Energisystemet måste kunna balansera förändringar i både användning och produktion

Hur mycket el vi använder, liksom hur mycket som produceras, varierar beroende på årstiden. Här i Norden använder vi mer energi, både fjärrvärme och el, för att hålla kylan borta under långa och kalla vintrar, men vi har också mycket elintensiv industri som historiskt dragit ned på sin verksamhet under sommaren. Elanvändningen minskar ungefär med en tredjedel under sommartid. I varmare länder ökar efterfrågan på el heta sommardagar när solen lyser som starkast, helt enkelt därför att luftkonditioneringen då går för fullt. Då är det bra med solceller som levererar som mest precis när den elen och effekten behövs som mest. Om behovet av el däremot är som störst en mörk kväll i november eller januari, då behövs kraftslag som kan leverera just då.

trangslet

Det finns olika sätt att jämföra olika kraftslag. För utsläppen av koldioxid är den viktigaste skillnaden fossilfri eller inte, för ett kraftsystems förmåga att fungera är det skillnaden mellan väderberoende, planerbar och flexibel produktion som står i fokus. Utmaningen är förstås att få till ett kraftsystem som inte bara är fossilfritt utan också så kostnadseffektivt som möjligt. Det ska också kunna anpassa sig efter de ständigt förändrade behoven och vara stabilt och tåligt. När vi bygger om samhället för att gå på el, vill det till att elen finns där när den behövs, och då särskilt i form av effekt, alltså tillräckligt mycket el under en given period.

Väderberoende produktion, vind- och solkraft, producerar utifrån väderförhållandena oavsett behov, så ju mer av dessa kraftslag i systemet, desto större är behovet av flexibilitetsresurser som kan täcka upp skillnaden.

För små volymer och under kortare tid kan efterfrågeflexibilitet hjälpa till. Två exempel på detta är att din varmvattenberedare stängs av under någon timma eller två då effektbehovet är större än tillgången, eller att en elintensiv industri helt enkelt stänger ned en produktionslinje under en period för att det är mer lönsamt än att hålla produktionen igång. Men med tanke på att vindkraften enbart producerar under drygt en tredjedel av årets timmar – och enligt Svenska kraftnäts statistik går den för fullt bara en tredjedel av den tiden – krävs det mer än användarflexibilitet eller batterier för att hålla balansen i kraftsystemet och möta de behov som finns. Det är här vattenkraften kommer in.

Vattenkraften är förutsättningen för vind- och solel i Norden

De nordiska länderna utmärker sig jämfört med resten av världen med sin stora andel flexibel och planerbar vattenkraft. Detta tack vare vår natur, med höga berg, älvar och sjöar. Vattenkraftens dammar gör det möjligt att lagra stora mängder vatten för senare användning. Regn och smältande snö fyller på och sedan används vattnet när behovet finns – vilket är nästan hela tiden. Vattenkraftens dammar fungerar som jättelika batterier helt enkelt, bara dammen i Trängslet (se bilden ovan) rymmer lika mycket energi som 17 miljoner av Teslas hemmabatterier!

Under 2020 var ungefär 45 procent av Sveriges elproduktion vattenkraft, en tredjedel kärnkraft och åtta procent var kraftvärme. Vindkraften stod för 17 procent. Genom att kraftvärmeverken, som är en del av fjärrvärmesystemet, producerar som mest el när det är som kallast, då behovet av värme och el ökar, fungerar de ungefär som solceller gör i länder längre söderut, fast under vinterhalvåret. Produktions- och efterfrågetopparna följs helt enkelt åt, och det är smart. Genom att den planerbara kärnkraften producerar året runt och därmed tar hand om en tredjedel av den efterfrågan som finns, skapar det möjligheter för vattenkraften att balansera mer väderberoende vindkraft. Det är goda nyheter då klimatomställningen av industri och transporter beräknas dubblera behovet av el till 2040. Däremot är det tveksamt om den befintliga vattenkraften klarar både det och att vara en så stor del av den planerbara produktionen som den är idag.

Naturgas är den viktigaste källan till flexibilitet i Centraleuropa

I Centraleuropa är det i ökande utsträckning fossilgas (naturgas) som används för att balansera utbud och efterfrågan på el. I likhet med vattenkraft, fylls gaslagren på sommaren och töms under vintern. Gasen används inte enbart för kraftproduktion utan också inom industrin och för att producera värme. Andelen sol- och vindkraft ökar, men fortfarande dominerar de fossila, men planerbara, kraftslagen i de länder som valt bort kärnkraft och saknar stora mängder vattenkraft. Behovet av stora volymer planerbar och flexibel kraftproduktion som tillsammans med sol- och vindkraft skapar ett stabilt kraftsystem kommer finnas även i fortsättningen. Det som nu sker är att brunkol och stenkol fasas ut till förmån för fossilgas. På några decenniers sikt är det politiska målet att den i sin tur ersätts av fossilfri vätgas.

Klimatomställningen går på el

Med ett kraftsystem i Sverige som sedan decennier i stort varit fossilfritt, så handlar klimatomställningen för vår del främst om att ersätta de fossila bränslena inom andra sektorer. Det är bokstavligen elen som ska klara av detta, direkt eller indirekt genom att producera den fossilfria vätgasen. Regeringen räknar med ett fördubblat elbehov till 2040, andra spår att behovet blir ännu större. Det kommer alltså att behövas mycket mer produktionskapacitet än vad vi har idag och det arbetet behöver vi gemensamt börja med redan nu. Det blir förstås också viktigt att detta sker så kostnadseffektivt som möjligt och om detta finns det förstås olika uppfattningar. Den kanske mest genomarbetade beräkningen (ska vi länka till den kanske?) visar att ett system som består av ungefär en tredjedel vardera av vattenkraft, vindkraft och kärnkraft är det mest kostnadseffektiva sett till den totala systemkostnaden.

Fossilfri vätgas avgör om vi lyckas

Behovet av billig el för att kunna producera vätgas till konkurrenskraftiga priser är också avgörande för att klara både industrins omställning och Europas utfasning av naturgasen (fossil?). Stora förhoppningar ställs till vindkraftens förmåga att producera billig el för detta behov, samtidigt som även kärnkraftsproducerad vätgas har stor potential då den producerar långt fler timmar per år. Med tanke på de enorma volymer naturgas som ska ersättas och den el som behövs för att tillverka fossil vätgas är det inte osannolikt att båda vägarna behöver väljas.

Smart teknik skapar flexibilitet som inte märks

Nya IT-lösningar, till exempel smart laddning av elbilar, kommer att göra efterfrågesidan mer flexibel utan påverkan på slutanvändaren. Tekniker för att automatiskt kunna minska effekten i intervaller, exempelvis hos kontorsfastigheternas ventilationssystem, kommer med all sannolikhet vara självklara i nya fastigheter, liksom andra lösningar för att använda elen mer effektivt. Lösningar för energilagring som bygger på batterier kommer sannolikt även i fortsättningen vara kostsamma, därför är det viktigt att se hur de kan användas på flera olika sätt. Ett exempel är våra hybridkraftverk där ett större batteri kan ta hand om kortare behov av frekvensreglering eller ge blixtsnabb respons medan vattenkraftverket ökar sin produktion.

Men det allt handlar om är att ha tillräckligt med planerbar kraftproduktion som grund i elsystemet, så att helheten inte blir alltför oförutsägbar. Hushåll, företag och industrier måste kunna lita på att det finns tillräckligt med el under alla tider på året, i alla väder.

EF11

Läs mer om flexibilitet