sou · H2B384d3 · 2014-12-09 00:00:00 — Den totala produktionen uppgick till 9,8 TWh217F57. Svensk Vindenergi bedömer att produktionen i kommer att bli under 2014218F58. Vindkraften är ett teknikområde som trots viss marknads- och teknikmognad fortfarande utvecklas. Turbinerna blir större både sett till installerad effekt, svepyta och navhöjd som marginalkostnaden sjunker. Detta kräver teknikutveckling i form av nya material och konstruktioner för att minska kostnaderna trots större laster. Den genomsnittliga storleken på verken var globalt 1,85 MW och i 2 MW . Utbyggnadstakten på kommer i första hand att påverkas av den framtida energi- och klimatpolitiken i och EU och dess styrmedel för att främja förnybar elproduktion. Men den tekniska utvecklingen kommer också att vara betydelsefull. Inte minst vindkraftens egen förmåga att tillhandahålla system- driftstjänster för att säkerställa stabil drift under normala för- hållanden och stötta systemet vid olika typer av störningar. När vindkraften ersätter reglerbar produktion och konven- produktionsanläggningar måste balanskraft, spänningshåll- ning och stabilitet i nätet ses över och säkerställas. Andelen vind- kraft som man kan ha i ett kraftsystem beror på vad som finns i systemet för frekvens- och spänningshållning och stabilitet, samt på vindkraftens egen förmåga att tillhandahålla sådana systemdrift- tjänster. Här finns två tydliga utvecklingslinjer. Den första innebär att man tydliggör kraven på störningstålighet för vindkraftverken men att dessa inte själva deltar med systemdrifttjänster. Den andra är inriktad på att låta vindkraftverken vara en del i de system som bidrar till spännings- och frekvenshållning. 57Energimyndigheten, 2014, Vindkraftsstatistik , ES 2014:02. 58Svensk Vindenergi, 2014, Vindkraftsstatistik och prognos för kvartal 3 2014. Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter parker till havs, där parkerna är anslutna via högspänd likström (HVDC), finns möjlighet att introducera teknik som utnyttjar vindkraftsparker på detta sätt. Det pågår flera forsknings- och demonstrationsprojekt för att klarlägga hur vindkraftverk och vindkraftsparker ska kunna bidra med systemdrifttjänster. Det finns ett tydligt behov av forskning och utveckling kring system där många komponenter i kraft- systemet samverkar för säker drift. I det perspektivet går utveck- lingen av vindkraftsteknik och utvecklingen av smarta elnät inte att separera. Den globala tillväxttakten på solel är snabb och satsningar på mark- nadsstöd i flertalet länder i kombination med utveckling av hög- kvalitativa lågprisprodukter, talar för att tillväxten består. I första hand bedöms solceller vara intressant för lokal produktion. Tack vare stödsystemen är nu priset på egenproducerad el så lågt i många delar av , att stödsystemen troligen har spelat ut sin roll. I stället tror man att olika former av nettodebitering ska vara till- räckligt för att stödja marknadstillväxten. Genom egen elproduk- tion kan elkonsumenten minska behovet av köpt el och värdet av den producerade elen blir då samma som priset för köpt el. Med dagens förutsättningar är solelen alltid värd mest om den används av anläggningsägaren. Detta styr mot små anläggningar i fastigheter, trots att det systemmässigt skulle vara mer fördelaktigt med större system eftersom installationskostnaden sjunker med ökande storlek. Solceller spelar en blygsam roll i det svenska energisystemet. var den installerade effekten 23,8 MW varav 16,5 MW var nätanslutna system. I regeringens budgetproposition föreslås att det införs en skattereduktion för mikropro- duktion av förnybar el. Detta kommer sannolikt att innebära att tillväxttakten ökar. I de scenarioanalyser som gjorts blir dock den totala solelsproduktionen fortfarande begränsad jämfört med andra produktionskällor. I scenarier med den snabbaste tillväxten av för- nybar produktion uppgår den svenska produktonen från solceller till 2030. Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter Det svenska elnätet bedöms kunna klara även en storskalig integration av solel. Simuleringar med tre verkliga distributionsnät, ett stadsnät, ett förortsnät och ett landsbygdsnät, visar på goda möjligheter att integrera solel i distributionsnäten med bibehållen kvalitet.21959F I stadsnätet skulle solelanläggningarna kunna dimension- eras till av den årliga elanvändningen utan att nät- problem uppstår och för förorts- och landsbygdsnätet är motsvar- ande siffra . Simuleringar har också gjorts på nationell nivå220F60 med resultatet att det svenska elnätet klarar en storskalig integration av solel eftersom variationer i instrålning fördelas ut över stora områden. Särskilt fördelaktigt är det att kombinera solel och vindkraft efter- som dessa kompletterar varandra när det gäller produktionsprofil. Men med en större andel distribuerad produktion ökar kraven på exakta prognosverktyg för att kunna förutsäga den förväntade pro- duktionen. Begreppet elfordon rymmer ett flera typer av elektrifierade fordon. Här ingår t.ex. tvåhjuliga elfordon, ultralätta elbilar, personbilar av typen rena elbilar och laddhybrider samt elektrifierade bussar och lastbilar. Antalet elbilar i världen är mycket begränsat, långt mindre än en procent av den totala fordonsflottan. Marknadsutvecklingen för elbilar bestäms av ett flertal faktorer, där kostnadsläget och fordonens prestanda kommer att vara helt avgörande. Därutöver spelar det en stor roll om energi- och klimatpolitiken i och resten av världen inriktas mot att minska koldioxidutsläppen från transportsektorn. I praktiken kommer det att krävas kraftfulla styr- medel som på olika sätt gynnar fordon med små eller inga kol- dioxidutsläpp om elfordonen ska kunna bli ett betydande inslag i fordonsparken. 59Walla, T. et al, 2012, Determining and increasing the hosting capacity for photovoltaics in Swedish distribution grids.. s.l. : 27th EUPVSEC. 60Widén, J. 2011, Correlations between large scale solar and wind power in a future scenario for . IEEE Transactions on Sustainable Energy 2. Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter Den europeiska bilindustrins intresseorganisation () bedömer att försäljningen av elbilar kommer att ligga på 2–av nybils- försäljningen i med dagens förutsätt- ningar. hade cirka 4,5 miljoner personbilar i trafik221F61, och av dessa var 3 060 elbilar enligt statistik från Circle. Regeringen tillsatte en särskild utredare med uppgift att kartlägga möjliga handlingsalternativ samt identifiera åtgärder för att reducera transportsektorns utsläpp och beroende av fossila bränslen i linje med visionen . läm- nade utredningen sitt betänkande Fossilfrihet på 2013:84. Utredningen har definierat en fossiloberoende fordonsflotta som ett vägtransportsystem vars fordon i huvudsak drivs med biodriv- medel eller elektricitet. Utredningen räknar med att en omställ- ning till fossiloberoende fordonsflotta kräver betydande insatser inom fem områden där ett är eldrivna vägtransporter. El får en kraftigt ökad roll för fordonsdrift i analyserna av förut- sättningarna för fossiloberoende fordonsflotta.222F62 Utöver den el som används för järnväg och bantrafik, så förväntas en övergång till eldrift ske både inom personbilssektorn och bland tunga vägfordon och arbetsmaskiner. I de här refererade analyserna införs eldrift så att den motsvarar av den återstående mängden energibehov för personbilar, efter effektivisering m.m. Detta måste betraktas som en mycket kraftig introduktion, men till följd av elens mycket höga energieffektivitet så uppgår det ökade elbehovet endast till i detta scenario. Tillsammans med den tunga trafikens elanvändning, som också ökar kraftigt (+ ) så ökar elanvändningen från 3 till . Totalt leder analyserna till att det 2030 skulle behöva finnas omkring en miljon rena elbilar och laddhybrider om målet om en fossiloberoende fordonsflotta ska uppnås fullt ut. 61Fordonsstatistik från Transportstyrelsen. 62Analyser genomförda av Profu på uppdrag av Elforsk och . Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter Ett annat räkneexempel har gjorts för ett fall där hälften av alla personbilar i ersattes med elbilar. Om energiåtgången antas vara cirka 2 kWh/mil skulle el krävas, således en avsevärd energieffektivisering. Denna siffra kan jämföras med att hela den årliga svenska elanvändningen uppgår till närmare /år. Om samtliga dessa elbilar laddades på ett icke styrt långsamt sätt i samband med att de är parkerade, uppskattas effekt- behovet öka med upp emot 2 000 MW. Om däremot laddningen sker på ett mer kontrollerat och styrt sätt, uppskattas effektökningen hamna kring 1 000 MW. Dessa nivåer kan jämföras med de uppskat- tade marginalerna i Svenska kraftnäts prognoser223F63. I prognosen /2015 bedöms tillgänglig effekt vid topplasttimmen uppgå till 27 541 MW. /2014 var prognosen för maximal elförbrukning 26 200 MW vid en normalvinter och 27 700 MW vid en tioårsvinter. För den nationella elförsörjningen utgör en omfattande över- gång till elfordon knappast något problem på energinivå. Däremot kan kraftbalansen bli ansträngd vid topplast om laddningen inte sker på ett styrt sätt. Även i distributionsnäten kan problem uppstå om många elfordon laddas i samma område inom samma elnät. En välutvecklad offentlig laddinfrastruktur skulle kunna minska belastningen på de lokala distributionsnäten eftersom en del av laddningen då kan ske i kommersiella områden. Styrning av fordonsladdning och snabbladdning Med ett stort antal elfordon i den svenska fordonsparken blir det också intressant att kunna styra laddningen över dygnet för att dämpa effekttoppar och utnyttja överskott i elproduktionen. Det kan också handla om att begränsa belastningen i elnäten regionalt eller lokalt. Detta gäller även på fastighetsnivå exempelvis i garage och på parkeringsplatser när säkringar och ledningar inte klarar att ett flertal elfordon laddar . Styrningen kan ske efter olika principer. Om styrning sker uti- från elpris så blir en viktig fråga hur prissignaler, förutom till- gången på el , också kan ta hänsyn till kapac- 63 , , Kraftbalansen på den svenska elmarknaden vintrarna 2013/2014 och 2014/2015. Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter iteten och belastningen på själva elnäten. Det är inte självklart att kapaciteten i elnäten på t.ex. lokal nivå i alla lägen samvarierar med elpriset. Hur framtida system för smart laddning ska utformas och styras för att fungera väl för alla berörda aktörer är en komplex fråga som kommer att kräva särskild uppmärksamhet framöver. En parallell utvecklingslinje är introduktion av snabbladdning och expansion av snabbladdningssystem som pågår på flera håll i världen. Men i stort sett alla exempel har stora subventioner för installation, drift och laddning av elfordon. finns inga riktigt hållbara affärsmodeller för snabbladdning. En utbyggd infra- struktur för snabbladdning innebär också tydliga utmaningar för elsystemet, eftersom påverkan på effektbehovet kan bli betydligt högre än vid normalladdning. I finns ännu inte någon allmän tillgång till snabbladd- ningsstationer. Men på några platser i , , och t.ex. i har man varit tidigt ute och satt upp snabbladdningsstationer för tester och utvärderingar. När det gäller elfordons betydelse för smarta elnät är slutligen begreppet Vehicle to (V2G) centralt. Detta är ett samlings- begrepp för tekniska lösningar där elfordon samverkar med el- systemet för att bidra med energi och effekt till elsystemet vid höglast ta emot och lagra energi vid låg efterfrågan och hög produktion erbjuda systemtjänster för att hålla spänning och frekvens stabil erbjuda störningsreserv vid plötsliga behov av effekt De flesta fordon står parkerade i genomsnitt av tiden, vilket gör att tjänsten V2G kan uppfattas som rationell. Men det är svårt att uppskatta det verkliga ekonomiska värdet av denna tjänst. Det finns också ett flertal invändningar, inte minst hur detta negativt kan påverka livslängden hos elbilens batterier genom till- kommande laddcykler. Bedömningen nu är att V2G inte kommer att vara aktuellt i . Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter Energilagringssystem, både elektriskt och termiskt baserade, kan hjälpa till vid kapacitetsutjämning. Energilagring medger att el som produceras när förbrukningen är låg eller produktionen för hög (risk för överbelastning av nätet), kan sparas för att användas när efterfrågan är hög respektive produktionen för låg. Olika typer av energilager kan också användas för att öka kontrollen över nätet och elkvaliteten, t.ex. spänningskvalitet och frekvenshållning. De lagringstekniker som diskuterats och utvecklats är tryckluftslagring CAES () batterier, konventionella och avancerade supraledande magnetlager (SMES) to Gas (P2G). Lagringsteknik skulle kunna bidra till att lösa en rad av de utmaningar som elsystemet står inför. McKinsey224F64 har pekat på energilagringssystem, och då specifikt på litium-jon batterier, som en av de tolv mest omvälvande tekniker som kommer att påverka oss . En förutsättning är dock en fortsatt positiv kost- nadsutveckling som gör tekniken lönsam inom fler tillämpnings- områden. I kan man se vattenkraften och dess roll i regleringen av elproduktionssystemet som ett stort lagringssystem med olika tids- skalor för lagring, från timme till säsong. Den stora vattenkrafts- andelen i det svenska elproduktionssystemet har gjort att andra tekniker för energilagring inte blivit en lika prioriterad fråga som i övriga EU och . När det gäller ellagring som ett sätt att ta bort 64 , 2013: Disruptive technologies: Advances that will transform life, business, and the global economy. Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter eller lindra effekterna av elavbrott, är däremot svenska problem desamma som andra länders. Ytterligare en egenskap hos energilagringsteknik är att den kan användas för att skjuta upp investeringar i kapacitetshöjningar, genom att minska toppbelastningar och undvika konflikter om nät- utbyggnader. framtidsscenarier fokuserar på samhällsutveck- lingen i stort som påverkar utvecklingen av smarta elnät. Scen- arierna beskriver kvalitativt framtiden med bäring på utveck- lingen mot 2050. Det är viktigt att framhålla att det nödvändigtvis inte är de önskvärda framtidsbilderna som målas upp i scenarierna. Scenarierna är ett medel för att arbeta vidare med konsekvenserna för olika aktörer och områden. Scenarierna bygger på två huvuddimensioner som speglar de strategiska osäkerheter som definierats som avgörande för behovet och utvecklingen av smarta elnät. Dessa är elproduktionens utveck- ling och kundernas värderingar. Hur dessa faktorer kommer att utveckla sig är grunden för rådets scenarier. Scenarierna har byggts upp kring två axlar där den ena beskriver en långsam respektive snabb ökning av intermittent elproduktion. Den andra axeln beskriver en liten och otydlig respektive stor och tydlig upplevd kundnytta. Axlarna bildar därmed fyra framtidsscenarier enligt figur 5.8. Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter Intermittent elproduktion är elproduktion från fluktuerande väder- beroende energikällor, som exempelvis vind och sol. Produktionen är oregelbunden med kraftiga variationer och är icke styrbar . Med upplevd kundnytta menar vi nyttan av smarta tjänster och lösningar i allmänhet. En stor och tydligt upplevd kundnytta har således definierats som att elanvändare tydligt ser och uppfattar att smarta system och lösningar i allmänhet (inte bara på elmark- naden) är till stor nytta för dem och att de upplever en tillfreds- ställande grad av valfrihet. En liten och otydligt upplevd kundnytta innebär istället att elanvändaren är misstänksam till smarta system och inte upplever dem som tillräckligt värdeskapande och tillför- litliga även om det kan finnas andra faktiska nyttor såsom leverans- säkerhet och leveranskvalitet. Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter För att på ett tydligt sätt beskriva de fyra framtidsbilderna har vi gestaltat scenarierna med beskrivningar. Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter tar fasta på den centrala frågeställningen dvs. faktorer av betydelse för behovet och utvecklingen av smarta elnät. Ovan ges ett sam- mandrag av dessa beskrivningar i punktform. Kvantifiering av samordningsrådets scenarier framtidsscenarier har varit ett viktigt verktyg i arbetet med handlingsplanen. Framtidsscenarierna har bidragit till att identifiera långsiktiga konsekvenser för olika aktörer och behov av framtida åtgärder inom våra fokusområden. Men samordnings- rådets scenarier innehåller inga kvantitativa bedömningar av energi- användning eller produktionsmix. Vid bedömningar av utmaningarna i omställningen av energi- systemet och kraftsystemets långsiktiga utveckling kan man behöva koppla rådets kvalitativa scenarier till kvantitativa scenarier för energisystemets framtida utveckling, som även belyser kopplingen med utvecklingen på nordisk och europeisk nivå. Exempel på sådana analyser är NEPP-scenarierna, Nordisk ETP225F65, Färdplan 2050 samt Pathwaysprojektet226F66. har därför uppdragit åt NEPP att belysa effekterna på el- och energisystemnivå för de framtidsscenarier som samordningsrådet tagit fram och genomföra kvantitativa bedöm- ningar utifrån NEPP:s egna scenarier. Dessa fyra energisystem- scenarier ger en helhetsbeskrivning av elsystemets möjliga utveck- ling i och övriga . Två av dessa (referens- scenariot och green policy-scenariot) ligger till grund för de analyser av energisystemets utveckling som genomförts för sam- ordningsrådets räkning, vilket gör en jämförelse med rådets fram- tidsscenarier extra relevant. Referensscenariot beskriver en relativt långsam ökning av intermittent kraftproduktion medan green policy beskriver en snabb ökning. I arbetet har modellen Markal/Times utnyttjats, som är en modell över det tekniska energisystemet och dess utveckling. Modellen omfattar elsystemet, men också värmeförsörjningen och industrins energiförsörjning samt transportsektorns behov av exempelvis el. Den Markal/Times-version som använts hanterar de nordiska länd- 65Nordisk energiforskning och IEA, 2013, Perspectives. 66Pathwayprojektet drivs av i nära samarbete med NEPP. Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter erna samt och . Modellen innehåller en detaljerad beskrivning av dagens tekniska system i dessa länder, samt alla de alternativ som står till buds för den framtida utvecklingen. Modellen beräknar den mest kostnadseffektiva utvecklingen av hela energisystemet (2010–2050), för ett givet scenario. Varje scenario definieras utifrån olika antaganden om utvecklingen i det tekniska energisystemets omvärld beträffande politiska mål, styrmedel och övriga beslut teknikutvecklingen och tillgängligheten av ny teknik (såsom de förnybara teknikerna, elnät och CCS) energibehovets utveckling, inkl. energieffektiviseringar prisutveckling och tillgång på bränslemarknaderna (olja, kol, naturgas och biobränslen) Utformningen och utvecklingen av energisystemets olika del- system, exempelvis elsystemet, blir sedan ett resultat av modell- beräkningen för varje scenario. Rådets framtidsscenarier innehåller däremot en beskrivning av hur både omvärlden och det tekniska systemet utvecklas. För att få en kvantitativ bedömning som är konsistent med rådets scenario- beskrivningar har en stegvis analys genomförts enligt följande: Antaganden om hur de fyra omvärldsfaktorerna utvecklas i rådets scenarier och modellberäkningar för scenarierna utifrån dessa omvärldsantaganden. En jämförelse mellan utvecklingen av det tekniska energi- systemet enligt modellresultat och rådets kvalitativa beskriv- ningar av det tekniska systemets utveckling i respektive scenario. Utifrån denna jämförelse genomförs eventuella korrigeringar eller kompletteringar för att få en så god överensstämmelse som möjligt. Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter Resultatet av modellberäkningarna redovisas i rapporten djupad scenarioanalys och kvantifiering av rådets fyra scenarier, slutrapport, . Generellt kan konstateras att analysen ger en god överensstämmelse mellan scenariobeskrivningarna och modellberäkningarna och att skillnaderna är få, vilket tyder på att scenarierna är konsistenta. Emellertid innebär de ekonomiska optimeringssystem som används vid denna typ av modellberäkningar att det tekniska el- och energisystemet blir trögrörligt. Den existerande energiinfra- strukturen, i form av produktions-, distributions- och användartek- niker, ersätts långsamt. I tidsperspektivet blir därför för- ändringen av det tekniska systemet inte särskilt stor, även om de ekonomiska incitamenten för förändring stärks. På 35–kan däremot förändringen bli betydande. Som exempel på analysresultat redovisas nedan i figur 5.10 kvan- tifieringen av den svenska elproduktionens utveckling i de fyra scenarierna . I beräkningsresultaten har de stora skillnaderna mellan scenarierna inte fått särskilt stort genomslag till 2030 när det gäller elproduktionens sammansättning (möjligen med undantag för scenario B), men däremot till 2050, när det tekniska energisystemet kunnat svara upp emot omvärldsförändringarna fullt ut. Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter Om även andra drivkrafter än de rent ekonomiska skulle få ett betydande inflytande över utvecklingen kan givetvis förändringen av den tekniska infrastrukturen gå snabbare än vad dessa modell- beräkningar indikerar. Sådana drivkrafter kan t.ex. gälla utveck- lingen av egenproducerad el, korttidslager och mikronät, faktorer som modellberäkningarna inte fullt ut har möjlighet att ta hänsyn till. Men även med denna reservation ger de kvantifieringar av sam- ordningsrådets scenarier som genomförts ett användbart underlag för att relatera rådets scenariobeskrivningar till andra nationella och internationella scenarier över energisystemets framtida utveckling. 5.3.3Analys av energisystemets långsiktiga utveckling Som betonas i direktivet till samordningsrådet innebär den på- gående omställningen av energisystemet konkreta utmaningar där ny teknik som smarta elnät kan bidra till att denna omställning genomförs kostnadseffektivt. För att kunna bedöma de utmaningar som de svenska elnäten står inför måste vi ta hänsyn till en rad Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter lokala förutsättningar, som specifika marknadsförhållanden, vilka produktionsslag som finns tillgängliga, hur elnäten är uppbyggda etc. Av avgörande betydelse är också att det svenska elsystemet är en integrerad del av den nordeuropeiska elmarknaden. Utveck- lingen av kraftsystemet utanför gränser är således viktig då behovet av och möjligheterna med smarta elnät ska bedömas. Hur påverkar utvecklingen av kraftsystemet utanför gränser behovet av smarta elnät? De analyser som genomförts för samordningsrådets räkning visar att utvecklingen av kraftsystemet utanför kommer att ha ett avgörande inflytande över behovet av smarta elnät i . Med en utveckling i snarlik samordningsrådets scenario B227F67 blir påverkan betydande. Vi redovisar här kortfattat de tio faktorer och områden som på olika sätt påverkar det framtida behovet av smarta elnät. Samtliga faktorer kan komma att få en avgörande betydelse, som utvecklingen är mycket osäker. Det finns scenarier där många av dessa faktorer samverkar så att behovet blir stort relativt snart sam- tidigt som det finns scenarier som visar en utveckling där omvärldens påverkan på behovet av smarta elnät i blir liten. Identifieringen av de tio faktorerna har gjorts inom NEPP och grundar sig på beskrivningar, analyser och synteser av hur den framtida utvecklingen kan komma att bli. En fullständig redovis- ning av underlaget finns i rapporten om hur utveck- lingen av kraftsystemet utanför gränser påverkar behovet av smarta elnät i , , NEPP. De tio faktorerna påverkar på olika sätt behovet av smarta elnät. En faktor som återkommer är de utmaningar som ökade mängder av variabel förnybar elproduktion innebär. Eftersom vind- och sol- kraften typiskt är relativt småskalig och spridd geografiskt så ökar den bl.a. behovet av nätutbyggnad.