Mojnande kraft

Den 16–22 februari var en av förra årets kallaste veckor. Elkonsumtionen var mycket hög – vid flera tillfällen nära nivån för den så kallade topplasttimmen, den timme under året då elförbrukningen är som allra högst.

Samtidigt var det i stort sett vindstilla i hela landet. Vindkraftverken, som 2018 stod för drygt en tiondel av den svenska elproduktionen, producerade då endast 2 procent av landets el.

En sådan vintervecka går vattenkraften på i stort sett full effekt och kan därför inte täcka upp för bortfall av annan produktion. Inte heller kan vi räkna med import från våra grannländer, eftersom det ofta är ungefär lika kallt, mörkt och vindstilla där.

Flera gånger denna förra vinter beord­rade Svenska kraftnät att det oljedrivna kondenskraftverket i Karlshamn skulle aktiveras och gå på minimal effekt för att snabbt kunna sättas in i produktion.

Det behövde aldrig göras, varken förra vintern eller den senaste. Men vad skulle hända en liknande kall och vindstilla vecka om vindkraften i stället stod för hälften av den svenska elproduktionen?

Det är en av frågorna energiforskaren Staffan Qvist ställer sig i den nya boken »Klimatnyckeln«, där han tillsammans med medförfattaren Joshua S Goldstein argumenterar för en blandning av kärnkraft och förnybar elproduktion – vatten-, vind- och solkraft.

I ett scenario där all svensk kärnkraft ersatts av vindkraft – just det mål som eftersträvas i energiöverenskommelsen 2016 – behövs en metod för täcka upp bortfallet i produktionen de dagar och veckor då det inte blåser tillräckligt.

Staffan Qvist har i sin bok räknat på vad som skulle krävas för att lösa denna problematik med hjälp av batterier.

Att lagra tillräckligt mycket el för att täcka upp Sveriges elbehov under en kall och vindstilla vecka, menar Qvist, skulle kräva litiumbatterier för 2 000 miljarder kronor. Kostnaden motsvarar hela den svenska statsbudgeten i två år – volymen motsvarar hela världens samlade produktion av litiumbatterier under fyra år.

Scenariot bygger på att kärnkraften är helt avvecklad och att vindkraften byggts ut till fem gånger sin nuvarande kapacitet. Det är ett för vindkraften generöst antagande om sådana villkor skulle råda år 2040.

Kristina Edström, professor i oorganisk kemi vid Uppsala universitet och en av Sveriges främsta experter på batteriteknik, tror inte att batterier på egen hand kommer att kunna lösa lagringsfrågan i ett 100 procent förnybart elsystem 2040.

– Frågan är ju om det är så smart för Sverige att använda batterierna till den storskaliga lagringen, eller om man i stället ska ha dem till punktinsatser på olika ställen i elsystemet, säger Kristina Edström.

– I andra delar av världen, med mindre utvecklade elnät, kan batterier göra ännu mer nytta.

Störst klimatnytta tror hon att man får genom att använda batterierna till elbilar och andra typer av fordon.

– Jag älskar batterier, men jag försöker  samtidigt att vara realist. Och jag säger att det mest effektiva just nu, det är förmodligen att sätta batterierna i fordon, säger Kristina Edström.

Den bästa storskaliga energilagringen är än så länge pumpkraften, där elöverskott används för att pumpa upp vatten i dammar. Ny el kan sedan framställas vid behov genom vanlig vattenkraft.

Metodens effektivitet är till stor del beroende av geografiska förhållanden. En färsk australiensisk undersökning pekar ut över en halv miljon platser i världen som lämpliga för pumpkraft, men ingen av dem ligger i Sverige.

Lennart Söder är professor i energisy­stem vid KTH i Stockholm och uttalad förespråkare av ett 100 procent förnybart elsystem. När Fokus når honom har han precis hållit ett föredrag om scenariot Sverige 2045 utan kärnkraft. Han är optimistisk inför framtiden, men understryker att det behövs en plan för omställningen.

– Det är inte så att vi kommer att få effektbrist, för det kommer vi i Sverige inte att acceptera. Men det är alldeles riktigt att om vi inte gör någonting så kommer vi att få problem, säger Lennart Söder.

Hur ser då lösningarna ut? Lennart Söder har en hel lista. Den första åtgärden han nämner är import av el.

– Import är en möjlighet. Vi har redan stor handelskapacitet i grannländerna, och exempelvis pratar Norge om att bygga ut vattenkraften. Det finns väldigt många andra inhemska alternativ, men de kommer inte att behövas om de blir utkonkurrerade av import, säger han.

Sverige importerar redan i dag el, framför allt från Norge och Danmark under vintermånaderna, men är nettoexportör sett till hela året.

Just nu sker kraftig utbyggnad av vindkraften i stora delar av Europa, inte minst i Tyskland, där målet är 80 procent förnybar elproduktion 2050 och helt avvecklad kärnkraft 2022.

Så om Sverige på sikt blir beroende av stora mängder importerad el, vad händer om hela Europa ställer om till förnybar och variabel elproduktion? Och specifikt: Vad händer då när det är i stort sett vindstilla i hela Europa?

Lennart Söder är inte orolig, utan tror att lösningen kommer att finnas i en kombination av åtgärder. Utöver elhandel och batterilagring nämner han biokraft, flexibel elanvändning och möjlig effekthöjning i vattenkraftverken.

– Det finns många sätt att lösa elförsörjningen vid hög förbrukning och låg vind, men frågan är vilket som är mest kostnadseffektivt, säger han.

Söder mötte nyligen Staffan Qvist i SVT:s Morgonstudion för en debatt i samband med lanseringen av Qvists bok »Klimatnyckeln«.

Medan Lennart Söder sätter sin tilltro till grön innovation och marknadens förmåga att lösa problem, menar Qvist att vi redan har ett beprövat recept på klimatneutral elproduktion. Kort sagt: Ain’t broke, don’t fix it.

– Att investera i driftförlängning av befintliga reaktorer är med god marginal det mest kostnadseffektiva alternativet på sy­stemnivå i närtid, säger Staffan Qvist.

– På längre sikt kan helt ny kärnkraft definitivt vara en komponent i ett kostnadseffektivt fossilfritt elsystem, speciellt om vi inte ska förlita oss på import av smutsig el från andra länder.

Även om kärnkraften just nu upplever en viss renässans i debatten, så är det förnybart som har vind i seglen.

Sveriges årliga elproduktion uppgår till ungefär 160 terawattimmar (TWh).

Förra året kom 16,6 TWh, alltså drygt 10 procent, från vindkraft.

Enligt årets första kvartalsprojektion från branschorganisationen Svensk vindenergi kommer vindkraften att producera drygt 23 TWh 2019.

Enligt samma projektion, som till stor del baseras på redan gjorda investeringar, kommer vindkraftsproduktionen att vara över 38 TWh 2022 – mer än en fördubbling från 2018.

Vattenkraft och kärnkraft står för ungefär 40 procent vardera av den svenska elproduktionen – än så länge. I slutet av 2019 ska kärnreaktorn Ringhals 2 vara avvecklad, ett år senare även Ringhals 1.

Om utvecklingen fortsätter i samma riktning är det långt ifrån omöjligt att den svenska elproduktionen kan vara 100 procent förnybar 2040. Och att kärnkraften då kan vara avvecklad.

Niclas Damsgaard, marknadsstrateg på Svenska kraftnät, säger att det är stor skillnad på om man i ett sådant scenario ser Sverige som en avskild marknad eller inte:

– Om man tittar på den nationella effektbalansen i ett sådant läge, med så mycket sannolikhetsantaganden som finns tillgängliga, så har vi ett väldigt underskott av el i Sverige under en sådan kall vintervecka 2040, särskilt i södra Sverige. Det ser definitivt problematiskt ut.

– Men i de analyser där vi även tar hänsyn till handel med omvärlden ser det å andra sidan inte lika problematiskt ut. Då är sannolikheten för effektbrist ganska låg.

Hur övriga Europas elproduktion kommer att se ut om 20 år är det dock ingen som vet. Om den europeiska omställningen till förnybart går långsammare än förväntat kan Sverige i detta scenario bli beroende av smutsig el från kol eller gas. Om utbyggnaden av vind- och solkraft fortsätter i nuvarande takt, å andra sidan, är det svårt att veta hur mycket el som kommer att vara möjlig att köpa en vindstilla och molnig vintervecka 2040.

Expertisen må vara oenig om den bästa vägen framåt, men en sak tycks de flesta vara överens om: 100 procent förnybar elproduktion 2040 kommer att kräva stor import eller omfattande lagringslösningar.

Frågan är vad det kommer att kosta oss.