UTMANINGAR för svensk elproduktion och eldistribution - del 2/2
NY BAS- OCH REGLERKRAFTSPRODUKTION
Utöver den intermittenta vindkraftsproduktionen måste man innan kärnkraften avecklas tillföra ny planerbar elproduktion för att långsiktigt säkerställa effektbalansen, en godtagbar elkvalitet och leveranssäkerhet inom Sveriges samtliga fyra (4) elområden (SE1-SE4), så att den samlade produktions- och importkapaciteten i det svenska kraftsystemet kan motsvara efterfrågan på el även vid en s.k. tioårsvinter. Notera att förbrukningsreduktioner inte har samma uthållighet eller repeterbarhet som produktion i situationer där långvariga under- eller överskott måste hanteras. För en elförbrukande industri sker reduktion av förbrukningen på bekostnad av att den primära verksamheten måste minskas eller avbrytas. Flertalet av de allra största elförbrukarna är dessutom processindustrier med mycket begränsade möjligheter att reglera sin elförbrukning.
Enligt bedömningar finns det ca 30 TWh outbyggd förnybar vattenkraft i Sverige. Politiska förutsättningar för utbyggnad utöver 0-5 TWh saknas idag då stora delar av den ekonomiska utbyggnadspotentialen ligger i älvar, som är skyddade mot utbyggnad enligt lag. Energimyndigheten har gjort analyser och tagit fram några scenarier inom sitt projekt ”100 procent förnybart”, ER 2019:6, och dessa har legat till grund för bedömningar att utbyggnadsbehovet avseende vindkraft till år 2040 beräknas till ca 100 TWh ny vindkraftsel. Enligt Energimyndigheten (2018) kommer uppemot 100 TWh av den befintliga elproduktionen att avvecklas inom de närmaste 20–30 åren:
– Vad får det för konsekvenser för elförsörjningen, framförallt inom elområde SE3 och SE4, om leveranssäker planerbar baskraft avvecklas och ersätts med intermittent vindkraftselproduktion och om vi dessutom enligt solforskare nu går mot en snar ”liten istid”?
Den ryska astrofysikern Dr Habibullo Abdussamatov, chef för rymdforskningen för Pulkovo-observatoriet på ryska Vetenskapsakademien uppger bland annat, enligt undertecknads översättning, följande: Starten av cykeln för temperatur minimum förväntas i solcykeln 27 ± 1 omkring år 2043 ± 11 år och fasen med djup nedkylning i den 19:e lilla istiden under de senaste 7 500 åren inleds omkring år 2060 ± 11 år.
– Innebär detta även att de genom lag skyddade älvarna kommer att byggas ut, förutom investeringar i annan planerbar leveranssäker fossilfri baskraftsproduktion?
Idag kan man påstå att Sverige ännu inte har en aning om vilken ny ”fossilfri” planerbar el- och reglerkraftsproduktion som krävs. Dessutom saknas även kunskap om vad vindkraften kan tänkas producera år 2040 och senare, p.g.a. vindkraftverkens korta tekniska livslängd av endast 10-15 år, vilket även innebär att vindkraftens elproduktion inte är långsiktigt hållbar. Hur stor fossilfri elproduktion krävs för att långsiktigt säkerställa effektbalansen och en godtagbar elkvalitét och leveranssäkerhet inom elområde SE3, även under så kallade tio års – respektive tjugo års vintrar:
1. om nuvarande överföringsbegränsning från SE1 och SE2 kvarstår?
2. utan överföringsbegränsning från SE1 och SE2?
Elnäten är minst lika viktiga som elproduktionen. De är en infrastruktur som bara ska finnas och som dessutom ska fungera väl. Det svenska stamnätet är ett stort system med en sammanlagd längd på ca 10 600 km för 400 kV-ledningaroch ca 4 300 km för 220 kV-ledningar. Stamnätet är den kritiska faktorn då många stamledningar har åtminstone 50 år bakom sig och har passerat den vid investeringstillfället förväntade livslängden. Det är ofrånkomligt att det finns ett stort och brådskande utbytesbehov samt ett kraftigt uppgraderingsbehov. Det handlar alltså inte bara om att lappa för att flytta flaskhalsarna.
Om ny vindkraft - utöver vad som kan absorberas i den lokala marknaden – byggs i norr, det absolut dyraste och sämsta alternativet enligt SVK, måste elkraften föras söderut och förutom ökade transmissionförluster betyder det krav på ökad ledningskapacitet i stamnätet. Dessa krav adderar delvis till de krav på reglerkraft som kan behöva tas ner för att med hjälp av vattenkraft balansera/utjämna vindkraftens produktionsvariationer i söder. Det finns dessutom ännu stora osäkerheter om bland annat hur vindkraftens tillgänglighet ska värderas, delvis beroende på vilken risknivå som den systemansvariga myndigheten ska anpassa sig till att hantera. Detta är i sin tur kopplat till vilken nivå på leveranssäkerheten som är acceptabel i Sverige.
Behovet av att prognostisera elproduktionen tillför också en ny osäkerhet i elkraftsystemet. Väderprognoser är osäkra, särskilt mer än ett dygn i förväg, vilket medför utmaningar vid upprätthållandet av balansen i kraftsystemet. Planeringen av och kraven på balanshållningen har tidigare, innan den stora integrationen av intermittent elproduktion från vindkraftverk, varit relativt förutsägbar. Lagstiftarna verkar att ha glömt bort elens särställning inom effekt- och energisystemet för i stort sett all annan försörjning och som oftast även är en förutsättning för att andra tekniska system ska fungera.
EFFEKTRESERVEN
Genom lagen (2003:436) om effektreserv från den 1 juli 2003 fick SVK i uppdrag att upphandla högst 2 000 MW. Lagen var tänkt som en övergångslösning och skulle ha upphört att gälla den 1 mars 2008, men den har förlängts och det har nyligen aviserats om en förlängning från den 15 mars 2020 till 2025. Lagen om effektreserv bidrog till att SVK fick möjlighet att hantera situationer med effektbrist genom att i förväg upphandla reservkapacitet. Den 12 november 2019 uppgav SVK att de förlängt ett befintligt avtal gällande effektreserven för 2021/2022 – 2024/2025 med Sydkraft Thermal Power AB, d.v.s. med Karlshamnsverkens oljeeldade kondenskraftverk B2 och B3 (elområde SE4) om effektreserven 562 MW. Effektreserven ska enligt SKV finnas tillgänglig mellan den 16 november och den 15 mars.
SKV uppger att det således är svårt att se hur elmarknaden med nuvarande marknadsdesign ska kunna leverera den effekt som erfordras för att hantera den långsiktiga effekttillgången. Ännu svårare är det att se den marknadslösning som på sikt är tänkt att ersätta dagens upphandlade effektreserv. Då det egentliga behovet av reserven historiskt varit liten har kostnaden för tillhandahållandet av reserven ansetts onödig, men i och med kärnkraftens avveckling inom SE3 kommer behovet av effektreserver att öka, främst i SE3 och SE4, p.g.a. de stora nätbegränsningar (flaskhalsar) som nu finns från SE2 till SE3 (Gävle och söderut). I ett snitt söder om Sundsvall (SE2) kan stamnätet nu överföra max 7 300 MW söderut, vilket motsvarar ca 50 procent av den installerade effekten norr om detta snitt. Det är även värt att notera att elområde SE3 och SE4 redan nu har ett underskott på elenergiproduktion och att den intermittenta vindkraften dessutom är den största och dominerande elenergiproducenten i elområde SE4.
Kostnaderna för tillhandahållandet av effektreserv måste ställas mot alternativkostnaderna vid effektbrist och det framtida behovet behöver därför noggrant analyseras bl.a. utifrån hur kraftsystemet kommer att förändras framöver. Hur stor effektreserv kommer att erfordras, främst i elområde SE3 och SE4, om all kärnkraft avvecklas (SE3) och ersätts med i huvudsak vindkraftselproduktion, lokaliserad främst till elområde SE1 och SE2, samt om den enligt solforskare nära förestående ”lilla istidens” minimumtemperaturer inträffar?
SMARTA ELNÄT
(SMART GRIDS) Trots retoriska och propagandistiska modebegrepp som ”smarta elnät” (”Smart Grids”) kommer vi tyvärr inte framöver att kunna vidmakthålla alls så höga elkvalitets-, leveranssäkerhets- och tillgänglighetskrav som vi i Sverige tidigare tagit för givet och som vi nästan uteslutande erhållit från planerbara baskraftsanläggningar. Enligt min uppfattning kommer vi framöver, med stor andel icke planerbar intermittent elproduktion, tyvärr att behöva störningskänslig s.k. ”smarta elnät” för, att överhuvudtaget ha en möjlighet att kunna styra effektbalansen och elleveranser genom att bland annat. vid behov kunna koppla bort elförbrukare / elkunder.
Det finns dessutom flera utmaningar att lösa som t.ex. Cybersäkerheten, som är oerhört betydelsefull när landets kraftnätverk blir mer integrerade och komplexa, bl.a. med tanke på spridningen av Distributed Energy Resources (DER) och den mycket stora omfattningen av internetanslutna komponenter som styr- och övervakningssystem, givare, sensorer, etc. som därigenom utgör ett stort hot mot fjärråtkomst, manipulation och dataläckage. Cybersäkerheten utgör alltså en mycket stor och svår teknisk utmaning att lösa, inte bara i att bygga upp säkerheten, utan också att varaktigt kunna underhålla och säkerställa en så extremt hög säkerhetskultur i alla aktörs- och organisations led.
P.S. Målet om 100 procent förnybar elproduktion har antagits av riksdagen i juni 2018 (2017/18:NU22) och härrör från den tidigare energiöverenskommelsen utan att på något sätt beakta t.ex. de cykliskt styrda solrelaterade aktiviteterna. Har vi glömt de historiska effekterna av 1600-talets ”lilla istid”, som innebar en betydande nedkylning av jordens klimat och inträffade efter den medeltida värmeperioden? Solen är motorn bakom allt väder och är en förutsättning för hela vår tillvaro. Det är inte växthusgaserna.
Det gäller för beslutsfattarna att agera nu! Det är bråttom!!
Vilket ansvar kan utkrävas av de 175 riksdagsledamöter som 2020-01-22 röstade bifall till näringsutskottets betänkande 2019/20:NU4 punkt 8 ”Vattenfall AB och kärnkraft”, d.v.s. nej till att stoppa avvecklingen av kärnkraftsreaktorerna Ringhals 1 och 2 (där Ringhals 2 redan har stängts), om en ”liten istid” verkligen inträffar t.ex. under solcykel 26 och 27 med få eller inga solfläckar och om svenska elkonsumenter under ett temperaturminimum inte kan erhålla god elkvalitet med hög tillgänglighet och leveranssäkerhet av elkraftsproduktion och distribution inom alla fyra svenska elområden (SE1-SE4)?
Claes-Erik Simonsbacka Elkraftingenjör