Planerbart, energilager, kundflexibilitet – Energiföretagen förklarar

Planerbar elproduktion

Många pratar om behovet av planerbar elproduktion, men vad är det? För att förstå begreppet är det enklast att beskriva de kraftslag vi har i Sverige. Enkelt uttryckt är planerbar produktion sådan som kan förutses. Vi kan bestämma när ett vattenkraftverk, kärnkraftverk eller värmekraftverk ska producera och hur mycket, men vi kan inte bestämma om vinden ska blåsa eller solen ska lysa, eller hur mycket.

• Vattenkraft är både planerbar och icke-planerbar. I Sverige dominerar planerbar vattenkraft där vatten lagras i magasin så att vattnet kan användas efter behov. Under vintern, när elanvändningen är hög, tappas magasinen av och när snön smälter på våren fylls magasinen igen. Genom sin flexibilitet kan vattenkraften parera för svängningar i annan kraftproduktion och efter varierad elanvändning. Denna förmåga att anpassa produktionen är mycket värdefull för elsystemet. Vi säger att vattenkraften är reglerbar. Vattenkraften är Sveriges största kraftslag och producerar under år med normala tillrinningar 65 TWh per år. Vattenkraften gav 71,2 TWh el år 2021 (Terawattimmar = miljarder kilowattimmar). Vattenkraftverk utan förmåga att magasinera vattnet kallas strömkraftverk och är inte reglerbara, elproduktionen är beroende av det naturliga vattenflödet.
• Kärnkraft räknas till de planerbara kraftslagen och producerar el med mycket låga klimatutsläpp. Kärnkraftverken är optimerade för att producera vid full effekt under större delen av året, så kallad baskraft, med undantag för produktionsuppehåll under sommaren för underhållsarbete och bränslebyte. I länder som inte har lika mycket flexibel vattenkraft som Sverige används kärnkraften i viss utsträckning även för reglering. Det finns sex reaktorer i drift på tre platser i Sverige. Kärnkraften producerade 50,5 TWh under 2021.
• Värmekraft är ett samlingsnamn för planerbar elproduktion som sker i förbränningsanläggningar, som antingen endast producerar el (så kallade kondenskraftverk) eller producerar både el och värme. Det senare kallas kraftvärmeverk, och är det effektivaste sättet att utnyttja energin i bränslet då både el och värme tas tillvara. Samtidigt producerar kraftvärmeverket vanligen el endast när värmen efterfrågas eftersom produktionen av el och värme sker samtidigt i samma process. Värmebehovet kan vara fjärrvärme under den kalla tiden på året, eller ett ångbehov inom industrin för till exempel torkning av papper. Kraftvärmeverken, som främst eldar förnybara biobränslen från skogsavverkning och avfall, finns ofta i eller nära städer. Kraftvärmen producerade 14,9 TWh under 2021. Utanför Sveriges gränser är värmekraftverk ofta eldade med fossila bränslen och används för basproduktion och reglering.
• Vindkraft är en förnybar kraftkälla och räknas som icke planerbar. Vindkraften producerar el när det blåser och produktionen varierar med vindstyrkan vid låga vindar. Vid en viss vindstyrka nås vindkraftverkets så kallade märkeffekt då det producerar konstant mängd el upp till riktigt kraftiga vindstyrkor då kraftverken stängs ner. Eftersom vinden endast är förutsägbar på kort sikt behöver vindkraften backas upp av andra, planerbara produktionsslag, till exempel vattenkraft, kärnkraft eller annan värmekraft. Vindkraften producerade 27,5 TWh år 2021.
• Solceller använder solens instrålning för produktion av el. Det är en växande energikälla för elproduktion i Sverige som likt vindkraften behöver backas upp av andra, planerbara produktionsslag. Solceller gav 1,5 TWh under 2021.

Energilager

Vattenkraftens magasin är de i särklass största energilager som används i elsystemet. I det nordiska systemet finns en lagringskapacitet på över 121 TWh, varav drygt 34 TWh i Sverige. Det kan jämföras med Sveriges totala elanvändning som normalt är 145–155 TWh per år. Inom vattenkraften förekommer också så kallade pumpkraftverk där vatten pumpas upp i magasin när elpriset är lågt för att senare kunna utnyttjas till elproduktion när priset är högt. Sverige har använt sig av ett fåtal pumpkraftverk tidigare, där Juktan i Ume älv var den största och Kymmen i Värmland ännu är i drift. Denna typ av lagring kan åter bli aktuell, till exempel undersöks att använda gamla gruvschakt. Pumpkraft finns mer av på kontinenten.

De lager som ofta nämns i debatten handlar dock om nya tekniker som ska jämna ut produktionsvariationer från förnybara energikällor som sol och vind. Framför allt vill man kunna lagra el som elsystemet inte behöver för stunden när det blåser. Ett sätt att lagra el handlar om batterier, en teknik som har byggts på några orter i Sverige för att stötta lokala leveranser.* I dagsläget finns ännu ingen färdig lösning för att lagra stora mängder vindkraftsel över längre tidshorisonter.

En annan teknik för lagring är ”power to gas”, där el görs om till vätgas eller metan för lagring. Stora industriprojekt som Hybrit och H2 Green steel satsar på denna teknik.

Värmelagring är en teknik som även har betydelse för elsystemet. Mindre dygnslager av värme i ackumulatorer har byggts ut kraftigt i fjärrvärmenät under senare år. Storskaliga lager som kan nyttjas på längre sikt byggs också, till exempel av Mälarenergi i Västerås i ett gammalt oljebergrum. Dessa stora och små lager ökar flexibiliteten i energisystemet och gör att mer el kan produceras i kraftvärmeverk, då lagren kan ersätta fjärrvärmeproduktionen under kortare tider och då möjliggöra mer elproduktion under kalla dagar. Andra projekt undersöker värmelagring i olika medier, till exempel salter.

Kundflexibilitet

Ett flexibelt elsystem ska tillgodose efterfrågan på el i alla lägen. Flera lösningar finns och håller på att utvecklas inom elproduktion, lagring och elanvändning. Flexibilitet i vattenkraft (reglering) och ny lagringsteknik (batterier och vätgas) har redan nämnts. Värmelager kopplade till fjärrvärme- och fjärrkylasystem är också lagringsalternativ för att skapa flexibilitet i elsystemet.

Inom transportsektorn samt bostads- och servicesektorn finns flexibilitetspotential på flera sätt. Det handlar om smart laddning av fordon och styrning av elanvändningen – att flytta elanvändningen från en tidpunkt till en annan – när det gäller uppvärmning, ventilation och hushållsel. Konceptet Vehicle-to-grid är en teknik där el förs tillbaka från ett fordon till elnätet. Inom servicesektorn kan styrning av elanvändningen ske främst för värmepumpar i fjärrvärmenät, ventilation, kyla och datacenter. Möjligheterna till flexibilitet inom industrin varierar mellan de olika branscherna. Huvudfokus är givetvis varuproduktionen, men industrin arbetar kontinuerligt med flexibilitet genom till exempel ökad styrning av elanvändningen.

Under de senaste två åren pågår projekt där efterfrågeflexibilitet används som ett verktyg för att hantera lokala kapacitetsbristproblem. Exempel på sådana projekt är det EU-finansierade CoordiNet och SWITCH som drivs inom CoordiNet. Läs också artikel om utvecklingen på Stockholms flexibilitetsmarknad för el.

* Några befintliga batterilager i Sverige

Vattenfall i Uppsala

Vattenfall och Boliden i Landskrona

Boo Energi och Fortum i Saltsjö-Boo