Kan Sverige bli helt förnybart?

Mycket talar för att kärnkraften inom 30 år har gjort sitt i Sverige. Dels är det dyrt att bygga ny kärnkraft med den teknologi och byggprocess vi känner till idag, dels är det ett stort och svårt beslut att ta såväl kapitalmässigt som politiskt.

Men vad händer när elproduktion försvinner i södra Sverige där kärnkraftverken finns idag? Hur ska den ersättas? Vilka är flaskhalsarna i tranmissionsnätet? Hur mycket behöver importkapaciteten byggas ut? Vad behöver politikerna göra? Och vad kostar det? I en analys visar Vattenfall hur Sverige kan ställa om till ett hundra procent förnybart energisystem utan kärnkraft.

– Det handlar inte om att vi har tagit fram en detaljerad plan för omställningen, men det är viktigt att vi analyserar ett scenario som diskuteras så mycket i samhället. Om vi ska kunna fasa ut kärnkraften utan att öka koldioxidutsläppen måste det göras på ett smart sätt, säger Helena Nielsen på Vattenfalls Strategiavdelning (hon har nyligen bytt jobb till affärsområdet Wind), som tillsammans med kollegor från flera olika delar av företaget har genomfört studien.

Helt förnybar elproduktion i Sverige är möjligt

Det går att bygga ett förnybart elsystem i Sverige, det är det ingen tvekan om. Framför allt är det tre förutsättningar som talar till landets fördel på sikt: vattenkraften, stora landområden för vindkraft och skogen. Men det löser inte automatiskt koldioxidproblemet.

– I ett förnybart elsystem blir Sverige beroende av import, bland annat från Polen och Tyskland där kraftproduktionen inte är koldioxidfri. Vi kan inte heller bistå kontinenten med koldioxidfri balanskraft i samma utsträckning som idag, säger Helena Nielsen.

Idag är tillgången på energi inget problem. Sverige producerar mer el än vad som förbrukas: 2014 exporterades 10 procent av elen utomlands. Och vindkraftexpansionen bidrar till att Sverige kommer att ha elöverskott länge, även om överskottet minskar i takt med att kärnkraftverken fasas ut.

Den stora utmaningen är därför inte att producera tillräckligt mycket energi för att täcka årsbehovet i landet, utan att se till att det finns kapacitet, det vill säga effekt, när den verkligen behövs, inte minst den kallaste vinterdagen.

Hojum vattenkraftverk.

Vintern en utmaning

En normal vinter kan förbrukningseffekten i Sverige komma upp till 25 gigawatt under ett antal timmar. En extra kall vinter räknar man med 27 gigawatt. Som jämförelse kan man säga att 1 gigawatt är ungefär vad en svensk kärnkraftreaktor ger.

Med 16 gigawatt installerad vattenkraft och lika mycket vind och sol i framtiden, och en del kraft från biobränslen ser det på pappret bra ut. Men även om det faktiskt blåser mer under vinterhalvåret än på sommaren är det i praktiken bara en tiondedel av vindkraften som man verkligen kan räkna med finns tillgänglig och ingenting av solkraften i mörka vintern. Den tillgängliga kapaciteten från vatten, vind, sol och biokraft är därför bara 20 gigawatt. Alltså fattas mellan 5 och 7 gigawatt för att klara vintertopparna. Se diagram nedan.

– En av de viktigaste poängerna som analysen pekar på är att vi framöver måste fokusera mycket mer på effekt och flexibel kapacitet istället för att bara prata om energi. Jämfört med idag kan effekt- och energibrist komma att uppstå oftare i ett förnybart system, när efterfrågan är hög och produktionen från vind och sol är låg.

Mer transmissionskapacitet är en förutsättning

För att lösa ekvationen krävs en blandning av åtgärder. Den kanske viktigaste är att bygga ut transmissionskapaciteten för att kunna utnyttja vattenkraften maximalt.

– Den nordiska vattenkraften bidrar med en rad systemviktiga funktioner. Att inte bara bevara utan även utveckla vattenkraftens flexibilitet kommer att bli avgörande för en lyckad övergång till ett förnybart ­system. För att vattenkraften ska kunna bidra fullt ut måste överföringsnätet från norra Sverige stärkas. Dessutom behöver överföringskapaciteten mot länder utanför Norden byggas ut för att kunna importera el och undvika bristsituationer.

Biokraft är en produktionskälla som kan växa i betydelse. Dels för att den bidrar med viktiga funktioner för kraftsystemet, dels för att den kan byggas nära elbehovet och inte minst för att den kan bidra med kapacitet som inte är väderberoende.

– Idag utnyttjar vi cirka 40 procent av värmeunderlaget för kraftvärmeproduktion. Detta anses lågt från ett EU-perspektiv och det verkar finnas potential att öka biokraftens andel. Därför tror vi att den installerade effekten skulle kunna vara högre.

Hjuleberg vindkraftpark.

Styra efterfrågan

Det kommer också att bli viktigare att kunna styra konsumtionen. En studie gjord på Chalmers visar att toppbelastningen skulle kunna reduceras med 3 gigawatt om man fjärrstyr värmeanläggningarna i landets villor så att inte alla bostäder värms samtidigt. I Finland har man gjort försök med fjärrstyrning av värmelaster i livsmedelsbutiker.

– Vi behöver jobba med efterfrågeflexibilitet för att underlätta i ansträngda situationer. På så vis kan man minska behovet av reservkraft, säger Helena Nielsen.

Ju snabbare desto dyrare

Ett helt förnybart energisystem kräver stora investeringar. Var slutsumman hamnar beror på hur bråttom det är att ställa om. Det mest resurseffektiva sättet sett ur ekonomisk synvinkel är att använda kärnkraften under hela sin tekniska livstid, det vill säga att de sista reaktorerna tas ur drift omkring 2045. Om kärnkraften fasas ut redan 2030 kan kostnaderna öka med ett par hundra miljarder kronor enligt Vattenfalls beräkningar. I den summan har inte värdeminskningen av kärnkraftverken, vilken orsakas av en förtida avveckling, räknats in.

– En anledning till fördyringen är att man i princip får betala den förnybara produktionen två gånger, eftersom till exempel vindkraftverken ju måste ersättas efter 20 år. Man kommer dessutom inte att hinna bygga ut överföringskapaciteten i tillräcklig omfattning redan till 2030, vilket innebär att elsystemet i södra Sverige måste ha back-up, antagligen i form av gasturbiner. Vi vet också att tekniken utvecklas och att kostnaderna minskar med tiden. Sammantaget är vår ståndpunkt att om vi ska gå mot ett förnybart system så behöver omställningen få ta tid, säger Helena Nielsen.

Nästa steg 100 % Energiewende

Efter att ha analyserat Sverige och Norden ska Vattenfall nu att titta närmare på hur framtidens förnybara energisystem kan tänkas fungera i Tyskland och Nederländerna. Projektet väntas vara färdigt i sommar.

– Jämfört med Sverige kommer Tyskland och Nederländerna att bli ännu mer beroende av sina grannländer 2050 eftersom de inte har lika mycket vattenkraft. Vi förväntar oss också att få se en hel del energilager i kraftsystemen – såväl i bostäder som vid produktionsanläggningar för solenergi och vindkraft och i själva distributionsnäten. Tekniken är på gång, det handlar om politisk vilja och rätt finansiering, säger Vincent Otto, projektledare vid Strategic Development.

Vatten

Den svenska vattenkraften är en grundpelare i ett förnybart energisystem. Men det krävs bättre möjligheter att transportera energin från norr till söder.

Vind

Vindkraftsproduktionen väntas växa från 12 TWh idag till nästan 50 TWh 2050. Utmaningen gäller att klara efterfrågan under vindfattiga dagar.

Biomassa

2050 kan Sverige tänkas behöva 30 TWh biomassaenergi per år. Det är dubbelt så mycket som produceras idag, men är absolut möjligt att klara, enligt Svenska bioenergiföreningen.