Efter en omfattande förstudie i fjol har ett konsortium på 25 olika organisationer nu beviljats forskningsstöd från Vinnova för att utveckla en digital tvilling över det svenska elnätet.
En digital tvilling är en virtuell modell som speglar ett fysiskt objekt eller system i realtid, ofta genom att mata in data från sensorer. Syftet är att ha en verklighetstrogen digital kopia av något, som bland annat kan användas för att studera olika scenarier och testa ny teknik utan att behöva göra ett ingrepp i det fysiska systemet i fråga.
Emil Hillberg är forskare inom elkraftsystem på Rise och har lett förstudiearbetet med den digitala tvillingen. Han har arbetat med elnätsfrågor i 25 år och säger att det under den tiden aldrig skett så stora förändringar som under de senaste fem åren. Och förändringstakten ser inte ut att tappa fart när vi blickar framåt.
– Elnäten behöver hantera nya laster, nya beteenden och nya tekniker, och det finns ett stort behov av att kunna testa olika lösningar innan de implementeras i nätet, säger Emil Hillberg.
Ingen exakt kopia
Emil Hillberg poängterar att den digitala tvillingen man hoppas få bygga nu inte är en exakt kopia av hela det svenska elnätet.
– Det skulle vara alltför känsligt ur säkerhetssynpunkt. I det här skedet av arbetet prioriterar vi att bygga en tillräckligt verklighetstrogen modellmiljö, där olika aktörer kan samarbeta, säger Emil Hillberg.
Tanken är att bygga den digitala tvillingen under tre års tid, och projektet räknar med att kunna söka stöd för ytterligare tre års vidareutveckling.
– Vår målsättning är att den digitala tvillingen vi bygger ska leva vidare under en lång tid framöver, fast i andra former och inom ramen för andra projekt, säger Emil Hillberg.
Förhoppningsvis kan den här digitala tvillingen på sikt utvecklas till en ekonomiskt självbärande plattform som energibolag kan hyra in sig på för att testa teknik.
Praktiskt sätt att testa teknik
Stephan Stålered är senior rådgivare inom nätverksutveckling på Ellevio och en av de ledande personerna i samarbetsprojektet. Han lyfter fram hur Ellevio har stora förhoppningar på den digitala tvillingen som en testbädd för ny teknik.
– Ett elnät består av många olika system och komponenter, där det finns massvis med leverantörer från olika länder att välja mellan. Men det är svårt att på förhand veta hur väl olika produktkombinationer från olika leverantörer kommer fungera med varandra, säger Stephan Stålered och fortsätter:
– Något system pratar ”polska”, något pratar ”franska”, något pratar ”tyska”, och bristen på standardiserad språk gör att det inte alls är givet att de kan jobba så bra tillsammans. Vi ser stora tids- och kostnadsbesparingar i att kunna simulera möjliga teknikkombinationer via en digital tvilling som systemdemonstrator.
Han säger att det i nuläget råder brist på systemdemonstratorer i Sverige.
Som exempel nämner han att Ellevio 2022 ville testa en möjlig kommunikationsplattform från Cisco. Men det gick inte att göra i Sverige, så man fick åka till Skottland och låna University of Strathclydes testmiljö istället (Power Network Demonstration Centre, PNDC).
– Testerna av Ciscos produkter hos PNDC visade att lösningen motsvarade Ellevios förväntningar och krav. Det kan dock komma att krävas mindre justeringar i våra designprinciper för att fullt ut kunna hantera de mest tidskritiska skyddsfunktionerna, säger Stephan Stålered.
– Men bristen i fråga handlade om tidsfördröjning på millisekundsnivå, och den hade vi inte upptäckt utan en systemdemonstrator. Att ha en virtuell sådan i Sverige skulle vara praktiskt för oss och många andra. Förhoppningsvis kan den här digitala tvillingen på sikt utvecklas till en ekonomiskt självbärande plattform som energibolag kan hyra in sig på för att testa teknik.
Vattenfall bidrar med lärdomar
Även Vattenfall deltar i samarbetsprojektet. Jonas Persson, chef för elkraftteknik på Vattenfall R&D, säger att Vattenfall sedan flera år tillbaka byggt en liknande men mindre digital tvilling i sitt laboratorium i Älvkarleby, och att erfarenheterna därifrån bör komma till stor användning i det här projektet.
– En digital tvilling av det här slaget består av mycket fysisk hårdvara. Det är en lång och komplicerad installationsprocess med kilometervis med elkablar, rejäla kylsystem då vi kommer ha en effekt på hundratals kW i ett litet rum, motsvarande flera hundra vattenkokare igång samtidigt, och så vidare. För att inte tala om den digitala delen av utvecklingsarbetet förstås, säger Jonas Persson.
Även för Vattenfalls del skönjs stor potential för att kunna testa olika typer av teknik med hjälp av den digitala tvillingen.
– Vi kan till exempel göra reläskyddstester där vi på en vecka skulle kunna testa tusentals olika nätsituationer mot ett nytt reläskydd. Eller komponenttester där vi ser hur till exempel laddstolpar och solcellsanläggningar reagerar på osymmetrier, övertoner, eller samtidigt fallande spänning och frekvens i nätet. Vi kan också undersöka hur hushållsapparater som mobilladdare och värmepumpar reagerar vid stora spänningsvariationer, säger Jonas Persson.
Bra tillskott till krisberedskapen
Den digitala tvillingen skulle kunna bli ett gott tillskott till Sveriges krisberedskap och civilförsvar, menar han.
– Ett intressant användningsområde blir att kunna simulera det svenska elnätets förmåga till ödrift och så kallad “black start”, alltså att kunna starta om den svenska elförsörjningen vid ett totalt strömavbrott. Till exempel likt det som drabbade den iberiska halvön i april 2025, säger Jonas Persson.
Kärnaktörer och medfinansiärer i projektet är Rise, KTH, Svenska kraftnät, Vattenfall, Ellevio, Energiforsk och Power Circle. Projektet ingår i ett större projekt, Elflexibel industri, som löper fram till våren 2029 och har en total budget på 320 miljoner kronor, varav cirka 52 miljoner kronor är avsatta för den digitala tvillingen.
Linus Olin
