Se kraftsystemet som en helhet

Se kraftsystemet som en helhet

Kraftsystemet måste ses för vad det är, en sammanhållen enhet för kraftproduktion, skriver Erik Sandström, tidigare chef för kraftsystemstyrning vid Vattenfall Elteknik. För att värdera vindkraftens nytta måste vi först göra oss kvitt missförståndet att kraftverken är oberoende producenter av energi. Den optimala mängden vindkraft beror på vilken ryggrad av reglerbar kraft som vi får i framtiden.

Vindkraftens roll i elförsörjningen är lätt att förstå för de flesta skolbarn men närmast obegriplig för många vuxna medborgare och ministrar. Hur har det kunnat bli så? Orsaken finns i den allmänt accepterade elmarknadsmodellen. Modellen bygger på föreställningen att kraftverken är oberoende producenter av energi. De flesta skolbarn, som hör den introduktionen, skulle omedelbart räcka upp handen och påpeka att man inte kan producera energi. Många vuxna har dock hört påståendet så många gånger att man tror att det är sant. Vet man att kraftverken producerar kraft så blir det relativt enkelt att förstå vindkraftens roll i elförsörjningen. Tror man att kraftverken producerar energi så blir det näst intill omöjligt.

Kraft måste styras så det kommer rätt mängd vid rätt tillfälle, annars fungerar den inte. Som tankeexperiment kan vi ta en laddhybrid vars elmotor inte styrs av gaspedalen utan av vindarna vid Ölands södra udde. Bilen skulle kanske stoltsera med en utmärkt bränsleekonomi, men den skulle inte gå att köra.

Vindkraften står för en allt större del av kapaciteten i den svenska kraftproduktionen. Precis som i exemplet med laddhybriden så styrs inte vindkraften av behovet. Kraftsystemets största utmaning kommer när ett högtryck ger både både köld och stiltje mitt i vintern. Då finns det ingen vindkraft. Kraftproduktionen måste därför byggas ut för att klara det värsta fallet utan vindkraften. När den kapaciteten väl har byggts så kan den förstås också hantera det lägre behov, som finns under resten av året. Vindkraften är därför inte nödvändig för elförsörjningen. Det ’verkliga värdet’ av vindkraften måste sökas någon annanstans.

Ett värde med vindkraften är att den kan få vattenkraftens magasinen att fyllas på när verken kan vila blåsiga dagar. Före avregleringen utvecklade och använde Vattenfall avancerade dataprogram för att hushålla med vattnet både för enskilda älvar och för landet i stort. En samlad optimering av vind och vatten känns därför fullt möjlig. Elmarknaden accepterar dock inte samverkan i någon form. Det kan tyckas märkligt att vi har en ekonomisk modell som inte uppmuntrar en optimal användning av landets förnybara resurser, men så är det. Orsaken är förstås att marknadsmodellen är konstruerad för att styra mänskliga beteenden, inte för att hushålla med resurser.

Ett annat potentiellt värde hos vindkraften är dess förmåga att minska utsläppen av koldioxid. När fossileldade kraftverk får vila blåsiga dagar så minskar ju utsläppen. Den fossilkraft som används i Sverige beror dock ofta på att ledningar för kraftöverföring till stora städer behöver avlastas. Vindkraften skulle då behöva finnas innanför stadsgränsen för att kunna göra nytta. Paradoxalt nog så kan vindkraften också leda till ökade utsläpp av koldioxid. När vindkraften genererar stora mängder kraft sommartid så måste vanliga reglerbara kraftverk dra ner eller stängas både av ekonomiska skäl och reglertekniska. När fossilfria kraftverk, som är baserade på långa drifttider, tvingas stänga så kan fossileldade kraftverk med bättre kostnadsstruktur för kort och oregelbunden drift ta över. Omställningen kräver inga obekväma politiska beslut, den görs av affärsmässiga skäl.

Export av vindkraft till fossilberoende länder som Polen har förstås också ett värde. Det vore dock bättre att bygga vindkraftverken i Polen dels för att slippa dyra förstärkningar av kraftnätet dels för att undvika värmeförluster i ledningarna när kraften överförs. Att vi exporterar kraft sommartid när det är gott om el lär heller inte förbättra läget för att importera kraft för en hotande elbrist vintertid. Att ha egna resurser för kristider känns extra viktigt efter årets pandemi. Att göra sig beroende av polsk kolkraft vintertid verkar inte så klokt.

Ett genombrott i batteritekniken skulle kanske göra att vindkraften kunde kom till sin fulla rätt. Vi måste emellertid ha klart för oss att vattenkraft, fossilkraft och kärnkraft redan har egna energilager. Det handlar alltså om en kompletterande kemisk lagring av vindenergi. Kostnaderna för vindkraften skulle då öka. Med dagens ekonomiska modell så skulle intäkterna dock förbli oförändrade. Incitamentet för att installera batterikapacitet skulle därför vara lågt.

Hur mycket vindkraft är det då bra att ha?  Är 30% kanske lagom? För att få fram en värdering så måste vi först göra oss kvitt missförståndet att kraftverken är oberoende producenter av energi. Kraftsystemet måste ses för vad det är, en sammanhållen enhet för kraftproduktion. Vi behöver sedan bestämma hur systemets ryggrad med reglerbara kraftverk ska se ut. Accepterar vi att fossileldade kraftverk ersätter kärnkraften så behöver vi mycket vindkraft för att hålla nere de nytillkommande utsläppen. Accepterar vi fortsatt kärnkraft så behöver vi en mindre mängd vindkraft för samkörning med vattenkraften. Den optimala mängden vindkraft beror alltså på vilken ryggrad av reglerbar kraft som vi får i framtiden. Förhoppningen att vindkraften ska kunna ersätta kärnkraften är tyvärr bara en illusion, skapad av en i grunden verklighetsfrämmande ekonomisk modell.

13 Kommentarer
Av Erik Sandström
f.d. chef för Kraftsystemstyrning vid Vattenfall Elteknik AB
Profil Second Opinion drivs på uppdrag av Energiföretagen Sverige. Läs mer

Vid publicering av en kommentar gäller följande regler:

– vi vill att alla som kommenterar ska vara identifierbara personer och vi vill därför för- och efternamn anges av den som kommenterar

– vi vill att diskussionen på Second Opinion ska hålla en god och respektfull ton och publicerar inte kränkande omdömen om enskilda personer.

Second Opinion förbehåller sig rätten att radera texter som bryter mot våra villkor och regler.

Kommentera

Din e-postadress kommer inte publiceras. Obligatoriska fält är märkta *

*

  1. Carl-Åke Utterström skriver:

    Det totala kärnkraftsavfallet är på 6 000 kubik eller en kub med 18 meters sida. Jämför detta med 300 vindkraftverk med vingar på 90 meter som ger avfallsmängder 50 procent högre.

    Vingarna kan inte återanvändas och måste deponeras på avfallsstation. De innehåller dessutom epoxi-lacker som är extremt cancerframkallande och aldrig någonsin blir oskadliga??

    Vad väljer ni pest och kolera. Avfallsmängderna från vindkraften är därmed ett icke föraktligt problem. Har vindkraft ett ännu större avfallsproblem en kärnkraften.

  2. Carl-Åke Utterström skriver:

    Påståendet att kärnkraft är dyrt håller inte.

    De 3 500 vindkraftverk som under åtskilliga år byggs ut och resulterat i 17 TWh kan ställas i relation till utbyggnaden av kärnkraft på runt tio år och 75 TWh elenergi.

    Två normalstora kärnkraftverk på 1 000 MW till en kostnad av 100 miljarder per styck (i överkant) levererar tillsammans 15 TWh eller någorlunda jämförbart med vindkraften ovan.

    Snittkostnaden för varje vindkraftverk i och med att varje verk måste ersättas minst tre gånger om under kärnkraftens livslängd. Vindkraft 20 år, kärnkraft 80 – 100 år.

    Under de premisserna får varje verk kosta maximalt 16.7 miljoner. Svensk Vindenergi säger på hemsidan att byggkostnaden är 15 miljoner per MW. Snittstorlek 7 000 MW/3 500 vindkraftverk ger snitteffekt på 2 MW och därmed en byggkostnad på 30 miljoner.

    Förslag stoppa utbyggnaden av vindkraften och ersätt den med nybyggnad av betydligt effektivare kärnkraft. I avvaktan på Gen IV-,Torium- och Fusionsreaktorer bygg Kinesiska parvis identiska reaktorer som byggts på stipulerad tid och till stipulerad kostnad.

    Förenkla regelverket för att smidigare kunna bygga sagda reaktorer.

    Bill Gates prognosticerar ett tredubblat elbehov till 2045 vilket också verifieras av en ytterst grundlig Dansk utredning överförd till Sverige som indikerar att vi kommer att landa i ett behov 2045 på 500 TWh. Detta behov kan knappast täckas av vind- och vattenkraft.

    Exklusive vattenkraften behövs 435 TWh vindkraft. Med nuvarande snittstorlek behövs 90 000 verk och enbart att ersätta de verk som faller för åldersstrecket krävs en årlig nybyggnad av 4 550 verk. Ställ detta i relation till de 3 500 verken nämnda tidigare. Knappast teoretiskt möjligt och definitivt inte ekonomiskt motiverat.

  3. Nils-Åke Sandberg skriver:

    Ett av de största problemen med kraftsystemet är att det styrs kortsiktigt av ekonomer. Basen vatten och kärnkraft borde vara prioriterade till nätet. Vindkraft ligger på ca 10-15 % sett över året relativt märkeffekt och producerar bara ibland. Dessutom saknas svängmassa då man genererar likström som måste växelriktas till nätet. Tror inte man kan starta ett dött nät igen med vindkraft då referensen (Börvärdet) 50 Hz saknas.

    1. Kent Epnelid skriver:

      Vårt framtida energibehov är en mycket viktig del av vår trygghet och fortsatta utveckling!

      Att fortsätta att titta på nya tekniska lösningar är ett måste!

      En mycket viktig del i denna utveckling
      är att man ”snarast” prioriterar att bygga
      nya kärnreaktorer som kan drivas med vårt ”Kärnavfall” som ligger och utgör
      en stor risk och kostar otroliga pengar att förvara på ett säkert sätt!
      Att ”dumpa” detta uttjänade avfallet kommer att kosta miljarder!
      Det dumpade kärnavfallet kommer sen att ligga i över 10.000 åt innan det
      Radioaktiva är på rimlig nivå!

      Genom ny teknik kan Vi använda detta
      farliga avfall till att driva morgondagens
      Kärnreaktorer i över 100 år! , utan stora
      insatser!
      Råvaran finns!

      Avfallet blir efter ovanstående användning ”endast” radioaktivt i 1000 år!

      Genom nytänk har vi råvaran till fossilfri
      energi i över 100 år!
      Vi kan då även exportera och bidra med en på lång sikt trygg energiförsörjning!

      1. Nils-Åke Sandberg skriver:

        Men ny teknik får inte vara bristfällig och inte uppfylla krav som övriga producenter måste uppfylla. Dit hör svängmassa och 3 fas generering.

  4. Lars Blomqvist skriver:

    Varför är det så rasande svårt att diskutera marknad och ansvar när det gäller el-hanteringen? Mig veterligen har ännu ingen skrivit en debattartikel som granskat vad omregleringen egentligen innebar för alla berörda. Över en natt föstes de in i en affärsmiljö med nya regler och skyldigheter som uppenbarligen ingen var förbered på – därav den röra som nu rått i några decennier.
    Med åren har mängder med synpunkter och förslag till problemlösningar har kommit från politiker, myndigheter, el-företag, konsulter, forskare med flera. Ändå vet vi inte, ens tillnärmelsevis, vad el från ett helt fossilfritt system kommer att kosta.
    Läs avslutningen i Paula Johnssons kommentar nedan och spåna vidare utifrån den.

  5. Jan Kjerstensson skriver:

    Intressant betoningen på att Kraftsystemet måste ses som en sammanhållen enhet. Den definition jag ´skulle vilja se av Kraftsystemet är att det består av tre delar 1. Produktion 2. Nät/Överföring 3. Förbrukning och det är först när dessa tre delar samfungera på ett bra sätt vi har ett väl fungerande kraftsystem. Man kan också konstatera att vi så här långt har haft ett mycket kostnadseffektivt kraftsystem och det menar jag är viktigt även i framtiden. Leder naturligt till frågan – Vem ansvarar för det? Skulle vara intressant med en kommentar från SvKs sida på den delen.

    Vidare, som Erik är inne, på har vi uppenbarligen gått från vårt tidigare energidimensionerade system till ett idag både energidimensionerat och effektdimensionerat system. När det gäller effekt är vi främst beroende av import från kontinenten och deras likaledes effektdimensionerade system. Den typen av import riskerar att bli rätt dyr.

  6. Benny Andersson skriver:

    Mycket bra skrivit!

    Den ekonomiska modellen som används idag har inget med den fysiska verkligheten att göra!
    Tyvärr verkar vissa personer tro att det går att ändra de fysiska lagarna så att de överensstämmer med de ekonomiska modellerna…
    Många lagar går att bryta men just naturlagarna är faktiskt okränkbara!
    Sen får de som inte inser det bli hur besvikna de vill!

  7. Bengt Hellman skriver:

    Skribenten är uppenbarligen inte ekonom utan sannolikt ingenjör. En ekonom hade börjat i motsatt ända och tittat på hur vi kan använda så mycket billig vindkraft som möjligt och komplettera med dyr reglerkraft.

    Den billiga vindkraften gör att el i stor skala kan ersätta fossila bränslen. Vätgas producerad med el ska ersätta kol för att producera järn. Vätgas producerad med el blir baskemikalie i kemiindustrin för att producera syntetiska bränslen och kemiprodukter. Eftersom vätgas kan lagras skapas en mycket stor flexibel användning av el som kan anpassas till vindkraften och göra paus när elsystemet är ansträngt och elpriserna höga.

    Analysen av lagringssystem är fel. Dagens ekonomiska modell leder inte till att intäkterna förblir oförändrade om vi tillför lagring. Elpriset i framtiden kommer att vara mycket mer volatilt. När det blåser mycket och är gott om el kommer elpriset vara mycket lågt och ibland negativt. När det är svaga vindar och och stort elbehov kommer det att vara mycket höga elpriser. Detta skapar lönsamhet i flexibel användning, effektutbyggnader i vattenkraften, och olika typer av lagring. Lagringen medverkar till att minska prisskillnaderna.

    1. Trygve Engelbert skriver:

      Att lagra vätgas i stor skala är långt ifrån utvecklat. Att återföra vätgas till el har betydande förluster. För varje kWh som skall produceras ur vätgas erfordras 3 kWh som input. Verkningsgraden är ca 30 %.

      Att lagra stora mänger vätgas finns idag ingenteknologi framtaget ännu. Än mindre till vilka kostnader och verkningsgrader..

      Att använda vätgas i gasturbiner finns heller inte tillgängligt. Vid förbränning , vid mycket hög temperatur ca 2000 grader, bildas mycket NOx. En gas som är 300 gånger farligare än CO2.

      Det blir sannolikt bara en våt dröm att använda vätgas som back up för det nationella el-nätet

    2. Per Åhlström skriver:

      Ekonomer som inte förstår tekniken bakom de siffror de räknar på är livsfarliga.

    3. Erik Sandström skriver:

      Jo, du har helt rätt Bengt. Inlägget är skrivet av en ingenjör. Det riktar sig dock inte till ingenjörer utan till andra personer som gillar logiska resonemang, likt de i den ekonomiska elkraftmodellen.

      Inlägget vill väcka tanken att den ekonomiska modellen, trots sin logik, inte beskriver ett kraftsystem med mycket vindkraft på ett bra sätt. Tänk om grundförutsättningarna inte riktigt stämmer. Tänk om det faktiskt inte är energi, som kraftverken producerar. Hur blir det då? Det är från den utgångspunkten som jag har valt att föra ett resonemang baserat på enkla skolkunskaper.

      Trevligt att du tyckte att det var värt att kommentera.

  8. Paula Johnsson skriver:

    Håller med om att man behöver titta på kraftsystemet som en helhet, och inte bara observera de enskilda kraftslagen var för sig.

    Det vore intressant att se en kostnadskalkyl mellan olika kraftslag, som inte bara jämförde kostnaden att producera el, utan som även tog hänsyn till systemnyttor, såsom rotationsenergi, reaktiv effekt och så vidare. Svårt i dagsläget dock när det inte finns någon marknad för dessa.

Prenumerera på artiklar


Följ oss på Twitter

Senaste artiklarna

Skriv på Second Opinion

Alla är välkomna att skriva på Second Opinion. Vi publicerar dels artiklar som fördjupar kunskaper om energifrågor dels aktuella debattartiklar.
Skicka in din text
Vara-amnen

Ur arkivet