Det svenska elsystemet rankas återkommande som ett av de bästa i världen vad gäller de tre aspekterna miljöprestanda, försörjningstrygghet och samhällsekonomisk kostnad. Förklaringen ligger i att kombinationen av kärnkraft, vattenkraft och vindkraft som ger utsläppsfri produktion till en låg kostnad och dessutom, tack vare vattenkraften, ger en stor flexibilitet som gör att variationer i efterfrågan kan mötas effektivt. Det är därför ingen överraskning att det är svårt att åstadkomma förändringar på produktionssidan utan att antingen göra systemet väsentligt dyrare, öka utsläppen eller göra både ock.
Forskaren Staffan Qvist beskriver tillsammans med två kolleger från Tasmanien i en artikel i den kommande utgåvan (januari 2018) av den vetenskapliga tidskriften Energy Policy vilka effekter det skulle få att ersätta svensk kärnkraft med vind och sol. Genom publiceringen har artikeln genomgått peer-review där den har granskats av sakkunniga inom området. Det i sig är ingen garanti för att artikeln inte innehåller några fel, men andra forskare inom området har gått igenom metodiken, de antaganden som är gjorda och har bedömt att resultaten är rimliga. Genom granskningen har det också skett en kontroll av att författarnas slutsatser är giltiga givet de begränsningar som finns i metodiken och i de antaganden som gjorts.
Det är förhållandevis ont om granskad forskning inom det här området. De utsagor som har gjorts av konsekvenserna av olika åtgärder har ofta getts ut i rapportform utan att genomgå peer-review. Det är inte heller ovanligt att det ges ut rapporter som är rena beställningsverk och som syftar till att underbygga beställarens politiska ståndpunkt.
Qvist och hans kolleger använder en sofistikerad modell för att utifrån väderdata förutse produktionen i de väderberoende kraftslagen. Men de gör också en del förenklingar. Vattenkraften modelleras till exempel utan att hänsyn tas till individuella vattendomar för alla dammar, vilket gör att reglerförmågan överskattas och det modellerade systemet får lägre behov av fossil reglerkraft än det verkliga. Författarna har å andra sidan inte modellerat någon efterfrågeflexibilitet vilket skulle kunna ge motsatt effekt. Men trots den här typen av förenklingar ger studien intressanta resultat.
Författarna visar att alla elsystem utan kärnkraft skulle behöva ha större installerad effekt, dvs mer produktionskapacitet än vad som behövs idag. Förklaringen ligger i det lägre utnyttjandet av de väderberoende produktionsslagen. Varken sol eller vind kan producera vid full effekt mer än en del av tiden. Samtidigt begränsas produktionen i de gaskraftverk som behöver byggas av att man vill köra dem så lite som möjligt för att hålla ner utsläppen.
Det blir i praktiken nödvändigt att bygga gaskraft i systemet trots de stora CO2-utsläppen de ger. I ett system där man försöker ersätta kärnkraften utan att tillåta någon ny gaskraft utöver den reservkraft som finns idag krävs 154 GW installerad vindkraft. Det motsvarar drygt 50 000 turbiner (3 MW) eller mer än fem gånger toppförbrukningen under en riktigt kall vintermorgon. Om man däremot tillåter att dagens installerade gaskraft fördubblas till 3,1 GW installerad effekt minskar behovet av att bygga ut vindkraften med 64 %.
Alla system med mycket sol- och vindkraft kommer att ge perioder med väldigt stor överproduktion. Författarna gör generösa antaganden om möjligheten att exportera el, men påpekar att det kommer att bli mer och mer utmanande att få avsättning för överskottselen genom export då överproduktion i Sverige ofta kommer att sammanfalla med överproduktion i grannländerna. Den väderberoende produktionen kommer regelmässigt att behöva styras ner för att inte leverera för mycket el till nätet.
När författarna använder den internationella klimatpanelens (IPCC) siffror för CO2-utsläpp från olika kraftslag visar de att systemet där sol och vind fullt ut ersatt kärnkraften utan stöd från gaskraftverk ger en liten minskning av livscykelutsläppen i jämförelse med dagens system. Men, IPCC:s siffror ger ett globalt mått på kraftslagens utsläpp. När författarna istället använder svenska siffror för utsläppen visar det sig att det befintliga systemet ger lägst utsläpp av de som jämförts. Det finns alltså ingen klimatvinst att göra genom att byta ut kärnkraften mot sol och vind.
Staffan Qvist berättar att studien gjordes för att ”för första gången tydligt redovisa och också vetenskapligt publicera vad planerna på ett “100 % förnybart” elsystem i Sverige skulle få för effekter, bland annat vad det gäller utsläpp av växthusgaser.” Qvist fortsätter: ”I de flesta andra länder innebär en övergång till en högre andel förnybart en utfasning av fossil kraft såsom kol och gas med uppenbara klimatvinster, detta är inte fallet i Sverige där elproduktionen redan är fossilfri”.
Författarna säger det inte rakt ut, men visar tydligt att vi aldrig kommer att få se ett ”100 % förnybart” system. Om kärnkraften ska försvinna kommer elproduktion baserad på fossila bränslen att bli en viktig del av ersättningen. Dessutom är alla de alternativ till dagens system som jämförs både dyrare och ger högre utsläpp av växthusgaser än alternativet att behålla den svenska elmixen så som den ser ut idag. Eller för att beskriva det som författarna själva avslutar; ”Det är tydligt att det varken är ekonomiskt motiverat eller miljömässigt fördelaktigt att ersätta kärnkraften med icke reglerbar förnybar produktion.”