Att Sverige har ett elöverskott hörs ofta i energidebatten och argumentet används både mot ny vindkraft och mot ny kärnkraft. Hur går det ihop med att Sverige på vintern importerar stora mängder kolkraft från våra nordeuropeiska grannar samtidigt som vi också eldar för fullt i våra värmekraftverk? Varför har elpriset varit så högt de senaste vintrarna om vi har ett elöverskott? Vad innebär begreppet reglerkraft? Läs mer i del fyra i denna artikelserie om elmarknaden:
Del 1 – Elproduktion och elförbrukning i Sverige och Nordeuropa
Del 2 – Produktionskostnader för ny el. Skatter, avgifter och bidrag
Del 3 – Zonindelningen på elmarknaden och förbindelser inom elnätet i Nordeuropa
Del 4 – Finns det ett elöverskott i Sverige? (detta inlägg)
Del 5 – Elpriset och dess utveckling. Marginalprissättning via utbud och efterfrågan
Del 6 – Elcertifikatsystemet: subventioner till förnyelsebar el
Del 7 – Sammanfattning och utblick
Del 4. Finns det ett elöverskott i Sverige?
Det som oftast menas med elöverskott är att nettoexporten är positiv på årsbasis, dvs. att den totala exporten av elenergi är större än den totala importen av elenergi under ett år. Grönt i figuren nedan innebär nettoexport (”elöverskott”) och rött innebär nettoimport (”elunderskott”). Under perioden 2005-2010 hade Sverige ett överskott två av åren men ett underskott fyra av åren.
Om man å andra sidan tittar på månadsbasis så ser situationen helt annorlunda ut. Då verkar det snarare som att Sverige har ett elöverskott på somrarna (grönt) och ett elunderskott på vintrarna (rött).
I Sverige finns det alltså vissa år ett elöverskott sett över hela året men det finns alltid ett elunderskott på vintrarna. Hur hänger detta ihop? Här har vi för övrigt det kortfattade svaret på varför elpriset kan vara högt på vintern trots att somliga en bit in på sommaren drabbas av guldfiskminne och talar om ”elöverskott”. På vintern finns aldrig något överskott!
Reglerkraft och icke reglerbar kraft
El är knepigt att lagra och produceras därmed i samma stund som den förbrukas. Detta innebär att en viss effektförbrukning på elnätet måste motsvaras av exakt samma effektproduktion (med mycket små avvikelser) om inte elnätet ska kollapsa. Effekt har ofta enheten MW (Megawatt) medan energi har enheten MWh (Megawattimme). Energi är alltså effekt över tid och exempelvis motsvarar en effekt på 1 MW under tiden en timme energin 1 MWh.
Strategin i Sverige är som vi såg i figurerna ovan att ha ett elöverskott på sommaren och ett elunderskott på vintern. Eftersom det hela tiden måste finnas exakt lika mycket effektproduktion som effektförbrukning (varken mer eller mindre) så motsvaras överskottet eller underskottet alltid av export eller import. Om man som Sverige har som strategi att ha ett elunderskott på vintern måste man alltså ha snälla grannar med mycket reglerkraft! Och det har vi – mer om det snart.
Eftersom elproduktionen hela tiden måste motsvara elförbrukningen så måste man också ha ett sätt att reglera elproduktionen efter behovet. Denna effektreglering i sekundskalan sköts i Sverige på sommaren främst genom vattenkraft, men på vintrarna krävs också import och värmekraft. Kärnkraft används i så stor mån som möjligt som baskraft, dvs. körs på en jämn effekt, liksom delar av vattenkraften. Vindkraft och övriga förnyelsebara kraftslag är istället oreglerbara och kräver något annat som reglerar.
Ett exempel på att vindkraft inte går att reglera ses i nedanstående figur över dygnsproduktion från vindkraftverk som är registrerade hos www.vindstat.nu. Energiproduktionen över ett dygn varierade under perioden mellan ca 2000 MWh och 14500 MWh per dygn, dvs. mer än en faktor 7.
Vindkraftsproduktionen har ökat kraftigt de senaste åren och den kommer sannolikt att fortsätta öka de kommande åren eftersom vindkraft är billigast möjliga sätt att bygga ny kraftproduktion. Ur effektregleringssynpunkt vållar detta inga större problem så länge annan kraftproduktion inte stängs och ersätts av för mycket vindkraft så att flaskhalsar i elnätet vållar problem för effektregleringen då det inte blåser.
Vattenmagasinen i Norden
El är knepigt att lagra, men något som är enkelt att lagra är vatten i ett vattenmagasin (en damm). Så länge det finns något annat kraftslag som kan producera el så kan man hålla dammluckor stängda och låta vattenmagasinen fyllas när det regnar. När elbehovet ökar så öppnar man dammluckorna och omvandlar energin i det uppdämda vattnet till el. Därmed kan man lagra el indirekt i vattenmagasin!
Norge har av de nordiska länderna de största möjligheterna att lagra energi i vattenmagasin, cirka 81,7 TWh. Sverige kan lagra max 33,7 TWh och Finland 5,5 TWh. Kapaciteten totalt för dessa länder är 120,9 TWh. Figuren nedan visar fyllnadsgraden i vattenmagasinen i Norden sedan september 2010. Datakälla: Nord Pool.
Vintern 2010-2011 minskade vattenmagasinen från 80 TWh till 20 TWh, dvs. det producerades 60 TWh elenergi från de Nordiska vattenkraftverken under vintern.
En annan figur från Från Kraftläget i Norden och Sverige av Svensk Energi visar fyllnadsgraden i vattenmagasinen i andel av den maximala fyllnadsgraden (dvs. som %). Inför vintern 2011-2012 är vattenmagasinen mer fyllda än förra året; till och med normalfyllda.
- Fyllnadsgraden i vattenmagasinen. ”Nuvarande period” är perioden september 2010-2011.
Som figurerna ovan visar så förbrukas en normal vinter större delen av vattenmagasinen i Norden. Ett genomsnittligt år minskar vattenmagasinen från 80 % fyllnadsgrad till 20 % fyllnadsgrad.
Här kan man notera att inför en normal vinter när vattenmagasinen är som mest fyllda så finns ca 20 % utrymme kvar i de svenska vattenmagasinen, motsvarande ca 7 TWh. Något förenklat kan man säga att vid en utbyggnad av den svenska elproduktionen (förutsatt en oförändrad elförbrukning) med upp till 7 TWh kommer man kunna låta vattenmagasinen fyllas i motsvarande grad. När elproduktionen ökar med mer än 7 TWh måste istället förbrukningen eller exporten öka. Lämpligen ökar exporten till Norge så de kan fylla på sina betydligt större vattenmagasin. Om vi antar att 20 % utrymme finns kvar även i de norska magasinen så motsvarar det drygt 16 TWh. Motsvarande siffra för Finland blir 1 TWh. Totalt för Norden blir det 16+7+1=24 TWh.
Utifrån detta (eller utifrån förutfattade meningar) kan man tro att all reglering sker med vattenkraft, men så är icke fallet!
Den svenska reglerkraften består till största delen av värmekraft och importerad kolkraft!
Figuren nedan från Svensk Energi visar kraftsituationen med import och export januari 2010-januari 2011. Av figuren framgår att Sverige nettoimporterade el huvudsakligen från Finland, Danmark och Tyskland under vintern (januari-mars). Importen av norsk vattenkraft var i stort sett obefintlig under vintern, förutom någon enstaka vecka. Bilden förvånade faktiskt mig något, men den är å andra sidan väldigt tydlig. Import från Danmark, Finland och Tyskland betyder import av kolkraft!
Under sommaren är exporten istället stor, framförallt till Norge som på så sätt kan minska sin produktion från vattenkraften och låta vattenmagasinen fyllas, men även till Danmark, Tyskland och Polen som kan minska takten i några av sina kolkraftverk. Som vi lärde oss i del 1 i denna serie om elmarknaden så har både Polen, Tyskland och Danmark en oerhört kraftig majoritet av sin elproduktion från kolkraft, vilket innebär att vi kan dra slutsatsen att det är just kolkraft som importeras.
Sverige importerar alltså stora mängder kolkraft om vintrarna. Figuren nedan visar hur stora mängder satt i relation till den reglering vi själva kan åstadkomma med vattenkraften. I figuren har producerad el från reglering med vattenkraft beräknats genom att baslasten från vattenkraften har dragits bort. Andelen reglering med vattenkraft, värmekraft och importerad kolkraft är ungefär lika stora!
Dansk, finsk, tysk och polsk kolkraft står alltså för två tredjedelar av den svenska reglerkraften medan svensk vattenkraft står för den sista tredjedelen under vintermånaderna. Bilden är något förenklad, för antagligen är delar av det jag har definierat som baslast ovan egentligen reglerkraft som man skulle kunna avvara om det fanns annan elproduktion.
Blir det då ett elöverskott de kommande åren? Räkneexempel
Som synes har Sverige tvingats nettoimportera el på årsbasis under fyra av de sex senaste åren bland annat på grund av problem med kärnkraften. Låt oss se fem år framåt i tiden och ponera att kärnkraften åter fungerar som den ska. Antag samtidigt att vindkraften producerar 10 TWh el per år (jämfört med 3,5 TWh 2010). Då kan vi ha följande situation:
Vattenkraft: 65 TWh ett år med normal tillrinning
Kärnkraft: 75 TWh vid 90 % drifttillgänglighet
Vindkraft: 10 TWh årsproduktion antas. Till 2020 ska 20 TWh vindkraft vara utbyggt enligt politiskt uppsatta mål.
Konventionell värmekraft: 15 TWh (genomsnitt åren 2005-2010).
SUMMA: 165 TWh, vilket innebär ett överskott på årsbasis på åtminstone 15 TWh (antaget en förbrukning på 150 TWh. Förbrukningen de senaste åren har snarare varit ca 140 TWh vilket framgår av inlägget elmarknaden del 1). Det innebär alltså ett utrymme för större elexport eller större utrymme för att fylla vattenmagasinen.
Om vindkraften byggs ut och kärnkraften fungerar som den skall så kommer det alltså att finnas ett elöverskott på årsbasis vilket innebär att Sverige antingen kan exportera mer eller fylla vattenmagasinen på sommaren och importera mindre på vintern.
Man ska dock notera att om exempelvis kärnkraften strular som den har gjort de senaste åren så vänds överskottet på årsbasis snabbt till ett underskott! Om man var en ansvarskännande beslutsfattare i energipolitiska frågor så borde man se till att det finns marginaler i systemet! Avsaknaden av marginaler i systemet är nämligen boven till de senaste vintrarnas höga elpriser.
Slutsatser
- Sverige kommer att ha ett elöverskott på årsbasis om man bygger ut vindkraften samtidigt som kärnkraften fungerar som den skall!
- Sverige importerar oavsett elöverskott på årsbasis eller ej stora mängder el på vintern trots reglerkraft i form av vattenkraft.
- Den svenska reglerkraften består till majoriteten av importerad kolkraft och inhemsk värmekraft!
- Vattenmagasinen i Norden är ett normalår 80 % fyllda inför vintern. Om övrig kraftproduktion byggs ut skulle det kunna bidra till att fylla vattenmagasinen ytterligare med maximalt de resterande 20 procenten, motsvarande ca 24 TWh.
Måste tacka för synnerligen välskrivna inlägg kring den nordiska elmarknaden!
Själv har jag precis nyligen installerat solceller hemma
http://www.kumlanytt.se/nyheter.php?subaction=showfull&id=1317327154&archive=&start_from=&ucat=1,11&
Tackar, Stockman! Framförallt är det lärorikt för en själv att skriva dessa inlägg, som handlar om något jag trodde att jag kunde betydligt bättre innan jag började skriva om elmarknaden…
Solceller är något jag inte har skrivit särskilt mycket om eftersom det inte riktigt hör ihop med storskalighet i Norden vare sig idag eller i den närmsta framtiden. Ska jag kika på något solcellsbolag någon gång så blir det hög tid då. Däremot är det intressant i mindre skala. Synd att det är lite långt till Kumla, annars hade jag säkert dykt upp på öppet hus :-)
Har jag skrivit att du är bäst?
Tack för bra inlägg!
Har du räknat med att förbrukningen kommer vara samma som idag eller mer/mindre? Finns det några grafer över historisk elförbrukning i Sverige?
Cornucopia; nej, men det får jag klippa ut och spara ;-)
Oliver; I räkneexemplet har jag bara antagit 150 TWh förbrukning vilket är något mer än vad som har förbrukats de senaste åren. Jag har en figur i inlägget elmarknaden del 1 (länk i början av inlägget) som visar att elförbrukningen i Sverige bara har ökat marginellt sedan 1985 och faktiskt minskat de senaste åren. Nu ligger den väl snarare runt 140 TWh/år.
Tack för fina analyser.
När det gäller import/export så är det ju så att ur ekonomisk synvinkel exporterar Sverige när elpriserna är låga och köper när de är höga. Inte särskillt smart men vi är ju så illa tvugna.
Under topplast importerar vi litet från Norge men exporterar då vi får tillrinning till magasinen. Innebär det att norrmännen får bättre betalt från kontinenten och exporterar dit via sina HVDC länkar när lasten är som störst vintertid och sedan kan man fylla på billigt från Sverige?
Ulf;
Det du säger om hur Norge hanterar situationen låter rimligt. Figuren i detta inlägg visade situationen för vintern 2009-2010 då kraftläget i Sverige var ansträngt och vi inte exporterade nästan något alls till Norge. Nu i vintras (2010-2011) var läget lite mindre ansträngt vilket man kan skymta till höger i figuren och Sverige exporterade ganska mycket till Norge. Detta gjordes samtidigt som exporten fortfarande var stor från Danmark, Finland och Tyskland! Oavsett om Norge exporterar mycket på vintern eller inte (det har jag inte kollat upp, men Norge är en stadig nettoexportör av el på årsbasis) så får de i alla fall bättre betalt för elen på vintern oavsett om det handlar om export eller inhemsk försäljning.
Tack för en otroligt bra artikelserie!
Micke; roligt att du uppskattar serien! :-)
Jag vill först och främst – liksom flera andra – tacka för en väldigt läsvärd artikelserie.
En aspekt som du däremot inte tar upp är att tillrinningen till vattenkraftsdammarna varierar ganska från år till år och redan med nuvarande nivå på elproduktion och -konsumtion hamnar vi i en situation där vattenkraftverken producerar el därför att de inte har kapacitet att hålla mer vatten i dammarna. Elpriserna har varit väldigt låga de senaste veckorna, just av den anledningen. Så om vi vill undvika att ”slösa bort” vattenkraftsresurser så bör vi nog inte planera för att fylla kraftverksdammarna mer än vi i nuläget gör.
Mattias Carlsson;
Först och främst, tack :-)
Vattenkraftsdammarnas storlek är som du säger en begränsning i nuläget så att man måste öppna dammarna och producera el för att de inte ska bli överfulla. Däremot ser jag inte problemet med det. Visst kan man se det som ”slöseri” att man producerar fast man inte måste, men så länge man inte tömmer dammarna (utan bara producerar motsvarande tillrinningen) så har man fortfarande välfyllda magasin till vintern samtidigt som elpriset pressas. Den enda nackdelen är väl i sådana fall sett ur kraftbolagens synvinkel. Kraftbolagen vill sälja el så dyrt som möjligt, men tvingas öka produktionen vilket leder till lägre elpriser. Fördel för konsumenten alltså.
Det verkar dock som om en del vatten nu släpps direkt förbi dammarna utan att passera turbinerna. Enligt Svensk Energi så pågår detta nu, fast de ger ingen uppgift om hur stor omfattningen är
”Det är fortsatt höga flöden i många vattendrag och magasinen är i stort sett fulla (över 90 procent) och det innebär att den nederbörd som kommer som regn inte kan lagras utan det vatten som turbinerna kan svälja omvandlas till elkraft och resterande vatten spills förbi stationerna.”
http://svenskenergi.se/sv/Aktuellt/Nyheter/Vattenmagasinen-nu-over-90-procent-Elpriserna-mer-an-halverade-pa-en-vecka-/
Fortsättning…
Man kan väl förvisso hävda att det är ett begränsat problem i nuläget att en del vatten släpps förbi dammarna utan att producera kraft. Det sker just nu på grund av ovanligt hög tillrinning. Men om ”referensmivån” höjs från 80% uppemot 90% så bör ju följden bli att kraftbolagen vid fler och fler tillfällen tvingas släppa förbi vatten på detta vis
Jag tror snarare att en utökad balansering via export/import är en mer gångbar utveckling. Nya kablar från Norden till grannländerna är ju, som du tidigare har visat, på gång (Sverige-Baltikum, Norge-Holland mm)
Tack igen för en bra artikelserie.
Mattias; ja om man bara släpper förbi vattnet så talar vi slöseri! Jag såg på nyheterna för en stund sedan att SvK:s GD Odenberg var bekymrad och har ställt oljekraftverk i Karlshamn och Stenungssund i beredskap. Det är förstås ingen höjdare.
Ökad balansering är väl dit utvecklingen går, med mer oreglerbar vindkraft och med nya kablar. Å ena sidan höjer ny oreglerbar kraft ”referensnivån” men det kompenseras av ökad export (och på vintrarna kan ännu mer ökad import/export från de nya kablarna reda ut situationen).
Jag ska försöka få klart serien ”inom kort” (i år). Det finns mycket att skriva om och vissa saker måste tyvärr utelämnas för annars tar det aldrig slut!