En roterande slipsten är ett bra exempel på rotationsenergi, även kallad svängmassa.
Gun-Marie Wiis

Elkvalitet kräver rotationsenergi

El beskrivs ofta som en enkel produkt, alltid likadan. Det är precis tvärtom, och därför fungerar inte ett elsystem med till exempel bara vindkraft.

Avgörande för att el av jämn, hög kvalitet ska kunna produceras är stabilitet i hela det elsystem som berörs. Denna stabilitet är i sin tur en funktion av både spänningsstabilitet, frekvensstabilitet och så kallad rotorvinkelstabilitet.

Till exempel bestäms elsystemets inneboende tröghet mot frekvensförändringar av dess rotationsenergi.

Rotationsenergi (kallas också svängmassa) är den upplagrade rörelseenergi som finns i elsystemets roterande maskiner, främst kraftverkens generatorer och turbiner kopplade till dem. Denna rotationsrörelseenergi mäts i MWs (megawattsekunder) och är alltså en avgörande balanseringsmekanism, genom den naturlag som säger att en kropp i rörelse har ett inneboende motstånd till förändringar av rörelsen, både vad gäller hastighet och riktning.

Problemet med vindkraften och solkraften är att de inte levererar någon rotationsenergi alls, då anläggningarna inte är synkront kopplade till elnätet. Experiment pågår för att ”syntetiskt” omvandla vindkraftens svängmassa, så att också den ska kunna användas i elsystemet. Dock är det ännu oklart vad som kan komma ut av försöken.

I det nordiska synkrona elnätet krävs en sammanlagd rotationsenergi på cirka 100 000 MWs för att undvika frekvensavvikelser större än 1 Hz, vilket riskerar orsaka större strömavbrott om bortfallet är i storleksordningen 1 400 MW, som i exemplet på s. 46.

Genom att en stor del av Norden tillhör samma synkrona elsystem har Finland hjälp av rotationsenergin i Sverige och vice versa. Samtidigt är det gynnsamt om rotationsenergin har geografisk spridning och finns tillgänglig i närheten av större potentiella felkällor.

Den genomsnittliga tröghetskonstanten (beräknat i Sverige) är för kärnkraften omkring 6,4 s, för vattenkraften 3,4 s och för kraftvärmeverk 2,8 s. För att kraftverken i Sverige ska kunna stå för sin del av rotationsenergin i det nordiska systemet (35–40 procent) förutsätter det därför minst 5 000 MW kärnkraft (fem större reaktorer) eller 11 000 MW vattenkraft i drift (eller olika kombinationer av kärnkraft, vattenkraft och kraftvärme).

Eftersom Finland har relativt litet vattenkraft och kraftvärmeverken i allt högre grad körs ner, är kärnkraftens roll för rotationsenergin hos oss särskilt viktig.