ELKRISEN

Här är lösningen på elkaoset i söder: ”Behöver nya gasturbiner”

Gaskraft är en mycket effektiv balanskraft till vind- och solkraft. När vattenkraften nu slagit i taket är det hög tid att bygga nya turbiner. ”Man kan kalla dem vad man vill men gasturbinerna måste upp”, säger Magnus Genrup, professor i kraftteknik vid Lunds universitet, till TN.

I Svenska kraftnäts deluppdrag för att förstärka försörjningstryggheten på sidan 49 presenteras hur mycket av tillkommande produktion från olika kraftslag som är ”pålitlig” så till vida att nya förbrukare kan anslutas.

Den största utmaningen för intermittenta kraftslag som sol- och vindkraft är att de kräver mer balanskraft än planerbara kraftslag eftersom pålitligheten helt enkelt är mindre.

Om det inte blåser eller solen inte lyser måste något annat leverera eller konsumtionen dras ned vilket gör att kostnaden för kraftslagen på systemnivå utöver sina egna kostnader definieras av balanseringskostnaden, samt andra kostnader som exempelvis det mer avancerade elnätet och den extra nätstabiliserande utrustning som krävs för att köra systemet.

Många framhåller lagringslösningar, men dessa har inte kommit ut på marknaden i någon stor omfattning trots att utbyggnaden av väderberoende kraft pågått länge – och det är ett fenomen i hela världen. Några projekt pågår men det är oklart hur hög prisvolatiliteten behöver bli innan det storskaliga blir lönsamt. Än så länge verkar det bli billigare att köra fossila kraftverk i stället och att tappa ut överskottet ur systemet. Dessutom verkar ett endast förnybart system i Sverige bygga på fossil import och/eller roterande nedsläckning för att få kalkylen att gå ihop.

Även planerbara kraftslag som man själv kan styra över behöver förstås reservkraft – det får en stor effekt när ett stort kärnkraftverk tvingas snabbstoppas – men inte i samma omfattning eftersom de inte varierar lika mycket i produktion.

Särskilja på energi och effekt

Icke desto mindre har inte minst politiker ofta försökt blanda ihop korten och inte särskilt på äpplen och päron – eller energi och effekt i det aktuella fallet. På samma sätt finns ibland en vilja att framställa den svenska vattenkraften som universallösningen på Sveriges balanskraftsbehov. När det blåser så sparar man vatten och pumpar upp nytt. När det inte blåser så släpper man på.

Möjligheten att öka och minska produktionen snabbt är en mycket bra förmåga som vattenkraften har och kan naturligtvis användas för att på ett billigt sätt balansera väderberoende kraft. Men problemet är att den av olika orsaker redan tycks ha slagit i taket – vilket TN redogjorde för i en artikel nyligen – och det är utmanande att öka kapaciteten med pumpkraftverk, effekthöjningar, uppgraderat stamnät, förändrade vattendomar och liknande.

Samtidigt har Sverige tidigare lagt ned omkring 4 500 megawatt planerbar el i form av exempelvis kärnkraft och kraftvärme i södra Sverige som nu på ett eller annat sätt behöver ersättas så att företag, inte minst på västkusten, kan ansluta sig till elnätet. Vissa får i dagsläget nej eftersom Svenska kraftnät inte kan garantera dem el året runt, dygnet runt. Därför krävs annan balanskraft och enligt Magnus Genrup, professor i kraftteknik vid Lunds universitet är gasturbiner det bästa alternativet som backup till väderberoende kraftslag i nuläget.

– Om vi hade haft mer kärnkraft kvar och om de nya reaktorer som planerades också byggts så hade det behövts mindre balanskraft men nu är vi där vi är och det kommer sannolikt att dröja åtminstone 15 år innan ny kärnkraft kan komma på plats. Därför behöver vi gaskraft i det kortare perspektivet. Det står helt klart, säger han.

Naturgas balanserar

I hela världen i dag används i regel naturgas (eller annan fossil förbränning) som balanskraft till vind och sol om det inte finns tillräckligt med vattenkraft för att lösa uppgiften. Gasturbiner är mycket snabba i upp- och nedrampning och en anläggning kan exempelvis starta upp på 200 millisekunder om gasturbinen kopplas tillsammans med ett batteri. Dessutom kommer gasen normalt från ett rör, som inte behöver förhålla sig till vattendomar så den kan användas precis i önskad mängd, så länge det inte händer något med röret.

För denna risk är det som Tidningen Näringslivet tidigare skrivit om viktigt att en LNG-hamn kommer upp på västkusten.

Irland, som ofta framställs i debatten som en förnybar föregångare för sin vindkraftsutbyggnad driver en kapacitetsmarknad med fossilgas som till och med producerar mer än vindkraften för att balansera och Tyskland planerar för massor av fossilgas även om man politiskt påstår att de så småningom ska gå över till vätgas.

Vätgas för förbränning är däremot förknippat med stora energiförluster och det krävs mer än hela världens installerade vindkraft bara för att göra existerande vätgas – som nu används främst inom kemiindustrin – ”grön”.

Den tillverkas just nu i huvudsak med av fossilgas och kol. Därutöver finns en uppsjö av användningsområden för koldioxidsnål vätgas, inte minst stålproduktion, som diskuteras så sannolikheten i att någon skulle vilja köpa dyr vätgas för att bränna i turbiner i det tyska elsystemet kan ifrågasättas. Det bedöms snarare av många som ett sätt att politiskt sälja in fossilgas till befolkningen med en grön etikett.

Även små länder med mycket vattenkraft som exempelvis Portugal har stora mängder fossilgas i systemet.

Sverige är ett av få industriländer i världen som har ett i det närmaste fossilfritt elsystem och det beror på de omfattande mängderna kärnkraft och vattenkraft som legat i botten sedan länge, samt att dessa kraftverk kompletterats med vindkraft. Vi är alltså inget gasland när det gäller elsystemet – men måste nu acceptera fysikens lagar samt den ekonomiska verkligheten och komma till samma slutsats som andra länder, menar Magnus Genrup.

– Det finns en sorts gammal strid mellan gaskraft och kärnkraft som ligger kvar. Det ena behöver naturligtvis inte utesluta det andra utan tvärtom kan man bygga gasturbiner för det kortare perspektivet eftersom de behövs både för säkerheten i systemet och som balanskraft. Sedan kan de övergå till att bli reservkraftverk när ny kärnkraft kommer in i bilden i det längre perspektivet och då blir det också mycket mer logiskt att använda andra förnybara bränslen, eftersom de inte körs lika ofta.

– Och gasturbinerna behövs ännu mer om vi dessutom ska bygga ut mer av de väderberoende kraftslagen. Då kommer nya gasturbiner att vara en förutsättning. Så enkelt är det, tillägger han.

Bör ligga längs gasstamnätet

Gasturbinerna bör ligga längs gasstamnätet på västkusten och de kan komma på plats mycket snabbt, menar han. Siemens Energy i Finspång har tidigare förklarat för Tidningen Näringslivet att man har kapacitet att leverera motsvarande 1 000 megawatt gasturbiner till det svenska nätet på 24 månader.

– Stenungsund och Barsebäck är två lämpliga platser som ligger rätt i förhållande till transmissionsnätet och dessutom har gasledningen runt knuten. Om man tittar på hur det svenska elnätet är uppbyggt och planerat sedan 50-talet är det naturligtvis ingen slump att vi byggt kraftverk där tidigare. Nya gasturbiner skulle passa utmärkt vid dessa platser.

– Dessutom är det så att de hur lätt som helst kan göras klimatneutrala. Det finns en hel palett med bränslen man kan använda och även flytande, som exempelvis HVO100 och metanol, säger Magnus Genrup.

Vissa mängder biobränsle matas också in i gasstamnätet.

Men vem kommer att välja att köra på dessa bränslen? Fossilgasen (naturgasen) kommer väl att vara mycket billigare och om man tvingar anläggningarna att köra på andra bränslen så borde de väl konkurreras ut av import av polsk och tysk kolkraft och fossilgas. Eller Karlshamnsverket för den delen. Annars är väl bidrag enda alternativet?

– Det var ett tag sedan jag tittade på exakta prisnivåerna men absolut är det tyvärr så att de förnybara alternativen är avsevärt dyrare än naturgasen. Men man betalar ju sina utsläppsrätter så det hela kommer att styras av utsläppshandelssystemet i Europa. Om fossilgasen blir dyrare använder man andra bränslen och om det inte skulle bli en sådan omställning som Europa planerar för så kan man ju använda naturgas då.

Ligger bra till i omställningen

Sverige ligger tillsammans med Norge mycket bra till i den europeiska omställningen inte bara på grund av att vi har ett i det närmaste fossilfritt elsystem utan också för att många industriella processer redan i dag använder fossilfri el eller biobaserade produkter i sina processer.

Många andra europeiska länder, som exempelvis industrinavet Tyskland, framställer sig gärna som gröna men i verkligheten ligger de mil ifrån några klimatmål, vilket inte minst tyska Riksrevisionen också mycket tydligt konstaterat.

De har inte bara kolkraft och fossilgas som bas i elsystemet utan driver också industriella processer, uppvärmning och andra hushållsrelaterade delar med fossila bränslen. Och de har redan nu bland Europas högsta elpriser med en knorrande industri och befolkning. Att fossilgas och kol kommit i ner i pris har dock en viss avhjälpande effekt för det europeiska elsystemet och i synnerhet för Tyskland.

Sverige, som tillsammans med Norge ligger längst fram, skulle till exempel kunna acceptera verkligheten, göra det som är billigast på systemnivå, bygga från grunden och se hur utvecklingen i andra länder går. I nuläget ser det mycket utmanande ut för Europa att nå några klimatmål – särskilt med tanke på att Tyskland fokuserat på att lägga ned fossilfri kärnkraft till förmån för fortsatt beroende av kol och fossilgas.

Fossilgas och Karlshamnsverket ett klimatplus

Det är också viktigt att veta att fossilgas i Sverige inte nödvändigtvis är ett klimatminus. Hur otroligt det än låter så kan det snarare vara ett plus både för ekonomin och klimatet och detta beror på att Sveriges elsystem är en integrerad del av det europeiska elsystemet. Och det europeiska elsystemet är i allra högsta grad fossilt.

Marginalel, eller ”merit order electricity” på engelska fungerar så att dyrare kraftslag skjuts undan till förmån för billigare kraftverk i det europeiska elsystemet – och fossilgasen (förutsatt att metan inte slipper ut i atmosfären) har ungefär hälften så stora växthusgasutsläpp som kol och olja. Särskilt när den ersätter exempelvis tysk, polsk och dansk kolkraft blir fossilgas i Sverige snarare ett steg framåt för det europeiska klimatarbetet när anläggningarna kommer i gång. Även olja i Karlshamnsverket är positivt för klimatet i nuläget, menar han.

– Självklart kan utsläppsrätten hamna någon annanstans men man kan samtidigt gissa att åtminstone ingen bygger ny kolkraft.

Vid de tillfällen som anläggningen kommer in på marknaden hade alternativet nämligen ofta varit att ytterligare ett kolkraftverk på kontinenten annars kommit i gång.

– Karlshamnsverket med sina cirka 700 kg/MWh slår polsk och tysk kolkraft som släpper ut minst 1 000 kg/MWh alla dagar i veckan. Och Öresundsverket slår Karlshamnsverket med sina cirka 350 kg/MWh. Nya gasturbiner med cirka 500 kg/MWh kommer också att slå Karlshamnsverket som annars kommer att öka i produktion för att balansera den väderberoende kraften när efterfrågan ökar.

Utvecklingen startat

Som Tidningen Näringslivet tidigare redogjort för har denna utveckling redan lite smått startat, även om det är från ganska små nivåer. Karlshamnsverket har utökat personal och agerar nu på diverse balansmarknader.

Det som däremot är fullständigt värdelöst för klimatet är att straffa bort fullt fungerande fossilfri kärnkraft som enligt Electricitymap har lägst livscykelutsläpp av alla kraftslag och dessutom har en låg driftskostnad och därmed trycker undan alla fossila alternativ i meritordningen.

Är det inte lite hål i huvudet att utsläppen bokförs på Sveriges konto om elen exporteras till kontinenten – ur klimatperspektiv? Annars skulle man ju kunna köra Karlshamnsverket och andra kraftverk i Sverige oftare och trycka bort värre kraft på export till exempel?

– Ja, det är provocerande. Om man lägger stor vikt att Europa ska bli utsläppsfritt så kan man ju inte ha det så.

En annan aspekt som gör det viktigt att få upp gasturbinerna är säkerheten. Ju mer beroende systemet blir av väder och vind samt olika tekniska flexibilitetsåtgärder och import – desto mer ökar risken för stora störningar.

– Precis, och det är ytterligare en mycket viktig orsak till att gasturbinerna kommer upp.

Väderförutsättningarna ofta snarlika

Väder och vind brukar vara snarlika i de angränsade länderna så när Sverige har problem det där kalla högtrycket under vintern så har andra länder i regel samma utmaningar. Tyskland och Polen brukar kunna erbjuda kolkraft och fossilgas men om de ska försöka lägga ner dessa kraftverk finns det inte mycket att importera. Ändå är fossil import precis vad Svenska kraftnät i sitt förnybara scenario räknat med i dessa lägen.

Om det skulle bli en större systemkollaps – som den i Texas 2021 i dagens elsystem så blir inte bara den mänskliga kostnaden väldigt hög utan det skulle också bli en ekonomisk mardröm. Man ska inte glömma bort att i stort sett hela samhället är fullständigt beroende av elektricitet och att Sveriges två södra elområden enligt ENTSO-E har hela Europas sämsta självförsörjningsgrad. Om något händer med stamnätet så står man där, och det råder för närvarande krig i Europa, menar Magnus Genrup.

– Världen har empiriskt visat gång på gång att den nuvarande marknaden helt enkelt inte fungerar för elektricitet eftersom det är en så kritisk vara. Vårt problem är att vi har en för stor exportkapacitet i förhållande till vår produktionsförmåga i SE3 och SE4, säger Magnus Genrup.

– Det som behövs är någon form av system som premierar systemnytta. Då kommer gasturbinerna att bygga sig själva.

Alla kilowattimmar lika mycket värda

Problemet som det är nu, är att alla kilowattimmar, oavsett när de kommer och oavsett kvalitet, värderas som om de vore likvärdiga trots att elen påverkar systemet olika. Det är oklart hur mycket prisvolatilitet som skulle behövas bli innan systemet skulle lösa sina obalanser självt, hur säkert elsystemet skulle bli samt vad slutnotan för elkunden blir.

I stället har vi fått avvaktande investeringar och negativa elpriser som straffar alla producenter. I fjol var det negativa elpriser 5 procent av tiden enligt Energiföretagen och då förlorar marknadens aktörer på att producera elektricitet, vilket hämmar investeringsviljan.

De länder, som exempelvis Tyskland, med flera, som fortsätter ösa på har fortfarande fossila elsystem, växande elpriser och de storskaliga lagringslösningarna ser fortfarande ut att lysa med sin frånvaro – trots att man kryddar med stora bidrag för att öka incitamenten till investeringar. Däremot har man en upprörd befolkning och en opinion som svänger mot återöppning av nedlagd kärnkraft. Därför, anser Magnus Genrup, fungerar inte marknaden i dag.

Ett sätt att få marknaden att fungera skulle vara att kravställa systemet exempelvis på kapacitetsfaktor vid anslutningspunkter samt förmågor som dödnätsstarter och ödrift. Då kan den som vill bygga exempelvis vindkraft och solceller kombinera detta med exempelvis gasturbiner, vattenkraft, batterier, vätgasproduktion. Och den som vill bygga kärnkraft kan göra det.

Då behåller man marknadens drivkraft att välja rätt väg ekonomiskt – men det hamnar på den som bygger att hantera sina egna obalanser, och inte ”någon annan” vilken ofta blir staten i form av Svenska kraftnät. Det skulle eventuellt kunna få marknaden på fötter och lösa upp investeringsknutarna, tror han.

– Det hade förmodligen verkligen styrt upp problematiken. Det skulle nog fungera. Man skulle kunna säga att man har en platt avgift på effekt då. Att exempelvis om man väljer 1000 megawatt så ska man kunna leverera det 7 000 timmar om året, annars får man betala. Något åt det hållet skulle troligen fungera, säger Magnus Genrup.