Det är inte bara effektbalansen, det vill säga tillgången till el varje given sekund, som hotas vid en snabbavveckling av svensk kärnkraft. Ett annat problem är att kärnkraftens bidrag till stabiliteten i elnätet skulle gå förlorad, vilket i värsta fall kan leda till systemkollaps. Det visar en rapport som konsultföretaget Sweco tagit fram åt Uniper Sverige.
Rapporten påvisar tänkbara konsekvenser av en snabbavveckling av kärnkraften. Och vilka nya utmaningar och risker en fortsatt okontrollerad energiomställning kan innebära för elsystemet och indirekt för samhället.
– Det svenska elsystemet har ett av världens bästa elkvalitet, men elkvaliteten kommer att försämras till följd av mindre marginaler efter 2020, då bland annat fyra kärnkraftsreaktorer har fasats ut av kostnadsskäl, säger Johan Svenningsson, vd för det svenska ägarbolaget inom energikoncernen Uniper.
– Ett högteknologiskt samhälle som är uppkopplat i realtid kommer även framöver att kräva en hög elkvalitet. Därför måste vi redan nu förhålla oss till den förändring som elsystemet står inför. Hur ska elkvaliteten säkerställas och vem tar ansvaret för de systemtjänster i form av stabilitet och tillförlitlighet som kärnkraften levererar idag. Jag föreslår därför att Svenska Kraftnätnät får i uppdrag att, i samråd med marknadens aktörer, utreda behovet av elkvalitet för samhället och industrin, belysa risker förknippade med sämre elkvalitet, och ange nivån på elkvalitet och hur den kan bibehållas, säger Johan Svenningsson.
Elektricitet förbrukas i samma stund som det produceras, vilket ställer höga krav på synkronisering mellan elproduktion och eldistribution. Elsystemet måste i realtid kunna hantera förändringar i utbud och efterfrågan på el. För att det ska vara balans mellan produktion och förbrukning, bör spänningsfrekvensen i elnätet ligga på 50 hertz – inte mindre än 49,9 hertz och inte mer än 50,1 hertz.
Systemets förmåga att upprätthålla spänningsfrekvensen även vid snabba avvikelser, är beroende av den så kallade svängmassa de olika kraftslagen kan erbjuda. Med mycket svängmassa får systemet den tid som behövs för att justera spänningsfrekvensen och är därmed mer stabilt, elkvaliteten blir bättre. Med lite svängmassa är det svårare att upprätthålla spänningsfrekvensen, och systemet blir mindre stabilt, elkvaliteten försämras.
Kärnkraften och vattenkraften drivs av stora generatorer, som bidrar till en majoritet av svängmassan i systemet. Sol- och vindkraft bidrar i dagsläget inte till svängmassa, och ju högre andel väderberoende elproduktion desto mer instabilt blir systemet.
En spänningsfrekvens under 49,0 hertz leder till störningar i eldistributionen. Problemen kan börja med en mindre lokal störning, där frekvensfallet snabbt kan eskalera och spridas till andra områden, för att därefter orsaka en total systemkollaps med flera timmars avbrott i elförsörjningen över stora geografiska områden. För att minska riskerna vid ett frekvensfall, kan systemoperatören Svenska Kraftnät tvingas att koppla bort kunder och stänga ned utlandsförbindelser.
Sweco har genomfört simuleringar av spänningsfrekvensen utifrån ett antal tänkbara scenarier, där samtliga scenarier utgår ifrån ett elsystem utan kärnkraft 2021.
Utan kärnkraft skulle elnätet inte klara att hålla frekvensen över 49 hertz vid en plötslig störning i systemet, under tre procent av tiden vilket skulle innebära en förhöjd risk cirka 11 dagar under ett år.
Skulle det därtill bli torrår då vattenkraften inte bidrar lika mycket med svängmassa, något som kanske sker redan i år, skulle risken för motsvarande frekvensfall öka till hela 15 procent av tiden, vilket innebär cirka 55 dagar under ett år. Det ska ställas i relation till dagens situation där frekvensen normalt inte går under 49 hertz.
En snabbavveckling av svensk kärnkraft skulle enligt Swecos analys dessutom leda till en kraftigt ökad elimport, och därmed till ökade koldioxidutsläpp med motsvarande cirka 35 miljoner ton om året.
