17 dec Elsystemet måste bli smartare
Klimatkris, teknikutveckling och en ökande mängd förnybar energiproduktion driver på energiomställningen i samhället. Det senaste decenniet har både samhället och elsystemet förändrats dramatiskt.
Dagens elnät kan på vissa ställen inte hantera nya och förändrade elbehov. På vissa platser är kapacitetstaket nått. Bristande kapacitet kan begränsa nya bostadsområden och företagsetableringar, särskilt i de stora städerna.
– Det finns dock en stor potential att frigöra stora mängder effekt på vissa ställen, om fler vågar satsa på nya idéer i praktiken och regelverket hänger med i utvecklingen, säger Daniel Kulin, sakkunnig e-mobilitet på Power Circle.
Elektrifiering, digitalisering och växande regioner skapar
en ständigt ökande efterfrågan på effekt. Städer och företag känner redan nu av kapacitetsbristen i elnäten. Det finns en oro för växande utmaningar, till följd av en alltför långsam utbyggnadstakt och en pågående omställning av energisystemet. Men det finns verktyg för att ta tillvara på elsystemets inneboende flexibilitet, som kan nås via en innovativ samverkan
mellan nätägare, teknikleverantörer, kommun, fastighetsägare, hushåll, industri, forskare och entreprenörer.
DAGS ATT BLI SMARTARE
– Vi har inget pris på nätkapaciteten i Sverige. Det kan vara fullt i elnätet oavsett om priset på el är högt eller lågt. I CoordiNet, ett projekt som drivs av EON, Vattenfall och Svenska kraftnät, handlar det om att sätta ett dynamiskt pris utifrån hur trångt det är i elnätet, förklarar Daniel Kulin.
De flesta nätbolag kan i dagsläget inte kommunicera med smarta användare. För det krävs relevant teknisk utrustning, för att mäta, styra och mäta igen, läsa av hur mycket ström som behövs till elbilar, luftvärmepumpar och allt annat som behöver el för att fungera.
– Stamnätet är fantastiskt, men elanvändningen kan öka betydligt om elen tas tillvara på ett optimalt sätt, menar han.
Den ökade elproduktionen från vindkraft gör att Sverige haft ett överskott på el under år 2019. Eftersom det saknas tillräckligt med kablar och ledningar kommer kapaciteten inte konsumenterna tillgodo. Regeringen har mer än tio- dubblat investeringarna i stamnätet och tagit fram förslag som ska påskynda utbyggnaden av elnäten.
Enligt energi- och digitaliseringsminister Anders Ygeman finns det lösningar på problemet.
– Nytt material i ledningarna kan öka leveranserna och en varierad prissättning dra ner elanvändningen när de värsta topparna inträffar.
Svenska kraftnät arbetar på flera fronter med att hantera kapacitetsbristen, bland annat med EU-finansierade projektet CoordiNet.
– Det är en omfattande satsning som innehåller flera delmoment. Ett är att skapa lokala marknader där kunderna får ersättning för att vara flexibla. Då kapas de effekttoppar som gör att kapacitetsbristen minskar. Marknadsbaserade lösningar som frigör mer kapacitet kan vara en viktig åtgärd medan vi bygger nya nät. Potentiellt sett, för framtiden, kan det även minska behovet av en utbyggnad av nätet, säger Niclas Damsgaard, senior marknadsstrateg på Svenska kraftnät.
En lösning är att lagra mer energi framöver, inte bara i batterier utan även i Power to gas, en omvandling av förnybar el till klimatvänliga gasformiga och flytande energikällor. Även energi-
effektivisering kan minska en kraftigt ökad elanvändning.
BYGGNADER PRODUCERAR EGET
Ett framtidsscenario är att byggnader producerar egen småskalig, miljövänlig energi. Belatchew Arkitekter har tagit fram ett förslag på en påbyggnad av Söder torn på Södermalm
i Stockholm där ett nytt energiproducerande skal täckt av strån producerar vindenergi.
– Tekniken har utvecklats av vår forskaravdelning Belatchew Labs, säger Sander Schuur på Belatchew Arkitekter.
Behovet av el är inte jämnt fördelat under dagen, när det blir ett överskott säljs det och vid ett underskott köps el in utifrån. Det finns även andra tekniker som gör fastigheter självförsörjande på el, såsom fönster som tar upp solenergi.
Hur ser framtidens fastighetsenergi ut?
– Energibehovet för både nya och gamla byggnader minskar eftersom de blir mer och mer energieffektiva. Samtidigt ökar elbehovet av en ökad elektrifiering av hela samhället, enligt Sander Schuur.
Men både enskilda byggnader och hela stadsdelar kan bli självförsörjande på el med rätt samarbete och smarta lösningar.
Tillgången på el är tillräckligt stor i vårt land, både nu och framöver, enligt Anders Lewald, rådgivare på Energimyndigheten.
– Efterfrågan är omfattande i storstäderna, men oftast mindre i glesbygden. Effektproblemen åtgärdas efter hand,
men det kan ta tid innan det fungerar.
Bristen på effekt är i första hand ett problem för elintensiva verksamheter, som stora industrier och datahallar.
Maria Börjesson, professor i nationalekonomi på VTI pekar på att det kan uppstå kapacitetsbrist i regionala och lokala elnät vissa tider på dygnet om elkonsumtionen inte styrs med olika prissättning.
– Under tider på dygnet när det är stor efterfrågan på el kan priset vara högre och när efterfrågan minskar kan det vara lägre, menar Maria Börjesson.
Växande storstäder ökar kraven på elförsörjning och efterfrågan stiger ytterligare när viktiga och krävande områden utvecklas. Inte minst stålindustrins omställning till fossilfri energi kan äventyra systemet. Stora enskilda industrianläggningar kan kräva tio procent av den el som finns tillgänglig.
En ny studie från Power Circle och Uppsala universitet, Institutionen för teknikvetenskaper, visar att 30 procent av 45 undersökta nätbolag inte har någon beredskap för storskalig elektrifiering.
– Effektuttaget kommer troligen att öka mycket snabbare än elförbrukningen under perioden 2019–2030. Det elsystem vi har idag kan inte möta upp den teknikutveckling vi har framför oss på exempelvis fordonssidan, säger Catherine Östergren, civilingenjör energisystem.
Det är dock inte verksamheternas uppgift att skydda elsystemet utan elsystemets skyldighet att klara av det som krävs för att utveckla samhället, oavsett om det handlar om stora serverhallar eller elektrifieringen av transportsektorn.
ELBILAR VIKTIGA FÖR SYSTEMET
Erik Brandsma, tidigare generaldirektör på Energimyndigheten, numera vd på Jämtkraft, menar att elbilar kan bli en viktig del av energisystemet.
– Bilar kan lagra den el som vind- och solkraften producerar och leverera den till hushållen när vinden mojnar och solen är i moln.
Det gäller sålunda att hitta system för bilbatterier och vätgas som lagrar el när produktionen är mycket omfattande, samt lösningar för att överföra el från bilbatterier till hushåll.
– Det finns en otrolig potential i smart laddning bara elnätet kan svara upp mot de moderna komponenterna och digitaliseras så att det kan ge styrsignaler, säger Daniel Kulin på Power Circle.
I vissa delar av Skåne, Västerås och Stockholm är kapacitetsbristen i elnäten akut. Elnätsföretagen kan inte garantera leverans från stamnätet som ägs av Svenska kraftnät. Det som förvärrar situationen är att regeringen nyligen infört skatt på fossil kraftvärme.
– Vi ser att kraftvärmeproduktionen minskar på grund av beskattningen, vilket är dåligt eftersom den kan reglera både elproduktion och lokal kapacitetsbrist i elnätet, säger Magnus Thorstensson, elmarknadsanalytiker Energiföretagen Sverige.
Både omställningen till förnybar energi och den lokala effektbristen kan lösas med mer lokalt producerad kraftvärme, som tillför eleffekt, är reglerbar och skapar stabilitet i elnätet.
Svenska kraftnät gör för närvarande stora nyinvesteringar i elnätet, fast det som investeras i dagsläget kan tas i drift först om cirka tio år.
– Tillståndsprocesserna gör att det tar åtskilliga år från planering tills ledningarna är i bruk. Ledtiden för att bygga en ledning är lång, enligt Jonas Alterbäck, elmarknadsanalytiker
på Svenska kraftnät.
Lokal effektbrist på grund av urbaniseringen och ett ökat elbehov kopplat till elektrifieringen av bland annat industri- och transportsektorn kan bli en stor utmaning framöver.
Text: Ylva Berlin, frilansjournalist
Fakta/ Nya tariffer i Nacka
Nacka Energi kommer från årsskiftet införa en ny prisstruktur. Förändringen har i huvudsak två motiv, dels att via tarifferna styra elanvändning mot ett effektivt utnyttjande av elnätet, dels att ge kunderna en ökad möjlighet att kunna påverka sina elnätskostnader.
Införandet av de nya tarifferna kommer att ske stegvis och först ut är alla kunder med säkringsstorlek från och med 80A (och uppåt), här innefattas även kunder som idag har effektabonnemang. För kunder med säkring 16A–63A kommer förändringen att ske vid halvårsskiftet 2020.
Den nya strukturen består av tre olika delar: en fast del och två rörliga. Priset kommer att påverkas av både energiförbrukningen (kWh) och effektuttaget, det vill säga hur mycket energi man som mest använder vid ett och samma tillfälle (kW).
– Vi gör detta för att skapa förutsättningar för ett bättre och mer effektivt utnyttjande av elnätet som i sin tur kan senarelägga kostnadsdrivande investeringar. Inte minst nu när Nacka växer, både vad gäller nya bostäder och företag, behöver vi få till en jämnare energiförbrukning under dygnets timmar, säger VD Jonas Kellberg.
– Dessutom vill vi genom vår prissättning bidra till att öka medvetenheten hos våra kunder om framtidens utmaningar
i elnäten. Effektbrist och energiomställning är exempel på sådana utmaningar som kommer att påverka oss alla, fortsätter VD Jonas Kellberg. En minskad förbrukning innebär också
vinster för miljön och den nya prisstrukturen skapar incitament till en mer hållbar konsumtion av energi.
Fakta/ Flexibla hushåLL
Kan enskilda hushåll bidra till att hålla den viktiga balansen
i elsystemet? Det har Svenska kraftnät och Fortum undersökt i projektet Flexibla hushåll. Ett hundratal hushållskunder med varmvattenberedare fick utrustning installerad som styrdes av frekvensen i elnätet, det vill säga reagerade på balansen mellan systemets totala produktion och förbrukning. Till exempel minskade förbrukningen automatiskt och utan att kunden märkte det under korta stunder när systemet hade för lite resurser att möta efterfrågan.
– Vi måste hitta nya lösningar för att hålla balansen när elsystemet förändras genom en mer väderberoende elproduktion, säger Per Wikström, chef för kraftsystemanalys på Svenska kraftnät.
Svenska kraftnät konstaterar att nya resurser kräver IT-systemförändringar och anpassade regelverk, men att flexibilitetsresurser kan bidra i andra delar av landet än där vattenkraften finns, öka konkurrensen på reservmarknaden och öka den totala reglerförmågan i elsystemet.
FAKTA/ ELSYSTEMET IDAG OCH IMORGON
Sverige är uppdelat i fyra geografiska områden, Luleå, Sundsvall, Malmö och Stockholm. Priset beräknas utifrån det elområde man tillhör.
Svenska kraftnät äger det stamnät som transporterar el mellan olika delar av landet. Storbolagen Vattenfall, Eon och Ellevio har monopol på elnäten i 141 av landets 290 kommuner.
Det svenska elnätet är ett reglerbart monopol, vilket betyder att det bara finns ett elnätsbolag inom ett visst område – och ingen konkurrens.
Elbolagen är skyldiga att så långt möjligt säkerställa leveranserna av el till kunderna, samt koppla på nya kunder.
Det finns inte några formella krav eller skyldigheter för elproducenter att producera el, utan det sker utifrån rent marknadsmässiga drivkrafter och inom de regelverk som gäller för elmarknaden.
Det finns inte heller någon som är direkt ansvarig för att det på längre sikt byggs tillräckligt med elproduktion för att möta behovet.
Utmaningen är en ökad elektrifiering till följd av klimatomställningen och en ökad efterfrågan på el för nya elintensiva verksamheter. Nya siffror från IVA pekar på att elbehovet kan öka med över 50 procent framöver. Sverige står samtidigt inför en stor förnyelse av den befintliga elproduktionskapaciteten, upp till 70 procent av den befintliga kapaciteten behöver förnyas till år 2045.
Effektutmaningen växer i takt med att andelen planerbar elproduktion minskar.
Källa: Svenska kraftnät Energimyndigheten Energimarknadsinspektionen
CoordiNet ska göra elnätet flexibelt
Vattenfall Eldistribution, E.ON Energidistribution och Svenska kraftnät startar samarbete i det gemensamma EU-projektet CoordiNet, som siktar på att använda dagens elnät smartare. Totalt omfattas tre länder och 23 aktörer med en budget på totalt 150 miljoner kronor.
Redan i dag finns städer som passerat gränsen för att kunna ansluta nya industrier eller bostadsområden. Men att öka elnätets kapacitet tar tid – en ny kraftledning kan exempelvis ta tio år eller mer att få tillstånd för att bygga. Detta kan bli ett hot mot Sveriges konkurrenskraft. Dessutom kräver omställningen till förnybar och väderberoende elproduktion en större flexibilitet. Ibland kommer det att produceras mycket el, när det blåser och solen skiner – ibland mindre när förutsättningarna är de motsatta.
– Alla har mycket att vinna på om hushåll och industrier kan använda el mer flexibelt. CoordiNet syftar till att göra en sådan flexibilitet möjlig utan att kompromissa med kundens komfort eller elnätskostnad. Projektet ska ge insikter i en rad tekniska frågeställningar och undersöka vilka incitament som krävs för att hushåll och industrier ska bidra med flexibilitet. Vi vill också ta reda på hur koordineringen mellan de olika aktörerna i elnäten behöver förbättras och digitaliseras, berättar Annika Viklund, VD för Vattenfall Eldistribution AB.
Demonstrationsanläggningar med lokala marknadsplatser för effektivare användning av elnätet kommer att genomföras på fyra områden i Sverige: Uppland, Gotland, Skåne och Västernorrland/Jämtlands län. Förutsättningarna och problemen på dessa platser är
helt olika.
– Det är kunder i dessa områden som kommer kunna delta i projektet. Det kan handla om en datahall eller snabbladdare som tidvis kan sänka sitt effektbehov. Det kan också handla om att låta värmepump och varmvattenberedare arbeta lite mer eller mindre under vissa kortare perioder, utan att påverka kundens komfort, kommenterar Johan Mörnstam, VD för E.ON Energidistribution AB.
– Dessutom vill vi genom vår prissättning bidra till att öka medvetenheten hos våra kunder om framtidens utmaningar i elnäten. Effektbrist och energiomställning är exempel på sådana utmaningar som kommer att påverka oss alla, fortsätter VD Jonas Kellberg. En minskad förbrukning innebär också vinster för miljön och den nya prisstrukturen skapar incitament till en mer hållbar konsumtion av energi.
Text: Ylva Berlin, frilansjournalist