Verktyg för att bibehålla ett robust elsystem

Publicerad: 2021-07-01

Insatser för att balansera tillgång och efterfrågan.

Verktyg för att bibehålla ett robust elsystem

Elanvändningen i Sverige förväntas öka kraftigt fram till 2045, främst på grund av elektrifiering av transporter och industri. En ökad digitalisering kommer att öka behovet av elkrävande serverhallar. I flera nyligen framtagna scenarier dubbleras elanvändningen till 2045.

En omställning till ett fossilbränslefritt energisystem innebär stora förändringar med många utmaningar. Om inte elproduktionen på nationell nivå byggs ut i motsvarande takt som användningen, uppstår ett underskott som främst kommer att drabba regioner med liten elproduktion.

För att bibehålla ett robust elsystem med balans på tillgång och efterfrågan, god elkvalitet och tillräcklig effekt i alla delar av Sverige, finns flera verktyg att använda. Nedan listar vi några av dem.

Energi- och el-effekt-effektivisering

El-effekt-effektivisering innebär att man minskar topparna i elanvändningen. Detta ger stora besparingar eftersom elnätet och dess komponenter måste dimensioneras för den högsta effekten under året.

En ökad elektrifiering, övergång från fossila bränslen till el, leder nästan alltid till att man får energieffektivare processer. Elektrifieringen ger också bättre möjligheter att el- och effekteffektivisera med flexibilitets och lastbalanseringslösningar. Ett exempel på detta är laddning av elfordon när belastningen på elnätet är låg.

Ny kraftledningar

Att bygga nya kraftledningar är det självklara sättet att öka möjligheten att överföra mer el. Kraftledningar måste byggas ut dels när det ansluts nya användare, dels om befintliga användare behöver mer effekt.

Utöver stora kostnader är långa ledtider ett hinder för en utbyggnad. Långa ledtider beror i allt högre grad från den tid det tar att få miljötillstånd för en kraftledning. Acceptansen för nya stora kraftledningar är låg och möjligheter att överklaga utnyttjas i allmänhet så långt det går. Ledtider på 8–12 år är vanliga.

Ju större effekt som ska överföras desto högre spänning vill man ha på elen som ska överföras. En högre spänning kräver i sin tur bredare ledningsgator vilka gör ett större intrång och mer motstående intressen påverkas. Där det är lämpligt förläggs kablar under mark. För stora effekter/ höga spänningar måste detta ske med likströmsteknik (HVDC) vilken är betydligt dyrare än traditionella luftledningar. Tekniken är också mer komplex.

Lagring av el

El måste produceras i samma ögonblick som den används. Om det inte finns ett kraftverk som kan leverera elen så måste den tas från ett energilager, till exempel ett batteri. Det finns ett antal olika motiv för att lagra el;

Balansering av energi/effekt
Slippa vara ansluten till elnät – batterier i olika former; fordon, telefon, mm
Uppstart efter ett elavbrott
Lagring för ö-drift och system som inte är anslutna till elnätet (off-grid)
Kapning av effekttoppar (peak-shaving)
Utnyttja prisdifferenser (lagra vid billig el – sälj vid dyr el)

I takt med att andelen förnybar variabel el främst från vind och solkraft ökar i Sveriges elmix ökar även behov för att lagra el från tillfällen med hög produktion till perioder med mindre produktion (vindstilla och ingen sol). Allt större prisvariationer som följer tillgång på el ger en drivkraft att investera i energilagring. Lagring av el kan ske på olika sätt;

Vattenmagasin

I Sverige är de dammar som finns i anslutning till vattenkraftverk en mycket viktig resurs för energilagring. Detta är den vanligaste lagringsformen i Sverige. Kostnad för lagring är jämfört med andra metoder mycket låg. Responstiden är relativt snabb varför vattenkraften används för att balansera efterfrågan av el.

Vätgas

Lagring via vätgas är en metod som fått stor uppmärksamhet de senaste åren. Stora summor satsas på att utveckla teknik för produktion, lagring och omvandling av vätgas. Drivkrafterna är vätgasens olika bidrag till omställningen av energisystemet genom;

att ersätta fossila bränslen i industriella processer tex vid stål produktion
som drivmedel i fordon främst tunga transporter
som lagring av energi

Tekniken är dock på flera områden ny och det finns anledning att noga utreda förutsättningar inför ett projekt inom vätgas. En fortsatt snabb teknik och kostnadsutveckling förväntas samt stora stödprogram för detta på EU och nationell nivå.

Batterier

Även inom området batterier sker en snabb utveckling främst driven av fordons och elektronikindustri. Kostnaden för batterier sjunker snabbt men är fortfarande hög för att storskalig lagring ska vara lönsam generellt.

I dagsläget finns det största batterilagret i Sverige i Uppsala. Vattenfall driver där ett forskningsprojekt där batterier används främst för att kapa effekttoppar i elnätet. Totalt kan batterierna lagra 20 MWh och avge en effekt på 5 MW.

Den stora mängd batterier som kommer att finnas i elfordon ger tillsammans en stor lagringskapacitet. Genom att kontrollera dessa batterier på klusternivå kan de även bidra till att stabilisera elsystemet.

Fjärrvärme

Behovet av fjärrvärme styrs till stor del av utomhustemperaturen. Sommartid är elproduktionen liten. Fjärrvärme innebär att el till värme (värmepumpar) kan undvikas när behovet av el är som störst. Även elproduktionen från kraftvärme följer denna temperatur, vilket ytterligare förbättrar balansen i elsystemet.

Genom att använda ackumulatorer för värme och att styra leveransen av fjärrvärmen på ett genomtänkt sätt uppstår en möjlighet att planera värme och därmed elproduktionen något. El kan då produceras när priset är högre och ge ett bättre bidrag till att stabilisera elsystemet.