Mer vindkraft i energisystemet ökar behovet av vattenkraftens reglerförmåga. Men samtidigt hotas möjligheterna att använda den här reglerförmågan av en ambitiös tillämpning av EU:s ramdirektiv för vatten.

Daniel Löfstedt på uppdrag av Svensk Energi

Vattenkraften är en del av ryggraden i svensk energiförsörjning. Den står inte bara för nästan hälften av landets elbehov varje år, utan dess förmåga att kunna möta det varierade effektbehovet är fundamentalt för att energisystemet ska hålla ihop. Det är just dess reglerförmåga som är central i den omställning som vi upplever nu.

Vindkraften expanderar och tillskottet från kraftslaget blir allt större och med detta kommer den välbekanta frågan: vad gör vi när det inte blåser? Använder annan kraft är svaret. Vi kan förvisso också importera från andra länder eller parera i användarledet, men dessa lösningar har i dag sina klara begränsningar.

– I mitten av 1900-talet hade vi en omställning i kraftsystemet när vattenkraften inte längre räckte till för det ökade elbehovet. Termisk kraft baserad på först olja och sedan kärnkraft fick stå för expansionen som baskraft medan vattenkraften investerade i att utveckla sin reglerförmåga genom att öka maximala effektuttag och flödesregleringar. Det som händer nu är en ny kraftomställning och vi tillför ny kraft från vind som funkar som baskraft, men med variation. Med detta kommer behovet av att använda reglerförmågan att öka, det är vi nog alla överens om, säger Niklas Dahlbäck, ansvarig för Vattenfalls FoU-portfölj för vattenkraft och adjungerad professor i vattenkraft vid Uppsala Universitet.

Vattenkraftens reglerförmåga och lagringskapacitet används på tre olika nivåer. Den första nivån är över säsong där man under sommarsäsongen med låg efterfrågan på el fyller vattenmagasinen överst i älvarna för att kunna använda under vinterhalvåret när efterfrågan är stor. Den andra nivån av reglerförmåga anpassar produktion till efterfrågan under veckan och dygnet till exempel när efterfrågan sjunker på natten, då bromsar man tillförseln av effekt för att sedan öka på dagen igen. Detta går att göra när det finns tillgång till lokala regleringsmagasin.

Den tredje nivån handlar om att stabilisera kraftsystemet. Vattenkraften ska kunna svara upp mot Svenska Kraftnäts behov att det alltid ska finnas effekt att tillgå, dels för att matcha effekten i den allmänna förbrukningen som hela tiden går upp och ner, men också om det skulle inträffa något som att någon central ledning havererar.

Eftersom vindkraftens produktion inte är styrbar och även har osäkerhet i prognoser kommer den medföra  ett ökat behov för den andra nivån. Vindkraften har inte heller vattenkraftens nätstabiliserande egenskaper varför tillfällen med mycket vind och lite konsumtion riskerar att inte ge tillräcklig plats för att ha stabiliserande vattenkraft inkopplat på kraftnätet.
– Vattenkraften är alltså bra på att reglera på samtliga tre nivåer. Om vi inte hade vattenkraften skulle vi få ersätta den med bränslebaserad kraft som till exempel gaskraftverk för snabbare variationer och termiska kraftverk för de långsammare, säger Niklas Dahlbäck.

Alla vattenkraftverk är inte gjorda för att korttidregleras, genom att gasa och bromsa i älvarna, och det kommer alltid finnas en minsta vattenföring i älvarna. Detta innebär att även vattenkraften bidrar med baskraft som inte kan styras om hur som helst. Cirka 40 procent av årsproduktionen kommer från vattenkraftens baskraft, enligt Niklas Dahlbäck. Andelen av totala produktionen vid olika tillfällen på året varierar dock stort, till exempel på sommarnätter kan baskraften täcka hela elefterfrågan varför det inte finns utrymme kvar för reglerande vattenkraft om inte spill används, förklarar Niklas Dahlbäck.

– Det är svårt att hitta ett bra mått på reglerförmågan eftersom situationer i kraftsystemet varierar både under säsong och mellan torrår och våtår. Men om vi gör en årsproduktionsberäkning på den andel som används för att reglera mellan dag och natt så kommer detta att motsvara ungefär 23 TWh eller cirka 35 procent av vattenkraftsproduktionen. Det torraste året den senaste tjugoårsperioden producerade vattenkraften 75 procent av sin normalårsproduktion, det vill säga det räckte precis till att ha tillräcklig genomsnittlig reglerförmåga. Det finns alltså inget större överskott att tillgå om man vid alla tillfällen vill ha ett stabilt fungerande kraftsystem, säger Niklas Dahlbäck.

Men det finns ett hot mot att vattenkraften ska få fortsätta användas på det här sättet, menar Niklas Dahlbäck. EU:s ramdirektiv för vatten omsätts i nationella lagar, regler och föreskrifter och värnandet om den lokala miljön kring vattenkraftverken ses över. I denna process ställs nya krav både från myndigheter och organisationer att vattenkraftsägarna ska öka spill och vattengenomrinning för att skapa bättre förutsättningar för den lokala ekologin. Ytterst handlar det om politiska avvägningsbeslut mellan nyttan, inklusive klimatmiljönytta, av att nyttja älvarna mot den miljöförbättring som skulle kunna skapas i dem.

Då är det viktigt med bra konsekvensbeskrivningar föreslagna förändringar, både avseende ekologisk miljö och nyttor för klimatmål och samhällsfunktion.
– Som det ser ut i dag finns det kapacitetsmöjligheter i vattenkraftssystemet och vi behöver inte bygga nytt för att möta de ökade kraven på reglerförmåga som den hittills planerade vindkraften medför. Däremot kommer troligen körningen av älvarna förändras med många fler mindre variationer. Men med de önskemål som uttrycks att vi ska öka spillet förbi kraftverken och också öka den konstanta vattenrinningen genom turbinerna riskeras dessa kapacitetsmarginaler att försvinna. Vi har inte varit tillräckligt duktiga på att beskriva reglerkraftsbilden, det är viktigt att klimat- och samhällsnyttan kommer fram i de konsekvensanalyser som görs i arbetet med att implementera ramdirektivet för vatten, säger Niklas Dahlbäck.

Den stora förändringen med ökat spill och ökad vattengenomrinning är att vattenkraftens baskraftsanvändning ökar på reglerförmågans bekostnad, menar Niklas Dahlbäck. Om man dessutom ställer krav på minskad flödesvariaton så minskar reglerförmågan ytterligare.
– Det har gjorts en beräkning som visar på effekten av en generell åtgärd i alla större vattendrag i hela landet baserad på krav på minsta flöde efter en statistisk medellåg flödesnivå, vilket skulle vara en delvis återgång mot naturliga flödesvariationer. Enligt denna beräkning förloras 15-20 procent av vattenkraftens energiproduktion samt av den återstående produktionen kommer 80 procent, i stället för 40 procent som i dag, vara baskraftproduktion, säger Niklas Dahlbäck och fortsätter:

– Den sammantagna reglerförmågan skulle därmed kunna sägas minska med en faktor 3-4. Det kommer då finnas ett behov att regelbundet skaffa andra medel för att balansera i kraftsystemet, såsom, import, konsumtionsbegränsning eller nya bränslebaserade kraftverk.

Ökade behov av reglerförmåga utanför Norden gör att, politikers blickar riktas från kontinenten mot den nordiska vattenkraften där man i framtiden tänker sig att den ska kunna användas som reglerkraft i Europa. Niklas Dahlbäck säger att ett sådant scenario inte ligger i närtid, förbindelserna måste bli bättre och marknaden måste vara gemensam, men det är tekniskt möjligt. Det är inte heller självklart hur kostnader för de investeringar som skulle krävas i stamnät skulle fördelas mellan länder och olika stamnätsföretag, menar han.

Hur ser du generellt på investeringsklimatet för vattenkraft just nu, med tanke implementeringen av ramdirektivet för vatten?
– Infrastrukturinvesteringar är stora och ska betalas tillbaka under lång tid, då krävs det stabila förutsättningar. I dag har vi ett energipris som är väldigt lågt och osäkerhet kring vart den svenska tillämpningen av ramdirektivet för vatten tar vägen. Så det är inga bra förutsättningar för investeringar, särskilt för de små och medelstora kraftverken kan det finnas stor tveksamhet för återinvesteringar.