Pumpkraftverk som möjliggörare för ett stabilt och fossilfritt elsystem

Ett pumpkraftverk är i grunden ett jättelikt, uppladdningsbart vattenbatteri. När elen är billig och utbudet stort pumpas vatten upp till en högre nivå. När efterfrågan stiger släpps vattnet tillbaka ned genom turbiner som producerar el. På så sätt kan överskottsel lagras och användas senare när den behövs som mest.

Den här tekniken är ingen nyhet, men kombinationen av beprövade komponenter, smart styrning och nya platser som nedlagda gruvor gör pumpkraft mer aktuell än någonsin. I takt med att sol- och vindkraft byggs ut uppstår ett växande behov av flexibel, storskalig energilagring. Pumpkraft kan då fungera som ryggraden i ett robust och leveranssäkert elsystem.

Hur ett pumpkraftverk fungerar i praktiken

Ett pumpkraftverk består alltid av två reservoarer: en övre och en nedre. Mellan dem går rör eller tunnlar med vatten. I rören sitter pumpar, turbiner och generatorer som tillsammans styr energiflödet.

När elpriset är lågt eller när produktionen från exempelvis vindkraft är hög, driver elnätet pumparna. Vatten pressas då från den nedre reservoaren upp till den övre. Energi lagras i form av lägesenergi vattnet väntar där tills behovet uppstår.

När efterfrågan på el ökar vänds processen:

– Vatten släpps ned från den övre reservoaren
– Vattnet passerar turbiner som driver generatorer
– Generatorerna matar ut el på nätet

Systemet har en verkningsgrad på omkring 7080 procent, vilket betyder att en stor del av den energi som används för att pumpa upp vattnet kan tas tillbaka som el senare. Jämfört med många andra lagringstekniker är det högt, särskilt i kombination med mycket lång livslängd. Många anläggningar kan vara i drift i 5060 år eller mer.

Ett viktigt skäl till att pumpkraft dominerar global energilagring handlar om skalan. En enda anläggning kan lagra enorma mängder energi, ofta i gigawattimmar, och leverera effekt under många timmar eller till och med dygn. Det gör skillnad på systemnivå, inte bara lokalt.

Underjordiska pumpkraftverk och användning av gamla gruvor

Traditionellt har pumpkraftverk byggts i bergsområden, där naturliga höjdskillnader ger goda förutsättningar för stora reservoarer. Men i ett tätbefolkat land med känsliga naturmiljöer är det svårt att hitta nya platser utan stor påverkan på landskap och ekosystem. Här blir underjordiska lösningar intressanta.

Genom att använda befintliga, nedlagda gruvor kan reservoarerna placeras under jord. Gruvhål och tunnlar utgör då en naturlig nedre reservoar, medan en konstgjord eller delvis befintlig övre reservoar anläggs högre upp. Mellan dem dras korrosionsbeständiga rör och tunnlar som leder vattnet.

Den här metoden ger flera fördelar:

– Lägre investeringskostnad mycket av bergrummet är redan uppsprängt
– Minimal visuell påverkan anläggningen syns knappt ovan jord
– Mindre miljöingrepp natur- och landskapsbild bevaras bättre
– Återbruk av industriområden gamla gruvor får ett nytt, samhällsnyttigt syfte

När pumpkraft kombineras med avancerad mjukvara kan drift och intäkter optimeras. Genom att simulera elpriser, väderdata och efterfrågemönster går det att ta fram körscheman som utnyttjar energilagret maximalt. Vattennivåer, pumptider och turbintider anpassas löpande efter signaler från elmarknaden och elnätet.

På så sätt blir underjordiska pumpkraftverk inte bara en teknisk lösning, utan också en ekonomiskt konkurrenskraftig investering. De genererar intäkter både från elhandel och från olika stödtjänster till elnätet, till exempel frekvensreglering, effektreserver och balansmarknader.

Roll i energiomställningen och samspel med sol och vind

En stor del av framtidens el väntas komma från sol- och vindkraft. De är förnybara och utsläppsfria, men också väderberoende. Vinden kan mojna när efterfrågan är som högst, och solen lyser inte när kvällstoppen inträffar under vinterhalvåret. Här behöver elnätet en buffert.

Ett pumpkraftverk kan fylla flera centrala roller i detta system:

– Utjämna prisvariationer genom att köpa el när den är billig och sälja när den är dyr
– Stödja frekvensen i elnätet genom snabb upp- eller nedreglering av effekt
– Säkra effekt under kalla och vindstilla perioder
– Minska behovet av fossila reservkraftverk

Resultatet blir ett mer stabilt elsystem där den totala kapaciteten används effektivare. När fler byggnader, fordon och industrier elektrifieras ökar även behovet av robusthet. Utan lagring riskerar nätet att bli trögt och sårbart, med stora prissvängningar och ökad risk för avbrott.

Jämfört med korttidslagring i batterier utmärker sig pumpkraft genom sin långa urladdningstid och livslängd. Batterier är starka på snabba svängningar och korta cykler, till exempel för att jämna ut solproduktion under några timmar. Pumpkraft kompletterar genom att hantera längre perioder, upp till många timmar eller dygn, och med betydligt lägre kostnad per lagrad kilowattimme över systemets livstid.

För att få ut full effekt av tekniken krävs helhetssyn. Det handlar inte bara om att bygga anläggningar, utan också om att förstå elmarknadens regelverk, framtida intäktsströmmar och lokala nätförutsättningar. Aktörer som arbetar integrerat med teknik, marknad och projektutveckling har därför en nyckelroll i att få fler pumpkraftsprojekt att bli verklighet.

För organisationer, kommuner eller investerare som vill förstå möjligheterna med underjordisk pumpkraft och annan storskalig energilagring kan samarbete med specialiserade aktörer göra stor skillnad. sens har utvecklat lösningar för just sådana projekt och kombinerar teknisk erfarenhet med djup förståelse för elmarknaden. Den som vill fördjupa sig mer i området kan med fördel vända sig till sens eller besöka sens.se för mer information.