När kärnkraftens konkurrenskraft analyseras vägs produktions- och investeringskostnad för enskilda energislag vägs mot totalkostnader och energipolitiska prioriteringar för elsystemet i dess helhet. Under hösten och vintern 2021–22 har södra Sverige och Europa sett kraftigt ökade och växlande elpriser. Orsakerna till detta är många men främst beror det på en kall vinter med en ojämn tillgång på vindkraft som inte kunnat leverera el i tillräckligt stor utsträckning. När varierbar kraft (så som sol och vind) samt baskraft (till exempel kol och kärnkraft) inte lyckas täcka den ökade efterfrågan får delar av Europa i dessa fall använda sig av naturgas för att återupprätta balansen. Detta driver upp priserna eftersom ett naturgasdrivet kraftverk har en högre produktionskostnad än till exempel förnybar el eller olika typer av baskraft. Priserna för el sätts efter produktionens högsta marginalkostnad.
Vidare ledde Rysslands exportbegränsningar av naturgas till Europa till en prisökning på 467% för naturgas mellan augusti och december. Från omkring €30 per MWh naturgas i början av augusti, till nära €170 per MWh i december [Naturgas pris]. De rådande striderna mellan Ryssland och Ukraina, samt europeiska sanktioner, har även tagit priserna tillbaka till dessa höjder igen.
Under vintern har kärnkraftens konkurrenskraft diskuterats flitigt i media och frågan anses ha stor betydelse inför det kommande valet i september. Frågor om produktions- och investeringskostnad för enskilda energislag vägs mot totalkostnader och energipolitiska prioriteringar för elsystemet i dess helhet.
El som produkt
För att förstå hur hela elsystemet är uppbyggt måste det först finnas en förståelse för hur el skiljer sig från andra produkter. Låt oss jämföra med ett företag som producerar och säljer stolar. Om stolsföretaget producerar ett överskott av stolar kan överskottet förvaras i ett lager och säljas vid ett senare tillfälle, när efterfrågan ökar igen. Om de producerar ett underskott kan kunden i stället välja att köpa en alternativ produkt som en pall eller en fåtölj. Elmarknaden är annorlunda genom att producenten i dagsläget inte har några tillräckligt storskaliga eller ekonomiskt gångbara lagringsmöjligheter för överproducerad el. Kunden har inte heller några alternativ till el att välja mellan och den är dessutom en väldigt samhällskritisk produkt. De här skillnaderna skulle kunna förändras i framtiden, framför allt gällande lagring, men i dagsläget har alla dessa delar stor betydelse för både elnätet och elmarknaden.
Priset för ett stabilt elnät
Elens komplexa natur medför att utbud och efterfrågan (produktion och konsumtion) alltid måste vara i balans. I varje ögonblick en lampa tänds är det någon i andra änden som producerar den elen. För att transportera denna el mellan parterna används elnätet och här måste en viss frekvens råda för att överföringen skall fungera, i Sverige ligger denna frekvens på 50 Hz.
Om det produceras för lite eller konsumeras för mycket sjunker frekvensen på nätet. Då måste antingen produktionen ökas eller konsumtionen minskas för att reglera upp frekvensen och säkerhetsställa att elsystemet fungerar. Det omvända gäller vid nedreglering av frekvensen.
Det finns en marginal i systemet på plus/minus 0.1 Hz. Kritiskt sker vid frekvenser över 50.2 Hz då många elektriska apparater kan ta skada, samt vid frekvenser under 48.8 Hz då det finns stor risk att hela elsystemet kollapsar, en så kallad blackout. Detta skedde till exempel i Texas under februari månad 2021, med många dödsfall och höga samhällskostnader som följd.
Det är Svenska Kraftnäts uppgift att reglera frekvensen och för att upprätthålla 50 Hz vid obalanser har de traditionellt använt sig av någonting som kallas svängmassa. Detta är en snurrande massa i de generatorer som till exempel finns i ett kärnkraftverk eller vattenkraftverk. Skulle frekvensen understiga 50 Hz kan kinetisk energi tas från svängmassan vilket bromsar frekvensändringarna. Detta skapar tid för Svenska Kraftnät att finna andra åtgärder, eller stödtjänster, för åtgärda obalansen som uppstått.
I och med nedläggningen av kärnkraft, men också många kraftvärmeverk, har mycket svängmassa försvunnit ur systemet. Detta medför att Svenska Kraftnät har mindre tid att åtgärda obalanser samt att de måste använda sig av mer stödtjänster. Den sammanlagda kostnaden för stödtjänster har stigit från runt 700 miljoner kr år 2017 till 3 miljarder kr år 2021 [SK rapport 1]. Kostnaden förväntas öka till över 4 miljarder kr år 2024. Denna verksamhet finansieras till stor del av nättariffer som elproducenter och elnätsbolag betalar för att vara uppkopplade på stamnätet.
Elmarknaden och priset för el
Sveriges och den europiska elmarknaden är uppbyggd utifrån ett utbud- och efterfråganperspektiv. En sådan marknad fungerar för stolar eftersom kunderna med kort varsel kan anpassa sin stolsförbrukning till rådande prisläge. För el däremot är efterfrågan, bortsett från säsongsvariationer, närmast konstant. Samhället följer specifika trögrörliga mönster för när el används under dygnet vilket gör efterfrågan på el mindre flexibel. Ökade svängningar i utbudet medför därför kraftiga prissvängningar.
Hur mycket utbud det finns under varje timme på dygnet samt till vilket pris de olika producenter är villiga att sälja sin el för skickar de information om till marknaden. Genom detta rangordnas producenternas olika utbud från lägsta pris (vilket baseras på produktionskostnad) till högsta. Till exempel så har vindkraft en mycket låg produktionskostnad, kärnkraft en låg produktionskostnad och naturgas en mycket hög produktionskostnad.
I ett system med mycket intermittent vindkraft kan det då uppstå kraftiga svängningar i utbudet under de tider då vinden ej är optimal. Vilket i sin tur medför att källor med högre produktionskostnader måste användas. Under vintern 2021–22 var det en låg andel vindkraft i det europeiska systemet och för att tillfredsställa efterfrågan användes mycket gas vilket medför ett högt pris. Det är också vad som förklarar mer volatila priser.
Varför påverkar EU priser oss?
Sverige är sedan 2011 uppdelat i fyra elområden, från ett i norr (Luleå) till fyra i söder (Malmö). Produktionen, som främst härstammar från mycket vind och vattenkraft, är mycket större än konsumtionen i norr. I södra Sverige, i elområde tre och fyra produceras kärnkraft, men produktionen är lägre än konsumtionen. Detta medför att de södra delarna är beroende av att el överförs från norr förr upprätthålla balansen, vilket försvåras av rådande kapacitetsbrist.
Kapacitetsbrist innebär att elen som skall transporteras överstiger elnätets kapacitet. Visualisera att en hink med vatten måste fyllas inom en timme. Utbudet är tillräckligt, vi har en full hink att ta vatten från, men överföringskapaciteten i form av slangen mellan hinkarna är för tunn. Detta är för närvarande ett stort problem i Sverige där flaskhalsar i elnätet medför att tillräckligt med el inte kan transporteras från norr till söder. Eftersom EU:s elmarknad är sammankopplad medför det att mer el från kontinenten stannar kvar i Sverige för att täcka behovet, vilket på så viss driver upp priset.
Vidare medför långa transporter av el mer nätförluster. För att täcka dessa köper elnätsbolag samt Svenska Kraftnät in el från marknaden. Denna kostnad förs sedan vidare till slutkunder genom elnätsavtal och nättariffer.
Totalkostnad och kärnkraftens roll
Frågan var då hur allt hänger ihop med totalkostnaden och vad kärnkraften är och kan vara. Om man utgår från att 50% av den totala elkostnaden går till skatt, 25% till att transportera el (elnätsavgifter) samt 25% till elkonsumtion (elpriset) så täcker elpriset produktionskostnaden samt nödvändiga nättariffer. Denna vinter har varit ett exempel på hur volatil elmarknaden kan bli när förhållanden för förnybar produktion inte är optimala samtidigt som mycket baskraft lagts ner och att detta i slutändan kompenseras med gas.
Elnätsavgifter täcker att elnätsbolag skall kunna underhålla och bygga nya region- och lokalnät. De ska även kunna täcka nätförluster samt betala de nättariffer som Svenska Kraftnät kräver för att utföra sitt uppdrag. Elnätsavgifterna för svenska hushållskunder har ökat med 55–64% mellan 2008–2017 [Svenskt Näringsliv], vilket är en bidragande faktor till att små el användare i Sverige redan har bland de högsta nätavgifterna i Europa. Svenska Kraftnät rapporterar de står inför stora utmaningar i framtiden vad det gäller att balansera inmatad och uttagen effekt på nätet [SK Rapport 2].
Kärnkraften har traditionellt i Sverige haft en roll både när det gäller att stabilisera elnätet samt genom att minska elpriset och elprisvolalitet sett över en längre period. Nu är många reaktorer under avveckling och de höga investeringskostnaderna för ny kärnkraft gör att nya reaktorer inte kan stå stilla om de skall täcka kostnaderna. Ett naturgasdrivet kraftverk kan av denna anledning vara en mer flexibel partner till förnybart än kärnkraften ur ekonomisk synvinkel. Samtidigt diskuteras huruvida elproducenter skall kunna få betalt för stabiliserande stödtjänster eller för att producera värme och/eller vätgas vid lägen vid hög vindkapacitet.