Forskningsprogrammet Framtidens elsystem sjösattes 2022 och kommer att avslutas 2027, men kan förlängas vid behov. Energimyndigheten står bakom programmet och budgetramen är satt till drygt en halv miljard för hela programperioden.
Av: Simon Matthis
Programmet innehåller många delar och i denna uppföljande artikel om programmet kommer Nordisk Energi fokusera på de åtta projekt som beviljats stöd i utlysningen ”Bidra till utvecklingen av framtidens elmarknader”, som får dela på 30 miljoner kronor.
Elsystemet är stadd i snabb förändring. Både industri- och transportsektorn elektrifieras snabbt för att minska utsläppen. Samtidigt byggs elproduktionen ut med mer decentraliserade och väderberoende anläggningar, inte minst vindkraft. Enligt Energimyndigheten leder det till att nya aktörer kliver in på elmarknaderna samtidigt som etablerade aktörer får delvis nya roller.
Myndigheten framhåller också att flaskhalsarna i elsystemet blivit fler de senaste åren, vilket medför allt större svängningar för energipriserna. Det ställer också nya krav på ett flexibelt, robust och leveranssäkert system. Därför ser man att det behövs ny kunskap, kompetens och innovativa lösningar som stöttar framtidens hållbara elsystem.
– Ett väl fungerande elsystem för överföring och distribution av el i samverkan med en väl fungerande elmarknad är en förutsättning för en trygg elförsörjning och för anslutning av nya elproduktionstekniker och användare. Projekten som vi finansierar ser vi kommer bidra till utvecklingen av framtidens elmarknad, säger Fredrik Brändström, programansvarig för Framtidens elsystem på Energimyndigheten.
Det är här de åtta projekten som beviljats stöd i utlysningen ”Bidra till utvecklingen av framtidens elmarknader” kommer in i bilden. ”Projekten ska bidra till utvecklingen av elnätsreglering och se till att elmarknaden blir effektiv, flexibel, välfungerande och drar nytta av digitaliseringens möjligheter”.
- Affärsmodeller för laddning av elbilar med hänsyn till nätbegränsningar samspel mellan bilägare elleverantör och nätägare
Syftet med projekt är att utveckla affärsmodeller för att kunna få en effektiv och flexibel användning av elbilars batterier vid kapacitetsbegränsningar i elnäten.
Flexibiliteten kan användas som prisberoende elförbrukning, frekvensreglering, spänningsstyrning och minskning av möjliga nätöverbelastningar. Detta måste göras med hänsyn till de olika sakägarnas (elkonsumenter, elhandlare och elnätsägare) regelverk och ekonomiska drivkrafter.
Foto: KTH
Utförare: Kungliga Tekniska Högskolan
Beviljat stöd: 4 000 000 kr
- Ett riskbaserat tillvägagångssätt for marknadsbegräsningar på grund av elnätet
Flaskhalsar i elnätet sätter gränser i funktionalitet av elmarknaderna. Det kan leda till höga priser för förbrukning, göra det oattraktiv att bygga förnybar elproduktion och kan även begränsa nyanslutningar. Mängden effekt som nätet klarar innan det uppstår en flaskhals baseras på så kallade deterministiska metoder, där det finns en skarp gräns mellan vad som är möjligt och vad som inte är.
Projektet går ut på att kvantifiera riskerna med att marknaden i kombination med oförutsett komponentbortfall och prognosfel kommer att leda till överbelastning av nätet eller stora elavbrott. Information om risken möjliggör en bedömning från fall till fall (till exempel dagen innan leveransen, för varje timme) om det är värt att ta riskerna, med hänsyn till riskerna med att begränsa marknaden.
Man antar att det fortfarande kommer att finnas flaskhalsar, men de ska inte längre att sätta onödiga begränsningar i elmarknaden med allvarliga konsekvenser.
Utförare: Luleå tekniska universitet
Beviljat stöd: 4 704 615 kr
- Hållbar integration av elmarknaden
Projektet ska bidra till kunskap om dagens elmarknad genom att utveckla och analysera en teoretisk modell för vilken roll som integration av elmarknaden spelar för energisystemet som helhet.
Projektet kommer lägga ett särskilt fokus på hur nyttjandet av befintlig nätkapacitet påverkar både resurseffektivitet och leveranssäkerhet samt hur investeringar i nya elnät påverkar de långsiktiga investeringarna i fossilfri elproduktion och i fossilfri industriproduktion.
Resultaten ska tillhandahålla underlag för övergripande åtgärder på EU-nivå för att säkerställa en integrerad elförsörjning som är både miljömässigt, ekonomiskt och politiskt hållbar.
Utförare: Stiftelsen Institutet för Näringslivsforskning
Beviljat stöd: 4 977 500 kr
- Lokala energisystem och energigemenskaper i svenska industriområden
Projektet syftar till att undersöka potentiella möjligheter och utmaningar med energigemenskaper/lokala multi-energikoncept i svenska industriområden. Industriområdet Viared utanför Borås kommer att användas som fallstudie. Olika aspekter kommer att beaktas så som teknik, ekonomi och sociala frågeställningar.
Utförare: RISE Research Institutes of Sweden AB
Beviljat stöd: 3 864 369 kr
- Långsiktiga prisscenarier för frekvensregleringstjänster
Projektet syftar till att öka kunskapen om framtida reservmarknader och prisscenarier för balanseringstjänster fram till 2050. Resultaten ska stödja investeringsbeslut och affärsmodellinnovation för nya energilösningar, till exempel elektrolysörer för vätgasproduktion, batterilagring, värmepumpar och elbilar.
Utförare: RISE Research Institutes of Sweden AB
Beviljat stöd: 3 028 972 kr
- Optimering av icke-konvexiteter i modellen SDAC för en 100 procent förnybar framtid
Mer intermittenta förnybara källor innebär också nya, viktiga utmaningar. En av dessa är den ökande komplexiteten i modellen för den gemensamma dagen före-kopplingen (SDAC).
För det första planeras handelsperioden (MTU) att minskas från 1 timme till 15 minuter. Detta innebär en cirka fyra gånger så stor optimeringsmodell som idag. För det andra förväntas både mängden och antalet typer av icke-konvexiteter att öka med en ökande andel av intermittent, förnybar elproduktion. Detta leder till en ökad komplexitet vid beräkningen av enhetliga priser.
För det tredje kräver gemensam optimering av energi och balanseringsreserver på dagen före-marknaden innovativa algoritmer för att lösa SDAC-modellen.
I det här projektet ska dessa tre utmaningar studeras och policys utvecklas med det slutgiltiga målet att förbättra prestandan hos SDAC-modellen.
Utförare: Kungliga Tekniska Högskolan
Beviljat stöd: 5 000 000 kr
- Småskaliga vattenkraftens värde på framtidens elmarknader och effektivisering av driften för förbättrat resursutnyttjande
Projektet ska utvärdera och analysera det potentiella värdet av ett förbättrat resursutnyttjande genom driftseffektivisering och automatisering av den småskaliga vattenkraftproduktionen.
Studien täcker såväl de tekniska, miljömässiga, regulatoriska, företagsekonomiska som de samhällsekonomiska perspektiven och ska bidra till utökad reglerbarhet i kraftsystemet, en mer effektiv prisbildning på el- och reservtjänstemarknaderna samt minskade koldioxidutsläpp.
Utförare: Hydro Machines Sweden AB
Beviljat stöd: 1 515 000 kr
- Styrmedel med fasta och rörliga komponenter och hur de påverkar investeringar på elmarknaden
Den matematiska metoden peak-load pricing används till att förutse investerad kapacitet för varje traditionell produktionsteknologi på elmarknaden. I det här projektet ska metoden vidareutvecklas så att den även kan beakta icke-planerbar produktion, såsom vindkraft, och förbrukningsreduktion (efterfrågeflexibilitet).
Metoden ska också generaliseras så att den kan beakta styrmedel, såsom skatter, nättariffer, kapacitetsmekanismer och stödsystem, med både rörliga och fasta komponenter – det vill säga styrmedel där en del är proportionell mot producerad energi i anläggningen och en annan del är proportionell mot anläggningens produktionskapacitet. Utfallet kommer att jämförs för att analysera vilken utformning av styrmedel som är mest effektivt för samhället.
Målet är att kunna rekommendera en utformning som står sig över tid och lämpar sig för en långsiktigt hållbar energipolitik.
Utförare: Stiftelsen Institutet för Näringslivsforskning
Beviljat stöd: 3 810 000 kr
Om Framtidens elsystem
Gemensamt för samtliga delprojekt i forskningsprogrammet Framtidens elsystem är att de ska belysa utmaningar kopplade till elproduktion och -användning samt framtidens elnät.
Forskningsprogrammet vänder sig till såväl universitet och högskolor som till offentlig sektor, privata företag och institut. Dessa kan söka medel från programmet.
Programmet sträcker sig från 2022 till 2027.