Av Sven Olof Andersson Hederoth
Vi matas dagligen med begrepp som hållbar, förnybar och klimatsmart men exakt vad som döljer sig bakom dessa modeord är inte alltid helt klart. Är till exempel vindkraften hållbar? Hur ser det ut med de kraftiga ingrepp i naturen som vindkraften medför? Men hur ser det ut med materialåtgång och resursutnyttjande? Hur påverkar vindkraften andra delar av elproduktionssystemet? Hur ser det ut med vindkraftens ekonomi?
MATERIALÅTGÅNG
Ett stort, havsbaserat vindkraftverk, med 10 MW maximal effekt, består av flera delar:
• Fundamentet, som kan variera kraftigt i utformning och storlek, beroende på berggrund, havsdjup mm. Det finns i princip två vägar att gå: En så kallad stålmonopile (ca 1 000 ton stål) eller ett betongfundament (5 000 ton betong).
• Navet. Ca 100 ton stål. • Generatorhus. Ca 450 ton stål.
• Rotorbladen. Ca 40 ton kompositmaterial.
• Tornet. Ca 600 ton stål.
Ett landbaserat vindkraftverk som i regel är betydligt mindre än ett havsbaserat, använder självklart mindre mängder material, undantaget betongfundamentet som kan vara upp till 2000 kubikmeter armerad betong, beroende på berggrunden.
Utmaningen för vindkraften vad gäller material- och resursutnyttjande är att de stora mängderna material används under en relativt kort tid, 20-25 år för landbaserade verk, och 15- 20 år för ett havsbaserat. Därefter avslutas livscykeln och man börjar om från början. Kärnoch vattenkraftverk beräknas ha en livslängd som är åtminstone fyra gånger så lång.
De insatser som behövs för att bygga vindkraftverk blir därmed betydande. Transporter och tillfartsvägar för byggnation, inklusive de markarbeten som behövs för att uppföra vindkraftverken, måste till för vart och ett av vindkraftverken som ställs upp, i regel med ett relativt stort avstånd från varandra, vilket försvårar gemensamma anläggningsarbeten. Alla dessa arbeten har mycket stor miljöpåverkan, möjligen något mindre för havsbaserade kraftverk även om inverkan på den marina biotopen kan vara stor, särskilt under byggfasen.
Under sin livstid kommer ett vindkraftverk att producera mellan 90 000 MWh (landbaserat 2 MW) och 600 000 MWh (havsbaserat 10 MW). Det nya kärnkraftverket i Finland (Olkiluoto-3) kommer att producera cirka 1 000 000 000 MWh innan det är färdigt för rivning. När man slår ut materialåtgången per producerad energienhet blir den oundvikliga slutsatsen att vindkraften förbrukar betydligt mer betong och stål än t ex ett kärnkraftverk, upp till 70 ggr mer betong och 20 ggr mer stål (figur 1).
I ett kärnkraftverk tillkommer en viss materialåtgång för bränslet, framförallt bränslestavarna (zirkonium) och uran. Ett 1 600 MW kärnkraftverk kan beräknas ha en uranförbrukning om ca 75 ton/år. Detta motsvarar ca 6 g/MWh. Båda kraftverkstyperna använder dessutom koppar till ledningar, sällsynta jordartsmetaller till generatorer mm.
Som sagt, en viktig faktor som skiljer vindkraften från vatten- och kärnkraft är vindkraftverkets mycket korta livslängd. Ett vindkraftverk som beräknas producera el i 20 år ska jämföras med ett vattenkraftverk som med förhållandevis lite underhåll sannolikt kan fungera i 100 år och ett nytt kärnkraftverk som har en förväntad livslängd om kanske 80 år. Dessutom är kapacitetsfaktorn betydligt lägre, ett landbaserat vindkraftverk har en kapacitetsfaktor om 24%, havsbaserade ca 35%. Kärn- och vattenkraftverk har kapacitetsfaktorer om 85-95%. Dessa skillnader slår igenom på såväl beräkningarna av resursåtgången som kostnaderna.
SAMVERKAN MED ANDRA PRODUKTIONSSLAG
Den intermittenta karaktären hos vindkraften ställer höga krav på de andra komponenterna i den svenska elproduktionen. När det inte blåser måste något annat träda in och eftersom kärnkraften inte lämpar sig för snabba effektanpassningar så blir det vattenkraften och troligtvis även fossila kraftkällor som får ta den rollen.
Att använda vattenkraften som regleringskraft i nätet är inget nytt. Under de senaste 40 åren har vattenkraften fungerat både som bas och reglerkraft, tillsammans med kärnkraftens baskraft. Hittills har emellertid vattenkraften använts framförallt för att reglera variationer i förbrukning. Dessa tämligen väl planerbara och långsamma cykler är vad vattenkraftverken en gång konstruerades för att hantera. Vindkraftens intermittenta karaktär framgår tydligt av figur 2.
Variationerna i vindkraftsproduktionen måste fångas upp av vattenkraften. Sådana variationer kommer att öka med större andel vindkraft i produktionsmixen.
Tillsammans med vindkraften vars produktion kan variera starkt i ett mycket kort tidsperspektiv, ställs vattenkraften inför mycket stora utmaningar. Alldeles bortsett från ökat slitage på dammluckor, turbiner och generatorer blir hushållningen med vattenmagasinens innehåll betydligt besvärligare. En period med svag vindkraftsproduktion kommer att resultera i lägre vattennivåer, och eftersom vattenpåfyllnaden är såväl väder- som säsongsberoende, kan det komma att leda till vattenbrist. Man kan tycka att det borde jämna ut sig, under perioder med stor vindkraftsproduktion hålls vattenmagasinen fyllda, men det är inte särskilt svårt att föreställa sig ett scenario med såväl svaga vindar som låg nederbörd under lång tid. Man ska inte glömma att även vattenkraften är väderberoende.
INVERKAN PÅ KRAFTÖVERFÖRINGEN
En övervägande majoritet av nya vindkraftverk byggs i Norrland och Mellansverige. De stora befolkningscentren ligger företrädesvis i södra Sverige, liksom en stor del av svensk industri. Det här medför ett ökat behov av överföringskapacitet över långa sträckor. Kärnkraften byggdes just därför på orter som kunde försörja Sydsverige med el. Man ville helt enkelt minimera transmissionsförlusterna.
Inte minst under dagar (som till exempel den första veckan 2021) när vindkraften bara ger ett par hundra MW, motsvarande mindre än 2-4% av elproduktionen, kommer förmågan att överföra stora mängder vattenkraft från norra till södra Sverige att vara helt avgörande. Men samtidigt blir då resultatet att man får stora överföringsförluster.
Dessa är svåra att kvantifiera men en gissning är att i ett ”hållbart” Sverige kommer vi att ha dubbelt så höga överföringsförluster som i det hittillsvarande elsystemet med 50/50 vatten- och kärnkraft. Detta måste betraktas som ett enormt resursslöseri. Skulle en mer omfattande elhandel med Europa bli aktuell, så ökar det självklart transmissionsförlusterna i motsvarande mån.
HUR HÅLLBARA ÄR INVESTERINGARNA?
Tack vare vindkraftens intermittenta karaktär har vi på senare tid kunnat observera väldiga svängningar i elpriserna. I takt med att vindkraftverken blir fler, ökar också deras betydelse för prisbildningen. För vindkraftsägarna får detta förödande konsekvenser. När det inte blåser tjänar man inga pengar, det är självklart. Men när det blåser optimalt, blir vindkraftsproduktionen så stor att det uppstår ett elöverskott vilket gör att priserna sjunker. Inte heller då tjänar man pengar.
Många nya vindkraftsprojekt kommer numera till med så kallade Power Purchase Agreements (PPA) i ryggen. Ett PPA är inget annat än ett terminsavtal som garanterar vindkraftsoperatören ett lägsta pris för den el som produceras, liknande optioner i aktiehandel. Det är ett spel där den som ställer ut ett PPA (ofta numera stora banker som Credit Suisse) gissar att marknadspriserna ska överstiga ”strike price” för en viss vindkraftspark. Dessa gröna investerare är medvetna om att kunderna, pensionsfonder tex, vill ha en grönstämpling på sina investeringar och är beredda att bortse från de finansiella riskerna i sådana projekt. I andra fall är det statligt ägda kraftbolag som drivs av en politisk vilja att satsa på vindkraft av samma skäl. Dessa är inte lika känsliga för vinstkrav och ekonomisk realism som privata företag.
Om sådan PPA levererar vinst åt investerarna, d v s om marknadspriserna är högre än PPA:ets kommer man att tjäna pengar. Det här kan komma en pensionsfond till godo och glädja pensionärerna. Men vindkraftsägarna får inte mer betalt för sin el. Om det motsatta händer, kommer exempelvis pensionsfonden att förlora pengar medan vindkraftsägaren kan glädja sig åt att åtminstone inte förlora pengar. Det förefaller mig som om vindkraften idag har utvecklats till spelplan för olika finansiella intressen där man spekulerar i framtida priser på el. Som alltid när det handlar om spekulativa investeringar av den här karaktären är riskerna stora. (Ref 1)
Kostnadsbilden blir därmed extremt viktig. Som förväntat och på samma sätt som i alla branscher ägnar sig vindkraftsindustrin åt en hel del skönmåleri men vindkraftverken har inte blivit billigare att bygga, särskilt offshore lider man av att man numera tvingas ut längre från land med större vattendjup. Vindkraftverken blir inte heller mer effektiva, man ligger redan nära den teoretiskt maximala verkningsgraden enligt Betz lag. Däremot förefaller drifts- och underhållskostnaderna stiga, inte minst ökar de i takt med att verket åldrats. Det här betyder att för en stor del av nya vindkraftsparker kan man glädja sig åt ett positivt cash-flow under de första tio årens drift eller så länge PPA:et är verksamt och garanterar intäkter. Efter den perioden blir det svårare, när PPA:et löpt ut blir man beroende av marknadspriser. samtidigt som man drabbas av stigande kostnader. Därför är det sannolikt att vi kommer att se vindkraftparker tas ur drift efter ca 15 år helt enkelt för att det inte lönar sig att driva dem vidare. Om de ursprungliga ägarna/investerarna någonsin får tillbaka sina pengar står skrivet i stjärnorna. (Ref 2) Dessutom skulle svagheter i den långsiktiga lönsamheten över vindkraftverkens livstid få negativa konsekvenser på de redan höga uttagen av material, inverkan på naturen mm som nämnts tidigare i denna artikel.
Samma resonemang kan naturligtvis appliceras på andra former av energiproduktion, inte minst kärnkraften. Även om en reaktor tekniskt sett kan fås att fungera i 80 år är det ingen garanti för att den är lönsam. Men, kärnkraftverkens jämförelsevis mycket större energiproduktion gör att ”takhöjden” för underhållsinvesteringar också blir desto större.
I Sverige är situationen dessutom extra pikant eftersom Sverige är det land i Europa med de lägsta priserna på PPA (Fig 3), (Ref 3). Hur det kan komma sig är svårtolkat. Kan man verkligen bygga vindkraftverk så mycket billigare i Sverige?
Det är inte svårt att måla upp ett scenario med en finansiell bubbla kring vindkraften. Om inte de priser som överenskommits i PPA:erna räcker för att hålla vindkraftsbolagen vid liv, kommer konkursansökningarna att dugga tätt. Bankerna kommer att brottas med stora kreditförluster och som vanligt kommer staten, d v s skattebetalarna, att tvingas stötta bankerna som vi alla vet faller under kategorin ”too big to fail”.
I fallet med vindkraften kommer det att tillkomma ett par mycket obehagliga faktorer som särskiljer en sådan eventuell krasch från andra liknande händelser de senaste 20 åren. För det första kommer ett konkursat vindkraftbolag inte att ha medel för att riva vindkraftverken och ta hand om avfallet (turbinblad, betong mm). Dessa kostnader kommer också att hamna på skattebetalarnas bord. För det andra kommer en konkursvåg i vindkraftbranschen att få en förödande inverkan på svensk energiförsörjning.
Skulle vindkraften förlora sin särställning som grön symbol, kommer en hel bransch att om inte helt försvinna, så åtminstone drabbas hårt. Det är därför vindkraftsbranschen är så angelägen om att presentera sin produkt som unikt ekologisk, klimatsmart och hållbar. Om exempelvis koldioxidhypotesen och därmed ”klimatkrisen” skulle falla och energiförbrukare inte längre ser något behov av att betala överpriser för ”grön el”, skulle vindkraften utsättas för verklig konkurrens. Utan den gröna propagandans miljö- och klimathot är vindkraften ohållbar.
SLUTSATSER
Det krävs mycket starka gröna filter framför ögonen för att betrakta vindkraften som hållbar. Den förbrukar mer råmaterial än andra energislag och leder till energislöseri genom överföringsförluster. Framförallt straffas den av sin låga kapacitetsfaktor och verkens korta livslängd i jämförelse med till exempel vatten- och kärnkraft. Finansiellt är vindkraften behäftad med utomordentligt stora risker som kan komma att drabba svenska skattebetalare mycket hårt.
Däremot är ”förnybar” ett lämpligt epitet på vindkraften. Vindkraftverken måste ju bytas ut vart tjugonde år.
Referenser:
1 WIND POWER ECONOMICS,RHETORIC & REALITY, Volume I, Wind Power Costs in the United Kingdom, Gordon Hughes. School of Economics, University of Edinburgh. Renewable Energy Foundation 2020.
2 WIND POWER ECONOMICS, RHETORIC & REALITY, Volume ii, The Performance of Wind Power in Denmark, Gordon Hughes, School of Economics, University of Edinburgh. Renewable Energy Foundation 2020.
3 Sweden's developers offer Europe's 'cheapest wind PPAs' | Windpower Monthly, October 2020