DEBATT
I går publicerade Second Opinion en artikel om hur systemstabiliteten kan upprätthållas i ett system med mer väderberoende kraft, det vill säga snabba systemstödjande tjänster. I den här texten av Bengt J. Olsson fokuseras på behoven av reglerkraft, det vill säga behovet att balansera systemet över längre tidsintervall, ur ett europeiskt perspektiv.
Europa står inför ett dilemma där behoven av reglerkraft ökar på grund av en högre andel variabel förnybar energi, samtidigt som mer än 50% av balanseringskraften, som är fossil, måste fasas ut, menar han. I Tyskland planeras framför allt gaskraft att ersätta den fossila balanseringen, men med vätgas i stället för naturgas.

Med mer förnybar och väderberoende kraft i Europas elsystem blir reglerkraft allt viktigare. Men vilka är de främsta reglerkraftkällorna och hur utvecklas de?

Bild: Behoven av reglerkraft ökar på grund av en högre andel variabel förnybar energi. Foto: Vattenfall.

Ett sätt att mäta reglerbidraget från en kraftkälla är att se hur den varierar med variationen av residuallasten. Residuallasten är den återstående lasten efter att vind- och solkraft har räknats bort. Det är alltså den last som måste täckas av resterande kraftkällor.

Här analyseras reglerbidragen på en aggregerad nivå för hela Europa baserat på data från EnergyCharts för 2023 och fram till oktober 2024. Residuallasten beräknas här som summan av produktionen från alla kraftslag utom sol och vindkraft, se figuren:

Produktion och förbrukning i hela Europa. Data är samplad veckovis för överskådlighet. Översta röda linjen är totala lasten. Den undre röda linjen är residuallasten. Skillnad mellan total last och produktion beror på ofullständig inrapportering.

Energikällorna som täcker residuallasten grupperas för bättre översikt. Data samlas in på olika tidsskalor för att mäta reglerbidraget på kort och lång sikt.

Variansen för residuallasten kan beräknas som summan av kovariansen mellan residuallasten och varje kraftkälla. Detta samband är logiskt eftersom reglerbara kraftkällor varierar sin produktion i takt med residuallasten för att täcka dess behov, och det ger en strukturerad metod för att kvantifiera bidraget från varje kraftkälla.

Svenska Kraftnät har använt denna metod i sin modellering av ett framtida svenskt kraftsystem. Bilden nedan visar balanseringsbidragen för olika framtidsscenarier, skalade till ett referensvärde för 2025. Ett betydande scenario är ”EF”-scenariot för 2045, som indikerar ett kraftigt ökande behov av balansering. I EF-scenariot är andelen VRE hög, den nuvarande kärnkraften har fasats ut och ingen ny byggs. Det största balanseringsbidraget kommer från import.

Reglerbidrag för olika scenarier i Svenska kraftnäts rapport ”Långsiktig marknadsanalys 2024”

Resultat för Europa
Grafen nedan visar hur kraftkomponenterna bidrar till balanseringen av Europas elsystem. Noterbart är att residuallasten varierar mer på kortare tidsskalor än längre, vilket beror på medelvärdesbildning över tid. Standardavvikelsen (roten ur variansen) är cirka 46 GW på timskalan, medan den absoluta variationen ligger mellan ca 40 och 400 GW.

Observera att balansering måste utföras på timskalan eller kortare. De längre tidsskalorna ger dock en indikation på uthålligheten för reglerkraftskällorna.

Reglerbidrag till den europeiska residuallasten. Till vänster på en absolut skala och till höger är variansen normerad till 1 för att lättare jämföra.

Vyn till höger presenterar samma data som vyn till vänster, men med variansen skalad till 1.0 på alla tidsskalor för att underlätta jämförelsen av reglerbidragen. Mer än hälften av bidraget kommer från fossila bränslen. Pumpkraft har en betydande inverkan på den timvisa balanseringen men mindre på längre tidsskalor, vilket är förväntat då den i allmänhet körs med ett dygns cykel. Vattenkraft från reservoarer, huvudsakligen i Norge och Sverige, bidrar väsentligt över alla tidsskalor. Kärnkraftens balanseringsbidrag är mindre på timskalan men större på säsongsskalan.

För att se någon trend har data delats upp för 2023 och 2024. Det är lite tunt underlag för att dra några säkra slutsatser, men man kan skönja några trender.

På både tim- och veckonivå minskar det fossila bidraget som väntat. Timvis täcker de tre stora reglerkrafterna underskottet, medan kärnkraft ökar mer för reglering på längre sikt. Kärnkraftens ökande reglering kan indikera en övergång till mer lastföljande drift.

Några slutsatser

– Fossilt beroende: Mer än hälften av reglerbidraget på en aggregerad europeisk nivå kommer idag från fossil kraft på alla tidsskalor. Att eliminera fossilberoendet kräver antingen att variationen i residuallasten minskas kraftigt eller att icke-fossil reglerkraft tillförs.

– Med en högre andel variabel förnybar energi är det troligt att residuallasten varians i stället kommer att öka trots potentiella ökningar i lastflexibilitet (se t ex EF scenariot ovan).

– Europa står alltså inför ett dilemma där variationen i residuallasten ökar på grund av en högre andel variabel förnybar energi, samtidigt som mer än 50% av balanseringskraften, som är fossil, måste fasas ut. Detta skapar en växande klyfta som måste hanteras.

Import/export anses ofta bidra med reglerkraft nationellt, men på europeisk nivå är det ett nollsummespel. I modellen ovan ingår implicit import/export då hela Europa ses som ett land.

I Tyskland planeras framför allt gaskraft att ersätta den fossila balanseringen, men med vätgas i stället för naturgas. Hur detta kommer att falla ut återstår att se.

***

För mer information om analysen: https://adelsfors.se/2024/10/21/balance-power-contributors-in-the-pan-european-power-system/