Hur kan vi skapa ett stabilt och driftsäkert elnät när nästan all produktion kommer från sol, vind och batterier? Svaret kan vara grid-forming växelriktare – en teknik som ger kraftelektronik samma förmåga som traditionella generatorer att sätta och hålla nätets grundparametrar.
Från grid-following till grid-forming
I dagens elnät arbetar de flesta växelriktare enligt principen grid-following. Det betyder att de anpassar sig till den frekvens och spänning som redan finns i nätet. Detta fungerar bra så länge det finns tillräckligt många synkrongeneratorer som skapar dessa referenser.
När förnybara källor dominerar minskar dock antalet synkrongeneratorer, och då blir det svårt för grid-following-teknik att fungera. Här kommer grid-forming växelriktare in – de kan själva etablera och upprätthålla nätets frekvens och spänning, precis som en generator.
Tekniken bakom
Grid-forming växelriktare använder avancerade styralgoritmer för att simulera den elektriska och dynamiska responsen hos en roterande maskin. De mäter kontinuerligt belastning, produktion och nätstatus, och kan justera både aktiv och reaktiv effekt på millisekunder.
Dessutom kan de leverera syntetisk tröghet och spänningsstöd, vilket gör dem till en kombinerad lösning för flera stödtjänster. När de arbetar tillsammans i ett nät kan flera enheter koordinera sig utan att orsaka instabilitet.
Fördelar för stödtjänstmarknaden
Att använda grid-forming växelriktare öppnar för nya affärsmodeller:
- Primär frekvenshållning – även i nät utan stora generatorer.
- Spänningsreglering – direkt vid produktionskällan.
- Ö-drift – möjliggör stabil elförsörjning i isolerade nät eller vid avbrott.
- Stöd för black start – snabb återstart av nätet utan extern energikälla.
Denna mångsidighet innebär att anläggningsägare kan delta på flera marknader samtidigt, vilket ökar lönsamheten.
Exempel från verkligheten
I Australien har flera stora batteriparker uppgraderats till grid-forming teknik, bland annat Dalrymple ESCRI och Hornsdale Power Reserve. I Europa pågår projekt som kombinerar havsbaserad vindkraft med grid-forming växelriktare för att leverera både energi och stödtjänster direkt till stamnätet.
I Sverige finns ett ökande intresse från både nätbolag och utvecklare av sol- och vindparker. Tekniken kan bli avgörande när kärnkraften minskar och förnybara källor tar större plats.
Utmaningar och utvecklingsbehov
Trots potentialen finns hinder. Kostnaden för grid-forming växelriktare är fortfarande högre än för traditionella lösningar, och standarder för deras användning är under utveckling. Dessutom krävs mer erfarenhet och utbildning för att integrera dem i befintliga nät.
Ett annat problem är samverkan mellan många olika leverantörers styrsystem. För att undvika instabilitet behövs tydliga protokoll och testmetoder som säkerställer att olika enheter kan arbeta tillsammans.
Vägen mot framtidens elnät
Grid-forming växelriktare är en nyckelteknik för att klara övergången till 100 % förnybar energi. Genom att ge kraftelektronik samma funktioner som synkrongeneratorer skapar vi ett robust och flexibelt nät, även när den traditionella basproduktionen försvinner.
Med rätt investeringar, standardisering och marknadsincitament kan denna teknik bli en central del av stödtjänsterna – och bana väg för ett helt fossilfritt elsystem.