sou · H5B32 · 2017-01-09 00:00:00 — •Planerna på ytterligare ett nytt kärnkraftverk i (Pyhäjoki). •Överföringskapaciteten i och . •Exportkapaciteten från och övriga nordiska länder. •Den framtida nordiska förbrukningens storlek och variations- mönster. Framtidens krav på leveranssäkerhet En hög leveranssäkerhet och tillgänglighet innebär att elnätet levererar el när det ska och att det är få avbrott. Dagens samhälle är beroende av el. Avbrott i elleveransen, även mycket korta, kan få stora kon- sekvenser, se Tabell 5.2. El som tjänst förväntas därför ha mycket hög tillgänglighet. Enligt ellagen ska överföringen av el vara av god kvalitet. I Energi- marknadsinspektionens (Ei) föreskrifter beskrivs de krav som ska vara uppfyllda för att överföringen ska kunna anses vara av god kvali- tet (EIFS 2013:1). Enligt denna föreskrift innefattar begreppet leveranskvalitet leveranssäkerhet (sannolikheten för avbrott) och spänningskvalitet (varje förändring av spänningen). Avbrott och bristande spänningskvalitet medför höga kostnader för samhället. När näringsliv och andra sektorer drabbas av elavbrott påverkas samhällsekonomin genom direkta och indirekta kostnader. Det kan leda till mindre allvarliga effekter, som att elförsörjningen i hemmet slutar fungera, och till förlorade intäkter för stora industrier. Men för en energiintensiv processindustri som bedriver kontinuerlig produktion kan avbrott även under bråkdelar av en sekund bli mycket kännbara ((Ei) 2015a). För att mäta och analysera leveranssäkerheten i de svenska el- näten används de avbrottsdata som elnätsföretagen rappor- terar till Ei. Elnät på landsbygden drabbas i genomsnitt av både fler avbrott och längre avbrottstider än elnät i tätorter. Landsbygdsnät är generellt sett mer exponerade för väderrelaterade störningar på grund av en hög andel oisolerade luftledningar och en låg andel markkabel (Ei 2015a). I takt med samhällets ökade elberoende bedöms också kraven på leveranssäkerhet att öka. Det gäller alla typer av nät och elsystemet i dess helhet. Det svenska högteknologiska samhället är helt beroende av el för att fungera och detta beroende kommer att fortsätta öka då automatisering och digitalisering är viktiga utveck- lings- och tillväxtområden. För de produktionsstyrda företagen kan även mycket korta av- brott och dålig elkvalitet innebära stora kostnader i produktions- bortfall genom uppehåll, kassation och återstart. Framtidens teknik kan komma att göra alla typer av processer än mer känsliga och företagens krav på hög leveranskvalitet kan därmed komma att öka ytterligare. Enskilda aktörer kan minska sårbarheten genom inve- steringar på användarsidan i t.ex. energilager och olika störnings- reserver. Eftersom reserverna i många fall skulle behöva vara mycket omfattande går kostnaderna för sådana åtgärder ofta inte att motivera ur ett företagsekonomiskt perspektiv. med en ökad elektrifiering av transportsektorn är det sannolikt att höga krav på leveranskvalitet kommer att ställas även här. Att människor inte kan ta sig till arbetet eller att varor inte kan levereras på grund av elavbrott som förhindrat laddning av eldrivna fordon är exempel på möjliga problem. framtida elförsörjning SOU 2017:2 Genomsnittlig avbrottslängd och uppskattade avbrottskostnader Källa: Ei (2016b). Ökade krav på leveranssäkerhet kan innebära att avbrott måste åtgärdas snabbare, att elnätet måste vädersäkras ytterligare och att elnätsföretagens kostnad och ersättningsskyldighet till kunderna ökar vid avbrott. Med en ökande mängd variabel kraftproduktion i elsystemet ökar behovet av att kunna jämna ut tillgänglig effekt med hjälp av ener- gilager av olika typer. lagras energi i kraftsystemet i form av bränsle eller vattenmagasin i vattenkraftverk. I länder med gynnsamma förutsätt- ningar finns också lager i form av s.k. pumpkraftverk, där vatten kan pumpas upp till en högt liggande damm, för att sedan utnyttjas för elproduktion. Mer decentraliserad elproduktion och en ökad användning av allt billigare batterier kan leda till att investeringar i näten kan undvikas. Batterierna kan också användas tillsammans med elektronik för att förbättra stabilitet och elkvalitet i distributionsnäten (IVA 2016d), se vidare kapitel 5.2.2. EU-lagstiftning som påverkar utvecklingen av elnät EU-lagstiftningen påverkar utvecklingen av den inre elmarknaden, bl.a. genom gemensamma regler för handel som sin tur påverkar investeringar i produktion och överföring, regler för nätverksamhet och reglermodeller och gemensamma ramar och regler för system- säkerhet. Energiinfrastruktur har länge stått högt på den europeiska energi- dagordningen. Sammanlänkade europeiska energinät är enligt EU- kommissionen avgörande för att trygga energiförsörjning, öka konkurrensen på den inre marknaden och uppnå de klimat- politiska målen. Inom ramen för beslutet om en energiunion med en framåt- blickande klimatpolitik godkände också kommis- sionens förslag om ett sammanlänkningsmål på till 2020 (se vidare kapitel 2.3.4). Även nätkoderna (se kapitel 2.3.4) kommer att påverka nätens ut- veckling. Nätkoderna omfattar de flesta delar av en systemoperatörs verksamhet, från anslutningsvillkor för kraftverk till hantering av överföringskapacitet . De rör också elbörser och elhandeln mellan medlemsländerna. Sammanfattningsvis innebär ökade krav och fler gemensamma riktlinjer från EU en allt större inverkan på hur det svenska elnätet utvecklas (Svk 2015b, IVA 2016d). Nya investeringar i elnätet Elnätet förnyas och förbättras kontinuerligt, på grund av att åldrad utrustning måste bytas ut och genom kvalitetshöjande åtgärder, nyanslutningar av produktion och andra förändringar i elanvänd- ning och elproduktion. Investeringsbehoven drivs primärt av reinvesteringar på grund av elnätets ålder samt anslutning av ny produktion. Förnyelsen av elnäten sker även för att möta samhällets högre krav på leveranssäkerhet. Elnätsinvesteringarna har ett tidsperspektiv eller längre och måste därför kunna tillmötesgå behovet av en hög leverans- säkerhet och så att onödiga inlåsningseffekter inte uppstår. Åldersstrukturen för lokal- och regionnät innebär att av nätkomponenterna är och att om- kring av nätkomponenterna är (Ei 2015c). Elnäten genomgick en stor expansion för 40–, vilket innebär att elnäten nu befinner sig i en reinvesteringsfas. nuanskaffningsvärdet på elnäten i är där elnätsbolagen måste investera minst 1/40 av värdet för att bibehålla genomsnittsåldern på anläggningarna. bedöms investeringarna för branschen öka (IVA 2016b). I Tabell 5.3 nedan framgår vilka aggregerade prognoser för in- vesteringar och utrangeringar som elnätsföretagen (exklusive Svk) lämnat till Ei, i samband med beslut om intäktsramar för åren 2016–2019. Beloppen gäller för tidsperioden mellan och . Tabell 5.3 Aggregerade prognoser för investeringar och utrangeringar i elnätsföretag åren 2015–2019 Källa: Ei (ej tidigare publicerat) Den största delen av kommande investeringar utgör ersättnings- investeringar för gamla komponenter som löper risk att haverera eller som har passerat sin ekonomiska livslängd (IVA 2016b). Ut- över reinvesteringar påverkas investeringarna av hur elnätet expan- derar. Som tidigare framgått innebär urbaniseringen i , med en inflyttning till de större städerna och en ”förtätning” av befolk- ningen, en ökad belastning på elnäten in till och inom städerna. Nya bostadsområden, ny infrastruktur och nya kommersiella fastigheter ställer krav på en utbyggnad eller förstärkning av befintlig nätinfra- struktur medan motsatt trend återfinns i glesbygden. Regionnäten står för eller av det totala värdet på elnätet. Regionnäten har en kapacitetsmättnad när det gäller anslutningar av vindkraft och står nu inför, eller genomför, kapacitetsförstärkningar för att möj- liggöra de planerade vindkraftsprojekten parallellt med reinveste- ringar, drivna av åldrade komponenter (IVA 2016d). Även i det svenska stamnätet finns ett stort investeringsbehov. konstaterar i sin Nätutvecklingsplan –2025 att samhällsutvecklingen och ett allt större beroende av el förutsätter ett robust och driftsäkert stamnät (Svk 2015b). elberoende innebär att toleransen mot elavbrott minskar och att långvariga elavbrott inte kan accepteras. Det ställer allt högre krav på framtidens överföringsnät. Kraven på ökad driftsäkerhet och kapaci- tet utgör drivkrafter för att öka nätinvesteringarna i stamnätet i fram- tiden. Det handlar både om att bygga nya anläggningar och att underhålla och investera i de befintliga anläggningarna. Svenska kraftnäts investeringar låg i genom- snitt på nivån . Verket är nu inne i en helt ny fas med investeringsnivåer på 4–. Den kraftiga investeringsökningen understryker behovet av verkets långsiktiga planering för stamnätets utveckling. De främsta drivkrafterna för nätinvesteringarna i stamnätet är anslutning av ny elproduktion, marknadsintegration och reinveste- ringar. Samtliga har betydelse för Svk:s myndighetsuppdrag att upprätthålla driftsäkerheten i det nationella elsystemet. När det gäller anslutning av ny elproduktion till stamnätet gäller det framför allt utbyggnaden av vindkraft. Denna ansluts ofta till helt nya stationer eller genom ökad inmatning till de befintliga. Enligt Svk:s Nätutvecklingsplan –2025 har verket förfrågningar om anslutning av vindkraft på cirka 18 000 MW. En utmaning för Svk är att kunna bedöma vilka utbyggnads- projekt som kommer att realiseras. Det råder ofta osäkerhet om och när planerade investeringar kommer till stånd och hur omfattande de till slut blir. Detta förhållande understryks ytterligare av att tillstånds- processerna för att bygga ut stamnätet normalt är väsentligt längre än motsvarande processer för att ge tillstånd för vindkraftanläggningar. Enligt Svk:s bedömning kommer nedläggningen av fyra kärnkraft- reaktorer inte att leda till några ytterligare nätinvesteringar inom den närmaste tioårsperioden. Att tillhandahålla tillräcklig kapacitet för en ökad marknadsin- tegration är en annan drivkraft för nätutveckling. Med de mål som EU har satt för förnybar energi förväntas ett ökat elöverskott i , främst i och . Ny vindkraft planeras nästan överallt i , men framför allt vid kusterna och i norra och . Ny småskalig vattenkraft planeras i . I på- går uppförandet av ett nytt kärnkraftverk i Olkiluoto. Det finns också planer för ytterligare ett, i Pyhäjoki i norra . För att skapa en bild av det framtida överföringsmönstret i stamnätet analyseras hur de nya produktionsanläggningarna kommer att användas. viktigt i ett kraftsystem som det svenska, där en stor del av produk- tionen finns i norra medan förbrukningen är koncentrerad till . , , och kommer att vara de största potentiella importörerna av el från . Nya förbindelser möjliggör att fossilbaserad elproduktion på kontinenten ersätts med koldioxidfri el från . Utan nya utlandsförbindelser finns en risk för att produktion blir in- stängd i och , enligt Svk (2015b). Priserna i och på kontinenten kommer att konvergera allt mer när nya ut- landsförbindelser byggs. Det nordiska kraftsystemet domineras av vattenkraft, främst i och . Produktionen kan variera avsevärt , beroende på hydrologiska förhållanden. Det finns ett behov av att kunna balansera variationerna mot det kontinentala systemet, som huvudsakligen domineras av termisk kraft. Generellt finns också en trend som innebär större och snabbare variationer i effektflödena i . Detta är främst en följd av en ökad andel sol- och vindkraft i elproduktionen. Behovet av regler- kraft ökar därmed påtagligt. I detta sammanhang är den nordiska vattenkraften en viktig tillgång genom sin förmåga att variera ef- fektproduktionen. Det finns stora möjligheter att utnyttja detta i handeln med reglerkapacitet (IEA 2016b). Nya utlandsförbindelser medför ökad överföring i stamnätet, och sätter fokus på de interna svenska flaskhalsarna – de s.k. snit- ten – som i vissa driftsituationer kan vara begränsande. ser därför över behovet av interna nätförstärkningar, inte bara över snitten, utan också lokalt i de områden där nya produk- tionsanläggningar och utlandsförbindelser ska anslutas. Den tredje drivkraften för nätutveckling i stamnätet är behovet av reinvesteringar. De äldsta delarna av stamnätets 400 kV-system närmar sig och delar av 220 kV-systemet är ännu äldre. Svenska kraftnäts ansvar är att se till att anläggningarnas kvalitet och prestanda upprätthålls för att tillgodose samhällets behov av ett robust stamnät. Att reinvestera i befintliga anläggningar är därför lika viktigt som att investera i nya. För att kunna vidta åtgärder behöver anläggningarnas status löpande bedömas. pågår därför en omfattande in- ventering med statusbedömning av alla stamnätsanläggningar. har legat till grund för det förnyelseprogram och de prioriteringar av nödvändiga reinvesteringar i stationer och ledningar som före- ligger. Generellt bedöms värdet av ett väl utvecklat elnät vara stort eftersom det ger möjlighet att kunna ta tillvara de billigaste produktionsmöjligheterna (IVA 2016d). kan noteras att nätinvesteringar innebär betydande ekonomiska åtaganden. De investeringar som Svk redovisar i sin Nätutvecklingsplan för perioden –2025 summeras till en samlad investeringsvolym på (Svk 2015b). Av detta utgör investeringar i nya anläggningar och stationer . Reinvesterings- behoven beräknas till närmare 20 miljarder kro- nor. Som har framgått står även region- och lokalnätsföretag in- för betydande investeringar. Investeringsvolymen för den kom- mande fyraårsperioden redovisas i Tabell 5.3, ovan. Det finns, såvitt känt, inte någon bedömning av det långsiktiga investeringsbehovet i lokal- och regionnät, t.ex. . Elnätföretagens incitament att investera i och utveckla verksam- heten styrs i hög grad av nätregleringen. Reglermodellen för nätta- riffer har förändrats och utvecklats sedan den infördes i samband med avregleringen av elmarknaden . Energi- marknadsinspektionen har inlett ett arbete om framtidens nätregle- ring som omfattar både kort- och långsiktiga frågor. Enligt IVA skapar den nuvarande regleringsmodellen, med fyra- åriga intäktsramar, en osäkerhet om framtiden som riskerar att hämma utvecklingen i nätverksamheten på lång sikt (IVA 2016d). Det krävs, enligt IVA, en övergripande målbild med regleringen för att kunna utveckla näten på ett samhällsekonomiskt effektivt sätt som också motsvarar elkundernas behov samt skapar möjligheter för elnäts- ägarna att attrahera kapital för utveckling av elnäten. Tillståndsprocesserna är avgörande för hur snabbt nödvändiga inve- steringar kan komma till stånd. Enligt ellagen och krävs koncession för att bygga och använda en kraftledning (se kapitel 4.3). Dagens tillståndsprocesser tar och bedöms vara en flaskhals i många nödvändiga förändringsprocesser (Svk 2015b). Installation av mindre anläggningar, som solel och lokala energi- lager, kan ske snabbt jämfört med de fleråriga processer som bygget av ett stort, konventionellt kraftverk utgör. Den högre förändringstakten hos produktionen kortar nätoperatörens planeringshorisont, och kommer att öka kraven på snabb projektering och snabbt genom- förande men också på snabba tillståndsprocesser hos myndigheterna. En annan aspekt är att livslängden på dessa typer av små anläggningar är kortare än för elnät vilket också skapar en diskrepans i planerings- horisonten (IVA 2016d). Frågan om tillståndsprocessen berördes på Energikommission- ens seminarium om överföring (2015). Flera branschföreträdare framhöll vikten av att det åtminstone bör skapas en ökad förutsägbarhet för hur ett ärende kan ta. Teknikutveckling och smarta elnät Elsystemet använder framför allt växelström som den dominerande tekniken. Växelström ger stor flexibilitet och robust- het, också för att möta utmaningarna i framtidens elnät. Ett stort antal likströmsförbindelser finns installerade över hela världen – även i det nordiska elsystemet. går det att bygga lik- strömsförbindelser med mycket hög kapacitet och avancerad styrbar- het. Den grundläggande förutsättningen för att använda likströms- teknik för överföring med hög kapacitet över stora avstånd är att förbindelserna kan anslutas till växelströmsnät med tillräcklig styrka för att kunna mata in och ta emot de stora elmängderna. De höga likspänningar som krävs kan endast åstadkommas om växelströmsnäten har tillräckligt hög spänning eller genom trans- formering från dessa nät. Likströmstekniken kan således användas för att knyta ihop skilda stora synkrona växelströmssystem samt för att komplettera dem med styrbar överföringskapacitet. emot kan inte likströmstekniken ersätta växelströmssystemen som den fysiska ryggraden i elförsörjningen (Svk 2015b). Smarta elnät är ett mycket brett begrepp som omfattar hela fältet från kraftelektronik och ny teknik i transmissionsnätet till nya pro- dukter och tjänster baserade på informationsteknik, kunskap om energiflöden och styrmöjligheter hos slutanvändarna. Det omfattar en mängd olika applikationer inom elförsörjningen, vad gäller såväl produktion som inom överföring, distribution och användning. Det handlar också om utrustningar, tillämpningar av nya regelverk och lösningar på problem som ny teknik ger möjlighet till. Ett smart elnät är inte ett nytt nät som ska byggas och ersätta det befintliga, utan begreppet återspeglar snarare de olika förväntningar som finns på det framtida elsystemet (Svk 2015b). Smarta elnät handlar också om att bättre kunna övervaka och styra elnätens komponenter. kommer allt fler kopplingsapparater att kunna fjärrstyras, vilket min- skar avbrottstiden. Med mer vind- och solkraft i kraftsystemet blir det allt viktigare hur dessa produktionsanläggningar tekniskt utformas (IVA 2016d). Med modern strömriktarteknik kan vindkraftverk och solelsutrust- ning konstrueras så att de bidrar till spännings- och frekvenshåll- ningen i elnäten. Modern IT- och kommunikationsteknik kan medverka till en mer flexibel elanvändning som anpassas efter belastningen i de närmaste lokala elnäten när strömbelastningen är hög. Flexibel användning kan också möjliggöra en elanvändning som timme för timme (eller med lägre tidsupplösning som varje kvart) följer prisvariationerna på el. Då används mer el när priset är lågt på elmarknaden och mindre när priset är högt. Uppkopplade apparater i hushållen kan få information om aktuella och kommande elpriser på timbasis. Genom mer avance- rade elnätstariffer kan belastningen på själva elnäten också ligga till grund för uttaget av el till anslutna utrustningar hos elanvändare. Med hjälp av mjukvara kan åtgärder också utföras helt automatiskt. kan det bli aktuellt med en större andel elnät med högspänd likström (IVA 2016d). För detta krävs dels brytare för likström, dels avancerad styr- och övervakningsutrustning. Kylningen av luftledningar beror på omgivande temperatur, vind- förhållanden m.m., och ledningarna kan därför belastas med olika mycket ström. Genom att mäta eller förutse kylningen kan ledning- arna användas närmare sin verkliga strömgräns. För detta kan mer eller mindre avancerade lösningar användas. De redovisade faktorerna har samtliga inverkan på utvecklingen av framtida elnät. Förändringstakten i utvecklingen är snabb, vilket gör att osäkerheterna är stora. Av naturliga skäl blir osäker- heterna större ju längre tidsperspektivet är. Svenska kraftnäts Nät- utvecklingsplan avser en tioårsperiod. Även den europeiska nätut- vecklingsplanen (TYNDP), som tas fram av ENTSO-E, avser en tidshorisont . Vad kan vi säga om utvecklingen i ett ännu längre perspektiv, –2050? I en studie av Elforsk analyseras framtidens krav på elnäten med en tidshorisont (Elforsk 2014a). En- ligt studien kommer ålder och leveranskvalitet att vara centrala drivkrafter för nätinvesteringar också på lång sikt. I ett scenario med helt andra förutsättningar för elproduktion och förändrade förbrukningsbeteenden, t.ex. en elektrifierad transportsektor, kan variationerna i uttagen effekt hos slutkonsumenter komma att öka väsentligt. Effektflödet kan i vissa fall också komma att förändras, så att vissa lokalnät, eller delar av lokalnät, blir ”nettoproducenter”. I studien identifieras två faser: en kapacitetsfas och en expan- sionsfas. Under kapacitetsfasen handlar det huvudsakligen om att bättre utnyttja det existerande nätet. Det kommer bl.a. att ställas krav på ytterligare mätning och analys av data liksom övervakning och styrning för att driva näten på ett bättre och effektivare sätt i syfte att bibehålla en hög leveranssäkerhet. Investeringar kan då undvikas, eller förskjutas . I IEA:s och Nordiska ministerrådets studie Nordic Energy Tech- nology Perspectives (2016) identifieras möjliga utvecklingsvägar för det nordiska kraftsystemet , givet de klimatpolitiska mål och ambitioner som gäller. En slutsats är att det nordiska kraftsystemet har mycket goda förutsättningar att spela en central roll i den europeiska energiomställningen. är en stor del av kraftproduktionen i baserad på förnybar el, och andelen väntas öka, främst genom utbyggnad av vind- och solkraft. Förutsatt att elpriserna i kommer att vara högre än de i finns goda möjligheter att på marknadsmässiga grunder bygga ytterligare förbindelser mellan och omvärlden för att öka den nordiska elexporten. Enligt IEA och Nordiska ministerrådets analys kan den nordiska nettoexporten öka till . Figur 5.6 Översikt av handel med el till och från Källa: IEA och (2016). Som har framgått talar mycket för att elnätens roll kommer att bli mer komplex . Genom att elnätet länkar samman pro- duktion och användning av el kommer såväl den framtida produk- tionsmixen som den framtida användningen att påverka utveck- lingen av elnäten. Elnätsföretagen står inför en period med stora investeringar och investeringsbehovet finns i både regionnät och lokalnät. Behovet drivs i vissa fall av lokalt ökande elförbrukning, men beror främst på ett förnyelsebehov och av ökad andel variabel produktion i region- och lokalnät. Det kan i detta sammanhang vara intressant för ett nätföretag om investeringar kan senareläggas eller minskas till följd av åtgärder på efterfrågesidan. Energilagring kan vara ett av verktygen för att integrera vindkraft och annan förnybar elproduktion i elsystemet, men kan även bidra med andra fördelar. Utvecklingen av smarta nät och smarta hem aktualiserar också nya affärsmöjligheter för nätföretagen. I Energi- kommissionens underlagsrapport om marknadsdesign diskuteras om en vidgning av nätägarrollen i regionala och lokala nät skulle kunna bidra till att efterfrågeflexibilitet kan tas till vara för effektstyrning av näten och en effektivare nätdrift (2016b). Frågan belyses närmare i avsnitt 5.4.6. Nätregleringen är en annan faktor som bedöms ha betydelse för elnätföretagens förutsättningar att utveckla elnäten. Enligt IVA krävs en övergripande politisk tydlig målbild med regleringen för att elnäten ska kunna vara en möjliggörare och utvecklas på ett sätt som motsvarar elnätskundernas behov på ett samhällsekonomiskt effektivt sätt (IVA 2016d). tar numera fram en långsiktig nätutvecklings- plan för att klargöra prioriteringar och intentioner för utvecklingen av stamnätet (Svk 2015b). Det finns skäl att överväga om det finns behov av att ta fram motsvarande långsiktiga plandokument på lägre spännings- nivåer. Elmarknadens design har enligt de flesta bedömare i stort fungerat väl under de som gått elmarknadsreform (refor- mens huvuddrag beskrivs i kapitel 3.5.1). Flera källor, däribland Energiforsk och Economics, framhåller att kombina- tionen av en avreglerad marknad och en nordisk integration av el- systemet har åstadkommit en välfungerande elmarknad som har lett minskade kostnader totalt sett (Energiforsk 2016; Economics 2016). Ellagstiftningen och elmarknadens regelverk har successivt kom- pletterats och reviderats för att möta nya behov (Energikommis- sionen 2016b). En ökad integration av den europeiska elmarknaden har varit en viktig drivkraft för den utveckling av elmarknadens design som har skett sedan avregleringen genomfördes.