Ekonomifaktas elsimulator – så har vi räknat

Senast uppdaterad: 2024-06-13

Elsimulatorns beräkningar är avsiktligt grovt utformade. Syftet med simulatorn är att illustrera utmaningarna med att öka elproduktionen för att möta den förväntade framtida efterfrågan. Det görs bäst med beräkningar som är enkla att förklara och förstå men ändå i stora drag stämmer överens med verkligheten.

Vår önskan är även att inte komplicera simulatorn mer än nödvändigt. Exempelvis är kapacitet för energilagring och elnät komplexa frågeställningar som med nödvändighet blir kraftigt förenklade när de reduceras till var sitt reglage, men alternativet till förenklingen skulle ha varit att oproportionerligt mycket fokus hamnade på frågeställningar inom dessa två områden.

Det är även viktigt att notera att osäkerheten kring fundamentala antaganden är stora. Ingen vet till exempel i dag hur hög utbyggnadstakt av kärnkraftkärnkraft: som är realistisk. Det finns exempel runt om i världen på projekt som är kraftigt försenade men samtidigt en förhoppning om att en bred satsning skulle kunna leda till skalfördelar som möjliggör en relativt snabb ökning av kapaciteten med förutsägbara byggtider.

Möjligheterna till lagring av elenergi i sådan omfattning att veckor av dåliga vindförhållanden eller andra omständigheter som minskar elproduktionen skulle kunna överbryggas präglas också av stor osäkerhet.

Det är okänt om batterier inom den simulerade tidsramen kommer att bli tillräckligt kostnadseffektiva för att vara lönsamma att installera som reservlagring inför perioder med låg produktion. De elnätsbatterier som i dagsläget finns eller håller på att byggas har timmar, inte dagar som tidshorisont för att utjämna variationer i tillgång och efterfråganefterfrågan:.

Pumpkraftverk är en beprövad teknik som i princip kan lagra energienergi: under veckor och månader, men förutom planer på att återöppna ett tidigare avvecklat pumpkraftverk och några mindre projekt som syftar till att utnyttja särskilt gynnsamma lokala förutsättningar är det oklart vad man kan förvänta sig för utbyggnad i Sverige. Det är över huvud taget svårt att bedöma hur de miljömässiga och ekonomiska förutsättningarna för en omfattande nyutbyggnad av pumpkraft skulle se ut.

Bäst prognoser finns när det gäller indirekt lagring av elenergi genom processer för tillverkning av exempelvis vätgas och elektrobränslen, där produktionstakten kan varieras utifrån tillgången till elkraft och där det är den energikrävande resulterande produkten som lagras. Prognoserna gäller dock huvudsakligen den totala energianvändningen inom sådana industrier, inte specifikt hur stora variationer i tillgång till elkraft de kostnadseffektivt kan bidra till att överbrygga.

Vi har valt att vara teknikoptimistiska i simulatorn och tillåta att lagringskapaciteten som mest ställs in på värden som ger mycket goda möjligheter till överbryggning av variationer i väder och vind, men det är alltså värt att notera att det råder osäkerhet om de kommersiella, geografiska och miljömässiga förutsättningarna för en sådan utveckling.

Allmänt om reglagen

Generellt sett är reglagen i utgångsläget ”ingen utbyggnad” inställda på en nivå som ungefär motsvarar installerad kapacitet 2024 samt redan pågående projekt. När det gäller energilagring är även utbyggnad av reglerbar industriindustri: för produktion av vätgas, elektrobränslen med mera inräknad. Detta eftersom målen för simuleringen bygger på Energimyndighetens scenario för högre elektrifiering, där ökad industriell elektrifiering är en viktig del.

Alla reglage har en inneboende fördröjning som varierar beroende på inställningen för ledtider. Fördröjningen styr hur lång tid det dröjer innan det börjar synas några resultatresultat: i diagrammen. Vissa har även en inbyggd pågående utbyggnadstakt som tillämpas redan från startåret för simuleringen.

Efter fördröjningstiden tillämpas en konstant årlig utbyggnadstakt för att nå den inställda nivån till simuleringens slutår. Motivet till detta är att investeringsmöjligheter och tillgång till utrustning och arbetskraftarbetskraft: är faktorer som kan förväntas vara relativt konstanta över tiden.

I händelse av att man drar ner ett reglage under utgångsnivån tillämpas en avvecklingsfördröjning som generellt är 25 år.

De reglage som är graderade i effekt (GW) har några inbyggda faktorer som bestämmer energiproduktion, tillgänglig effekt på vintern när dåliga förutsättningar råder samt behov av elnätsutbyggnad.

Genomsnittlig faktor

Den genomsnittliga produktionsfaktorn är helt enkelt hur stor andel av tiden under ett år som produktionen kan ske för fullt. Effekten multiplicerad med antalet timmar på ett år och den genomsnittliga faktorn är den producerade energin i GWh (tusendels TWh). Vindkraft och solkraft har genomsnittliga faktorer som inom vissa gränser varierar beroende på reglaget för lagring.

Topplastfaktor

Topplastfaktorn är den andel av kraftslagets kapacitet som man med god tillförlitlighet kan förvänta sig ha tillgång till i samband med den så kallade topplasttimmen, vilken normalt inträffar under kalla vinterdagar. För solkraft är topplastfaktorn noll. För vindkraft varierar den betydligt beroende på reglaget för lagring.

Elnätsfaktor

Elnätsfaktorn syftar till att illustrera att olika typer av energikällor tenderar att ställa något olika stora krav på elnätets utbyggnad. Kraftslag med många mindre enheter vars produktion kan variera mycket över tid, exempelvis vindkraft och solkraft, kräver mer utbyggnad än storskaliga kraftslag med jämn produktion som kärnkraftkärnkraft:.

Ledtider

En viktig aspekt av utbyggnaden av Sveriges elförsörjning är tiden det tar att bygga ut kraftkällor, distributionsnätdistributionsnät: med mera. Till betydande del styrs detta av tekniska, kommersiella och logistiska faktorer, men processer för tillståndsgivning och politiska överenskommelser är också viktiga för hur lång tid det tar från att en avsikt till investeringinvestering: formuleras till dess att utbyggnaden är klar.

Med reglaget för ledtider vill vi illustrera att det spelar roll hur stor medvetenhet och enighet det finns om behovet av en energiomställning i såväl politiska kretsar som samhället i stort.

Breda politiska kompromisser kan skapa förutsättningar för en snabbare utveckling, och allmän förståelse för de samhällsekonomiska behoven kan göra att det går lättare att fatta tillståndsbeslut om enskilda investeringsprojekt.

Omvänt finns en risk att den stora omställning som förväntas ger upphov till politiska och samhälleliga motsättningar som bromsar utvecklingen och gör att utbyggnad tar längre tid än vad som hittills varit vanligt.

Generellt sett är ledtiderna satta utifrån en optimistisk syn på möjligheterna till utbyggnad.

Reglagens parametrar

Storskalig kärnkraft

Vi har valt att skilja mellan traditionella storskaliga kärnkraftverk och nya så kallade små modulära reaktorer, eftersom det finns förhoppningar om att de senare kan byggas med jämförelsevis kortare ledtider.

Vi utgår i scenariot ”ingen utbyggnad” ifrån att befintlig kärnkraftkärnkraft: kommer att behållas och underhållas under simuleringstiden.

För storskalig kärnkraftkärnkraft: används följande parametrar:

• Utgångsnivå: 7 GW
• Genomsnittlig faktor: 0,75
• Topplastfaktor: 0,9
• Elnätsfaktor: 0,8
• Ledtider: 10/15/20 år
• Vid avveckling tillämpas 25 års avvecklingstid.

Små modulära reaktorer

För små modulära reaktorer används följande parametrar:

• Utgångsnivå: Noll
• Genomsnittlig faktor: 0,75
• Topplastfaktor: 0,9
• Elnätsfaktor: 0,9
• Ledtider: 5/10/15 år

Vindkraft

För vindkraft används följande parametrar:

• Utgångsnivå: 16 GW
• Genomsnittlig faktor: 0,24
• Topplastfaktor: 0,05
• Elnätsfaktor: 1,1
• Ledtider: 3/6/9 år

Vidare antas en befintlig utbyggnadstakt (oberoende av ledtider) om 1 GW per år. Vid avveckling tillämpas 25 års avvecklingstid.

Den genomsnittliga faktorn kan ökas till 0,3 och topplastfaktorn till 0,24 vid maximal utbyggnad av lagring.

Solkraft

För solkraft används följande parametrar:

• Utgångsnivå: 2 GW
• Genomsnittlig faktor: 0,09
• Topplastfaktor: Noll
• Elnätsfaktor: 1,2
• Ledtider: 2/4/8 år

Vidare antas en befintlig utbyggnadstakt (oberoende av ledtider) om 0,5 GW per år. Vid avveckling tillämpas 25 års avvecklingstid.

Den genomsnittliga faktorn kan ökas till 0,11 vid maximal utbyggnad av lagring.

Lagring

Energilagring är en komplex frågeställning, där både total energikapacitet och total effektkapacitet har stor betydelse samt i viss mån också frågan om huruvida enskilda anläggningar med stor energikapacitet samtidigt har stor effektkapacitet.

Det är också ett område där stor osäkerhet råder om hur den faktiska framtida utvecklingen kommer att se ut ur såväl kommersiellt perspektiv som tillstånds- och regleringsperspektiv. Syftet med reglaget är därför rent illustrativt, för att tydliggöra att storskalig energilagring har stor betydelse för möjligheterna att tillgodogöra sig icke planerbara energikällor som vind- och solkraft. Det finns ingen exakt bevisbar relation mellan reglagets nivå och inverkan på tillgång till vind- och solkraft, men vi bedömer att storleksordningen på reglagets effekt i simulatorn är rimlig.

Vi har valt att gradera reglaget i energienheter, alltså den samlade storleken på de olika lagren, eftersom vi bedömer att detta sannolikt är den i praktiken mest begränsande faktorn för att optimera energiproduktion och effektbalans i ett elsystem med stora andelar icke planerbar produktion.

I samtliga förinställda scenarier är reglaget ställt på minst 1,4 TWh, vilket motsvarar omkring 5 dagars lagring av vätgas utifrån Energimyndighetens antagande om att den årliga elförbrukningen för tillverkning av vätgas kan komma att uppgå till 100 TWh samt ett marginellt bidragbidrag: från befintlig och förväntat återöppnad pumpkraft.

• Ledtider: 3/6/9 år

Elnät

Elnät är precis som lagring en komplex frågeställning. Den förväntade ökningen av Sveriges elförbrukning kommer att kräva en omfattande utbyggnad av elnätet, och det gäller på lokal, regional och nationell nivå. Utbyggnaden behövs både för att ta emot kraft från nya produktionsanläggningar och för att förse nya och utökade förbrukare med el. I lägen där det uppstår stora underskott eller överskott behövs även en utbyggnad av internationella förbindelser, men det är inte en aspekt som simulatorn har inställningar för eller tar särskild hänsyn till.

Syftet med reglaget är rent illustrativt, för att tydliggöra att behoven av elnätsutbyggnad är mycket omfattande ifall Energimyndighetens scenario för högre elektrifiering blir verklighet. Olika kraftslag och förbrukare ställer olika stora krav på lokalt, regionalt respektive nationell kapacitet, men för enkelhets skull har simulatorn bara ett reglage för elnätsutbyggnad, och det är graderat i procents utbyggnad. Det finns ingen exakt bevisbar relation mellan reglagets nivå och vilken utökning av produktion och förbrukning som blir möjlig, men vi bedömer att reglaget ger en rimlig illustration av vilken storleksordning det är på utmaningen med att bygga ut elnätet så att det motsvarar behoven.

• Ledtider: 5/10/15 år

Vidare antas en befintlig utbyggnadstakt (oberoende av ledtider) om 10 procentenheter per år.

Övriga energikällor

När det gäller vissa energikällor som ger viktiga bidragbidrag: till Sveriges nuvarande elproduktionelproduktion: och effektbalans saknas konkreta planer på omfattande utbyggnad eller avveckling. I förenklande syfte har vi valt att inte ha några reglage för dessa energislag i simulatorn, men de ingår naturligtvis i simuleringen och är med i diagrammet för energimix.

Vattenkraft

När det gäller vattenkraft räknar simulatorn med en viss effektivisering tack vare löpande uppgradering av kraftverksutrustning i samband med renovering och underhåll samt mer avancerad reglering. Ett försiktigt antagande om en förbättring med 1 GW över 20 år används.

För vattenkraft används följande parametrar:

• Utgångsnivå: 16 GW
• Genomsnittlig faktor: 0,45
• Topplastfaktor: 1
• Elnätsfaktor: 1

Kraftvärme

Vi utgår ifrån Energimyndighetens antagande om att bidraget från kraftvärme för bostäder och industriindustri: kommer att vara i stort sett oförändrat under

För kraftvärme används följande parametrar:

• Utgångsnivå: 4,4 GW
• Genomsnittlig faktor: 0,34
• Topplastfaktor: 0,9
• Elnätsfaktor: 1

Olja och gas

Olja och gas används bara i liten skala för elproduktionelproduktion: i Sverige, och den viktigaste funktionen är oljeeldad reservkraft som bara används vid bristsituationer.

För olja och gas används följande parametrar:

• Utgångsnivå: 2,2 GW
• Genomsnittlig faktor: 0,07
• Topplastfaktor: 1
• Elnätsfaktor: 1

Det är fritt att använda sig av våra diagram men ange gärna Ekonomifakta som källa.