op med direkte start, der har en startstrøm på 100 A, ja så er det ham der skal nedbringe startstrømmen og ikke elforsyningsnettet der skal forstærkes når du klager over blink i lyset.

Det samme gælder tilslutning til transmissionsnettet. Forskriften der regulere dette hedder TF 3.4.1 og kan findes på Energinet.dks hjemmeside.

  • 9
  • 0

" Svensken bruger (p.g.a. de 16 2/3 Hz) AC/AC konverterstationer per 100 km jernbane, som belaster nettet symmetrisk, det kunne man også göre i Danmark. Jeg tänker at i det lange löb bliver billigere at löse problemerne ved de forholdvis få interfaces end ved löbende ad-hoc kompensering i elnettet."

Netop, og de ældste af deres convertere er elektro-mekaniske, dvs. trefaset motor, stort svinghjul og enfaset generator. Hvis Banedanmark satte sådan nogle fyre op, ville de gå fra at være "en skæv belastning" til at være "en stabiliserende faktor". Måske Energinet.dk og Banedanmark skulle snakke sammen...hvis man da ikke er forliebt i effektelektronik allerede - det virker jo lidt gammeldags med sådan noget mekanik.

  • 3
  • 0

Som det fremgår af en tidligere artikel 1) her på ing.dk, så er Energinet.dk allerede i gang med at indkøbe kompenserende kapacitet. I første omgang en 'bette regning' på 340 Mio. kroner. Dette er nødvendigt for at opnå et stabilt net. Vindmøllerne selv kan ikke stabilisere nettet, tvært imod. Da forbindelsen fra Bornholm til Sverige blev revet over ved nytårstid, var man nødt til at koble mange af vindmøllerne fra 2) for at nettet ikke skulle blive ustabilt. Så jo mere vedvarende energi vi får, jo mere kompenserende kapacitet skal der installeres. Det burde man tage med i beregningerne når man ser på de forskellige energikilder og energiforbrugere.

  1. http://ing.dk/artikel/siemens-generatorer-...
  2. http://ing.dk/artikel/over-halvdelen-af-bo...
  • 2
  • 1

Så jo mere vedvarende energi vi får, jo mere kompenserende kapacitet skal der installeres.


Det som mangler er et HVDC "backbone". Vi kan så dele nettet ind i celler som stabiliseres med AC/DC konvertere, der er forbundet til HVDC-nettet. Fordelen ved at konvertere til DC er at man mister frekvens- og fase-dimensionerne i ved konverteringen, så man kun har Effekt og Spänding i tilslutningen til HVDC-systemet.

D.v.s. at man ikke behöver at have präcis samme frekvens og fase i hele nettet, kun i mindre zoner. Disse, mindre,"isolerede" zoner bliver meget nemmere at stabilisere end nu, hvor alting er bundet hårdt sammen over store afstande hvor driftsforholdene kan variere betragteligt. Perturbationer i een region vil heller nemt ikke kunne sprede sig til alle de andre.

Men - Toget er ved at väre Kört for "Danmarks Näste Eksporteventyr(tm)"! Jeg ser at ABB hyrer ofte til HVDC-jobs i Västerås og Thurgau; RWTH er i gang med en 5 MW konverter-prototype, det er faktisk lidt synd at de danske universiteter slet ikke er med på El-Kraft siden, når nu "vi" "skal" have så meget alternativ energi.

  • 4
  • 0

Artiklens overskrift mindede mig om en vittighedstegning i Frederiksborg Amts Avis, der viste to ældre herrer (en klog og en anden), der sad på en bænk og kiggede på et tog, der holdt stille. Den mindre kloge spurgte: "Hvorfor kører toget ikke?" og den kloge: "Det er fordi, det ikke blæser!".
Avisens tegner var den allerklogeste!
Mere alvorligt.... Det er grotesk, at det er aftagerne af strømmen (her Banedanmark), der nu skal fortælle de ansvarlige planlæggere, at det altså giver problemer med de mange vindmøller. Og at det bliver endnu værre, når vi får flere af dem i de kommende år.
Det burde da være Dansk Energi, Energinet og evt. DONG, der råbte "vagt i gevær" og "Hvad med forsyningssikkerheden?". Retfærdigvis har Dansk Energi har nævnt det, men ikke råbt det!
Det er måske tilgiveligt, at politikerne ikke forstår denne sammenhæng, men utilgiveligt, at politikernes rådgivere ikke forlængst har reageret og ageret.

  • 2
  • 3

Disse, mindre,"isolerede" zoner bliver meget nemmere at stabilisere end nu


De mange små zoner bliver jo netop sværere at holde stabile, da det hele går fra at have en faldende mængde roterende masse, til at have ingen roterende masse.
Jo, du kan via en-faset HVDC holde eventuelle ubalancer mellem faserne indenfor et lille lukket område, men frekvensen bliver et helvede at skulle holde i små områder med "ikke særligt stive net". Ting som en godt fastholdt spænding bliver også sværere - det hele kommer til at køre langt mindre stabilt.

  • 0
  • 1

men frekvensen bliver et helvede at skulle holde i små områder med "ikke særligt stive net".

Og her kommer vi så til en af de helt svære pædagogiske opgaver:

Frekvensen i sig selv er overhovedet ikke vigtig.

Det er kun når man bruger den som proxy for effektbalancen at frekvensen skal holdes indenfor et lille område.

Og netop fordi der bliver færre og færre af de store roterende klumper jern er det noget vi skal bort fra: Vi bliver nødt til at måle og styre efter selve effektbalancen i fremtiden.

  • 1
  • 0

Nu om dage ens og vekselretter man uden større besvær og omkostninger. Det bruges i styring af ac-motorer overalt med de såkaldte VLT'er. Ja selv Konti-Scan har benyttet det i årevis, så må togdriften da også kunne? Dc på køreledningen og ac med variabel frekvens på banemotorerne.

Kunne nogen fortælle mig hvorfor ikke?

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten