Hva vi kan lære av Europas verste strømbrudd

Det amerikanske energidepartementet advarte nylig om en hundre ganger økning i antall strømbrudd dersom synkron kraftproduksjon stenges ned, uten å legge til ny. Dette beskriver foranledningen til strømbruddet i Spania og Portugal 30. april 2025.

Som illustrert i figuren under, oppsto de første produksjonstapene som utløste strømbruddet i områder av Spania med lavest andel synkron kraftproduksjon. Altså der det var lite bidrag fra vannkraft, kjernekraft og gasskraft. Dette er et ganske nytt fenomen.

Men det burde ikke komme som en overraskelse. I Spania leverer synkrone kraftverk viktige systemtjenester, som spenningsregulering, inerti og kortslutningsytelse (se Figur 2). Uten disse tjenestene blir strømnettet skjørt og mindre motstandsdyktig mot feil.

Samtidig som strømnettet ikke klarer seg uten balansetjenester, trengs også systemtjenester. Det er altså ikke nok å kun holde frekvensen i sjakk. I tillegg må spenningen må opprettholdes i hele nettet for å sikre at driftskravene til alle produksjonsenheter og forbrukere oppfylles. Videre må systemet være i stand til å håndtere og klarere ut kortslutninger og feil med en gang de skjer.

Viktigheten av systemtjenester

Strømbruddet på Den iberiske halvøy den 30. april 2025 illustrerer viktigheten av systemtjenester. Vanligvis forverres spenningen før frekvensen ved et strømbrudd.

Mens frekvens er et globalt nettfenomen som endrer seg saktere på grunn av systemets inerti, er spenningsstabilitet et lokalt fenomen som endrer seg mye raskere, og som derfor krever lokal spenningsstøtte – ikke bare statisk men dynamisk.

Det bør derfor ikke være overraskende at feilene som ledet til strømbruddet startet der det var lavest tilgang til slike systemtjenester. Riktignok ser det ut til at 1,3 gigawatt (GW) solkraft koblet ut altfor tidlig og før det ble feil på nettet.

Likevel ledet det til feil og overspenninger som gjorde at ytterligere produksjon koblet ut. Tap av 1,3 GW er i utgangspunktet på grensen av hva et strømnett er dimensjonert for å tåle. Da blir det ikke noe enklere når essensielle systemtjenester uteblir.

Begrensende reguleringer

Spanias kraftsystem domineres i dag i økende grad av omformerbaserte energikilder, som sol- og vindkraft. Selv om disse ressursene teknisk sett kan levere flere systemtjenester, som reaktiv effektstøtte, har regulatoriske hindringer hittil begrenset deres fulle utnyttelse i Spania.

En annen utfordring er at omformerbasert kraftproduksjon ofte er mindre i størrelse og mer distribuert, noe som bidrar til å begrense deres nettkrav. Men Spania er nå i ferd med å oppdatere regelverket, slik at praksisen blir i tråd med anbefalinger fra det europeiske nettorganet ENTSO-E.

Samtidig må vi huske at dynamisk reaktiv effektstøtte fra omformerteknologier er i utgangspunktet ustabil og krever avansert reguleringsteknikk og aktiv demping. Dette var noen av grunnene til at Spania tidligere begrenset deres rolle innen spenningsregulering.

Likevel bør det i fremtiden kreves at de kan levere systemtjenester som automatisk spenningsregulering (AVR) og dempetilsats (PSS). Sistnevnte kunne vært særlig viktig for å dempe svingningene i nettet før strømbruddet.

Manglet spenningsstøtte

Rett før strømbruddet ble et større solkraftverk i Extremadura (provinsen Badajoz, Spania) identifisert som kilden til påtvungne frekvenssvingninger (opprinnelig på 0,6 Hz). Det hevdes å ha vært på grunn av feil i solanleggets interne kontrollsystemer.

Disse påtvungne svingningene ble ikke effektivt dempet av strømnettet på grunn av begrenset dynamisk spenningsstøtte og manglende dempetilsats (PSS), som i dag leveres av synkron produksjon.

I tillegg til påtvungne svingninger fra et solkraftverk, oppstod også områdesvingninger mellom Frankrike og Spania før strømbruddet. Dette skyldtes en svak og sterkt belastet mellomlandsforbindelse mot Frankrike, kombinert med en betydelig forskjell i inerti mellom de to sammenkoblede regionene.

Spanske myndigheter rapporterer at nettet hadde en inerti-konstant på 2,3 sekunder, altså ikke langt unna av 2-sekundersgrensen, som ENTSO-E anbefaler som et minimum. Spanias lave inerti var en konsekvens av høy andel omformerbasert produksjon (særlig sol- og vindkraft) under «hellbrisen» midt på dagen. Samtidig bidro den betydelige solkraftproduksjonen til høy krafteksport, noe som igjen økte belastningen på forbindelsen til Frankrike.

Svingte i utakt

Det iberiske nettet og resten av Europa svingte i utakt med en frekvens på rundt 0,2 Hz. Den spanske regjeringens rapport understreket eksplisitt at bedre mellomlandsforbindelser kunne redusert både sannsynligheten for og alvorlighetsgraden av disse svingningene.

Likevel var hovedårsaken til de vedvarende områdesvingningene mangelen på tilstrekkelig demping.

Det spanske nettet hadde primært statiske verktøy å spille på, ikke nok dynamiske hjelpemidler. Det gjorde det ikke stort bedre at biokraftverk ble driftet ved å holde effektfaktoren konstant. Dette førte til at frekvens- og effektsvingningene ledet til reaktive effektsvingninger, og derav ustabilitet i spenning.

Dette viser hvor viktig det er å studere alle utfordringene i sin helhet.

Vannkraftverk del av redningen

Sist, men ikke minst, er det viktig å peke på lærdommene av gjenopprettingen av strømnettet etter strømbruddet. Det ble forsinket grunnet manglende beredskap og altfor få synkrone produksjonsenheter kunne bidra til såkalt «svart start», altså å bygge opp igjen et dødt nett.

Her ble flere vannkraftverk en del av redningen. Spesielt viktig var vannkraftverket Aldeadávila i Salamanca (ved elven Duero), som la inn det første støtet uten behov for ekstern strømtilførsel.

Ifølge Iberdrola var også flere av selskapets pumpekraftverk – inkludert Aldeadávila II, Puente Bibey, Villarino og La Muela I & II – avgjørende for den tidlige fasen av gjenopprettingen.

Når de første spennings- og frekvensnivåene var etablert av vannkraftverkene, kunne Spania begynne å gjenstarte gasskraftverkene, og dermed øke produksjonen og bygge opp systemet igjen steg for steg.

	Jonas Kristiansen Nøland er professor i energiomforming ved NTNU og professor II ved USN. Nøland har doktorgrad i teknisk fysikk fra Uppsala Universitet.
	Thomas Øyvang er førsteamanuensis ved USNs Institutt for elektro, IT og kybernetikk. Øyvang har en doktorgrad innen prosess, energi og automasjon fra USN.