Den som blott i någon mån har läst rubriker här i landet under de senaste åren, vet att Sverige står inför en gigantisk utmaning, när det gäller stabil och tillräcklig elförsörjning i alla landets regioner.
Av Michael Jensen, energijournalist
Redan i dag är elleverantörer i Stockholmsområdet, Malmöregionen och flera andra orter i mellersta och södra Sverige tvungna att neka kunder nyanslutning eller ökade effektuttag i eksisterande anslutningar, därför att det inte går att garantera leveransen under alla förhållanden utan att dessa nya eller effektökade anslutningar riskerar destabilisera elnätet. Det kan medföra omfattande avbrott och skador på nätutrustning och kritiska infrastrukturer inom transport och samhället generellt. Liksom att avbrott lämnar privatkunder isolerade i kalla mörka hus och industrin i de påverkade områden stillastående med millionförluster som resultat.
Även om sådana scenarier låter dystopiska och främmande för oss i trygga Sverige, där högkvalitetsel under decennier har funnits tillgänglig i uttagen 99,98 procent av tiden, och brödrosten och kaffebryggaren varje morgon ser till, att vi får marmeladsmörgåsar och kaffe att starta dagen på, så är detta den nya verkligheten för majoriteten av svenskarna och svenskt näringsliv om inte det sker radikala ändringar i mängderna av tillgänglig effekt och överföringskapacitet i eldistributionen.
Sverige har i många år haft en stabil elproduktion av hög kvalitet baserat primärt på vatten- och kärnkraft supplerat med lokala biomassa-drivna kraftvärmeverk som förutom el också har levererat fjärrvärme till bostäder, industri och näringsliv. I alla år har den svenska elproduktionen varit både effektiv och haft mycket låga utsläpp av förorenande och klimatpåverkande gaser eftersom fossila bränslen bara i ytterst begränsat omfång har använts.
Vattenkraften produceras av naturliga skäl i landets nordliga delar och kärnkraften har primärt varit placerad i södra och mellersta Sverige, där största förbrukningen finns eftersom här finns största tätheten av befolkning och elhungrig industri. Nedläggningen av först Barsebäck, sedan två reaktorer vid Oskarshamns kärnkraftverk och nu reaktorerna i Ringhals (där en reaktor stängts ner redan och ytterligare en skall stängas vid årsskiftet 2020/2021) medför en stor effektförlust som delvis har kompenserats genom en utbyggnad av vindkraften.
El produceras i Norr men används i Syd
Tyvärr har det nationella elnätet en begränsad överföringskapacitet ifrån nord till syd, endast 7 Gigawatt går att transportera kontinuerligt om stabilitet och kvalitet ska upprätthållas under längre perioder. Men även regional och lokal eldistribution är underdimensionerad idet transporten från det nationella högspänningsnätet till regionala och lokala näten inte i alla tillfällen är på plats och tillräckligt dimensionerad.
Effektunderskottet förorsakat av kärnkraftnedläggningarna kan alltså inte fullt ut kompenseras med el från landets norra delar och det uppstår kapacitets- och effektbrister som förhindrar ekonomisk växt och utbyggning av vitala samhällsfunktioner inom transport och digital infrastruktur. Det finns inte produktionsbrist på el i Sverige, tvärtom finns ett överskott av el och vi är nettoexportörer av el tex till Danmark, Finland och Baltikum. Man måste också betänka att elintensiva satsningar i Norrland som HYBRIT, Northvolt och den fabrik kinesiska Kedali Industry bygger i anslutning till Northvolt innebär att den norrländska elen kan komma att behövas i Norrland och att det inte blir någon export till södra Sverige. Bara själva fossilfria stålprocessen HYBRIT kommer i full produktion behöva använda 10 procent av hela den el som förbrukas i Sverige idag.
Kapacitetsutökning i landets nationella och regionala elnät sker inte över månader och år men närmare decennier. Samhällets behov för el till elektrifiering av industri, transport med mera växer däremot exponentiellt och det är därför imperativt att något händer mycket snabbare än vad en nationell nätutbyggning kan leverera.
Två problem
Åtminstone två problem måste lösas om landets växt och modernisering ska upprätthållas. Dels ska mängden av tillgänglig effekt ökas för de samhällsfunktioner som behöver den, härunder industri, transport, bostäder och infrastruktur, dels ska utmaningarna anknytande till förnybar väderberoende energi som sol och vind mötas, nämligen att dessa är volatila och inte går att produktionsplanera i stor mån från dag till dag, vecka till vecka och månad till månad. Ett annat problem vid väderberoende energi är att den är dålig på att upprätthålla korrekt nätfrekvens. Nätfrekvensen på 50 Hz är vital att hålla inom en tolerans på bara 0,5 Hz åt värt håll, alltså frekvensen får inte sjunka under 49,5 Hz eller stiga över 50,5 Hz. Om inte nätfrekvensen kan hållas inom toleransen uppstår avbrott och skador på utrustning i nätet och hos kunderna. Det som upprätthåller frekvensen är nätets ”svängmassa” eller tröghet om man så vill, alltså den fysiska massan som finnas i turbiner och generatorer som på grund av sin höga vikt (massa) roterar vid stabilt moment även när de belastas hårt vid stort effektuttag. Vindkraftverk och solpaneler har ingen eller bara ytterst begränsad svängmassa och olika tekniska och ofta dyra och komplicerade åtgärder måste tas om man vill hålla rätt frekvens vid stora effektuttag utan hjälp från fysisk svängmassa i traditionella produktionsanläggningar.
Nu när det från politisk håll är beslutat att kärnkraften ska läggas ner framemot 2045 och att all svensk el ska bli förnybar och inte bara fossilfri och CO2-reducerad, står det svenska samhället inför en gigantutmaning nämligen: att ha tillräckligt med högkvalitet el tillgänglig på rätt ställe, när det är lämpligt och när den behövas.
Omläggningen till förnybar energi är ett avsked med en industriell världsbild
Den komplicerade övergången till ett elsystem baserat på uteslutande förnybar energi är en kollision mellan två världsbilder som spänner från ett traditionellt industriellt tänkande kring planerad elproduktion baserad på lagrad energi (uran/vattenmagasin) till ett adaptivt el-ekosystem som huvudsakligen anpassar förbrukning och produktion till de resurser som momentärt finns tillgängliga i form av sol och vind. För att jämna ut toppar och dalar i ett sådant system och ändå vara säker på att få rostat bröd och kaffe på morgonen måste någon sorts baseffekt finnas tillgänglig.
I Sverige har vi lyckligtvis vattenkraften men om den ska lyfta all baseffekt utan hjälp från tex kärnkraft utmanas systemet ändå och extra lagring måste etableras i form av batterier eller kemisk bunden energi som tex vätgas.
Hur blir elnäten smarta?
Men hur blir ett sådant el-ekosystem smart? Utan massiv datorkraft och artificiell såväl som human intelligens går det inte, det måste finnas en ”hjärna” i systemet som beslutar vad som ska göras när det finns överskott av energi och motsatt vad som göras vid underskott.
”Hjärnan” i de smarta näten utgörs bland annat av teknik och styrprogram som flyttar runt på energi och dirigerar den till de behov som har prioritet och bort ifrån de behov som kan skjutas upp som tex golvvärme i ett hus som har en termisk lagringsförmåga och därför inte behöver tillföras effekt hela tiden eller det kan vara en värmepump eller vattenvärmare. ”Hjärnan” kan också vara marknadsplattformar där olika aktörer kan sälja och köpa effekt i elsystemet och på det sätt frigöra eller erbjuda effekt som har ett ekonomisk och samhällsmässigt värde. Elektrisk effekt som handlas på sådana plattformar insamlas och hanteras av ”aggregatorer” via enskilda elkonsumenter som på olika tidpunkter kan frige effekt från funktioner i industri eller bostäder. Den utbjudna effekten kan då köpas av en marknadsaktör som tex ett lokalt eller regionalt elbolag som i sin tur kan sälja den till en slutkund. På så sätt styrs effektuttaget och den totala belastningen av ett givet nät reduceras men ändå säkras det att funktioner (kunder) som behöver effekten har den tillgänglig. Ett exempel på en sådan smart effektmarknadstjänst är SWITCH som är en plattform som utbjudas av E.ON och är utvecklat i europeiska forskningssamarbetet Coordinet.
Smarta nät är en del av lösningen
Att göra elnäten smarta och förse dem med ”hjärnor” räddar i sig själv tyvärr inte Sverige från den ultimative el-kollaps eftersom det ändå måste finnas tillräckligt med baseffekt i systemet så att alla vitala funktioner i samhället kan upprätthållas till alla tider men också tillräckligt med effekt till att säkra ekonomisk växt och kontinuerlig modernisering samt en hög levnadsstandard. Ingen svensk är väl intresserad av att uppge sitt morgonkaffe eller dusch eller möjligheten att skaffa en elbil.
För att säkra en konstant tillgänglig baseffekt överallt i Sverige till alla tider måste ett förnybart energisystem säkra tillräcklig lagerkapacitet till at jämna ut de volatila produktionsmönster som väderberoende energiproduktion har och säkra både kortsiktig effekt- och balanskapacitet och säsonglagring som håller oss varma på vintern och industrin rullande året runt.
För att uppnå baskapacitet i näten måste dessa ändå byggas ut oavsett om smarta nät kan reducera effektbelastningen något och därmed ge oss lite mer tid att få planerat och byggt ett nationellt nät som har den nödvändiga kapaciteten till att vi kan växa som nation och klara oss i den globala konkurrensen.
