Storskalig Vindkraftsutbyggnad och problemen vid anslutning till elnätet

Uppsala Universitet Projektarbete i Energi Vt 2009 Storskalig Vindkraftsutbyggnad och problemen vid anslutning till elnätet Joel Sultan Johan Sundin Jonas Lundin STS4

Innehållsförteckning 1 Inledning...4 1.1 Bakgrund...4 1.2 Syfte och avgränsning...5 1.3 Metod...5 1.4 Disposition...5 2 Vindkraften och elnätet idag...6 2.1 Elnätet...6 2.2 Vindkraft...6 2.2.1 Vinden som energikälla...6 2.2.2 Begreppsförklaring...7 2.2.3 Dagens vindkraftverk...9 2.3 Vindkraftanläggningar påverkar elnätet...10 2. 4 Anslutning av vindkraftanläggningar...12 2.4.1 Krav på anläggningarna...12 2.4.2 Verifiering av nätanslutningskrav...14 2.5 Egenskaper hos olika typer av vindkraftverk vid störningar på elnätet...16 3 Nätkoncession...17 3.1 Ellagen under förändring...17 3.2Ny koncession för produktionsnät...18 4 Sammanfattande diskussion...20 4.1 Problem vid anslutning av vindkraft till elnätet...20 4.2 Nya koncessionsregler förbättrar möjligheterna för ny elproduktion...20 5 Avslutning...23 Källförteckning...24

1 Inledning 1.1 Bakgrund I energipropositionen 2002 beslutade Sveriges regering om ett planeringsmål för vindkraft på 10 TWh till 2015. Energimyndigheten har dessutom utformat ett nytt förslag om ett planeringsförslag på 30 TWh vindkraft till 2020. Idag står vindkraften för 1,4 TWh, det vill säga cirka 1 procent av Sveriges elproduktion. För att framtida mål ska kunna uppnås krävs följaktligen en större utbyggnad av den vindkraft som i dagsläget finns inom landets gränser. Problematiken bakom en sådan utbyggnad är dock betydligt större en vad man kan tro. Förutom att producera och uppföra alla de vindkraftverk som behövs så måste den el de producerar överföras till slutkonsumenten. Eftersom vindkraften hittills utgjort en liten del av Sveriges elproduktion så har överföringen inte varit något problem. Beroende på att vind som energikälla har större fluktuationer än våra klassiska energikällor så innehåller den el som genereras i ett vindkraftverk störningar i frekvens, effekt, ström och spänning. Resultatet av detta blir att en omfattande utbyggnad av vindkraft kan orsaka störningar på elnätet. För att klara den stora utbyggnad av vindkraften som är planerad i Sverige krävs att hänsyn tas till dessa problem redan från början. Förutom att förbättra vindkraftverken så kan även modifieringar av Sveriges elkraftnät var nödvändiga. Det har visat sig problematiskt att ansluta ett större antal vindkraftverk på lokalnivå i elkraftnätet då störningarna kan bli allt för kraftiga. En lösning skulle kunna vara att konstruera separata produktionsnät på de platser i Sverige som lämpar sig speciellt bra för vindkraft. Dessa nät skulle sammanbinda vindkraftsparker direkt till elkraftnätet på region- eller stamnätsnivå och på det viset minska effekten av störningarna. Detta skulle dock kräva förändringar i Ellagen vad gäller rättigheter och skyldigheter för nätägare. I statliga utredningar från 2008 och 2009 diskuteras dessa problem och förslag på lagändringar har lagts fram. Det är tydligt att en storskalig utbyggnad av vindkraften kommer innebära förändringar i det svenska elkraftsystemet. Vindkraftens speciella egenskaper gör att anpassningar måste göras när det kommer till elöverföring och utformningen av elnätet.

1.2 Syfte och avgränsning Vårt syfte är att undersöka problematiken kring en omfattande utbyggnad av vindkraft med fokus på hur de nya verken kommer att anslutas till elnätet. Vi vill på det viset lyfta fram vikten av långsiktig planering vid skapandet av ett system för produktion och överföring av energi från vindkraft. Då vindkraftverken i sig är mycket komplicerade konstruktioner, vars utformning och inbyggd utrustning avgör för vilka egenskaper de har, blir det även relevant att redogöra för de olika varianter som idag finns, samt hur dessa påverkar elnätet. En viktig faktor när storskalig vindkraft ska introduceras i Sverige är att det måste finnas en reglerkraft för att bibehålla balansen mellan produktion och konsumtion. Vi har att avgränsa arbetet genom endast fokusera på störningar i elkraftnätet och inte behandla regleraspekten. 1.3 Metod Utifrån relevant litteratur, främst bestående av rapporter från myndigheter, företag och branschorganisationer, har vi bildat oss en uppfattning av problemområdet. Från dessa har vi sedan samlat in relevant information för att kunna beskriva vindkraften, elkraftnätet och de problem som finns däremellan. Vi har vidare genomfört ett antal kvalitativa intervjuer, både med personer som arbetar inom elnätsföretag och inom tillverkning av vindkraftdelar. Alla intervjuerna utfördes per telefon och var semistrukturerade, där vi hade ett antal bestämda teman på frågor men gav respondenten mycket frihet att uttrycka tankar. Detta var en stor fördel då det ämnesområde vi valt att studera är mycket brett och komplext. 1.4 Disposition Vi har byggt upp rapporten på det sätt som vi anser ger en god helhetsbild av problemet och de lösningar som skulle kunna bli aktuella. I nästa kapitel ger vi en bakgrundsbeskrivning av de olika delar som ingår i dagens vindkraftsproduktion och överföringen av den el som produceras. Vi går sedan vidare till att i kapitel tre redogöra för de alternativ på förändringar av ellagen som idag diskuteras. Dessa kommer i stor grad påverka utbyggnaden av vindkraft genom att regler för ägande och användande av elnät håller på att ändras. Vi avslutar med att i kapitel fyra sammanfatta och diskutera de resultat vi fått fram.

2 Vindkraften och elnätet idag 2.1 Elnätet Det svenska elkraftssystemet är uppbyggt av överföringsnät med olika spänningsnivåer beroende på vilken effekt som ska överföras. Näten är i de flesta fall konstruerade för trefas växelström med frekvensen 50 Hz. Elkraftnätet kan i stort delas in i tre huvudsakliga typer: transmissions- och subtransmissionsnät med uppgift att ta in och överföra producerad el, samt distributionsnät som ska fördela elen till förbrukarna. I Sverige kallas de två förstnämnda oftast för stamnät respektive regionnät. 1 Stamnätet, som ägs av Svenska kraftnät, består av kraftledningar för 400 kv och 220 kv. Dessa ledningar löper över stora geografiska avstånd och kopplar även samman det svenska nätet med det europeiska. De största produktionsanläggningarna, kärnkraftverken och de största vattenkraftverken är direkt anslutna till stamnätet. Regionnäten har delvis samma funktion som stamnätet men är ofta mer begränsade till ett geografiskt område. Dessa nät har i regel en spänningsnivå mellan 30 kv och 130 kv och dess huvuduppgift är att överföra effekt mellan eller inom olika regioner, samt mellan stamnätet och distributionsnät. Stora produktionsanläggningar och industrier är direkt anslutna till regionnäten. Till regionnäten är sedan distributionsnäten, eller lokalnäten som de också kallas, anslutna. Dessa lokala nät ligger på låga spänningsnivåer, upp till 20 kv, och har därmed en begränsad överföringsförmåga. Mindre produktionsanläggningar, såsom enskilda eller mindre grupper av vindkraftverk, samt större delen av Sveriges elkonsumenter är anslutna till lokalnät. Regionnäten och distributionsnäten ägs och förvaltas av särskilda elnätsföretag, vilka i sin tur oftast ägs av större elproduktionsföretag i Sverige. 2 För att få bygga regionnät krävs tillstånd i form av nätkoncession för linje, enligt Ellagen. När det kommer till tillstånd för distributionsnät behöver ett nätföretag istället koncession för ett område (de behöver då inte söka ytterligare tillstånd för en ny ledning inom detta område). Både linjekoncession och områdeskoncession kräver att nätägaren ansluter nya elproducenter om så är möjligt. 3 En högre nätspänning tillåter att en större effekt kan överföras och minskar också energiförlusterna. Vilken spänning ett nät ska ha är alltid en teknisk-ekonomisk optimeringsfråga. Det kan ha att göra med driftsäkerhet och hur det aktuella nätet är belastat. På landsbyggd och i glesbefolkade områden som i fjällen används oftast enkelt radialnät, ledningar som är kopplade till elnätet i endast en punkt. I tätorter används driftsäkrare nättyper, nästan alltid maskade nät, som är anslutna i flera punkter. Det innebär bland annat att vid avbrott kan elen kopplas om så den går en annan väg och ändå når slutkunderna. Vid avbrott på radiella ledningar måste de felaktiga komponenterna lokaliseras och repareras innan elöverföringen kan återupptas. 4 2.2 Vindkraft 2.2.1 Vinden som energikälla Av den energi som solen strålar in på jorden omvandlas i genomsnitt 0,7 % till vindenergi, vilket är en energimängd som motsvarar femton gånger jordens nuvarande konsumtion. Energin tas sedan tillvara och omvandlas till elektricitet Med hjälp av ett vindkraftverk. Grunden för vindkraft är att 1 NE Elkraftnätet http://www.ne.se/artikel/161476, 2009-02-24 2 Svenska Kraftnät (2006) Storskalig utbyggnad av vindkraft: Konsekvenser för stamnätet och behovet av reglerkraft, Rapport Dnr 617, s. 6 ff 3 NE Elkraftnätet http://www.ne.se/artikel/161476 2009-02-24 4 NE Elkraftnätet http://www.ne.se/artikel/161476, 2009-02-24

vindens påverkar en rotor av något slag och får denna att rotera. Rotorn är i sin tur kopplad till det som ska drivas, i detta fall en generator som därmed genererar elektricitet. Om ett vindkraftverk kunde fånga upp all energi från den vind som passerar verket skulle verket få effekten: Där ρ är luftens densitet, r är rotorns radie och v är vindens hastighet. Detta är dock en omöjlighet eftersom vinden i så fall skulle behöva bromsas upp totalt och överföra all sin energi till rotorn. Bakom vindkraftverket skulle det alltså vara helt vindstilla. Den tyske fysikern Albert Betz härledde 1919 det samband som kallas Betz lag. Betz lag tar även hänsyn till den hastighet vinden har efter att ha passerat rotorn, v 2 : Effekten blir då som högst när v 2 = v/3. Vindkraftsverkets effekt blir då: Vilket visar att vindkraftverket i teorin maximalt kan utvinna 16/27 delar, eller cirka 59 %, av vindens totala effekt. I verklighetens vindkraft måste man även ta hänsyn till andra energiförluster hos rotorn, växellådan och generatorn. I slutändan når runt 35 % av den genomströmmande vindens effekt nätet. 2.2.2 Begreppsförklaring Det finns ett antal olika vindkraftsverk av olika konstruktioner på marknaden idag. Både de yttre delarna av verket, tornet och rotorn, och de inre delarna -växellåda, generator och kraftelektronikskiljer sig mellan verken. Genom att kombinera lämpliga aerodynamiska, mekaniska och elektroniska tekniker försöker branschens olika aktörer skapa system som är så effektiva som möjligt samtidigt som de ger upphov till minsta möjliga störningar. De olika vindkraftverken kan huvudsakligen delas in i två olika kategorier, vindkraftverk som arbetar med fast eller variabelt varvtal. Här nedan redogörs för de huvudsakliga skillnaderna verken emellan. Fast varvtal Generatorn i ett vindkraftverk som arbetar med fast varvtal måste hålla en specifik rotationshastighet för att leverera ström med en jämn frekvens till nätet. Ett antal delar av verket är anpassade för att arbeta med fast varvtal. En växellåda behövs för att generatorn ska kunna hålla ett jämnt varvtal oberoende av vindstyrka. Eftersom rotorns varvtal inte tillåts variera krävs att verket har en kraftig konstruktion, detta då rotorbladen måste bromsa kraftiga vindstötar utan att öka rotationshastigheten. Vindkraftsverk med fast varvtal har oftast överstegringsreglerade eller aktivt överstegringsreglerade rotorblad (se nedan). 5 Variabelt varvtal I många moderna vindkraftverk kan det varvtal som generatorn kräver för att leverera märkeffekten varieras. På det viset kan turbulens fångas upp som rörelseenergi hos rotorn utan att verket 5 Peterson, A. et al (2006)Elektriska system i vindkraft, Elforsk rapport 06:04, s. 29

producerar mer energi. De störningar som ändå uppstår elimineras genom att strömmen först likriktas och sedan växelriktas innan den når nätet. På det viset minskar effektvariationerna och vindkraftverket levererar en ström av jämn frekvens. 6 Den del i vindkraftverken som genererar elektriciteten, generatorn, har genomgått stora förändringar genom vindkraftverkens historia. Genom att ständigt prova nya tekniska lösningar skapas hela tiden vindkraftverk med allt högre effekt, verkinginsgrad och stabilitet. De två generatorer som återfinns i dagens vindkraftverk är synkrongeneratorn och asynkrongeneratorn. Asynkrongeneratorn Asynkrongeneratorer finns i alla vindkraftverk med fast varvtal och i vissa av de med variabelt varvtal. Generatorn innehåller inga permanenta magneter utan måste magnetiseras med ström från nätet. Till en början drivs generatorns av ström och belastar därför nätet, när vinden driver rotorn i en högre hastighet än generatorn så börjar ström genereras och vindkraftverket levererar energi till nätet. För att nå upp till det varvtal där generatorn börjar generera ström krävs att verket har en växellåda. Eftersom nätets ström magnetiserar generatorn så hamnar strömmen från vindkraftverket i fas med nätet. Det behövs därför ingen dyr omriktare, däremot används oftast kondensatorbatterier för att kompensera för den reaktiva effekten från generatorn. Vid strömavbrott förlorar asynkrongeneratorn all sin resistans eftersom den inte magnetiseras. För att vindkraftverket inte ska rotera utan kontroll måste verket därför ha en mekanisk broms på axeln. Detta i kombination med att vrida verket ur i vind räcker för att bromsa verket vid sådana händelser. 7 Synkrongenerator Denna klassiska typ av generator innehåller antingen elektriska eller permanenta magneter och levererar ström över ett brett varvtal. På grund av detta så behöver vindkraftverk med synkrongenerator ingen mekanisk broms och vissa verk innehåller inte heller någon växellåda. På grund av det varierande varvtalet så levererar inte generatorn en jämn ström utan måste omriktas innan den levereras till nätet. 8 För att rotorn ska hålla en relativt jämn hastighet trots vindförändringar krävs någon form av reglering. Dessutom måste verket sluta rotera när vinden blir allt för kraftig. Om verket rotationshastighet skulle fortsätta öka med vindhastigheten skulle verket till slut haverera på grund av de stora påfrestningarna. I dagsläget finns främst två tekniker för att reglera vindkraftverks rotationshastighet. Dessa tekniker kallas överstegringsreglering (eller stallreglering) och bladvinkelreglering. Dessutom finns ett mellanting som kallas aktiv överstegringsreglering. 9 Bladvinkelreglerade vindkraftverk Genom att konstruera vindkraftverk med rotorblad som kan rotera kring sin egen längdaxel så blir det möjligt att välja hur stor del av vindenergin som ska omvandlas till rotorns rörelseenergi, och i förlängningen elektricitet. Möjligheten att vrida bladen så de fångar maximalt med vind gör att bladvinkelreglerade verk är betydligt mer lättstartade. Från märkvind upp till maxvind ger det 6 A.a., s. 5 7 Peterson, A. et al (2006) Elektriska system i vindkraft, Elforsk rapport 06:04, s. 6 f 8 A.a. 9 A.a.

bladvinkelreglerade verket en jämnare produktion eftersom bladvinkeln anpassas till vindhastigheten. Vid vindhastigheter över maxvind vinklas bladen bort från vinden helt och vindkraftverket står därmed still. Dock är konstruktionen som reglerar bladen alldeles för långsam för att kunna svara mot snabba vindvariationer, turbulens, vilket kan leda till kraftiga effektvariationer. 10 Överstegringsregleringsreglerade vindkraftverk Genom att avsiktligt designa rotorbladen så att bromsande turbulens byggs upp vid höga hastigheter så skapas ett vindkraftverk som stannar vid maxvind utan att reglera bladvinkeln. Man slipper då den dyrare och mer avancerade konstruktionen som bladvinkelreglering innebär. Den turbulens som skapas kring bladen byggs upp betydligt snabbare än vad bladvinkeln kan regleras. Detta gör det överstegringsreglerade vindkraftverket bättre på att kompensera för turbulens. På vissa överstegringsreglerade verk kan vinkeln på rotorbladens toppar regleras som hos bladvinkelreglerade verk, detta kallas för aktiv överstegringsreglering och används för att till viss del kunna reglera aerodynamiken. 11 2.2.3 Dagens vindkraftverk Vindkraftverk som arbetar med fast varvtal använts i stor omfattning genom åren men börjar nu spela ut sin roll. Eftersom denna konstruktion innebär att generatorn är kopplad direkt till nätet så är dessa verk både mer benägna att ge upphov till störningar och att slås ut på grund av störningar i nätet. Idag är i stort sett alla vindkraftverk med en märkeffekt på över 2,5 MW av typen som arbetar med variabelt varvtal. Det är framförallt två modeller som tagit fastvarvtalsverkets plats, verk med fulleffektomvandlare och verk med DFIG (Double Fed Induction Generator). 12 Fulleffektomriktare I ett verk med fulleffektomriktare sitter oftast en synkrongenerator men även en asynkrongenerator kan användas. Mellan generatorn och nätets transformator sitter en omvandlare som likriktar strömmen för att sedan växelrikta den igen innan den ansluts till nätet. Omriktaren hanterar hela verkets effekt och tekniken gör att verket ger upphov till mindre störningar och dessutom blir tåligare mot störningar i nätet. 13 Dock är kraftelektroniken i omriktaren kostsam och medför vissa effektförluster. I verk med synkrongenerator som arbetar med låga varvtal kan växellådan uteslutas. 14 10 Peterson, A. et al (2006) Elektriska system i vindkraft, Elforsk rapport 06:04, s. 2 11 Larsson, Å. (1998) Vindkraft i lokala och regionala nät elektriska egenskaper och elkvalitet, Elforsk Rapport 98:20, s. 7 12 Peterson, A. et al (2006) Elektriska system i vindkraft, Elforsk rapport 06:04, s. 29 13 Ottersten, R. et al (2007) Framtagning av metod för att prova vindkraftverks förmåga att uppfylla svenska nätanslutningskrav, Elforsk rapport 07:41, s. 7-8 14 Peterson, A. et al (2006) Elektriska system i vindkraft, Elforsk rapport 06:04, s. 6

Figur1 DFIG Genom att endast omrikta en del av verkets effekt kan kraftelektronikens effektförluster och kostnader minskas. I ett DFIG används en asynkrongenerator och en transformator med tre lindningar. Statorn kopplas direkt till en av lågspänningslindningarna, den andra matas med omriktad ström från rotorn. Med denna konstruktion behöver endast cirka en tredjedel av verkets effekt omriktas. Både verk med DFIG och fulleffektomriktare har nästan uteslutande rotorer med bladvinkelreglering. Detta eftersom man kan använda varvtalet för att motverka de effektvariationer som bladvinkelregleringen inte kan kompensera för. 15 Figur2 2.3 Vindkraftanläggningar påverkar elnätet Elsystemet i Sverige har utvecklats för storskalig centraliserad elförsörjning med en etablerad hierarki i form av stam-, regional- och distributionsnät. Med den decentralisering av elproduktionen som vindkraften och andra förnyelsebara energikällor bidrar till krävs det att nätet anpassas. Vindkraftverk som ansluts i perifera distributionsnät belastar elnätet och kan störa det på olika sätt. Störningarna kan bero på både egenskaperna hos vindkraftverken och på nätet. Vindkraftverk har 15 Ottersten, R. et al (2007) Framtagning av metod för att prova vindkraftverks förmåga att uppfylla svenska nätanslutningskrav, Elforsk rapport 07:41, s. 10-11

flera lokala effekter som påverkar kvaliteten på elen: långsamma spänningsvariationer, snabba spänningsvariationer, transienter och harmoniska övertoner. 16 Långsamma spänningsvariationer Vinden är en energikälla som hela tiden varierar i intensitet. Precis som produktion varierar så varierar även den totala belastningen av elnätet. Dessa två faktorer leder till variationer i spänningen som varar i flera minuter. Spänningsnivån (U) från ett vindkraftverk beror av vindkraftverkets effekt (P) och reaktiva effekt (Q). Dessutom beror den på nätets resistans (R), dess nominella spänningsnivå (U N ) och reaktans (Q) U = R P X Q U U N N U N Vindkraftsverk som har asynkrongenerator kopplad direkt till nätet och arbetar med fast varvtal utgör ett problem. Eftersom den reaktiva effekten varierar med effekten hos ett sådant verk så är nätets X/R-förhållande avgörande för spänningsnivån. Vindkraftverk som arbetar med variabelt vindtal har däremot en omriktare kopplat mot nätet. På grund av detta kan den reaktiva effekten, och därmed spänningsnivån, regleras. 17 Enligt svensk standard idag så får inte variationen i spänningsnivån överskrida tre procent av spänningens effektivvärde. 18 Snabba spänningsvariationer Snabba spänningsvariationer, flicker, beror på två olika faktorer: tornskuggan och vindgradienten. Tornskuggan kallas den minskning i vindhastighet som uppstår framför vindkraftverkets torn. Varje gång något av rotorns blad passerar framför tornet så bromsas hela rotorn in en aning (a). När vinden blåser över landskapet så bromsas den, beroende på höjden, upp av friktionen mot marken. Vindgradienten är den beteckning som visar hur vindhastigheten ökar med höjden över marken. Eftersom denna ökning inte är linjär så betyder det att rotorn accelererar en aning varje gång ett av rotorbladen passerar den högsta punkten (b). På ett trebladigt vindkraftverk inträffar a & b inte vid samma tidpunkt vilket ytterligare förstärker flicker. 19 Detta kan exempelvis ge upphov till blinkande lampor. Problem av detta slag är störst för aggregat med asynkrona generatorer som är kopplade direkt till elnätet, generatorer med så kallat konstant varvtal. 20 Storleken på variationerna ökar med vindhastigheten och kan bli så stora som 20 % av medeleffekten. 21 Kopplingstransienter När ett vindkraftverk startar och ansluts till nätet så orsakar det ofta ett spänningsfall på grund av den höga inkopplingsströmmen. Detta är främst ett problem för fastvarvtalsverk med 16 Energimyndigheten (2005) Energi i medvind: Syntesrapport över vindkraftforskningen i Sverige, ET 2005:27, s. 21 f 17 Peterson, A. et al (2006) Elektriska system i vindkraft, Elforsk rapport 06:04, s. 25 18 Energimyndigheten (2005) Energi i medvind: Syntesrapport över vindkraftforskningen i Sverige, ET 2005:27, s. 21 f 19 Larsson, Å (1998) Vindkraft i lokala och regionala nät elektriska egenskaper och elkvalitet, Elforsk Rapport 98:20, s. 10 20 Energimyndigheten (2005) Energi i medvind: Syntesrapport över vindkraftforskningen i Sverige, ET 2005:27, s. 21 f 21 Larsson, Å (1998) Vindkraft i lokala och regionala nät elektriska egenskaper och elkvalitet, Elforsk Rapport 98:20,, s. 10

asynkrongenerator. Enligt svensk lag så får inte spänningsfall vid inkoppling av vindkraftverk vara större än 4 % av spänningsnivån. Det kondensatorbatteri som används för att kompensera för den reaktiva effekten i verk med asynkrongeneratorer kan även ge upphov till spikar i spänningsnivån. Då rör det sig om positiva transienter som orsakas av inrusningsströmmen när kondensatorbatteriet kopplas in. 22 Övertoner: Vindkraftverk med variabelt varvtal har istället ofta problem med så kallade övertoner, spänningsoch strömkomponenter med annan frekvens än nätet (I Sverige 50 Hz). Dessa frekvensvariationer uppstår oftast i omriktaren och kan försätta kraftnätet ur balans. 23 2. 4 Anslutning av vindkraftanläggningar 2.4.1 Krav på anläggningarna Det är mycket att tänka när en vindkraftspark ska anslutas till elnätet, ASP (anslutning av större produktionsanläggningar) är en guide med anvisningar för dem som tänkt ansluta en sådan till elnätet. Med större anläggningar menas här sådana som har en effekt på över 25 MW och den inriktar sig framförallt till vindkraftsanläggningar. Detta främst med tanke på den större utbyggnaden som är på gång i Sverige. Idag är det väldigt få vindkraftsanläggningar som är större än 25 MW. Ett enskilt större verk är idag på 2 MW, vilket medför att det krävs en park på fler än 12 verk för att nå in i denna kategori. Det finns därför en begränsad kunskap i Sverige kring denna typ av anslutningar, men detta är något som ASP försöker ändra på genom att ge en enhetlig vägledning till exploatörerna. För att ansluta vindkraft till elnätet ställer Svenskt Kraftnät vissa krav på vad anläggningen ska klara av, vilket har utformats i artikeln Affärsverket svenska kraftnäts föreskrifter och allmänna råd om driftsäkerhetsteknisk utformning av produktionsanläggningar: De krav som ställs i artikeln gäller Störningstålighet, Spänningsreglering, Effektreglering samt Kommunikation och Styrbarhet. Vissa av de saker som tas upp gäller inte för alla produktionsanläggningarna så de har delats in i tre olika kategorier och gränsvärdena för vindkraft är: Stor anläggning: Effekt större än 100MW Mellanstor anläggning: 25-100MW Liten anläggning: 1,5-25MW Utifrån Svensk Kraftnäts fördelning gäller att de anläggningar som tas upp i ASP klassas som mellanstora och stora anläggningar, vilket har betydelse för vilka krav som ställs. Störningstålighet Störningstålighet innebär att produktionsanläggningen ska klara av att producera vid stationära avvikelser i frekvens och/eller spänning på nätet. Det innebär att trots att nätet som produktionsanläggningen matar in på inte har den exakta frekvens eller spänning som förväntas utan att någon form av störning har inträffat så ska anläggningen kunna bibehålla sin produktion och inte behöva bryta kontakten med nätet. I föreskriften framgår sedan vad som gäller inom olika intervall. Exempelvis ska en vindkraftanläggning klara en frekvens på 47,5 49,7 Hz (normal 22 Peterson, A. et al (2006) Elektriska system i vindkraft, Elforsk rapport 06:04, s. 26 23 A.a.

frekvens är 50 Hz) och/eller ett spänningsintervall på 90 110 % under tio minuter utan att någon förändring i effektutmatningen. För olika mindre förändringar i frekvens eller spänningen på nätet upp eller ned gäller sedan olika krav på vad anläggningen ska klara. En anläggning ska även klara av att bibehålla nätanslutningen vid en kortslutning då spänningen direkt sjunker till noll enligt bilden nedan. 24 Figur3. Övre bilden visar kraven för vad stora verk ska klara för spännings minskningar utan att kopplas från och undre för små/medelstora. Spänningsreglering Spänningsreglering innebär för stora och medelstora anläggningar att de ska kunna reglera spänningen automatiskt och att den ska vara inställbar ±5 % av anläggningens nominella spänningsnivå. Med nominell spänningsnivå menas normala driftspänningen eller för spänningar över 1 kv högsta tillåtna driftspänning. 25 För små anläggningar gäller att de automatisk ska kunna reglera spänningen vid störda förhållanden om anläggningen inte har en direktansluten asynkrongenerator. För vindkraftanläggningar gäller också att det reaktiva utbytet ska kunna regleras till noll. 26 I anslutningspunkten ska alltså anläggningen kunna ställas in så att den inte tar eller ger reaktiv effekt till nätet. Reaktiv effekt är den effekt som inte ger upphov till något nyttigt arbete till skillnad från aktiv effekt. 27 På nät med restriktiv karaktär som distributionsnätet påverkas spännigsnivån av den aktiva effekt som matas in. På nät som är induktiva som region- och stamnätet har istället den reaktiva effekten en större påverkan. 28 24 Persson, B (2005) Affärsverket svenska kraftnäts författningssamling, SvKFS 2005:2 s. 5 ff 25 NE Elkraftnätet http://www.ne.se/artikel/161476, 2009-02-06 26 Persson, B (2005) Affärsverket svenska kraftnäts författningssamling, SvKFS 2005:2, s. 7 ff 27 NE Reaktiv effekt, http://www.ne.se/artikel/291272 2009-02-06 28 Larsson, R., Larsson, Å. (2006) Anslutning av större produktionsanläggningar till elnätet (ASP), Elforsk rapport 06:79, s. 21

Effektreglering För vindkraftsanläggningar gäller att de ska kunna stoppas var för sig när yttre faktorer som stoppvind kräver att verket stannas. Det finns då också en begränsning om att max 30 MW per minut får kopplas ned, vilket även är rekommendationen när verken ansluts. För vindkraftsanläggningar gäller också att de ska kunna begränsa sin effektproduktion så att anläggningen inte producerar mer effekt än ett förbestämt effektvärde. 29 Kommunikation och Styrbarhet Eftersom Svenskt Kraftnät är ansvariga för stabiliteten i elnätet men själva endast äger stamnätet är det viktigt att de även får ta del av information som kan påverka nätet från de anläggningar som är anslutna. Det är därför obligatoriskt för stora och medelstora anläggningar att kunna ge information i realtid rörande spänning, reaktiv och aktiv effekt, driftstatus och reglerförmåga till Svenskt Kraftnät. De krav som ställs i Svenskt Kraftnäts rapport ska vara dokumenterade och verifieras av den som är ansvarig för anläggningen. En sådan dokumentation kan skapas genom att exploatören gör ett fullskaligt test, gör beräkningar eller simulerar förloppet. Dynamiska simuleringar av nätet kan ske enligt Svensk Kraftnäts nätmodell, men då detta är väldigt tidskrävande kan en reducerad modell behöva skapas. 30 Krav på elkvalitet Vindkraftverks påverkan på elkvaliten beror till stor del av nätets kortslutningseffekt i förhållande till verkets märkeffekt, samt X/R-förhållande i anslutningspunkten. För aggregat med konstant varvtal, som har generatorn direkt kopplad till nätet, är även nätspänningens vågform viktig då dessa generatorer har en tendens att återspegla störningar från nätet. Hur mycket en vindkraftanläggning får störa nätet avtalas nätägare och anläggningsägare emellan. Standarder har dock tagits fram och återfinns i dokumenten AMP och ASP. För större anläggningar rekommenderas exempelvis att flickernivån är mindre än 0,1, samt att de långsamma spänningsvariationerna understiger 3 procent under ett dygn och inte skiljer mer än 5 procent mellan vinter och sommar. 31 2.4.2 Verifiering av nätanslutningskrav Kraven för att ansluta vindkraftsanläggningar till det svenska elnätet finns, som ovan nämnts, väl dokumenterade i ASP och i SvK:s föreskrifter. I dagsläget saknas däremot tydliga riktlinjer för verifiering av dessa krav, speciellt när det gäller krav om störningstålighet. Om större parker byggs och installeras utan att uppfylla krav på att bibehålla nätanslutning vid särskilda spännings- och frekvensvariationer kan stora problem uppstå. Skulle exempelvis flera sådana parker samtidigt förlora kontakten med elnätet, eller okontrollerat återanslutas till nätet efter en störning, kan det bli 29 Persson, B (2005) Affärsverket svenska kraftnäts författningssamling, SvKFS 2005:2, s. 11 30 Larsson, R., Larsson, Å. (2006) Anslutning av större produktionsanläggningar till elnätet (ASP), Elforsk rapport 06:79, s. 21, s. 26 31 Ottersten, R. et al (2007) Framtagning av metod för att prova vindkraftverks förmåga att uppfylla svenska nätanslutningskrav, Elforsk rapport 07:41, s. 26 ff

mycket svårt att upprätthålla effektbalansen (inmatning kontra uttag) i nätet. 32 Fullskalig verifiering av vindkraftverk Det finns flera metoder för att verifiera krav för vindkraftverk. De bästa är alltid tester på verk eller grupper av verk i full skala. Tester för verifiering kan antingen göras före eller efter vindkraftverken anslutits till nätet. Olika typer av utrustning kan kopplas till verken innan nätanslutning för att testa att dem klara olika krav. Exempelvis kan en så kallad fulleffektomformare användas för att modellera nätet som vindkraftverken ska anslutas till. Med en sådan kan samtliga av SvK:s krav verifieras, över/underspänning, över/underfrekvens, olika X/R-förhållanden etc. Den kan även uppmäta ett vindkraftverks flickerpåverkan på nätet. På grund av den aktiva effekten från en stor vindkraftpark kan dock denna typ av utrustning endast verifiera enskilda vindkraftaggregat, ett problem som även annan verifieringsutrustning har. Därmed kan det vara svårt att genomföra en fullskalig verifiering av stora produktionsanläggningar. 33 Efter att vindkraftverk anslutits till nätet genomför leverantören normalt omfattande tester. Här kan och bör kraven gällande reglerbarhet och kommunikation för spänning, reaktiv och aktiv effekt provas samt kontroll av verkens flickerpåverkan och övertonshalter. 34 Provning på skalmodeller En skalmodell kan ses som en miniatyr av ett verkligt vindkraftverk, där de olika delarna finns med men är nedskalade i både storlek och effekt. Delarna behöver dock nödvändigtvis inte sättas samman som på ett riktigt verk utan kan med fördel placeras på ett mer platseffektivt sätt. För att på ett relativt billigt sätt testa hur bra ett vindkraftverk klarar olika störningar kan experiment göras på en sådan nedskalad modell av verket. Ett problem med denna typ av analog simulering med skalmodeller är att det oftast blir svårt att testa för ett godtyckligt vindkraftverk. Detta då det i regel kräver tidskrävande omkonstruktioner av utrustningen. Andra problem med skalmodeller är att spänningsförsörjningen är svår att efterlikna ett fullskaligt aggregat då mindre modeller oftast saknar effektkrävande hjälpsystem för bladvridning, maskinhus, fläktar med mera. En liten elmaskin har också i många hänseenden svårt att efterlikna en stor maskin. Trots dessa nackdelar finns det mycket att vinna på att använda skalmodeller för verifiering av vindkraftverk. Exempelvis kan de användas för att testa prototyper som inte finns i full skala och för att utveckla nya verifieringsmetoder som i förlängningen kan användas på fullstora vindkraftaggregat. 35 Verifiering genom simuleringar och tekniska beräkningar Fullskaliga prov på stora vindkraftsgrupper kan i många fall vara svåra att genomföra på grund av höga kostnader och med hänsyn till nätets säkerhet. Det kan då vara mycket värdefullt att konstruera en avancerad digital simuleringsmodell av systemet för att undersöka interaktionen mellan vindkraftverken och elkraftnätet. Sådana digitala modeller har flera fördelar jämfört med skalmodeller. Framförallt är det lätt att modellera för ett godtyckligt vindkraftverk genom att endast modifiera någon av modellens parametrar. Dock krävs mycket stor förståelse både kring det verkliga systemet och de matematiska modeller som tas fram, samt kunskap i det 32 A.a., s. 1 33 Ottersten, R. et al (2007) Framtagning av metod för att prova vindkraftverks förmåga att uppfylla svenska nätanslutningskrav, Elforsk rapport 07:41, s. 41 ff 34 A.a., s. 44 35 A.a., s. 45 f

simuleringsprogram (ex. PSS/E) som modellerna är anpassade för. Erfarenheter från andra länder har visat på att många problem kan uppstå då en nätägare ska använda modeller i dennes simuleringsmiljö och att det kan ta lång tid att få dem att fungera. Analoga simuleringar med skalmodeller och digitala simuleringar måste alltid valideras mot mätningar på fullskaliga aggregat. 36 Nätanslutningskrav kan i vissa fall även verifieras med tekniska beräkningar och ritningar, exempelvis genom att studera felkonsekvensanalyser för komponenter och delsystem i en vindkraftgrupp. 37 2.5 Egenskaper hos olika typer av vindkraftverk vid störningar på elnätet Fast varvtal med asynkrongenerator En asynkrongenerator kopplad till ett verk med fast varvtal riskerar att kopplas från både vid små förändringar i spänningen och vid stora förändringar. Vid små förändringar vid en kortslutning kan verket få en högre effekt när spänningen återkommer vilket leder till högre ström och lägre spänning på nätet. Verket kan då trots att det klarade av själva dippen ha säkerhetssystem som kopplar från verket när spänningen sjunker. Vid högre spänningsdippar finns det en risk att varvtalet skenar och att det då stannar för att ett övervarvsskydd slås på som stoppar verket. 38 Variabelt varvtal med fulleffektomvandlare Verk med fulleffektomvandlare är bra anpassade för att kunna klara av störningar på nätet. Det är däremot viktigt att viktiga hjälpsystem inte slås ut utan att dessa fungerar genom batteridrift och att det finns bra regleralgoritmer. Ett verk av denna typ kan då även klara ett fullständigt spänningsfall ända ner till noll. 39 Variabelt varvtal med släpringad asynkrongenerator (DFIG) Vid mindre spänningsfall på nätet fungerar DFIG liknande som en fulleffektomvandlare. Vid större spänningsfall klarar sig DFIG däremot inte lika bra. Den kan då behöva kopplas från nätet för att kraftelektroniken inte ska skadas, vilket vanligen sker genom en kortslutningskrets, crowbar. 40 Att koppla bort verk från elnätet är däremot inte acceptabelt utifrån Svensk Kraftnäts föreskrifter. Det forskars därför kring ett så kallat ride-through system som ska klara av ett kraftiga spänningsfall. 41 36 Ottersten, R. et al (2007) Framtagning av metod för att prova vindkraftverks förmåga att uppfylla svenska nätanslutningskrav, Elforsk rapport 07:41, s. 39 ff 37 A.a, s. 45 38 A.a, s. 5 39 Ottersten, R. et al (2007) Framtagning av metod för att prova vindkraftverks förmåga att uppfylla svenska nätanslutningskrav, Elforsk rapport 07:41, s. 9 40 A.a, s. 11 f, 41 Peterson, A. et al (2006) Elektriska system i vindkraft, Elforsk rapport 06:04, s. 43

3 Nätkoncession 3.1 Ellagen under förändring För att få distribuera elektrisk starkström krävs det tillstånd från regeringen, en så kallad nätkoncession, vilket utfärdas direkt av regeringen om det gäller stamnätet och annan nätmyndighet för övriga nät. För att ha möjlighet att ansöka om koncession måste bolaget som ansöker vara skilt från produktion, det måste vara ett renodlat elnätsbolag. Detta enligt regler från EU som syftar till att elnätsägaren inte ska kunna gynna den egna produktionen på bekostnad av någon annan som är ansluten till nätet. En koncession ges efter en noggrann ansökan för en viss sträckning (nätkoncession för linje) eller för ett visst område (nätkoncession för område) och innebär en form av monopol på det området eller sträckningen. Detta för att det inte en överutbyggnad av elnätet ska ske med fullt av konkurrerande elnät. Tanken med de olika typerna av koncessioner är linjekoncession är avsett framförallt för högre spänningsnivåer på stam- och regionnät men har historiskt även används på lägre nivåer ibland ända ner till 6kV. Områdeskoncession är istället tänkt för ett lokalnät upp till en viss spänning inom ett visst område. 42 Koncessionsrätten regleras i ellagen och ger elnätsbolaget både skyldigheter och rättigheter. De ställer exempelvis krav på stabilitet i nätet och anslutningsskyldighet men kan ge rättigheter gentemot landägare att få dra sina ledningar över deras mark. När någon projektör önskar ansluta sig till ett nät kontaktar den nätägaren så att den kan göra en utredning för att studera kapaciteten på nätet, det vill säga hur många MW som kan matas in utan att nätet blir överbelastat. Eftersom nätägaren är skyldig att ansluta den som önskar göra det så kan det behöva göras förstärkningar på nätet ifall det inte finns tillräckligt med kapacitet. Det är i det fallet projektören som får stå för de huvudsakliga kostnaderna för en sådan förstärkning och det kan därför vara fördelaktigt om flera projektörer ansluter samtidigt för att då kunna dela på kostnaderna. 43 För att kostnaderna inte skulle bli för betungande för enskilda projektörer och för att detta inte skulle vara ett hinder mot utbyggnaden av förnyelsebar energi föreslog Lennart Söder i Nätanslutningsutredningen SOU 2008:13 att en elnätsinvesteringsfond skulle skapas. Han ansåg visserligen att nätet i stort hade kapacitet att ta emot betydande andelar förnyelsebarenergi men då det finns vissa flaskhalsar föreslogs en fond. Finansiering från fonden ska kunna sökas av projektörer för förnyelsebar energi och avgiften till fonden ska nätägarna stå för enligt en tabell. 44 1 januari 2009 infördes ett undantag från nätkoncession gällande interna nät för produktionsanläggningar för förnyelsebar energi. Detta efter ett förslag i Nätanslutningsutredningen (SOU 2008:13). Det nyare delbetänkandet Nya nät för förnybar el (SOU 2009:02) anser att ändringen som infördes i januari 2009 inte var bra, utan de förespråkar istället en koncession för produktionsområde för förnyelsebar energi. Om deras förslag går igenom kommer det att införas i januari 2010. Förslaget gäller ungefär för samma område som undantaget skulle gälla men innebär alltså införandet av en ny typ av koncession istället, då utredningen anser att ett undantag från koncessionskravet innebär att det skapas nya problem med vilka som ska undantas samt att det inte ställer samma krav på nätet som ett med koncession. Exempelvis försvinner kravet på att nätet ska ansluta alla som så önskar. En koncession för ett produktionsområde skulle innebära samma skyldigheter och rättigheter som för de övriga två typerna av koncession och skulle gälla för nät mellan två eller flera verk inom en anläggning samt en kortare anslutningsledning till huvudnätet. Mellan olika närbelägna anläggningar skulle en koncession för linje krävas. 45 42 Andersson L. et al (2002) Elkraftsystem I, s. 51, Kjellman, S (2009) Nya nät för förnybar el, SOU 2009:02, s. 73 43 Nilsson Per-Olof, Vattenfall (2009-03-02) 44 Söder, L (2008) Bättre kontakt via nätet om anslutning av förnybar elproduktion, SOU 2008:13

3. 2 Ny koncession för produktionsnät Företaget Arise Windpower har en önskan om att en ny typ av koncession skapas utöver de två som idag finns. De har lagt fram ett förslag inför den nätutredning som pågår om koncession för produktionsnät och diskuteras ovan. Deras förslag har en utgångspunkt i att dagens nät inte är anpassade för en utbyggnad av vindkraften. Distributionsnät är anpassade för att leverera el till till slutkunderna och de genomgår nu satsningar för att möta de leveranssäkerhetskrav som kommer införas 2011. Att till detta anpassa näten efter den vinkraftexpansion som är pågång kan bli både kostsamt och ta långt tid. Vidare byggs generellt vindkraften i utkanter av distributionsnät, där förmågan att ta emot någon större effekt är som sämst. Förstärkningar av dessa nät skulle ge ökade kostnader för konsumenterna på elnätet och det skulle skapas problem om vem som ska betala vad. Utöver detta har distributionsnäten en spänning på 10kV eller 20kV medan standarden som nu sätts ute i Europa för vindkraftanläggningar och dess kringutrustning sätts till 36kV. Det är med detta i åtanke som Arise föreslår en ny typ av koncession så att en snabbare utbyggnad av kompletterande nät byggs ut. De menar också att ett produktionsnät är såpass kostnadseffektivt att det inte kräver några bidrag. Därför skulle inte en elnätsinvesteringsfond behövas om deras förslag skulle accepteras. 46 Deras förslag är för koncession för produktionsnät och denna typ av koncession är tänkt att gälla för företag som vill bygga upp ett produktionsnät för vindkraftanläggningar eller annan decentraliserad produktion. Detta nät ska inte konkurrera med befintliga nät då den inte ska vara anpassade för att transportera el till slutkunderna utan för att föra in decentraliserad produktion in till region- eller stamnätet. Nätet kommer alltså att befinna sig parallellt med distrubitionsnäten i hierarkin (se Figur4). Att de inte konkurrerar ska också märkas i lagstiftningen då en av skillnaderna mot områdeskoncession ska vara att de inte ska ha rättigheter eller skyldigheter att annat än i undantagsfall ansluta uttagskunder. Koncessionen ska gälla inom vindkraftsanläggningen och mellan olika anläggningar och ska på så sätt kunna binda ihop anläggningar av olika ägare. En koncession ska dessutom kunna gälla för flera anläggningar samt för anslutning till det nationella nätet. 47 Glenn Pettersson VD för Arise Elnät AB kommenterar att om anslutningskravet finns kvar kan det bli problem med transformering ifrån produktionsnätet ned till distrubitionsnätet. Detta då det idag inte finns någon standardtransformator i Sverige för dessa värden och att det därför är svårare att få tag på. 48 45 Kjellman, S (2009) Nya nät för förnybar el, SOU 2009:02, s. 73 ff 46 A.a., s. 144 ff 47 Kjellman, S (2009) Nya nät för förnybar el, SOU 2009:02, s. 149 ff 48 Pettersson, G, Telefonintervju 2009-03-05

Figur4. Sveriges nätindelning med stamnät, regionnät, distributionsnät (lokalnät) och produktionsnät. S symboliserar produktion och pil konsumtion. Källa: Bearbetning av figur från Svks årsredovisning

4 Sammanfattande diskussion 4.1 Problem vid anslutning av vindkraft till elnätet I och med den aktuella övergången från fast till variabelt varvtal minskar problemet med störningar som förekommit inom vindkraftsproduktionen. Eftersom fastvarvtalsverken har en asynkrongenerator direkt kopplad till nätet har de, förutom att ge upphov till störningar, en tendens att replikera nätets störningar och förstärka dem. Den kraftelektronik som verk med variabelt varvtal innehåller har visat sig vara ett effektivt verktyg för att dämpa eller eliminera störningar i form av långsamma och snabba spänningsvariationer samt frekvensstörningar. Verken är dessutom tåligare mot störningar i nätet och replikerar inte störningar på samma vis som de klassiska vindkraftverken. Som ett resultat av detta blir det betydligt enklare att uppfylla de krav som ställs på elkvalitet och störningstålighet. Att olika typer av verk ger upphov till olika störningar kan även medföra att de eventuellt kan ta ut varandra om verken befinner sig på samma nät. Ur ekonomisk synvinkel så innebär den nya tekniken vissa skillnader. Den kraftelektroniska utrustningen är relativt dyr, särskilt i fallet med fulleffektomriktaren som måste kunna hantera hela verkets märkeffekt. I de något billigare DFIG-verken är dock serviceintervallen tätare på grund av släpringarna i den dubbelmatade asynkrongeneratorn. Å andra sidan kräver även fastvarvtalsverken relativt tät service då dessa innehöll mekaniska bromsar och i vissa fall även släpringar som måste underhållas. I slutändan övervägar ändå de tekniska fördelarna och övergången till variabelt varvtal är naturlig. Då det idag går mot allt fler större vindkraftparker i Sverige är det mycket viktigt att dessa ansluts på ett korrekt sätt. Ska vindkraften bli en betydande del av Sveriges elförsörjning krävs många produktionsanläggningar, anslutna på ett sätt som kan garantera en driftsäker överföring av el till alla landets kunder. Verifiering av kraven på elkvalitet och störningstålighet är ett måste. Tydligare riktlinjer från exempelvis SvK, samt utveckling av ny utrustning och bättre metoder för verifiering skulle helt klart underlätta för en smidigare och mindre problematisk övergång till en storskalig vindkraftproduktion. Detta gäller både före och efter anslutning av verken till elnätet. Det är viktigt att simuleringsmodeller hela tiden förbättras och anpassas till de aktuella förhållandena. Speciellt som att det är svårt att kontrollera och testa krav för hela vindkraftparker med fullskalig verifiering, något som kommer bli allt vanligare i och med utbyggnaden av produktionsanläggningar. Simuleringsmodeller är även ekonomiskt ett mycket bättre alternativ. 4.2 Nya koncessionsregler förbättrar möjligheterna för ny elproduktion Utbyggnaden av vindkraft kräver nytt regelverk Den tilltänkta utbyggnaden av vindkraft i Sverige från dagens 1,4 Twh till en nivå på ända upp till 30 TWh till 2020 kräver en del förberedelser. Förutom bra vindkraftverk behövs förändringar i elnätet. Historiskt sett har Sverige haft en kraftproduktion som har varit koncentrerad till ett fåtal älvar i norra Norrland samt ett antal kärnkraftverk spridda över södra och mellersta Sverige. Elen har spridits via ett stamnät med hög spänning för att sedan stegvis transformeras ner i regional- och distributionsnät för att slutligen nå slutkonsumenten. Distributionsnäten har därför främst anpassats och dimensionerats för att sprida el till slutkonsumenterna och inte för att ta emot producerad el. Med en storskalig utbyggnad av vindkraften kommer produktionen att ske vid fler och vid andra platser än vad som hittills har skett. Detta kommer att ställa hårdare krav på det existerande elnätet, alternativt nya typer av elnät. Idag finns det i Sverige ett system med koncessionsrätt vilket ger ett nätbolag monopol på

antingen en sträcka (linjekoncession) eller ett område (områdeskoncession). Detta system med monopol ställer krav på nätbolagen att, mot en skälig avgift, ansluta den konsument eller producent som vill ha tillgång till nätet. Hur vindkraften ska anslutas till elnätet och hur olika verk ska länkas samman har dock skapat vissa problem och krångliga ansökningsprocedurer för projektörerna. Detta då det fram till årsskiftet 2008/2009 krävdes en linjekoncession för varje enskild dragning mellan verken och sedan ytterligare en för dragningen till närmaste anslutningspunkt. En utredning av Lennart Söder har lett fram till att koncessionskrav för dragning mellan två eller flera verk för förnyelsebar energi upphör. Söder kom också fram till att en elnätsinvesteringsfond skulle skapas för projektörer av förnyelsebar energi. På det viset skulle kostnaderna för dem minska när förstärkningar av nätet de vill ansluta sig till var nödvändiga. En senare utredning av Sten Kjellman menar att Söders förslag om ett borttagande av koncessionskravet skapar ett problem då vissa skyldigheter som ingår i lagstiftningen försvinner. Baserat på en idé från Arise Windpower har Kjellman föreslagit att det ska skapas en ny typ av koncession, koncession för produktionsområde. En sådan koncession ska gälla mellan de olika verken inom en vindkraftanläggning samt en kortare sträckning till det nationella nätet. Vad det gäller anslutningsmöjligheter och liknande utgår det från de principer som gäller för övriga typer av koncession. Skillnaden mot Arise förslag är att de önskade ett undantag från anslutningsplikten. I deras förslag skulle den bara gälla i undantagsfall för att på så sätt kunna skapa ett renodlat produktionsnät. De önskade också att flera anläggningar och dragningarna dem emellan skulle omfattas av samma koncession. På det viset skulle de kunna bygga ett större produktionsnät som innefattar flera vindkraftsparker för att sedan ansluta produktionsnätet till det nationella nätet på regional nivå. De anser också att deras förslag gör elnätsinvesteringsfonden onödig eftersom den syftar till att förstärka ett nät som inte är till för produktion. De anser att de istället kan bygga produktionsnät så billigt och effektivt att ingen fond behövs. Behövs rena produktionsnät för vindkraft? Det finns en skillnad i utgångspunkt och tankesätt emellan de tre olika fallen. Lennart Söder arbetar för att underlätta utbyggnaden av vindkraft och har därför tagit bort vissa hinder som han anser vara överflödiga, utan att ta hänsyn till vilka konsekvenser det kan få juridiskt. Att ta bort nätkoncessionen vid förnyelsebar elproduktion kommer helt klart snabba på vindkraftsutbyggnaden genom att långa ansökningsprocesser försvinner. Men att ta bort lagar som denna kan vålla problem i förlängningen. Istället för att aktörernas möjligheter regleras skapas undantag som kan leda till en viss godtycklighet i systemet. Detta gör att både nya elproducenter och elkonsumenter inte alltid säkert kan veta hur och var de kan ansluta sig till nätet. För att inte förändra regelverket för mycket har Sten Kjellman istället fokuserat på ett alternativ som är bättre anpassat till dagens lagstiftning och den syn som finns på förhindra en utbyggnad av parallella elnät. Stor hänsyn har tagits till de eventuella svårigheter som kan uppstå då nya kunder inte ges möjlighet att ansluta till närmaste nät utan måste dra extra långa ledningar till ett annat nät. Kjellman har dock missat den poäng som Arise har, nämligen att det krävs en förändring av strukturen på elnätet för att en större utbyggnad av vindkraft ska vara möjlig. Förslaget från Arise bygger på att det är både stabilare, effektivare och mer ekonomiskt att särskilja konsumtionen från produktionen. En standard på en nätspänning på 36 kv, likt resten den som utvecklas i Europa, har helt klart sina fördelar. Vindkraftverken byggs idag efter denna standard vilket gör det naturligt att även Sverige bygger nät med dessa egenskaper. En spänningsnivå på 36 kv är också avsevärt högre vanliga distributionsnät, dit många vindkraftanläggningar ansluts idag. Med denna nivå ökar överföringskapaciteten och effektförlusterna minskas. Störningarna på nätet blir även mindre. Det är också viktigt att påpeka att produktionsnät inte är något nytt. I Sverige har största delen av elproduktionen anslutits till stamnätet vilket alltså i princip har fungerat som ett