Smarta elnät har varit ett begrepp dyker upp lite då och då med olika tolkningar. Ser man det pragmatiskt handlar det om kravet på det framtida elnätet, säger Karl Elfstadius som är ansvarig för just smarta elnät på ABB.

Faktiskt nämndes smarta elnät i budgetpropositionen hösten 2010 som ett av de områden som ska prioriteras. Så här står det:

”Regeringen bedömer att ytterligare medel bör satsas på energiforskning. Det handlar dels om att införa ett demonstrationsprogram för elbilar och laddhybridsfordon ... dels om att förstärka satsningar inom bl.a. områdena bioenergi, vindkraft och s.k. smarta elnät.”

– På högskolan har vi hållit på med ”smart grids” i alla år men nu har det fått en politisk dimension som gör att det händer väldigt mycket, säger Lars Nordström på KTH.

Men elnätet kommer inte att bli smart från en dag till en annan, som när man öppnar en motorväg eller slår på ett LTE-nät. Förändringarna sker i små, små steg och märks sällan hos oss konsumenter. Dessutom är det långt ifrån klart vad som menas med ett smart elnät eller vilka tekniker det ska innehålla.

Mer IT, fler sensorer och mer kommunikation är självklara byggblock men mycket hänger dessutom på politikerna. Ta bara de smarta elmätare som de beslutade om för några år sedan. De levererar data en gång per månad trots att runt 90 procent av dem kan mäta varje timme, en funktion som är nödvändig om konsumenterna ska förändra sin elanvändning i någon hög­re grad. Däremot behöver det bakomliggande datanätet som samlar in mätdata förstärkas för att hantera de kraftigt ökande datamängderna.

Timmätning på gång
Energimarknadsinspektionen har på regeringens uppdrag tagit fram ett förslag som går ut på att alla som förbrukar mer än 8 000 kWh per år ska mäta varje timme. I praktiken innebär det att bara lägenheter och hus med fjärrvärme eller pellets undantas. Men det lär dröja ett par tre år innan det blir verklighet.

Förhoppningen är att om konsumenterna momentant kan se kopplingen mellan förbrukning och kostnad så kommer de att till viss del styra sin konsumtion till perioder med lägre priser. Förändringen skulle inte bara gynna den egna plånboken utan även nätägaren som inte behöver dimensionera nätet för en lika hög topplast som annars. Dessutom slipper man kanske starta dieseldrivna reservkraftverk eller importera brunkolsel från Europa vilket politikerna gillar.

Men de som säljer el har inget intresse av att minska sina omsättning och kanske inte heller de som producerar elen.

– Den här typen av tänk fanns när det var samma bolag som producerade, distribuerade och sålde elen men försvann i samband med avregleringen. Förändringen av vårt energisystem kräver att det måste göras om igen, men denna gång på marknadens villkor, säger Lars Nordström.

Innan avregleringen fanns det många vertikalt integrerade elbolag som hade nattaxa för att jämna ut lasterna och därmed minska investeringarna.

Men man behöver egentligen inte vänta på politiska beslut för att läsa av sin elförbrukning varje timme. Det finns olika apparater för en eller två tusenlappar som fixar det och sedan presenterar förbrukningen över tiden. Du får visserligen ingen rabatt på elen men hittar kanske apparater som kan stängas av.

– Man kan kortsluta systemet, säger Lars Nordström och skrattar.

Han har själv köpt ett sånt mätsystem som levererar värden var femte minut. De matas sedan in till Googles Powermeter som officiellt inte är tillgänglig i Sverige.

Två svenska demoprojekt
Här upptäcker man genast ett av de teknikval som måste göras när elnätet ska bli smartare. Hur ska data från elmätaren läsas av och hur ska förbrukningen sedan återmatas till konsumenten. Är det via elmätaren eller via den egna internetanslutningen?

Antagligen är svaret både och. Två projekt som ska ta titta närmare på det och andra frågor kring intelligenta elnät är ”Norra Djurgårdsstaden” och ”Smartgrids Gotland”. Det förra har fokus på konsumenterna och det intelligenta distributionsnätet. Gotlandsprojektet har fokus på hur man integrerar vindkraft i ett distributionsnät. Förstudierna i bägge projekten håller på att avslutas och först när de presenteras i mitten av maj respektive juni får vi reda på mer om teknikvalen.

I Norra Djurgårdsstaden i Stockholm har man redan satt spaden i marken för att lägga ner infrastruktur och bygga vägar. De första 700 bostäderna ska vara klara nästa år. Totalt ska det bli 10 000 nya bostäder och 30 000 arbetsplatser.

Ribban ligger högt, stadsdelen ska bli en av av världens första klimatpositiva stadsdelar. Dit ska man nå med energieffektiva och klimatsmarta byggnader och transporter. Man planerar för små vind- och solkraftsanläggningar där överskottet kan matas in i elnätet.

Även här finns krafter som vill ändra regelverket så att det ska bli lättare att ansluta små anläggningar och att reglerna för hur man får betalt för elen ska bli förmånligare för den som bygger en liten anläggning.

Ett alternativ till att mata in elen i distributionsnätet är att ha lokala batteribankar i husen som tar hand om överskottet. Än mer visionärt är att låta framtida el- och hybridbilar fungera som mellanlager.

En viktig ambition i Norra Djurgårdsstaden är att få konsumenterna att agera utgående från elpriset. Planen är därför att ha timvis mätning. Dessutom behövs ett lokalt datanät som kan kommunicera med alla elkonsumerande apparter i hemmet som kylen, frysen, diskmaskinen, torktumlaren och värmepumpen. Även om inget är officiellt än ser det ut att bli Zigbee som tar hand om den biten.

– Våra tvättmaskiner, torktumlare och diskmaskiner kommer att ha Zigbee och en större display, säger Annika Kühner på Electrolux.

På displayen kan man få olika meddelanden om kostnaden som sedan påverkar beslutet om när man startar apparaten.

Ericsson deltar också i projektet och Per Ljungbergs vision om hur kommunikationen ska ske överraskar nog ingen.

– LTE, säger han utan att tveka när jag frågar.

Mer än bara elmätare
Företaget har nyligen fått en beställning från ett australiskt energibolag som ska placera ut 12 000 intelligenta elmätare där avläsningen ska göras med LTE. Intressant är att bolaget bygger ett eget mobilnät för uppgiften. Kanske visar det hur dagens operatörer prissätter datatrafiken för maskin-till-maskinkommunikation?

Det går hur som helst inte att hitta några prislistor på operatörernas hemsidor men ska tekniken slå igenom på det sätt som Ericssons koncernchef Hans Vestberg hoppas, 50 miljarder uppkopplade enheter år 2020, så måste varje datapaket som skickas bli mycket billigt.

I Norra Djurgårdsstaden finns också en stor färjeterminal och i planerna ingår att båtarna ska anslutas till elnätet när de ligger i hamn så att de slipper köra sina dieseldrivna generatorer. Det handlar om stora förbrukare på upp till 10 MW vilket skruvar upp kraven på dimensioneringen av kraftnätet.

Just utformningen av själva distributionsnätet är en av de frågor man ska titta på i Gotlandsprojektet. Ön kan ses som ett framtida Sverige i miniatyr.

Gotland har redan idag så stor vindkraftsproduktion att den täcker hela elbehovet även vid topplaster. Men vinden är som bekant nyckfull, därför finns även kablar som levererar el från fastlandet.

Planen är att så småningom bygga betydligt mer vindkraft, men för att den ska kunna skickas över till fastlandet måste det byggas än fler kablar.

– Ofta är det rätt dålig kvalitet på elen från mindre vindkraftverk, det är något vi har produkter som fixar till. Vi så har också HVDC-länkar som överför elen från stora farmar som ligger avlägset, säger Karl Elfstadius på ABB.

Transmissionsnätet är redan idag till stora delar automatiserat vilket innebär att det snabbt kan kopplas om när något går sönder. På distributionsnivå är det i hög utsträckning fortfarande manuellt, vilket innebär att det kan ta tid att lokalisera och åtgärda fel som uppstår. Här handlar det om att få ut fler sensorer i nätet och hela vägen ner till slutförbrukarna som rapporterar hur nätet mår.

Måste kunna gå åt bägge hållen
Dessutom är elnätet i princip byggt för att strömmen ska rinna från kraftverken till konsumenterna. När man börjar mata in el från till exempel vindkraftverk lite här och var ställs ökade krav på intelligens i de skyddsanordningar som finns ute i nätet så att de vet år vilket håll strömmen ska rinna för tillfället.

Lärdomarna från Gotland kan man sen ta med sig till fastlandet när man ska balansera produktion och konsumtion i större nät. Idag står vindenergin bara för 2 procent av Sveriges elkraftproduktion men regeringens mål är att bygga ut den till 30 procent år 2020 och då ökar kraven på balansering med andra kraftkällor, alternativt att sänka förbrukningen vid hotande topplast.

Jag kan inte låta bli att fråga Lars Nordström om han egenhändigt installerade och minut­avläsande elmätare sänkt hans elkonsumtion?

– Det har inte påverkat mig alls, eller förresten, jag har fixat lite med elgolvvärmen i källaren. Man ser väldigt tydlig när den slår på och av så jag har sänkt temperaturen lite, Det kunde jag ha gjort ändå men den visualisering som Google ger är bra, säger Lars Nordström.