[I samarbete med Fortum] Om drygt tjugo år förväntas Sverige göra av med dubbelt så mycket el som idag. Det beror på att allt som idag drivs på fossila bränslen - som bilar, godstransporter och tung industri - ska använda fossilfri el för att Sverige ska minimera vår personliga och kollektiva klimatpåverkan.

Man kan se det som att vi nu ska slutföra den övergång från olja till el som påbörjades  under 1970- och 1980-talet och som då kom halvvägs. Då slutade vi i stort sätt att använda olja för uppvärmning av bostäder och fastigheter, vilket fördubblade vår elanvändning på 20 år. För att förstå om och hur  det kan ske, måste vi först förstå hur fysik och mekanik styr elsystemet.

Sveriges elförbrukning på ca 140 TWh per år ska alltså dubblas till närmare 300 TWh 2045. Men krångligt nog är lösningen inte att öka elproduktionen över året. Hur mycket el som kan produceras totalt på ett år är nämligen inte alls lika viktigt som att kunna producera tillräckligt med el när den behövs - liksom att se till att den också kan överföras till de som behöver det. Det behöver också vara balans mellan konsumtion och produktion hela tiden, dygnet runt och året runt, för att det komplexa elsystemet och det som är anslutet till det inte ska gå sönder.

Sverige gör av med absolut mest el någon kylig morgon eller kväll i januari och februari varje år. Det stora behovet då skapar då rekordbelastning av det svenska elnätet under den så kallade topplasttimmen. Förra vintern inträffade den mellan klockan åtta och nio på morgonen den 12:e februari. Det är för denna enda timme som hela systemet är dimensionerat. Allt är förstås inte egen elproduktion. Import av el och att det finns avtal med stora elanvändare att stänga av en stund hjälper också till att hålla balansen de mest intensiva timmarna!

Olika sätt att producera el behövs

Samtidigt är elproduktionen inte som legobitar, som har liknande egenskaper även om de finns i olika färger och storlekar. Nej, olika energislag har helt olika egenskaper och måste därför komplettera varandra som spelarna i ett fotbollslag! All väderberoende produktion förutsätter därmed att systemet har reglerförmåga för att kunna producera el på annat håll de timmar eller dagar när det är mulet och vindstilla.

När man ökar produktionsförmågan i ett system genom att bygga vindkraftverk kan man därför aldrig räkna med att de producerar mer än mellan 25 och 50 procent av sin installerade kapacitet per år, helt enkelt för att det ibland blåser som sjutton och ibland ingenting.

Då måste man se till att det finns planerbar kraft  på annat håll som kan täcka upp för vädrets variationer. I Sverige kommer den planerbara kraften från vatten och kärnkraft som tillsammans står för 74 procent av vår produktion. Vintertid levererar även fjärrvärmekraftverken viktig effekt lokalt.

I Sverige producerar kärnkraftverk ungefär lika mycket hela tiden medan vattenkraften styrs för att leverera det som behövs beroende på hur mycket vindkraften producerar. Vattenkraftens magasin fungerar dessutom som enorma säsongslager för produktionen.I Frankrike har man istället valt att bygga kärnkraftverk som är anpassade för att också fungera som reglerkraft. Drygt 70 procent av Frankrikes el kommer från deras 56 reaktorer och när de är så många ger de tillsammans en stor reglerförmåga även om varje enskild anläggning bara justerar sin produktion lite grann.

Elproduktion behövs där det går åt mest el

De senaste decennierna har Sverige både lagt ned kärnkraft i södra Sverige och byggt vindkraft i norra halvan av landet, dessutom har ny lagstiftning gjort att kraftvärmeverk tagits ur drift  i flera städer. Att du idag läser det här via mobilen istället för i ett tryckt magasin har också förändrat var i landet stora elanvändare finns. Färre pappersbruk och fler serverhallar helt enkelt. Det betyder att elnätet också behöver byggas om när producenter och konsumenter ska anslutas på nya ställen.

På det har dessutom Europa knutits samman mer med varandra, så elen flödar idag på ett annat sätt än för trettio år sedan. Vi är på väg in en omställning lika revolutionerande som när elen gjorde sitt intåg i samhället, i Sverige 1884. Det enda som inte ändrats är behovet av ständig balans i systemet, för fysikens lagar rår vi inte på.

Att se till att alla får den el de behöver när de behöver den är det viktiga, inte hur mycket som förbrukas totalt över året. För att kunna hantera ett elbehov som är dubbelt så stort som idag ställer det nya krav på ett nät som redan idag är ett av världens äldsta och som regelbundet inte klarar av de nya kraven. Såväl Stockholm, Uppsala, Västerås och Malmö är städer där kapacitetsbristen med jämna mellanrum förhindrar nybyggnation av bostäder, kontor och industrier, helt enkelt för att man inte kan få fram tillräckligt med el!

Det behövs alltså mer kapacitet i själva elnäten, men det behövs också finnas så kallad motkraft på mottagarsidan som påverkar hur mycket av kapaciteten i näten som kan användas. För det behövs planerbar kraft som kan leverera sådant som svängmassa och andra tjänster.

Enligt Svenska kraftnät, som ansvar för stamnäten i Sverige, har effektbalansen i södra Sverige försämrats med 70 procent de senaste tio åren när kärnkraft i Ringhals, Barsebäck och Oskarshamn lagts ned liksom kraftvärme i bland annat Stockholm, Göteborg och Malmö. Det betyder att även om det byggs mer elnät från de norra delarna blir svårt att använda den ökade kapaciteten i elnätet.

Genom att ansluta batterier till elnätet och som tidigare nämnts i förväg avtala med industrier om att dra ned på sin produktion kan effekttopparna jämnas ut lite och till en viss gräns är det samhällsekonomiskt smart att göra det istället för att bygga kraftproduktion bara används ett fåtal timmar per år.

Samtidigt blir allt som går på el allt energisnålare. Sedan den första halvan av övergången från olja till el avslutades i början av 1990-talet har vår elanvändning legat konstant på ca 140 TWh per år, trots att vi använder betydligt mer elektriska saker nu. Den utvecklingen förväntas fortsätta. Så vad är det som gör att politiker och näringsliv räknar med ett fördubblat totalbehov?

En förklaring är att det går åt mycket el att tillverka fossilfri vätgas, som i sin tur anses vara nyckeln till att stål- och kemiindustri, sjöfart och flyg ska kunna ersätta fossila råvaror och bränslen. Mer el och mer effekt kräver även att näten moderniseras och samtidigt får ökad kapacitet.

Foto: Monisha Selvakumar / Unsplash

Bristande kapacitet ger högre priser

I Europa knyts elmarknaderna samman allt mer. Samtidigt som det ger bättre möjligheter att använda den produktion som finns så skapar det också nya utmaningar när elen flödar nya vägar. Så när exempelvis Norge bygger ut exportmöjligheterna till Storbritannien så får det också återverkningar i Sverige.

Eftersom energiproduktionen i södra Sverige minskat så minskar också överföringskapaciteten i stamnäten mellan norra och södra delarna av landet. Förklaringen är att det behövs en så kallad motkraft i näten för att uppnå den kraftbalans som krävs för att kapaciteten ska bli optimal.

Det har också ökat behovet av att importera planerbar kraft från länder som Danmark, Tyskland och Polen, alla länder vars planerbara kraft i hög utsträckning produceras  med kol eller gas.

Det får tre effekter, dels att Sveriges elanvändning blivit lite skitigare trots att nästan all produktion här varit fossilfri i fyrtio år, dels att vår möjlighet att exportera fossilfri el till kontinenten minskat och slutligen att halva Sverige numera priskopplar till Kontinentaleuropa där det är gaspriserna som sätter elpriset.

Enligt forskningsinstitutet Elforsk, hade elpriserna varit 30 - 40 procent lägre i prisområde 3 och 4 om Ringhals 1 och 2 inte lagts ned i förtid. 2021 betalade hushållen i södra Sverige hisnande 35 miljarder mer för sin el jämfört med de i norr. Marginalerna är numera så små att elpriset i södra Sverige kan skifta med en faktor fem bara genom att en elöverföring mellan Finland och Estland justeras något mellan två enskilda timmar.

Ökat intresse för både kärnkraft och vindkraft - i kombination

Efter olyckan i Fukushima bestämde sig Tyskland för att snabbavveckla sin kärnkraft och har sedan dess i huvudsak ersatt den med gas och kol, där ungefär hälften kommer från Ryssland. Vilka problem det medför har de senaste månaderna blivit tydligt för alla. För trots stora investeringar i sol- och vindkraft under 2000-talet och där en växande opinion bromsar tillväxttakten blir det alltmer tydligt att det även behövs stora mängder planerbar kraft för att systemet ska fungera och mängden fossilfria kraftslag som har de nödvändiga egenskaperna är begränsat. (Klicka här för att se hur smutsig elen är i olika länder)

Det är alltså inte så konstigt att fler och fler länder intresserar sig både för storskalig havsbaserad vindkraft, som producerar el fler timmar per år än landbaserad vindkraft,, och för små modulära reaktorer (SMR). SMR har funnits länge i isbrytare, ubåtar, de som nu licensieras är dock lite större. Med en kapacitet på runt 300 - 500 MW kan en SMR leverera mellan en fjärdedel och en tredjedel av en traditionell reaktor på runt 1200 MW. Dessa reaktorer ryms på en fotbollsplan och kan leverera mycket el eftersom den kan gå på full effekt i princip årets alla timmar. Det gör dem även lämpade till att producera vätgas. Genom serietillverkning av reaktorerna räknar tillverkarna att de ska bli relativt billiga, vilket också gör det möjligt att elen kan produceras nästan lika billigt som vindkraft, räknat per kWh.

I Kina och Ryssland finns redan några enstaka reaktorer av SMR-typ i drift och många fler är planerade. Nyligen gav den brittiska regeringen de första tillstånden för att projektera ett dussintal SMR som ska installeras i landet som ett led i landets nya satsning på kärnkraft. I såväl Kanada som USA har specifika platser valts ut och i det förra fallet har markarbetena påbörjats. Även Frankrike, Estland, Polen och Rumänien planerar att driftsätta små modulära reaktorer innan år 2030.

Det finns inte en enda lösning

För att skapa ett system som kan producera tillräckligt med el för att klara klimatomställningen behöver vi alltså både planera för ett balanserat system med tillräcklig kapacitet och öka överföringskapaciteten i näten. Vi behöver samtidigt se till att produktionskapaciteten är en blandning av väderberoende, flexibla och planerbara energislag för att säkerställa att vi kan få all den el och den effekt vi behöver 2040, och så behöver dessutom vi se till att alla de energislagen är fossilfria.

Det viktigaste att komma ihåg är att det inte finns en enda lösning på elpusslet, utan att det kräver en kombination av många olika lösningar.

Läs om hur Fortum arbetar för att driva föränd­ringen för en renare värld. De vill säker­ställa en snabb och pålitlig övergång till en koldi­ox­id­ne­utral ekonomi genom att förse kunder och samhällen med ren energi och hållbara lösningar. Läs mer hos Fortum.