Slik vil forskerne beskytte strømnettet fra nordlysets mørke tvilling

1 day ago 4

Denne artikkelen er produsert og finansiert av Sintef - les mer.

Magnetstrømmene fra sola kan skade strømnettet når nordlyset danser over himmelen. Nå har forskerne nye metoder som gjør at vi er bedre forberedt.

Nordlys over kraftledningen Skillemoen-Skaidi. Men hva skjer under jordskorpa? (Foto: Statnett / Malvin Henriksen)

Aktiviteten på sola er på sitt sterkeste nå. Perioder med så intens aktivitet skjer om lag hvert 11. år, og følger en kjent syklus.

Mens nordlyset danser over himmelen, sitter forskere og studerer dets mørke tvilling: De geomagnetiske stormene.

Dette er magnetstormer fra sola. De rister seg ned i bakken, sprer seg utover og kan skape trøbbel for transformatorstasjoner.

En transformator eller trafo er en elektrisk enhet som endrer spenningen på strøm, enten opp eller ned.

Ikke alle trafostasjoner er i risikosonen

I strømnettet blir slike brukt for å gjøre strømmen trygg å transportere over lange avstander og trygg å bruke hjemme.

Men ikke alle trafostasjoner er i risiko, bare noen få. Noen stasjoner står på mer følsomme steder enn andre. Hvorfor er det sånn?

Dette er et av spørsmålene forskere søker svar på. Derfor studere de hvordan magnetstormene forplanter seg gjennom bakken.

Noe av svaret kan ligge i hendelser som har skjedd i Namsos og Sandnes.

På begge steder har transformatorer blitt koblet ut ved starten av en sterk solstorm.

De ble stengt av fordi målinger viste at de var i ferd med å bli overbelastet.

Vibrasjoner som velter vekselstrømmen

Men hva er så disse hendelsene?

– Geomagnetiske stormer er som naturens bassfrekvenser. De er usynlige, men når de treffer riktig, kan de få en transformator til å skurre – akkurat som en høyttaler som presses for hardt, sier Kristian Solheim Thinn, forsker hos Sintef Energi.

En geomagnetisk storm er i praksis naturens måte å skru opp volumet i jordas magnetfelt.

Dette skaper elektriske felt i jordskorpa som kan presse uønskede og skadelige strømmer inn i kraftlinjer og transformatorer. Helt uten at noen har rørt en bryter.

Det var nettopp dette som skjedde i Namsos i 2024.

En transformator fikk så mye lavfrekvente signaler fra bakken at den rett og slett ga opp og ble koblet av strømnettet.

Vibrasjonen i området fra den geomagnetiske stormen var altså sterk nok til å ramme det sentrale i kraftsystemet.

Når stormen treffer endres magnetfeltet

– Vi kan sammenligne dem, men trafostasjoner er jo ikke høyttalere. Og de reagerer litt annerledes, forklarer Spencer Hatch.

Han er forsker ved Universitetet i Bergen, og leder prosjektet som har fått navnet «Ny modell av induserte strømmer i norske trafostasjoner».

Indusert betyr at noe blir satt i gang av noe annet. Når en geomagnetisk storm treffer jorda, kan den skape induserte strømmer som kan påvirke strømforsyningen.

– Det er nemlig endringer i magnetfeltet, ikke det absolutte volumet, som gir utslag. Disse endringene blir særlig sterke når noe stort som kommer fra solen først treffer jordens magnetfelt, altså når stormen begynner, forklarer han.

Ikke akkurat hyllevare

Solheim Thinn forklarer at geomagnetiske stormer ikke lar seg stanse. Derfor er det nødvendig å være forberedt.

– I verste fall kan det få ganske store konsekvenser for trafostasjonene våre hvis vi ikke fanger opp dette i forkant, sier han.

Nå er vi i gang med å finne ut eksakt hva som har skjedd i Namsos og et annet sted i landet. Da kan vi oppdatere modellene vi bruker for å overvåke belastningen strømnettet vårt utsettes for, utdyper forskeren.

Merkelige magnetiske fenomener

Strømmene som brer seg i bakken ledes på ulike måter alt etter hva slags grunnforhold det er der.

Forskerne skal derfor tegne opp et nytt kart over hvordan disse geomagnetisk induserte strømmene kan bre seg. Kartene blir så satt sammen med oversikten over hvordan kraftsystemet vårt ser ut i dag.

En slik ny modell kan både vise tidligere hendelser og simulere ekstremhendelser før de skjer, som for eksempel en hundreårs-solstorm.

Sannsynligvis kan en slik storm komme innen relativt få år.

Om solstormer og risiko:

Direktoratet for samfunnssikkerhet og beredskap har gjort en analyse av krisescenarier for Norge. Den viser blant annet dette:

Geomagnetiske induserte strømmer kan skade kraftlinjer og transformatorer.
Konsekvensene er moderate, men kan bli alvorlige ved flere samtidige hendelser.
Kraftsystemet er robust, men noen områder er mer sårbare enn andre.

Værkart for magnetfelt i bakken

For å finne ut hvordan solstormer lager elektriske felt i bakken, må forskerne først forstå hvordan magnetfeltet over Norge oppfører seg fra sekund til sekund.

Forskerne har målinger fra en hel kjede av magnetometre, eller solstormmålere, som står plassert rundt i Norden.

– I stedet for å se på én måler om gangen, bruker vi en metode som lar dem sy sammen alle målingene til et slags værkart over magnetfeltet. Kartet viser hvordan feltet rister og bølger seg over bakken i sanntid, forteller Spencer Hatch.

Når dette kartet er på plass, kobles det sammen med informasjon om hva slags berggrunn og jordlag som finnes under oss.

Ulike typer stein leder strøm forskjellig. Dette påvirker hvor sterke elektriske felt som dannes når magnetfeltet svinger.

Til slutt bruker forskerne denne kombinasjonen – magnetfeltkartet og kunnskapen om bakken – til å regne ut hvor sterke elektriske felt som oppstår langs kraftlinjene rundt en trafostasjon.

Slik kan de vurdere hvor mye storm stasjonen kan tåle å stå i.

Glasskule for fremtidsværet

Den nye modellen skal ikke bare forklare hva som skjer i og rundt norske transformatorstasjoner her og nå.

Den skal også gi muligheten til å se litt fremover i tid.

Modellen mates med sanntidsmålinger fra norske og nordiske magnetometre. Den kjøres kontinuerlig mens magnetfeltet over oss rister.

Modellen skal gi oss et godt beslutningsgrunnlag for å drifte kraftsystemet trygt og pålitelig. Vi ønsker ikke å overbelaste og dermed ødelegge transformatorene, forklarer Thinn.

– På den andre siden ønsker vi heller ikke å koble dem ut før det er absolutt nødvendig når stormene uler som verst, og kan lede til strømbrudd over store områder, sier Kristian Solheim Thinn.

Et konkret varslingssystem rettet mot kraftnettet er altså på vei. Det vil være basert på forskningen som nå gjøres av forskere ved UiB, Sintef, Statnett og UiT.

Kort om forskingsprosjektet

Navn: Ny modell av induserte strømmer i norske trafostasjoner

Forskere ved Universitetet i Bergen utvikler modellen for magnetfelt og påvirkning på strømnettet. Forsker Spencer Hatch leder prosjektet.
Forskere ved Sintef og UiT kvalitetssikrer data og resultater.
Statnett finansierer og bruker resultatene i praksis.