En træcontainer med 25 ton jord, tre højspændingskabler, 100 temperatur- og fugtsensorer og en skovl. Det var nogle af ingredienserne i Rasmus Schmidt Olsens erhvervs-ph.d. om optimering af fremtidens kabelbaserede elnet.
Over de næste tre årtier skal størstedelen af Danmarks højspændingsledninger graves ned i jorden. Forventet pris: 14,5 mia. kr., heraf en betragtelig del til nye kabler. Det har inspireret ingeniør Rasmus Schmidt Olsen fra DTU Elektro til et ph.d.-projekt, der skal klarlægge, om flere informationer om temperatur og fugtighed omkring højspændingskabler i jorden kan give besparelser på kablerne. Projektet er finansieret af den danske stats el- og gasdistributionsselskab, Energinet.dk.
I projektet forsøger Rasmus Schmidt Olsen at indarbejde den nye viden om fugt og temperatur i en mere fleksibel model for, hvor meget strøm et kabel kan tåle at få sendt igennem sig. Og for at vise, at hans opstillede modeller også har hold i virkeligheden, har han sat et fysisk eksperiment op i højspændingslaboratoriet på DTU.
Komponentgruppen på DTU Elektro, som Rasmus er en del af, laver her store og små forsøg med komponenter, der til daglig udsættes for stærkstrøm og højspænding. Rasmus’ forsøg er et af de større af slagsen:
”Vi brugte en hel uge på at fylde en træcontainer med 25 ton jord og lægge tre højspændingskabler ned sammen med masser af fugt- og temperatursensorer. Kablerne er højspændingskabler af samme type som dem, der er lagt ud på stranden til den nye vindmøllepark ved Anholt. Det var sjovt, men også ret hårdt at fylde kassen med 25 ton sand og jord – også selvom vi havde en kran til hjælp,” griner han.
Ny viden sparer penge
I dag sætter kabelproducenterne et meget konservativt tal for den mængde strøm, som man kan sende igennem kablerne, uden at de bliver for varme og smelter – hvilket sker ved ca. 90 grader. Men er der f.eks. en høj fugtighed i jorden omkring kablerne, ledes varmen nemmere væk. Dette gør, at kablerne i korte perioder vil kunne tåle, at der sendes en højere mængde strøm igennem end det anbefalede.
”Og disse minutter kan vise sig at være nok til at sikre forsyningssikkerheden i elnettet, uden at man skal ud og købe dyr ekstra strøm fra udlandet eller gøre det nødvendigt at etablere ekstra kabelkapacitet til flere tusinde kroner pr. meter. I sidste ende sparer forbrugeren penge,” forklarer Rasmus Schmidt Olsen.
Han er en del af Danpac-projektet (DANish Power system with Ac Cables) hos Energinet.dk, hvis mål er at spare en del af udgifterne ved bl.a. at optimere på udnyttelsen af kablerne. Enten ved at bruge færre materialer eller ved at få en mere nøjagtig viden om, hvor meget kablerne i virkeligheden kan belastes.
Med et almindeligt optisk fiberkabel langs elkablet kan man nemt og billigt fortælle den aktuelle temperatur præcist, mens en fugtmåler, der er lidt dyrere, kan fortælle noget om de dynamiske egenskaber. Nytteværdien og den direkte anvendelsesmulighed er en af de ting, Rasmus sætter stor pris på ved projektet:
”Jeg er ret vild med kombinationen af det teoretiske modelleringsarbejde og den efterfølgende eksperimentelle validering, som er så karakteristisk for komponentgruppens tilgang til stort set alle opgaver. Og så er det fedt, at jeg gennem min tilknytning til Energinet.dk kan se, at resultaterne kommer hurtigt ud i anvendelse og gør en forskel.”
Fokus på forsyningssikkerhed
For at sikre elforsyningen foretager Energinet.dk’s kontrolcenter løbende en lang række komplicerede beregninger, der opdeler de kommende 36 timer i fem-minutters-intervaller. For hvert interval beregnes det forventede strømforbrug samt produktionen fra kraftværker og vindmøller. Og i en fremtid med 50 procent vindenergi i elnettet, og dermed store udsving i el-produktion, kan disse beregninger blive en kompliceret affære.
”Er der ’røde tal på bundlinjen’, når vinden ikke blæser, er det nødvendigt at skrue op for kraftværkerne eller købe strøm fra udlandet. Og det er meget dyrt. Endvidere er det med de nuværende statiske beregningsmetoder muligvis ikke tilladt at sende ekstra strøm igennem et allerede belastet kabel. Her skulle vores modeller gerne kunne øge fleksibiliteten og dermed sikre billigere el,” uddyber Rasmus og fortsætter:
”Der vil f.eks. være stor forskel på, om det er sommer eller vinter, og om det har regnet eller ej. Jeg forsøger derfor at indarbejde data som temperatur og fugtforhold i modellerne, således at vi kan sikre, at den billigste strøm kan komme frem til forbrugeren.”
Fugtforholdene regulerer Rasmus i sit eksperiment ved bl.a. at vande kassen med jævne mellemrum. Og det er ikke den lille vandkande, der bliver taget frem, når to kubikmeter vand skal øses ud over containeren.