DEBATT
Vattenkraften i södra och mellersta Sverige utnyttjar inte sin fulla potential. Genom fjärrstyrning och optimering skulle vattenkraft i södra Sverige kunna tillhandahålla ytterligare hundratals megawatt när den behövs som mest, skriver Fredrik Lönngren, Hydro Machines, och Jakob Helbrink, Merlin & Metis, med utgångspunkt i en ny studie.

Det svenska och europeiska elsystemen är under snabb utveckling med såväl ett växande elbehov som elproduktion (elektrifiering, omställning). I Sverige blir detta särskilt intressant avseende ”tillgänglig effekt”, dvs elproduktion matchat mot topplast. Svenska kraftnät slår fast i sina prognoser att utvecklingen ”tyder på en risk att importen inte kommer räcka till” och att ” lastfrånkoppling inte kan uteslutas.”

Södra Sverige (SE4) är en särskilt utsatt region och pekas ut som en av Europas mest obalanserade i termer av självförsörjning och effekttillräcklighet. Det är dessutom en situation som sannolikt kommer att förvärras under de kommande åren. I den senaste kraftbalansrapporten  presenterar Svenska kraftnät mycket tydligt hur effektunderskottet under de mest kritiska timmarna  en ”normalvinter” förväntas öka från 1 400 MW kommande vinter till 8 700 MW vintern 2026/27. Samma rapport antar en ”tillgänglighet” från svensk vattenkraft kring 82 % av installerad kapacitet, baserat på historiska data.

Figur från Kraftbalansen på den svenska elmarknaden, rapport 2023 (Svenska kraftnät)

Konsultbolaget Merlin & Metis har sammanställt hur svensk vattenkraft har producerat under de 100 timmarna med högst elförbrukning under de senaste åren. Resultatet visar att skillnaden i tillgänglighet är betydande mellan norra och södra Sverige. I norra Sverige har vattenkraften producerat ca 75 % av installerad kapacitet under dessa 100 timmar, medan motsvarande siffra i södra Sverige är ca 63 %. Denna differens på 12 procentenheter indikerar den teoretiska potentialen, om vattenkraften i södra Sverige skulle vara lika reglerbar i praktiken som i norra Sverige.

Det bör nämnas att hela den teoretiska potentialen troligtvis ej är praktiskt användbar då förutsättningarna troligtvis skiljer betydligt. Vidare så är det troligt att de allra största vattenkraftanläggningarna i södra Sverige står för merparten av ”tillgängligheten” då dessa antas vara reglerade mer aktivt och kontinuerligt. Som referens så har Svenskt Näringsliv uppskattat att vattenkraften står för ca 17 % av total ”tillgänglig” kapacitet i södra Sverige under topplasttimmar.

Figur illustrerar vattenkraftens ”tillgänglighet” av effekt relativt installerad kapacitet under de 100 högsta timmar med avseende på last i Sverige under de senaste åren, samt Hydro Machines ”tillgänglighet” under samma timmar.

För Hydro Machines är motsvarande ”tillgänglighet” ca 40 %, dvs markant lägre jämfört med såväl norra som södra Sveriges samlade ”tillgänglighet”. För Hydro Machines finns det flera förklaringar till detta, men det mest uppenbara är begränsat beslutsstöd för optimering av anläggningar tillsammans med avsaknad av fjärrstyrning. För att möjliggöra en högre ”tillgänglighet” under dessa topplasttimmar är fjärrstyrning en förutsättning då dagens process kräver fysisk närvaro på respektive vattenkraftanläggning för att starta/stoppa vattenflöde till turbin för stationerna med reglermagasin. Detta ska dessutom ske under arbetstid (vardagar, dagtid) och i mån av tid då tekniker arbetar med en rad andra arbetsuppgifter (underhåll och drift av vattenkraftstationer). I praktiken innebär detta en utmaning i att öka reglerbarheten i betydande omfattning.

Fredrik Lönngren, Hydro Machines, med vattenkrafttillgångar kring Vetlanda, Småland.

Merlin & Metis har inom ramen för projektet utvecklat en modell som tar hänsyn till rådande vattensituation, vattendomar samt tekniska begränsningar och planerar körschemat därefter. Vattenkraftplanering och nyttjande av befintliga resurser är ett komplext optimeringsproblem, och en rad olika aspekter måste beaktas. Dessa aspekter utgör hinder och barriärer för att tillhandahålla nyttor, och ett beslutsstöd är en förutsättning för att uppnå den fulla potentialen. Inom projektet så har historiska förutsättningar för Hydro Machines vattenkraftanläggningar simulerats och resultaten visar att ”tillgängligheten” går att åtminstone dubblera från 40% till 80 % tillgänglighet utan att ändra vattenanvändningen betydligt. Även detta indikerar en betydande potential. Om motsvarande slutsats kan göras för övriga vattenkraften i södra Sverige betyder detta uppskattningsvis 200-400 MW extra vattenkraftproduktion under framtida topplasttimmar, vilket skulle vara värdefullt för den förväntat svaga kraftbalansen under ansträngda timmar såväl kortsiktigt som långsiktigt.

Troligtvis kan en nytta realiseras genom att installera styrning i ett begränsat antal (uppströms) vattenkraftanläggningar, då närliggande nedströms strömkraftverk kommer att ”åka snålskjuts” på planering och reglering från kraftverket uppströms. Detta kommer resultera i en positiv synergi då ett högt effektbehov rimligen infaller under flera efterföljande timmar snarare än momentant, vilket ökar den totala nyttan. Givetvis kan denna ”tröghet” ingå i produktionsoptimeringen i en perfekt värld, oavsett ägarstruktur och fördelningseffekter mellan olika ägarintressen. Teoretiskt så kan denna ”tröghet” kompletteras med energiresurser med begränsad uthållighet, så som batterier, som då fokuserar på att möta den enskilda (kortvariga) toppen. För att realisera nyttan från vattenkraften kommer troligtvis utökad mätning att behövas längs med vattendraget, för att säkerställa att vatten nyttjas så effektivt som möjligt och minimera risk för lokal torka/spill. Vidare så krävs korrekta incitament och anskaffningsmekanismer för relevanta produkter för att säkerställa att koordinering mellan teknologier och ägare (exempelvis mellan vattenkraft och batterier) sker så effektivt som möjligt.

Jakob Helbrink, projektledare från Merlin & Metis

Utöver utmaningen att disponera vatten för att generera elektricitet, så förändras elmarknaden i en hög takt. Redan idag varierar elpriset betydligt inom och mellan dygn, vilket signalerar värdet av reglerbarhet. Utöver elprisfluktuationer så är stödtjänstemarknaderna för balansering och reserver än mer varierande, vilket ytterligare ökar komplexiteten för hur vattnet bäst skall nyttjas. Bortom ett ökat kommersiellt värde, så möjliggör flexibla resurser energiomställningen genom att tillhandahålla kapacitet, effekt och energi vid ”rätt” tillfälle. Vidare så befinner sig södra Sveriges vattenkraft i ”rätt” region där behovet av regler och planerbarhet är stort. Framträdande vattenkraftaktörer har lyft frågor kring ett ökat framtida reglerbehov och att den nuvarande reglerbara vattenkraften ensamt ej kan tillgodose detta framtida behov. Begreppet många bäckar små har sällan varit mer passande.

Avslutningsvis kan konstateras att vattnets roll i elsystemet och i dagens samhälle är komplext, investeringsriskerna är betydande och det politiska landskapet skiftar snabbt. För att realisera potentialen så behövs aktiva ägare och direkta investeringar i såväl teknik som hårdvara. Vidare så är troligtvis förutsägbara spelregler på relevanta marknader och miljöprövningar/miljöanpassningar, samt incitament som speglar den nytta som tillgodoses kritiska för att säkerställa rätt och effektiva åtgärder.

***

Toppfoto: Skånska energi