Forskere ved universitetet i Sørøst-Norge (USN) jobber med å utvikle en smartgenerator, som kan levere ekstra ytelse ved store belastninger på strømnettet. – Fremtidens generatorer må kunne kommunisere både med avansert måleutstyr og med nettet, og i større grad regulere seg selv, sier forsker Thomas Øyvang.

Uforutsette hendelser i kraftsystemet kan føre til at strømnettet i verste fall kan kollapse. I et slikt scenario kan den robotiserte generatoren levere den ekstra ytelsen som behøves for å få strømnettet tilbake på rett kjøl.

Digital tvilling
Forskningen baserer seg på å ta i bruk et mer avansert reguleringssystem, med økt grad av prediktiv regulering.
– Da trenger vi modeller av det virkelige systemet, en digital tvilling, slik at optimale beslutninger kan tas ut ifra modellen, forklarer Thomas Øyvang, førsteamanuensis ved Institutt for elektro, IT og kyberteknikk ved USN.  
Ved hjelp av avanserte regulatorer og algoritmer forutser generatoren fremtidige trekk. Slik jobber også den digitale tvillingen.
– Det er den som tar avgjørelsene. Gjennom å alltid yte etter beste evne, og å forutsi neste trekk, kan den forbedre forsyningssikkerheten, sier Øyvang.

Øker makspulsen
I dag settes maks-kapasiteten til generatorene ut fra konservative beregninger, for å unngå at generatoren skal bli for varm, men i de fleste tilfeller er den langt unna makspulsen sin og kan derfor presse grensene mye mer enn i dag. En robotisert generator kan overvåke sin egen temperatur, kjøre seg selv opp eller ned etter behov, og kan derfor trå til mer i krisesituasjoner.
– Utgangspunktet vårt er at en generator alltid kan yte mye mer kortvarig enn det den er i stand til å yte langvarig. Det er nettopp i de korte tidsintervallene at nettet har de største utfordringene.

Når en viktig kraftlinje faller ut må generatorene på de andre linjene yte mer. Det er da dette systemet blir særlig nyttig, sier Øyvang. Han disputerte for sin doktoravhandling på smartgeneratoren i desember 2018 Avhandlingen er skrevet i samarbeid med Statkraft, Statnett og Skagerak Energi. Øyvang er for øvrig den første som har gått Y-veien fra elektrofag frem til doktoravhandling, (se egen sak). Nå arbeider han videre på USN for å utvikle smartgeneratoren videre.

Fortsetter arbeidet
Den intelligente generatoren kan gjøre langt mer enn å passe på egne tålegrenser.
– Det skjer mer og mer innen kommunikasjon i kraftsystemet, blant annet målinger som Statnett  mottar fra nettet. Denne informasjonen kunne også generatoren fått. Når nettet trenger mer reaktiv effekt, kan den levere mer og samtidig påse at den selv ikke blir for varm. Foreløpig er systemet på forskningsnivå, men redundans (å få målinger fra generator i sanntid), er noe vi vil fortsette å arbeide med, sier Øyvang.

Tilpasset fremtidens kraftnett
Fleksibel kraft kommer for fullt, da vil de store generatorene spille en sentral rolle.
– Dette er store maskiner med mange gode egenskaper, nå må de øke yteevnen. Smartgeneratoren er tilpasset det fremtidige kraftnettet, i tillegg til å gi åpenbare fordeler for alle som jobber med forsyningssikkerhet, kan den gi direkte effekt på bunnlinjen til kraftselskapene, sier Øyvang.

Tilrettelegger for større vannkrafturbiner
Statkraft ønsker å vurdere mulighetene i denne forskningen, da spesielt i forhold til turbinene i vannkraftanleggene. Mange generatorer i norske vannkraftverk er fra 1960-tallet, men å skifte ut en hel generator er både arbeidsomt og kostbart.
– Mange av komponentene er fortsatt holdbare og kan utnyttes mye mer enn i dag. Det er ledig kapasitet som bare står der og aldri blir brukt. Derfor må vi få mer informasjon om hva som skjer i maskinen. Turbinene skiftes oftere enn generatorer, og når man får mer informasjon kan produsentene oppgradere til større turbinhjul og få større effekt, forklarer Øyvang.
Han håper Statkraft og/eller Skagerak Kraft blir med på å forske videre på konsepter med smarte-generatorer.
– Smart grid har vært et begrep lenge, men smarte vannkraft-generatorer er det ikke jobbet så mye med – hittil. Nå har vi vist at det finnes en metode som kan fungere, selv om det er et stykke igjen før det kan brukes som et ferdig system. Ambisjonen nå er å publisere mer forskning om smarte generatorer. Det norske vannkraftmiljøet er lengst fremme i verden, jeg håper smart-generatoren kan være med på til å styrke denne posisjon ytterligere, sier Øyvang.

Håndverker og forsker: Tok Y-veien til doktorgrad

Thomas Øyvang hadde fagbrev som elektriker fra videregående og ønsket en høyere utdanning. Nå er han landets første med doktorgrad fra Y-veien. Dermed er alle fordommer og skepsis om at yrkesfag ikke er godt nok som startgrunnlag for høyere ingeniørutdanning en gang for alle feid til side.

– Det har vært en lang modningsprosess, sier Øyvang. Lite visste han, som ikke helt så poenget med matematikktimene på ungdomsskolen i Sannidal, at han skulle ende opp som forsker. Doktorgraden fikk han i desember 2018 etter å disputert på arbeidet med smart-generatoren.

Ville bli elektriker
Øyvang ville ta fagbrev og jobbe som elektriker og startet på elektro-linjen ved Kragerø videregående skolen. Etter endt videregående, gikk Thomas i lære ved Hydro Rafnes i Bamble. Han gjorde ferdig fagbrevet og tok et år på folkehøyskole.
Så en dag leste han om Y-veien i avisen. Det var en ny studiemodell for alle med yrkesfaglig utdanning, og Høgskolen i Telemark (nå USN) var først i Norge.
Øyvang bestemte seg for å søke og startet ingeniørutdanning gjennom Y-veien Porsgrunn i 2002, på det aller første kullet i Norge.  Ingeniørene som var klare for arbeidslivet igjen i 2005 var ettertrakt blant arbeidsgiverne, men Thomas hadde hørt om muligheten for å gå videre med master, men en doktorgrad var ennå ikke i horisonten.
– Jeg har hatt med meg alle delene av elkraftteknikk på veien,  har hatt oversikt over hele spekteret, og har alltid hatt en interessen for å tilegne meg nye ferdigheter, det var nok den, i kombinasjon med nysgjerrigheten, som drev meg helt frem til en doktorgrad, sier han.

Y-pperlig veivalg
Gjennom Y-veien, åpnet det seg opp en helt ny verden for ham som elektriker; nye jobbmuligheter, større kunnskap, opplevelsen av å mestre nye ting og mulighet for enda høyere utdanning.
Dette sier han om kombinasjonen håndverker og forsker:
– Y-veien gav meg en mye bredere, dypere forståelse av det jeg hadde lært som elektriker. Der jeg før bare hadde akseptert en del faglige ting, hadde jeg nå mulighet til å forstå hvorfor det var sånn. For eksempel ble matematikk mye mer interessant når jeg kunne se sammenhengen og hvordan det kan anvendes i praktisk. Fagbrevet er noe av det jeg virkelig er stolt av, kunnskapen og kompetansen fra fagbrev er et verdifullt grunnlag for høyere utdanning innen ingeniørfag.

Fleksibelt utdanningsløp
– Du har fått mye oppmerksomheten som førstemann med Y-veien til doktorgraden?
– Oppmerksomheten er vel og bra, men først og fremst fordi den bidrar til å rette fokus på at Y-veien ikke har noen begrensninger, og ikke minst belyse at man som 16 åring ikke nødvendigvis har et klart bilde av hva man vil gjøre med resten av livet sitt. Det er ikke lett å ta så viktige valg når man er så ung. Y-veien er fin, den gir et fleksibelt utdanningssystem, som mange unge uten langtidshorisont kan trenge. Det er ikke alle som er så modne når de er 16, jeg var det ikke, ler han.