Så här flexibla behöver elnätets användare bli 2045

2021-05-12 06:00  

Med en helt förnybar elproduktion år 2045 behövs 4 500 MW i flexibilitet, enligt en ny analys. Det motsvarar tre reaktorer i Oskarshamns 3:s storlek. Men när en handelsplats för flexibilitet testades i Stockholm i vintras blev utdelningen skral.

Hur ska elen räcka till alla? Elektrifieringen i samhället ökar och industrins elslukande satsningar står som spön i backen. Samtidigt ökar andelen variabel elproduktion när vindkraften växer och kärnkraften krymper.

De lösningar som oftast förs fram handlar om att bygga nya elnät eller ny elproduktion. Men svaret kan också finnas inom det befintliga elsystemet. Det kan bli mer flexibelt.

Genom att elanvändare minskar sin konsumtion, eller skjuter upp den till ett senare tillfälle, kan problemet med flaskhalsar i elnätet minskas. Motsvarande kan göras på elproduktionssidan.

Om några veckor ska Svenska kraftnät, som ansvarar för det svenska elsystemet, publicera sin långsiktiga marknadsanalys. Den listar olika scenarier för hur elsystemet kan utveckla sig under de närmaste 20–25 åren.

Varför behövs flexibilitet?

Analysen visar att det kommer att behövas mer flexibilitet i elsystemet. Antingen på produktionssidan eller på användarsidan. Eller både och.

– Elektrifieringen tyder på kraftigt ökande elförbrukning. Kombinerat med en hög andel förnybar och väderberoende produktion så blir det tydligt att det behöver finnas flexibilitet även på användarsidan om vi ska klara effektbalansen, säger Niclas Damsgaard, chefsstrateg på Svenska kraftnät.

Niclas Damsgaard. Foto: Thomas Arlemo

Värstascenariot för 2045 visar effektbrist för cirka 900 timmar varje år. Under bristtimmarna saknas i medeltal 1 800 MW. Den största effektbristen, under en enskild timme, landar på 10 000 MW.

Beräkningen är gjord utifrån antagandet att elektrifieringstakten i samhället är hög samtidigt som elproduktion endast sker från förnybara energikällor, utan kärnkraft. Elimport ingår i scenariot, men räcker inte för att motverka bristen.

Även i det scenario som utgår ifrån att en del kärnkraft finns kvar visar på problem med effektbrist, även om problemet då blir mindre.

Vilket av de olika scenarierna som är mest troligt att bli verklighet anger inte Svenska kraftnät i analysen. Men slutsatsen är att energilager och användarflexibilitet blir nödvändiga.

Måste vi sluta dammsuga?

Niclas Damsgaard är dock noga med att poängtera att det inte handlar om att industrin kommer att behöva stoppa sin produktion. Inte heller handlar det om att privatpersoner måste sluta dammsuga.

I stället bedömer Svenska kraftnät att en stor lättnad kommer att ges från vätgasproduktion, som till exempel planeras i stor skala inom stålindustrin. Genom att elektrolysörerna, som tillverkar vätgas av vatten med hjälp av el, drivs flexibelt minskar påfrestningen på elsystemet. Elektrolysörerna kan vara igång när det är gott om el och elpriserna är låga, och sedan stoppas när det är ont om el och elpriset går upp. Vätgasen kan sedan sparas i lager så att stålindustrin ändå kan låta sin kärnverksamhet fortgå.

Om vätgas kan produceras på ett flexibelt sätt räknar Svenska kraftnät med att timmarna med effektbrist i värstascenariot för 2045 går ner från 900 till 40 timmar per år. Effektbristtimmarna saknar då i medeltal 1 100 MW (jämfört med 1 800 MW utan flexibel vätgasproduktion) och den maximala bristen i en enskild timme blir 4 500 MW (jämfört med 10 000 MW utan flexibel vätgasproduktion).

Hur stor potential finns för flexibla elanvändare?

Det betyder att även om vätgas kan produceras på ett flexibelt sätt så behövs 4 500 MW i flexibilitet år 2045 – om samhället ska elektrifieras i hög grad och elproduktionen ske enbart från förnybara energikällor – för att ha goda marginaler i elsystemet.

– Men det kan vara flexibilitet på användarsidan eller på produktionssidan. Vi skulle kunna ha vätgaseldade gasturbiner eller liknande på produktionssidan, säger Niclas Damsgaard.

Frågan är hur stor potentialen är för att elanvändare ska bli flexibla, genom att till exempel flytta sin elanvändning i tid, eller helt enkelt minska sin elanvändning vid vissa tillfällen, för elsystemets skull?

– Jag tror att de flesta är överens om att det finns en jättestor potential i den korta tidsskalan, från en till fyra timmar. Särskilt vintertid när man behöver värma upp hushåll och byggnader. Där går att styra ner elförbrukning utan att påverka komforten, säger Niclas Damsgaard.

Mer bekymrad är han när det gäller att flytta elanvändning över längre tidsspann, till exempel flera dagar eller en vecka.

– Där behövs energilager, annars har man ingen flexibilitet. Då kommer vi in på vätgas och andra gröna molekyler, säger Niclas Damsgaard.

Hur har pilotförsöken med flexibilitet gått hittills?

För det kortare tidsspannet har flera försöksverksamheter dragits igång under senare år för att köpa och sälja flexibilitet i elsystemet. EU-projektet Coordinet har haft handelsplatser igång i Uppland, Skåne, Västernorrland och på Gotland. I Stockholm testades samma sak under vintern 2020/2021 under namnet Sthlmflex.

Syftet med båda försöken var att lindra problemet med effektbrist på grund av flaskhalsar i elnätet. Köparna av flexibilitet är regionnätägare medan säljarna är elanvändare som kan minska eller skjuta upp sin elkonsumtion.

Yvonne Ruwaida. Foto: Fredrik Hjerling

I Uppsala menar projektansvariga Yvonne Ruwaida på regionnätägaren Vattenfall Eldistribution att Coordinet har gett en lättnad när stadens behov av effekt växer.

– Utan Coordinet skulle vi ligga högt ovanför abonnemangsgränsen. Via Coordinet har vi lyckats säkerställa att vi har en acceptabel risknivå och kan ansluta nya kunder i Uppsalaregionen, säger hon.

Resultat Coordinet Sverige

Vintern 2020/2021 Uppland Gotland Skåne
Volym köpt flexibilitet  6 596 MWh 82 MWh 122 MWh
Antal flexibilitetsleverantörer 11 4 9
Max köp under en timme  60 MW iu iu

Fotnot: Handelsplatsen för Västernorrland kom igång senare än de övriga och saknar resultat.

 

I Stockholm var dock flexibilitetsmarknaden relativt trögstartad, av flera olika skäl. Sex leverantörer blev medlemmar på flex-marknaden men bara fyra av dessa deltog med bud.

Elledning i Stockholm. Foto: Patrik Österberg/TT

Under perioden från januari till mars 2021 köptes 2 276 MWh. Det borde ha varit dubbelt så mycket, konstateras i Sthlmflex projektrapport. ”Buden från flexibilitetsleverantörer hade inte räckt till en tioårsvinter.”

– Vi borde ha köpt mer flexibilitet. Men prognosverktygen träffade inte exakt rätt. Det blev större elanvändning än vad prognosen indikerade när vi lade vår beställning. Sedan är det en ny verksamhet, det är mänskligt att man är lite försiktig, säger Bengt Johansson, affärsutvecklare på regionnätägaren Ellevio.

Bengt Johansson. Foto: Unn TIba

Som mest köptes 65 MW i flexibilitet under en enskild timme i Stockholm. Det är betydligt lägre än de 100–160 MW som projektdeltagarna hoppades få loss när Sthlmflex drogs igång.

– Vi hade hoppats få in mer flexibilitet. Vi behöver mer. Om det stannar här så är det inte tillräckligt, det är inget snack om saken. Men jag tycker ändå att det var ett bra första steg, säger Niclas Damsgaard.

Nu blev det en relativt mild vinter, med undantag för några kalla veckor i februari.

– Flera hundra MW skulle behövas i flexibilitet i Stockholm en riktigt kall vinter, säger Bengt Johansson.

Hur ska pilotförsöken förbättras?

Niclas Damsgaard tycker att de två flex-projekten har gått bra ”på det stora hela”.

– Man ser ju utmaningarna. Det tar tid att bygga volymer och få med aktörer, det är ett lärande för alla parter. Ingen är van vid det här. Och det krävs ett ganska stort engagemang, säger han.

En utmaning är att utforma affärsmodellen så att många flexleverantörer lockas att delta.

– Om det är en varm vinter så är behovet av flexibilitet jättelitet, så nästan inga bud blir avropade. Hur ser man till att leverantörerna ändå är intresserade att vara med, så att de hjälper till att klara en tioårsvinter, säger Niclas Damsgaard.

Nästa vinter ska därför nya grepp testas både i Coordinet och i Sthlmflex. Dels ska flex-bud som inte avropas skickas vidare till Svenska kraftnäts marknad för Manuell frekvensåterställningsreserv, mFRR, som då ger leverantören en andra chans till intäkt. Dels ska en modell testas där flex-leverantörer får betalt för att vara tillgängliga med flexibilitet även om budet inte avropas.

Vilka nackdelar finns med flexibla användare?

Men även om flexibilitet pekas ut som nödvändig i framtiden av Svenska kraftnät finns också nackdelar när det är just användarsidan som ska vara flexibel. Niclas Damsgaard lyfter till exempel begränsad uthållighet och osäkerhet kring tillförlitligheten. Det gäller att elnätägaren kan lita på att utlovad flexibilitet faktiskt finns när det blir skarpt läge.

– Sedan är en fråga hur man sätter upp en baseline. Hur mycket skulle flex-leverantören ha förbrukat om den inte var flexibel, hur mycket drar den ner? Det är svårt att följa upp och mäta. Om man ska jämföra med timmen innan kanske det skapar incitament där leverantören drar upp sin förbrukning under den timmen. Man kan få alla möjliga konstiga beteenden om vi inte gör det här rätt, säger han.

Vad händer nu?

Coordinet ska drivas som ett EU-projekt en vinter till och Sthlmflex har just förlängts till två ytterligare vintrar. Vad som händer efter det är oklart. Det finns inga beslut om att permanenta handelsplatserna för flexibilitet eller att knyta samman dem till en nationell plattform.

– Vi gör det här för att kunna jobba med marknadsmässiga köp av flexibilitetstjänster i framtiden. Tanken är att ha den förmågan framöver och att ha den på fler ställen. Vi tittar just nu på hur man kan jobba med det här i fler regionnät och i lokalnäten. Men inga beslut är fattade än, säger Yvonne Ruwaida.

Anna Wolf. Foto: Power Circle

Power Circle, elbranschens organisation för framtidsfrågor, pekar på att användarflexibilitet kan göra många olika nyttor. Det kan minska behovet av att bygga nya elnät, att producera el för topplast eller att köpa mer effekt från överliggande nät.

Organisationens expert på elsystem, Anna Wolf, är otålig.

– Potentialen för användarflexibilitet är stor. Nu har man kört pilotprojekt och sett att det funkar. Det är dags att komma vidare, skala upp och implementera liknande lösningar på fler håll i Sverige. Vi har inte tid att vänta på fler utredningar, säger hon.

Sthlmflex

De som var medlemmar i Sthlmflex under den första vinter, 2020/2021, var:

Skellefteå Kraft, med flexibla resurser i form av styrning av belysning i växthus samt styrning av värmepumpar i två fastigheter.

Arenabolaget i Solna (ägaren av Friends Arena), med flexibla resurser i form av två dieselaggregat för reservkraft.

Stockholm Exergi, med flexibla resurser i form av elförbrukning hos värmepumpar.

Entelios (elhandelsföretag), med flexibla resurser från flera företag i form av bland annat elbilsladdning, ventilation och värmesystem.

Stockholms Hamnar, med flexibla resurser i form av färjor som ligger anslutna till elnätet.

Enstar (som erbjuder energitjänster till fastighetsägare), med flexibla resurser från kundfastigheter.

Av de sex medlemmarna var det bara fyra som lade bud på flexibilitet. Stockholms Hamnar och Enstar lade inga bud.

I projektrapporten konstateras att hela flexbehovet inte har avropats under vintern på grund av flera anledningar. Bland annat visade prognosen dagen före ett alltför lågt behov, dessutom genomfördes avropen väldigt försiktigt och det fanns en osäkerhet kring de nya rutinerna och verktygen.

Linda Nohrstedt

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt