Korleis skal vi regulere vassmagasina våre?

Reza Arghandeh (HVL), Hossein Farahmand (NTNU) og teamet deira har sett på korleis vasskraftprodusentar betre kan utnytte naturressursane og spele på lag med marknaden til ein kvar tid. Heilt konkret har dei utvikla metodar innan kunstig intelligens for å rekne ut korleis produsentane skal regulere fyllingsgraden i vassmagasina.

- Om vasskraftprodusentar kunne ta avgjerder som var berre ein prosent betre enn før, ville det utgjere milliardar av kroner i forskjell og bidra til å dempe energikrisa, seier Arghandeh.

Det framtidige europeiske kraftsystemet – basert først og fremst på fornybare energikjelder - vil bli mykje meir vêravhengig enn kraftsystemet i dag. Forbruksmønstera vil også forandre seg, meiner dei to forskarane. Alt dette er med på å skape usikkerheit kring energiforsyninga, noko som gjer avgjerder langt meir kompliserte. Denne usikkerheita vil dei bidra til å dempe, slik at det blir lettare å trygge tilgangen på energi.

Elektrisitet: noko vi er heilt avhengige av

Arghandeh har funne ein måte å overvake metrologiske data, hydrologiske data (om kor mykje vatn som blir tilført magasina) og topografiske data (om forma på landskapet), og tolke desse ved hjelp av avansert kunstig intelligens. Farahmand bruker desse AI-modellane vidare i kombinasjon med data om elektrisitetsmarknaden. Saman har dei skapt ein modell som tek omsyn til usikkerheit i marknaden og usikkerheit når det gjeld vêr og vind.

- Elektrisitet er ikkje eit vanleg produkt, men noko av det som får samfunnet vårt til å henge saman, nesten som oksygen. Derfor er det utruleg viktig å skape rimeleg, påliteleg og berekraftig tilgang på dette grunnleggande godet, seier Arghandeh.

Nøyaktig og påliteleg tilsigsprognose har alltid vore ei utfordring i produksjonen av vasskraft. Kring påsketider fyller magasina seg opp. Då smeltar snøen på fjelltoppane, og vatn frå høgda tek til å renne inn i oppdemma, regulerte vatn og elver kringom i landet. Mellom påske og fram til vinteren kjem tilbake kring november, slepp produsentane ut vatn med jamne mellomrom for å forsyne marknaden. Så må dei også passe på å ha nok vatn igjen i magasina for å vare gjennom vintersesongen, då tilførselen av vatn tørkar opp.

Komplisert matematikk

Men når og kor mykje vatn skal dei sleppe ut? Det kjem an på mange ulike faktorar, mellom anna vêrforhold, landskapsformer, nedbørsmengder, vintertemperaturar, straummarknaden og den politiske situasjonen i Europa. Sidan kraftsystemet i Noreg er knytt til Europa, blir det desto meir vanskeleg å ta gode avgjerder – noko som blei kraftig demonstrert av hendingane som følgde den russiske invasjonen av Ukraina. Då Russland stansa salet av gas til Europa som følgje av europeisk støtte til Ukraina, var effekten på både energitilgangen og energiprisane dramatisk.

Når det er så mange faktorar å ta omsyn til på ein gong, blir reknestykket uhyre komplisert. For det er nettopp matematikk som blir brukt når produsentane i norsk vasskraftindustri skal rekne ut korleis dei skal regulere vassnivået i magasina.

- Vi vil styrke dei klassiske reknemetodane med metodar frå kunstig intelligens. Slik kan vi auke farten på utrekningane og få meir presise svar, seier Arghandeh.

Store ambisjonar for havvind

Sjølv om mykje er uføreseieleg i produksjonen av vasskraft, har denne typen fornybar energi store fordelar – først og fremst, at du kan lagre vatnet og produsere elektrisiteten når det er behov for den. Dermed er det ein svært fleksibel og rein form for energi.

- Samstundes finst det nokre avgrensingar vi må halde oss til. Vasskraftmagasina er avgrensa i storleik, og tilsiget av vatn er ujamt, seier Farahmand frå NTNU.

Når metodar frå kunstig intelligens bidreg til å minske usikkerheita kring avgjerdene i industrien, vil vasskraft i endå større grad enn i dag vere med på å sikre elektrisitetsforsyninga, meiner han. Noreg jobbar med å redusere bruken av fossil energi og bli karbonnøytral innan 2050. Eit viktig skritt mot dette er innføringa av havvind. Planen er å bygge ut 30 gigawatt kapasitet med havvind på den norske kontinentalsokkelen innan 2040. Det er like mykje kapasitet som vi har innan vasskraft i dag.

- Dei nye grøne energiformene som vind og sol er lang meir uføreseieleg enn vasskraft. Vinden bles ikkje alltid, og sola skin heller ikkje alltid, seier Farahmand.

- Sidan vindforhold forandrar seg så raskt, vil vi då trenge modellar som kan rekne ut time for time korleis vindproduksjonen påverkar heilskapen i energitilgangen vår.

Jobbar i lag med kraftprodusentar

Forskarane i prosjektet har samarbeidet med kraftprodusentane Lyse Produksjon AS og Østfold Energi. No prøver dei ut dei nyutvikla verktøya innan kunstig intelligens for å sjå korleis dei fungerer når dei blir tekne i bruk.  På sikt håpar dei at dei store aktørane i vasskraftindustrien i Noreg vil adoptere metodane deira.

- I overgangen til eit samfunn som lener seg langt meir på sol og vind som energikjelder, vil berekraftig vasskraftforsyning bli langt viktigare for oss. Vi er svært heldige i dette landet, som sit på slike store sjansar til å skape rein kraft, seier Farahmand.

- Det er ei gåve frå naturen. Vi må anstrenge oss for å forvalte den best mogleg.