Gasturbiner och flexibel elförbrukning kan säkra leveranstryggheten i elsystemet

– Vid extrema väderhändelser som bara inträffar med flera års mellanrum kan gasturbiner kostnadseffektivt gå in och producera el till hushåll och industrier. Men de behövs bara några få timmar enstaka år, så på dagens elmarknad är det inte lönsamt för företag att investera i gasturbiner utan nya incitament, säger Malin Strand, affärsutvecklingschef på Energiforsk.

Fyra grupper av forskare och analytiker har tillsammans med Energiforsk analyserat hur det svenska elsystemet kan utvecklas fram till 2035, innan ny kärnkraft kan finnas på plats. De har bland annat undersökt hur Sverige kan klara utmanande situationer och extrema väderhändelser, till exempel kalla vinterdagar när det blåser lite under lång tid.

Rapporten visar att vid enstaka, kalla vinterdygn med lite vind kan elsystemet balansera utbud mot efterfrågan kostnadseffektivt med bland annat vattenkraft, import av el, batterier och att elkonsumenter flyttar sin elförbrukning några timmar. Om det å andra sidan blåser lite flera veckor i sträck behöver vätgasproduktion och elanvändning i fjärrvärmen minska och vid behov kan även gasturbiner användas.

– Gasturbiner är relativt billiga att investera i, men dyra i drift. De är därför ofta en kostnadseffektiv lösning för att hantera korta men extrema väderhändelser, men kostnaden kan trefaldigas om systemet måste klara ogynnsamt väder samtidigt som produktion och elkablar faller bort, jämfört med om det dimensioneras för ett normalår, säger Markus Wråke, vd på Energiforsk.

Sällsynta längre perioder med energibrist, som torrår med lite vind, kräver att hushåll och industrier mer långvarigt behöver minska elanvändningen, eventuellt ihop med gasturbiner som har tillräckliga bränslelager.

Den samhällsekonomiska kostnaden för gasturbiner som reserv under ett vädermässigt vanligt år är mellan 1 och 2 miljarder kronor per år, exklusive bränslekostnader. Om gasturbiner däremot även ska klara att både en reaktor och en exportkabel slutar fungera under ett ogynnsamt väderår kan kostnaden öka till 4 miljarder kronor per år.

– Sverige står inför ett val: Hur extrema situationer vill vi att elsystemet ska kunna hantera och hur mycket är vi beredda att betala för det? Staten behöver göra en avvägning mellan kostnad och nytta av hög leveranssäkerhet, i synnerhet vid extrema väderhändelser, säger Malin Strand, affärsutvecklingschef på Energiforsk.

Landbaserad vindkraft är det kraftslag som kan bidra mest till 2035 när elefterfrågan ökar, totalt med upp till 90 procent av all ny elproduktion. Men i dag bromsas utbyggnaden av bland annat långa tillståndsprocesser, kommunala veton och låg lokal acceptans. Om trenden inte bryts kommer det leda till högre elpriser när efterfrågan ökar, vilket påverkar både industrin och hushållen.

– Resultaten i den här rapporten ligger i linje med de analyser vi i basindustrin har gjort och bekräftar behovet av en utökad strategisk reserv. Vår bedömning är att gasturbiner i kombination med efterfrågeflexibilitet från industrin i en strategisk reserv kostnadseffektivt kan bidra till ett robust energisystem, säger Johan Bruce, verksamhetsansvarig på basindustrins samarbetsorganisation SKGS, som bidragit med faktaunderlag till studien.

Fyra utmanande situationer

Fyra grupper med forskare och analytiker har analyserat möjliga utmanande situationer för elsystemet och hur de kan hanteras. Nedan är fyra exempel från deras analyser.

Chalmers – kall vinter med lite vind

Chalmers har gjort en analys av ett väderår med kall vinter och lite vind, som statistiskt inträffar en gång på 40 år. Utan åtgärd skulle Sverige drabbas av effektbrist på drygt 5 GW. Ett kostnadseffektivt sätt att hantera det är genom gasturbiner ihop med bränslelager. Gasturbinerna kan då producera el de relativt få timmar Sverige annars skulle ha effektbrist.

Quantified Carbon – torrår med lite vind

Ett annat möjligt väderår är en torr höst och vinter samtidigt som vindkraftsproduktionen är låg, som Quantified Carbon har analyserat. I en sådan utdragen situation kan inte hushåll och företag bidra till en lösning genom att flytta sin elförbrukning i tid. I stället är en möjlig lösning att industrin drar ner sin produktion, vilket kan försämra konkurrenskraften. För att undvika det kan investering i gasturbiner med bränslelager lösa utmaningen, alternativt överdimensionering av antingen väderberoende eller planerbar elproduktion.

EA Energianalyse – bortfall av elproduktion under utmanande väderår

EA Energianalyse har analyserat en situation där stora kraftverk går ner och slutar producera, en exportkabel slutar kunna överföra el, samtidigt som det antingen är ett torrår eller lite vind i Nordeuropa. Analysen visar hur viktigt det är med möjlighet till elimport via Danmark, när vädret är olika i olika delar av norra Europa. Situationen innebär att Sverige under 300 timmar, alltså knappt två veckor ett sådant år, kan få mycket höga elpriser på 1,6–3,4 kronor per kWh, om det finns reservkraft i form av till exempel gasturbiner. Utan sådana reserver skulle priserna kunna rusa till över 40 kronor per kWh dessa timmar.

Profu – mest ansträngda timmen vid utmanande väderår

Profu har analyserat den timme med maximalt behov av el vid olika väderår. Analysen utgår från vind- och solel inte producerar alls den timmen, eftersom elefterfrågan kan vara som störst just vid ett sådant tillfälle. Dagens kärnkraft, kraftvärme och vattenkraft har kompletterats med 5 GW gasturbiner, vilket kan jämföras med att vattenkraften i dag har en total installerad effekt på cirka 16 GW. Resultatet är att efterfrågeflexibilitet ihop med gasturbiner och import av el ser till att efterfrågan och utbud av el blir lika stort, men gasturbinerna behövs bara endast enstaka år och vid kortare perioder. Gasturbinerna skulle kunna ersätta importen, men de flesta av åren är tillgången till el i grannländerna tillräcklig ändå.

Om rapporten ”Så får industrin tillräcklig med el till 2035”

”Så får industrin tillräcklig med el till 2035” är en slutrapport från Energiforsks forskningsprogram Nepp om hur det svenska elsystemet kan utvecklas fram till 2035. Syftet med rapporten är att visa hur elsystemet kan se ut innan ny kärnkraft kan finnas på plats och vad som behöver göras på kort sikt för att möjliggöra detta.

Analyserna i rapporten utgår från två olika scenarier, där den totala efterfrågan av el ökar från dagens cirka 135 TWh till antingen 185 eller 255 TWh 2035.

Möjliga lösningar för att klara utmanande situationer som analyserats är dels efterfrågeflexibilitet, att hushåll och industrier minskar eller flyttar sin elförbrukning i tid, dels investeringar i gasturbiner som kan producera el. Gasturbiner kan eldas både med fossilgas och fossilfria bränslen som biogas.

Rapporten består av resultat från fyra olika grupper med forskare och analytiker från Chalmers tekniska högskola respektive energikonsultföretagen EA Energianalyse, Profu och Quantified Carbon.

Energiforsks program Nepp är ett tvärvetenskapligt forskningsprogram om hur Sverige kan få ett robust, hållbart och konkurrenskraftigt energisystem. Det finansieras av ett 30-tal företag och organisationer inom industrin och energibranschen, däribland Energimyndigheten.

Rapportens 14 viktigaste slutsatser finns här.

Rapporten kan läsas i sin helhet här.