Lösningar för det svenska kraftsystemets utveckling
Sverige är på väg att klara av att ställa om till ett klimatneutralt samhälle. Nu växer den teknologi fram som ska hjälpa till att fasa ut fossilenergianvändningen i sektorer som verkat närmast omöjliga att lösa. Målen är redan satta av riksdagen.
Svaret på många av våra utmaningar är elektrifiering, såväl i industrin som i stora delar av transportsektorn. Detta ser ut att kunna göras på några få decennier. Men nu står vi inför nästa stora utmaning, hur ska vi kunna få fram så mycket el på så kort tid?
Läs Swecos rapport från 2020 om Det svenska kraftsystemets utveckling.
Läs BCG:s rapport från 2017 om Värden av ett förnybart energisystem i Sverige.
Läs Swecos rapport från 2017om 100 % förnybart till 2040.
Läs en sammanfattning av Swecos rapport från 2017.
Ladda ner en pdf om hur 100 % förnybart kan möjliggöras till 2040. Från 2018.
En tempoväxling i utbyggnad
Oavsett om kärnkraften finns kvar till 2045 eller ej är det stora investeringar i produktionskapacitet som måste göras. Transmissionssystemet är byggt för en tid med väldigt få förändringar och de närmaste 20-30 åren kommer stora förändringar ske i produktion och i konsumtion. Det brådskar för det är långa ledtider att ställa om ett kraftsystem.
Skellefteå Kraft bad därför Sweco att beskriva hur elanvändningen kommer att utvecklas, hur tekniken kan utvecklas och kostnaderna för olika produktionsslag, samt att komma med lösningsförslag för hur utvecklingen skulle kunna bli verklighet.
Resultatet visar att det finns en möjlighet att göra framtidens kraftsystem koldioxidneutralt, förnybart och ekonomiskt hållbart.
Konkreta förslag för att nå målen
En bättre övergripande strukturell planering för framväxten av ny variabel elproduktion förbättrar kraftsystemets förmågor.
Myndigheternas uppdrag behöver tydliggöras för att skapa proaktivitet i utbyggnaden – utse ansvarig som leder arbetet.
Säkra genomförandet av SVKs investeringsplan- åtgärderna måste genomföras skyndsamt, både NordSyd-paketet samt Öst-västlig förbindelse i SE1 och 2.
Energiomställningen kräver ny marknadsutformning som ger incitament i rätt riktning och ökad samverkan mellan aktörer/ nya marknadslösningar.
Myndigheterna behöver tydliggöra kraftsystemets behov genom mer transparens för att möjliga aktörer ska kunna leverera tjänster eller produkter, och anpassa sin verksamhet för att bidra till systemet.
Möjliggör effektutbyggnad i vattenkraften och korta tillståndsprocesserna för nätutbyggnad.
Utnyttja den möjlighet som finns att utveckla nätkapaciteten för att minska koldioxidutsläpp.
Elnätsregleringen behöver utvecklas för att stimulera långsiktigt effektiva lösningar på elnätets utmaningar med fortsatt hög leveranssäkerhet.
Efterfrågeflexibilitet bör främjas med olika instrument för stora aktörer.
Ta fram en bild av behoven av energilager i kraftsystemet (ex vätgas eller batterilager) för att tydliggöra kraftsystemets behov av kapacitet.
Ge incitament/främja pilotprojekt för olika typer av energilager inom olika delar av kraftsystemet.
Kraftigt ökat elbehov och stora marknadsförändringar
Vi går från 35 år av små förändringar och ett välfungerande kraftsystem till stora marknadsförändringar och kraftigt ökat elbehov de närmaste 25 åren.
Swecos beräkning visar att elanvändningen ökar till över 190 TWh/år till 2045. Elanvändningen har under de senaste 30 åren varit mer eller mindre konstant runt 140 TWh/år. Ökningen motsvarar hela den svenska industrins elbehov idag.
Vi/Sweco är inte ensamma om denna tillväxtprognos. De flesta i närtid publicerade analyser pekar mot cirka 180-200 TWh elanvändning till år 2045.
Ökningen sker primärt i storstadsregionerna och längs Norrlandskusten. Elektrifieringen av industrin och transportsektorn väntas stå för den största delen av ökningen.
Såväl ny elintensiv industri som datacenter fortsätter att attraheras av låga elkostnader, bra nätanslutningsmöjligheter och bra marktillgång i Norrland, gärna nära kusten där tillgången till bra kommunikationer och arbetskraft är störst.
Den svenska kraftproduktionen är åldrande
De stora produktionsenheterna i Sverige är åldrande. Om 20 – 25 år har kärnkraften, som i genomsnitt står för drygt 40 procent av Sveriges kraftförsörjning och viktig för balanseringen i elförsörjningen i landet, uppnått sin maximala livslängd (60 år). Stora delar av den befintliga vindkraften behöver reinvesteras av åldersskäl.
En omställning är möjlig, men tidsramen är snäv då vi behöver investera både i ny produktion, ny transmission och elnät för att klara detta. Nya stamledningar tar cirka tio år att bygga – på grund av bland annat investeringsskäl och miljöprövningar.
Produktionskostnad (LCOE) med andra ord drift/underhåll och kapitalkostnader.
Det svenska kraftsystemets inlåsningsproblem
Sverige har stora stora brister i överföringskapaciteten i kraftsystemet som leder till en inlåsning av kraft.
Idag finns tillräckligt med el i Sverige, men inlåsningen gör att el producerad i norr, där det finns ett stort elöverskott, inte kan föras över och hjälpa till att lösa effektbehoven i söder, där man har en begynnande elbristsituation.
Svenska Kraftnäts investeringsplan är ett viktigt steg på vägen men det krävs att tidplanen hålls. Åtgärderna kommer för sent och är på sikt otillräckliga för att lösa inlåsningen och att klara framtida kraftbehov.
För att säkerställa tillräcklig överföringskapacitet krävs det att behovet av överföringskapacitet identifieras långt i förväg. Idag har inte Svenska Kraftnät uppdraget att verka så proaktivt som utvecklingen av kraftsystemet kräver.
Projekt under övervägande inom NordSyd-paketprogrammet. Innebär en kapacitets-höjning från 7300 MW till 10 000 MW.
Kapacitetsbristen sprider sig till norr
I södra Sverige talas det redan nu om att det råder elbrist och det är omöjligt att ansluta större anläggningar i områden som Stockholm, Göteborg, Malmö och Västerås.
Det har nyligen också framkommit att samma bristsituation kommer uppträda kuststräckan i Norr- och Västerbotten (stamnätsledningen som går från Luleå ned mot Umeå via Skellefteå) om sju till tio år. Givet tillgänglig kapacitet idag på cirka 1 000 MW och pågående etableringar av elintensiv industri i området, så kan bristsituationen alltså uppstå redan år 2027.
Inlåst kraft i vissa regioner och regional elbrist i andra delar av landet – och inom delregioner – är ett växande samhällsproblem som vi nu skönjer men som kommer bli mycket stora problem framöver. Det finns idag ingen riktigt beredskap för detta i samhället.
Grafen visar att effektbehovet i kuststråket från Umeå till Luleå kommer att överstiga tillgänglig nätkapacitet år 2027.
Källa: PA Consulting
Sveriges globala miljöpåverkan kan minskas med en miljon ton koldioxid per år
Nätkapacitetsökningen är mycket viktigt för klimatomställningen.
Analysen visar tydligt att mer installerad vindkraft i SE1/SE2 samt en större ökning av transmissionskapacitet i ”snitt 2” kan bidra till att sänka koldioxidutsläppen med en dryg miljon ton per år.
Utsläppen reduceras kraftigt – dock framför allt på kontinenten – trots att transmissionskapaciteten mellan Sverige och kontinenten antagits vara oförändrad. – men klimatfrågan är global så detta är ett ytterligare möjligt svenskt bidrag till globalt minskade utsläpp.
Ökad variabel elproduktion ger ökat behov av styrning
Ökad andel variabel elproduktion ställer nya krav på kraftsystemets utveckling och ökar behoven av att kunna styra elproduktion – eller lagra energi – i framtiden.
Många talar om användarflexibilitet men det finns risk att förväntan på vad flexibilitet i elanvändningen ska bidra med är för stor. Risken är att stora industrier behöver köra sin el när produktionen har behov och inte när efterfrågan på el är låg. Dessa företag säkrar sina elinköp till ett fast pris så idag är incitamenten mycket låga till förändring.
Samma risk finns för hushållens beteenden. Idag spelar elpriset en ganska liten roll i hushållsekonomin och incitamenten obefintliga för att styra sin förbrukning.
Det är en stor samhällsförändring som måste till innan flexibiliteten slår igenom och sannolikt är detta endast en dellösning och inte den stora lösningen av kraftsystemets utmaningar.
Vattenkraften bör tillåtas att effekthöjas och prövande myndigheter måste beakta det kraftigt ökande behovet av reglerkraft i framtiden vid kommande prövningar av vattendomar.
Bilden visar hur stor potentialen för effekthöjning är i Skellefteälven och var dagens flaskhalsar finns.
Så löser vi Sveriges problem
Vi behöver göra en tempoväxling i utbyggnad, både när det gäller överföring, produktion och flexibilitet.
Överföring
- Övrig samhällsutveckling stoppas om inte utvecklingen av elnätets infrastruktur skjuter fart.
- Ny överföringskapacitet måste till i Nord-Sydlig riktning för att minska gapet mellan underskott i söder och överskott i norr.
- Mer ”inomregional” överföringskapacitet måste byggas för att minska problemen i storstadsområden och längs kuststräckan i Norr- och Västerbotten.
- Tillkommande elintensiv industrietablering bör i huvudsak allokeras till de områden där det råder elöverskott för att möjliggöra annan expansion i storstadsregionerna i söder.
Produktion
- Det måste byggas ny kraftproduktion och fokus bör vara på effektproduktion som klarar att balansera mellan mer variabel produktion och ökande efterfrågan.De närmaste 20 – 30 åren behöver Sverige bygga lika mycket kraftproduktion som finns installerad idag beroende på ökat elbehov, kärnkraftens livstidsutfasning samt behov av återinvestering i vindkraften.
Flexibilitet
- Den väntade ökade elanvändningen ihop med mer förnybara energislag, med annorlunda egenskaper från de traditionella, kräver åtgärder som att förstärka elnätet, och implementera fler flexibilitetstrategier i form av efterfrågeflexibilitet, utbyggnad av energilager samt mer flexibel elproduktion.Det kräver stora investeringar de kommande åren. Men energiomställningen är tekniskt och marknadsmässigt möjlig och genomförbar enligt Sweco.
Vi anser att grön vätgas är en del av lösningen på energi- och klimatomställningen och utgör en del av grunden i ett förnybart välfärdssamhälle. Skellefteå Kraft genomför olika initiativ för att utreda och analysera hur vätgas kan verka i ett energisystem.
I vårt självförsörjande testhus Zero Sun, samspelar vätgas tillsammans med solceller, batteri, elektrolys, bergvärme och bränslecellsdrift för en hållbar energiförsörjning.
De utvecklings- och kommersialiseringsprojekt som koncernen driver kommer att bidra till lokal- och regional utveckling via ny kunskap, nya investeringar och nya arbetstillfällen. Projekten kommer att ske i samverkan mellan energibolag, akademi, näringsliv och offentliga organisationer.
Energiomställningen och elektrifieringen av Sverige kräver omfattande förstärkningar och utveckling av elnätet.
Svenska kraftnät, tillsammans med regionnätsföretagen Ellevio, E.ON Energidistribution, Jämtkraft, Skellefteå Kraft Elnät, och Vattenfall Eldistribution, överlämnar nu konkreta åtgärdsförslag till energiminister Anders Ygeman; Effektivare tillståndsprocesser som tar hänsyn till system- och beredskapsperspektivet, tydliga riktlinjer för teknikval, utpekande av områden för riksintresse för energidistribution och översyn av lagstiftningen för kommunala energiplaner.
En trygg elförsörjning är en förutsättning för såväl regional utveckling som omställningen till ett fossiloberoende samhälle. För att möjliggöra energiomställningen med ökad elektrifiering, anslutning av nya elintensiva verksamheter och större andel förnybar elproduktion behöver Sveriges elnät utvecklas.
Nya ledningar behöver byggas i såväl transmissionsnätet som regionnätet, samtidigt som befintligt elnät står inför omfattande upprustningsbehov. För att möta samhällets efterfrågan uppskattas de kommande 10 åren investeringsbehov om ca 70 miljarder i transmissionsnätet och 64 miljarder i regionnätet.
Effektivare tillståndsprocesser och tydligare regelverk
Förutsättningarna för att få tillstånd har dock försämrats. Vår gemensamma bild är att tillståndsprocesserna blir allt mer komplexa med högre krav, striktare tillämpningar och intressekonflikter som leder till allt längre tillståndsprocesser. Tillämpningen av regelverken för nätkoncessioner skiljer sig dessutom från miljöprövningar av annan verksamhet.
– Energiomställningen är avgörande för att lösa klimatutmaningarna och elnätet spelar en mycket viktig roll. Tidskrävande tillståndsprocesser med risk för att tillstånd uteblir, utgör ett allvarligt problem för våra möjligheter att leverera det samhället efterfrågar, säger Lotta Medelius-Bredhe, gd Svenska kraftnät
Samsyn kring luftledning som teknikval
En av de strategiskt viktigaste frågorna som påverkar tillståndsprocessen är teknikvalet. Svenska kraftnät och regionnätsföretagen har samsyn om att luftledning som teknikval förordas på de högsta spänningsnivåerna i regionnätet och i transmissionsnätet. Luftledning är den tekniska lösning som ger ett säkert, tillförlitligt och effektivt elnät till lägst samhällskostnad. Luftledning är i regel ett mycket billigare alternativ än markkabel, vilket innebär lägre kostnader för elnätskunderna.
Det alternativa valet med markkabel på dessa spänningsnivåer medför tekniska svårigheter som försämrad elkvalitet och ökad risk för avbrott. Markkabel kan därför bara förordas på kortare sträckor där det inte är möjligt att bygga en luftledning.
Förstärkningar av elnätet behöver också beakta system- och beredskapsperspektivet och tekniskt utformas för att möta kraven på driftsäkerhet, hållbarhet och kostnadseffektivitet.
– Investeringsplanerna sträcker sig över lång tid och i bedömningen av ledningarnas nytta behöver ett helhetsperspektiv beaktas med hänsyn till system- och beredskapsperspektiv. En fortsatt bedömning av koncessionsansökningar var för sig riskerar att leda till problem i elsystemet på längre sikt, säger Lotta Medelius-Bredhe, gd Svenska kraftnät.
I skrivelsen som överlämnats till regeringen, ges fyra gemensamma åtgärdsförslag från Svenska kraftnät och regionnätsföretagen för att undanröja hinder för utbyggnad av transmissions- och regionnätet och förtydliga tillämpning av gällande regelverk.
Förslagen återges nedan. Se skrivelsen till departementet i sin helhet här.
1. Regeringen bör förtydliga förutsättningarna för teknikval på de högsta spänningsnivåerna t.ex. genom förtydliganden av ellagens krav (att nätägaren ansvarar för att dess ledningsnät är säkert, tillförlitligt och effektivt och för att det på lång sikt kan uppfylla rimliga krav på överföring av el) samt vad som ska anses utgöra bästa möjliga teknik på dessa spänningsnivåer. De undertecknande regionnätsföretagen och Svenska kraftnät har en samsyn att luftledningar som utgångspunkt utgör bästa möjliga teknik på dessa spänningsnivåer.
2. Regeringen bör säkerställa att tillståndsprocesser tar hänsyn till system- och beredskapsperspektivet genom att
a. Klargöra hur ledningens allmänna lämplighet enligt ellagen ska bedömas vid koncessionsprövning av enskilda ledningar.
b. Tillsätta en utredning om och i så fall vilka lagförändringar som krävs (ellagen, miljöbalken m.m.) för att säkerställa att system- och beredskapsperspektivet beaktas vid koncessionsprövning och annan tillståndsprövning av elnät.
3. Regeringen bör tillse att riksintresse för energidistribution utpekas.
4. Regeringen bör implementera länsstyrelsernas förslag från slutrapport 12019/01614/E att se över lagstiftningen för kommunala energiplaner samt ge Energimyndigheten ett tydligare uppdrag om tillsyn för dessa planer.