Vad händer i elnätet och hur påverkas utsläppen, om man slår på till exempel en vattenkokare? Det beror på om elbranschens aktörer förutsett att du skulle slå på vattenkokaren – och på var i Sverige du bor, skriver professorn i elkraftteknik Math Bollen.

Vad händer egentligen i elnätet när jag slår på vattenkokaren? Sätter man i gång alla vattenkokare i hela Norden samtidigt, blir det ett problem, men det är inte vad jag vill att ni gör nu.

Energimyndigheten använder ett begrepp ”Sveriges elmix”, vilket ger ett medelvärde på koldioxidutsläppen över hela året och över hela landet på 47 gram/kWh. Man kan påstå att det är det solidariska utsläppet, om man fördelar ansvaret över alla elanvändare. Jag vill i det här exemplet dock veta konsekvenserna av att jag för egen del slår på vattenkokaren här och nu.

Det första som händer är att en spänningssänkning uppkommer lokalt och att denna breder ut sig med ljusets hastighet genom hela elnätet (glöm elektronerna, de står nästan stilla jämfört med de elektromagnetiska vågor som överför informationen och energin). Spänningssänkningen lokalt ger ett större flöde av energi till min vattenkokare. Det i sin tur åstadkommer på högre spänningsnivåer en större fasvinkelskillnad mellan det lokala region- eller stamnätsstationen och resten av nätet.

Kraftstationerna kommer då att leverera mer effekt till nätet, som därmed tappar en del rotationsenergi. Kortfattat uppstår en pytteliten sänkning av frekvensen i hela Norden, vilket detekteras av alla kraftstationer med frekvensreglering och föranleder produktion av den lilla mängd extra energi som behövs för min vattenkokare.

Denna frekvensreglering utförs i Norden framför allt av vattenkraftanläggningar, så den extra energi som behövs för min vattenkokare kommer normalt från vattenkraft.

Det ser ut som att jag har löst problemet, men tyvärr är det inte så enkelt som det låter. Det finns två faktorer till.

För det första, spelar det någon roll om jag slår på vattenkokaren oväntat eller om det var förutsett i förväg? Det kan låta mystiskt: Vad har den fria viljan med elproduktionen att göra?

Svaret är elmarknaden. Elmarknaden används för att bestämma vem som får producera el och därmed tjäna pengar. Det finns flera olika marknader som styr detta, men i slutändan är det den dyraste produktionsformen som producerar det lilla extra som behövs för min vattenkokare. (Hade det funnits billigare el kvar att producera, så hade den dyraste elen ju inte behövts.)

Math Bollen

Under timmar med hög förbrukning och elimport kan gas-, olje- eller kolkraft i utlandet (vanligen där, ifall vi talar om de energislagen) komma i fråga för min vattenkokare. Jag har inte gjort beräkningarna för att veta hur ofta sådant händer, men kanske någon annan har gjort det.

Jag skulle dock gissa att elpriset i Sverige under de flesta timmar om året sätts av vattenkraft. Så är det alltså vattenkraften som är vinnare i det här?

Nej, inte nödvändigtvis, för att det finns en faktor till: den extra el som produceras från vattenkraft kan inte produceras i framtiden. Ett värde hos vattenkraften brukar kallas ”opportunity value”, vilket betyder att man inte ska sälja vattenkraften billigare än den kan säljas för vid ett senare tillfälle.

Värdet behöver inte nödvändigtvis uttryckas i form av pengar, utan kanske i storleken på koldioxidutsläpp eller i mängden av radioaktivt avfall. Då blir frågan: Hur mycket koldioxidutsläpp (eller radioaktivt avfall) hade man kunnat spara i framtiden, om vattnet inte hade behövts för min vattenkokare?

Svaret beror på hur elmarknaden och elnätet ser ut. Till exempel finns just nu en flaskhals i överföringen någonstans mellan Skellefteå och Göteborg, så kolkraften eller kärnkraften i söder kan inte komma i fråga för min vattenkokare i Skellefteå. Vattenkraften här uppe räcker nämligen mer än väl till för att fylla elbehovet norr om flaskhalsen. Skulle jag slå på min vattenkokare i Göteborg skulle det vara en annan sak.

Att räkna ut det här kräver också det en del modeller och ganska mycket data, men kanske har någon gjort också det redan.

Det finns alltså inte något enkelt svar på frågan vad som händer när jag slår på vattenkokaren, men det är väldigt bra att den ställs.