sou · H5B32 · 2017-01-09 00:00:00 — 5.4.6Nätoperatörsrollen i framtidens elsystem elmarknadsreform betonades skillnaden mellan nät- verksamhet i nätföretag och marknadsverksamhet i elhandelsföre- tag. Nätverksamheten definierades som ett monopol och reglerades som ett sådant. Kravet på legal åtskillnad innebar att nätföretaget inte fick bedriva produktion eller handel med el. Nätägarrollen koncentrerades till effektiv nätdrift. Investeringsverksamheten var relativt låg eftersom den totala elförbrukningen inte längre ökade (kapitel 3.3.1). Som framgått ovan finns det ett omfattande investeringsbehov i regionnät och lokalnät. Detta investeringsbehov är i vissa fall moti- verat av en lokalt ökande elförbrukning men är främst drivet av ett förnyelsebehov och av ökad produktion av vind- och solkraft i lokala och regionala nät. Därmed kan det vara intressant för ett nätföretag om investeringar kan senareläggas eller minskas till följd av olika åtgärder på efterfrågesidan. Utvecklingen beträffande smarta nät och smarta hem aktualiserar också nya uppgifter för ett nätföretag. Enligt Energikommissionens marknadsdesignrapport finns det skäl som talar för att nätägarrollen behöver ses över och preciseras, mot bakgrund av de utmaningar som följer av energiomställningen (2016b). En vidgning av nätägarrollen för regionala och lokala nät skulle, enligt rapporten, kunna bidra till att efterfrågeflexibilitet kan tas tillvara för effektstyrning av näten och för effektivare nätdrift. Vidare skulle förutsättningar kunna skapas för en kostnadseffektiv nätutbyggnadsplanering, som ger incita- ment att göra en avvägning mellan nätinvesteringar, åtgärder på efterfrågesidan och investeringar i energilagring. I den utsträckning som det är möjligt att tillåta en sådan vidgning av nätägarrollen skapas förutsättningar för en kostnadseffektiv nätutbyggnadsplane- ring som ger rätt balans mellan nätinvesteringar, åtgärder på efter- frågesidan och investeringar i energilagring. Det finns därför anled- ning att pröva i vilken utsträckning nätägarrollen kan vidgas för regio- nala och lokala nät, som den grundläggande åtskillnaden mellan nätverksamhet och marknadsverksamhet inte försvagas. Nätägarrollen kan behöva ses över även av andra skäl. Svenska kraftnäts systemansvar är främst inriktat på balansering av det nationella elsystemet och på att upprätthålla tillräckliga säkerhets- marginaler i driften av stamnätet. För att hantera utvecklingen kommer ägarna till de underliggande näten (region- och lokalnät), enligt Svk, att behöva ta ett större ansvar för sina respektive del- system och bli delsystemoperatörer (Operators, DSO). Anledningen är att förändringarna med mer distribuerad produktion skapar liknande systemutmaningar som för en nationell systemoperatör men på regional nivå, vilket talar för ökade krav på samarbete, koordinering och styrning. Rollen måste därför anpassas för att säkerställa en god driftövervakning och styrning för att upprätthålla hög leveranssäkerhet (Svk 2015c). Det övergripande målet med de statliga insatserna för forskning och innovation på energiområdet tillsammans med dagens satsningar har beskrivits i kapitel 3. Teknikutveckling för elproduktion finns beskri- vet i tidigare avsnitt i detta kapitel. I följande avsnitt presenteras en översiktlig sammanställning av kommande satsningar på forskning och innovation inom energiområdet. 5.5.1Forskningspropositionen och energiforskningspropositionen 2016 Regeringen har aviserat att man avser överlämna en proposition om den framtida energiforskningen till . I den kommer det att anges riktlinjer för de fortsatta insatserna kring forskning, utveckling, demonstration och kommersialisering på energiområdet och hur de kan bidra till att uppnå uppställda energi- och klimatmål. Inför arbetet med propositionen gav regeringen , Verket för innovationssystem (), för hälsa, arbetsliv och välfärd (Forte), Rymdstyrelsen, Energimyndig- heten samt för miljö, areella näringar och samhälls- byggande (Formas) i uppdrag att inkomma med analyser som under- lag till regeringens forskningspolitik. Det gemensamma underlaget redovisades i form av rapporten och förslag till regeringens forsknings- och innovationsproposition (Energi- myndigheten, Formas, Forte, Rymdstyrelsen, och 2015). inkom även med underlaget Bråttom med insatser för en hållbar energiomställning (Energimyn- digheten 2015h). I regleringsbrevet för gavs även i upp- drag att redovisa underlag för den strategiska prioriteringen av in- satser för energiforskning och innovation –2020 Uppdraget redovisades den 14 decem- ber 2015 i form av rapporten är nyckeln – strategi för forskning och innovation på energiområdet 2017–2020 inklusive bilagor (2015c). 5.5.2Framtida satsningar på forskning och innovation Det svenska energisystemet har genomgått stora förändringar . Omställningen fortsätter med ett fokus på förnybara energikällor, försörjningstrygghet och konkurrens- kraft. Det behövs väl fungerande energimarknader för att trygga försörjningen samt för att främja den ekono- miska utvecklingen. Elsystemet står därmed inför en rad utmaningar och möjligheter (som sammanfattas mer i detalj i kapitel 6). Resultat av forskning kan bidra till att sänka kostnader, förbättra teknik och skapa affärsmöjligheter liksom till att stimulera marknadsutveck- lingen och överbrygga icke-tekniska hinder som motverkar innova- tion och marknadsutnyttjandet av effektiv teknik med låga kol- dioxidutsläpp. Inom Energiunionen är forskning, innovation och konkurrens- kraft ett viktigt område där fyra gemensamma prioriterade områ- den lyfts fram: •Att bli världsledande inom nästa generations förnybara tekniker. •Att underlätta konsumenters delaktighet genom t.ex. smarta nät och smart hushållsutrustning. •Att utveckla energieffektiva energisystem inom t.ex. bebyggelse. •Att utveckla mer hållbara transportsystem för att öka energi- effektiviteten och minska utsläppen av växthusgaser24. bad att samla tidigare program för finansiering av forskning och innovation i ett enda strategiskt ramprogram, Horisont 2020. Inom programmets del- område för samhällsutmaningar finns delprogrammet för Säker, ren och effektiv energi. 24 Genomförandet i denna del grundas till stor del på en vidareutveckling av EU:s strategiska energiteknikplan, SET-planen. med stöd av en programkommitté och en rådgivande grupp för energi, on Energy () (2016b). I en rapport pekar på behovet av att koppla samman sektorer inom energisystemet såsom sektorerna för elektricitet och värme (2016c). Kraftfulla insatser behövs kring uppvärmning och inom transportområdet. Städernas och stadsplaneringens roll ökar och det finns ökad efterfrågan på forskning och innovation ur ett holistiskt perspektiv. I IEA:s senaste fördjupade granskning av energipolitik konstaterades att volymen av energiforskning och innova- tion per BNP låg över genomsnittet för IEA:s medlemsländer 2011 (IEA 2013). IEA ansåg även att det svenska finansieringssystemet är välorganiserat och fokuserat på marknadsintroduktion av nya lösningar. Utvärderingen konstaterade att insatserna baseras på komparativa fördelar och att det finns ett starkt engage- mang från innovationssystemets olika delar. Strategin för forskning och innovation på energiområdet bedömdes i stort ligga väl i linje med den övergripande energipolitiken och bidra till att stärka den svenska industrins konkurrenskraft. Vidare har de olika analyser som IEA har publicerat pekat på ett starkt behov av att skynda på forskning, utveckling, demonstration och marknadsin- troduktion av ny, ren och effektiv energiteknik och tjänster. I underlag till regeringen framhålls beho- vet av att forskning och innovation baseras på en helhetssyn på energisystemet, dess marknader och dess nationella och interna- aktörer. Myndigheten föreslår att de prioriterade insatserna organiseras i nio olika temaområden, vilket innebär att ytterligare tre områden fogats till de tidigare sex temaområdena: Nya produkter och processer som kan bidra till att möta de natio- nella och globala energi- och klimatutmaningarna behöver kom- mersialiseras och implementeras snabbare och i högre grad än . Därför föreslår ökade satsningar för stöd till att testa och demonstrera utvecklingssatsningar i verkligheten ge- nom demonstrationsanläggningar i olika former. De föreslår även vidareutvecklade tvärsektoriella och tvärvetenskapliga forsknings- och innovationsinsatser i syfte att möta utmaningarna. menar också att behöver öka sitt delta- gande och engagemang i internationella forskningssamarbeten, samt göra mer för att främja export av grön innovation på andra marknader. budgetproposition föreslås en förlängning och suc- cessiv förstärkning av insatserna för forskning och innovation inom energiområdet (Prop. 2016/17:1). Förslaget syftar till att möjlig- göra ökade ambitioner på ett flertal områden inom energisektorn, såsom tvärsektoriell och tvärvetenskaplig forskning och innova- tion, internationellt samarbete och strategiska innovationsområden samt jämställdhet inom branschen. Ett optimalt fungerande elsystem levererar lika mycket elenergi som det efterfrågas . Systemet är robust och kan han- tera olika typer av störningar utan att det får några konsekvenser för elanvändarna. Elsystemen skiljer sig åt mellan olika länder och de systemtjänster som är nödvändiga tillhandahålls på olika sätt. Pro- duktionsapparatens sammansättning, tillgång på systemtjänster, överföringskapaciteten inom landet och integreringen med omkring- liggande länder är av stor betydelse för hur väl systemet fungerar. Som framgått i föregående avsnitt pågår en genomgripande om- ställning av det svenska elsystemet. En ökande andel variabel pro- duktion medför att elsystemets egenskaper förändras. Utvecklingen kan, om inte lämpliga åtgärder vidtas, komma att leda till en försäm- rad leveranssäkerhet i elsystemet, främst på grund av en försämrad effektbalans och en minskad tillgång till systemtjänster. att systemet blir svårare att balansera och att frekvens- och spän- ningsregleringen försvåras. Mängden mekanisk svängmassa minskar också, vilket gör systemet mer känsligt för störningar. Elsystemet behöver alltså anpassas och utvecklas för att möta de nya förutsättningarna. Här diskuteras några problemställningar som bedöms vara centrala i det sammanhanget. Ökad flexibilitet och möjlighet att tillföra flexibla resurser till kraftsystemet bedöms vara avgörande för att kunna hantera de ut- maningar som kraftsystemet står inför (Svk 2015c). Ökad flexibilitet kan åstadkommas på flera sätt på både tillförsel- och användarsidan samt inom överföringssystemet. Som framgått har flexibilitetsre- surser olika egenskaper och kan nyttiggöras i elsystemet i olika tids- skalor. En ökad samverkan mellan olika energibärare, såsom el och värme, kan också bidra med ökad flexibilitet i systemet. En ökad efterfrågeflexibilitet kan bidra till att skapa balans mellan elanvändning och elproduktion. Genom att underlätta för elanvänd- are att bli mer aktiva och delaktiga på elmarknaden genom att minska eller öka förbrukningen efter aktuell drift- och marknadssituation, kan effektiviteten öka och behovet av reglerproduktion minska. Efterfrågeflexibilitet har en potential att hantera variationer i el- systemet på upp till ungefär och här görs en åtskillnad mellan efterfrågeflexibiliteten hos industrin, hushållen och inom ser- vicesektorn. Eftersom efterfrågeflexibiliteten inte är uthållig under lägre tidsperioder kan den inte direkt jämföras med planerbara produktionsresurser. Potentialen för efterfrågeflexibilitet i elsystemet bedöms uppgå till mellan 3 000 och 4 500 MW (Svk 2015c, IVA 2016c). bedömer att potentialen för efterfrågeflexibilitet hos hus- hållen är cirka 2 000 MW, upp åt gången. Effekttoppar varar dock ofta minst åt gången och ibland (IVA 2015c). Energimarknadsinspek- tionen väntas ge en bedömning av potentialen för efterfrågeflexi- bilitet i samband med redovisningen av ett regeringsuppdrag om efterfrågeflexibilitet . Många hushållsapparater är ”smarta”, dvs. de är uppkopp- lade och kan reagera på prissignaler för att därmed hjälpa elsyste- met att fungera optimalt. Ett hinder för att fullt ut kunna utnyttja efterfrågesidans potential till flexibilitet är att prisvolatiliteten är låg och att det därmed saknas incitament att agera flexibelt. Energilager kan ses som en flexibilitetsresurs som konkurrerar med och/eller kompletterar andra flexibla lösningar, som efter- frågeflexibilitet, reglerkraft eller import/export, se Figur 5.9. Figur 5.9 Översikt över olika flexibilitetslösningar Källa: (2016a). Olika tekniker för energilagring lämpar sig olika väl för olika tids- skalor. Vattenkraftverk med vattenmagasin är en unik resurs som kan användas för att hantera variationer inom timmen hela vägen upp till säsongsvariationer. Den samlade lagringskapaciteten i svenska vattenmagasin uppgår till omkring (2015). Att hantera variationer på säsongs- och årsnivå bedöms av många vara en av de största utmaningarna i framtidens elsystem (2016a). När det gäller hanteringen av de kortsiktiga variationerna, upp till dygnsvariationer, är batterier en av de tekniker som av många bedöms ha störst potential. Som har belysts i avsnitt 5.2.1 är det litium-jonbatterier som uppvisat störst tillväxt och potential (2016). Genom ökad samverkan mellan el- och värmemarknaderna finns möjligheter att öka flexibiliteten och robustheten i kraftsystemet. Oavsett om drivkraften för en effektiv samverkan mellan el- och värmemarknaderna kommer från produktions- eller användarsidan så kan kraftvärmeproduktionen gynna elsystemets funktion på flera sätt. Den kan bidra till att hantera årsvariationerna i elsystemet eftersom elproduktionen samvarierar starkt med värmebehovet. Eftersom fjärrvärmen ofta ersätter elbaserad uppvärmning kan den också lindra ansträngda effektsituationer och minska topplasten i elsystemet. Dessutom kan kraftvärmen bidra med flera för elsystemet kritiska systemtjänster såsom spänningshållning och reglerkraft. Fjärrvärmenäten utgör därtill ett potentiellt energilager där över- skottsel kan lagras i form av värme. Enligt Svk är ny flexibel produktionskapacitet den primära åt- gärden för att minska risken för effektbrist i framtidens elsystem (Svk 2015b). Andra viktiga åtgärder för att stärka den svenska ef- fektbalansen är att förstärka överföringskapaciteten inom (särskilt i snitt 2) samt att öka importmöjligheterna. Nya utlands- förbindelser ökar möjligheterna till handel med omvärlden och bidrar på så sätt till försörjningssäkerheten. betonas att det inte går att utfärda någon garanti mot att det aldrig uppstår effektbrist. För att maximera samhällsnyttan med en ökad andel förnybar elproduktion är det viktigt att utbyggnaden går hand i hand med investeringar i elnät. har i en rapport som gjorts på uppdrag av Svensk Vindenergi visat att en fortsatt utbyggnad av förnybar el- produktion på resulterar i ett samhällsekono- miskt överskott på jämfört med ett referensscenario givet att samtliga planerade utlandsförbindelser från och en ytterligare kabel till realiseras fram (2014a). Den samhällsekonomiska lönsamheten är dock helt avhängig en fortsatt utbyggnad av utlandsförbindelser. I ett scenario där endast de redan beslutade utlandsförbindelserna byggs och övriga projekt försenas eller ställs in uppstår det i stället en samhällsekono- misk förlust på jämfört med ett referensscenario. Den samhällsekonomiska förlusten förklaras till största delen av höga producentförluster eftersom det uppstår en stor andel s.k. instängd kraft och därmed mycket låga elpriser. 6 Utmaningar och möjligheter I föregående kapitel har beskrivits hur energisystemet ser ut i vår omvärld och i , och hur det är på väg att utvecklas. I det här kapitlet sammanfattas de utmaningar och möjligheter för det svenska elsystemet, som framkommit under arbete. Mot bakgrund av beskrivningarna nedan redovisas därefter Energi- kommissionen förslag och bedömningar i kapitel 7. 6.1Utmaningar och möjligheter för det svenska elsystemet Visionen om att ska ha en hållbar och resurseffek- tiv energiförsörjning utan några nettoutsläpp av växthusgaser till atmosfären innebär ett fortsatt starkt fokus på en omställning mot ett elsystem med låg miljö- och klimatpåverkan. Miljömålsberedning- ens förslag om nettonollutsläpp av växthusgaser till atmosfären understryker att omställningen av energisystemet kan behöva ske ännu snabbare än vad som har förutsetts. Energisystemets miljöpåverkan är svår att bedöma i sin helhet. Flera mål inom den svenska miljöpolitiken påverkar också utveck- lingen av energisystemet. För vattenkraft beror de största miljö- effekterna på de lokala ekosystemens sammansättning. För kärnkraft är hanteringen av radioaktivt material, och de miljö- och olycksrisker som den omfattar, de främsta påverkansfaktorerna. Miljöpåverkan från biokraftvärme beror till stor del på biomassans ursprung medan miljöpåverkan från vindkraft i hög grad avgörs av placeringen. För solceller bestäms påverkan på miljön främst av vilken energimix som används vid framställningen av själva cellerna. Brytning av sällsynta jordartsmetaller för tillverkning av t.ex. solceller eller elektrokemiska batterier kan ha betydande miljöpåverkan och det är viktigt att det finns väl fungerande återvinningssystem för dessa. Effekterna av energirelaterade verksamheter på biologisk mång- fald är svåra att värdera. Avsaknaden av kunskap och verktyg för att mäta och värdera dessa effekter försvårar tillståndsprocesserna. Vattenkraften och uttaget av biomassa för biobränslen påverkas sär- skilt av dessa kunskapsluckor. Svensk vattenkraft står inför betydan- de investeringar i miljöåtgärder. Prövningssystemet behöver därför utformas på ett sätt som inte blir onödigt administrativt och eko- nomiskt betungande för den enskilde i förhållande till den efter- strävade miljönyttan. Ett ramverk som stödjer konkurrenskraft Ett ekologiskt hållbart elsystem med trygga och stabila elleveranser är en förutsättning för många viktiga funktioner i samhället. Den svenska välfärden har till stor del byggts upp kring förädling av skog, malm och vattenkraft. Också andra delar av näringslivet är starkt beroende av elenergi. Många företag exporterar en stor del av sin pro- duktion. Det är viktigt att utforma energipolitiken så att det svenska näringslivets konkurrenskraft bevaras och förstärks. En säker tillgång till el till konkurrenskraftiga priser (inklusive skatter och avgifter) spelar därvid en nyckelroll. En låg miljöpåverkan är av stor betydelse för näringslivet gentemot kunder, anställda, ägare och andra intres- senter. Det finns också en rent affärsmässig nytta av detta med av- seende på en hållbar användning av jordens resurser. Det framtida behovet av el och annan energi påverkas av utvecklingen av en rad faktorer som befolkningsökningen, graden av urbanisering, industrins storlek och sammansättning, det svenska näringslivets kon- kurrenskraft, behovet av boende och transporter, de relativa priserna på olika energislag, den tekniska utvecklingen samt politiska beslut. Det sker en fortgående effektivisering av användningen av el och annan energi. finns det flera faktorer som pekar mot att elanvändningen kan komma att öka , bl.a. det ökade inne- havet av elektriska apparater och befolkningstillväxten. till el kan också bidra till ett totalt sett effektivare resursutnyttjan- de och minskad energitillförsel. En ökad elanvändning i vissa sek- torer kan även utgöra en viktig komponent i klimatarbetet genom att el då ersätter fossila bränslen i transportsektorn och inom industrin. Det ökade beroendet av el inom exempelvis industrin eller ge- nom pågående digitalisering understryker behovet av att säkerställa elsystemets fortsatta robusthet. Teknikutvecklingen är snabb och nya tjänster och produkter som i allt högre grad använ- der sig av informations- och kommunikationsteknologi bidrar med nya möjligheter att effektivisera användningen av el. Nedläggningen av kärnkraft och utbyggnaden av variabel elproduktion har bidragit till ett ökat fokus på betydelsen av effekt, dvs. tillgången på elenergi . Det är därför motiverat att inte enbart fokusera på en effektiv användning av energi utan även fokusera på utnytt- jandet av effekt. Detta kan t.ex. ske genom åtgärder för att minska det maximala effektuttaget i elsystemet. Bebyggelsen svarar för en stor andel av el- och energianvänd- ningen. För elsystemet spelar det en stor roll på vilket sätt energieffek- tivisering sker i bebyggelsen. Dagens energikrav på byggnader gör t.ex. ingen skillnad på energieffektiviseringar i form av förbättrat klimatskal eller att minska mängden köpt energi. Inom näringslivet finns det på lång sikt möjligheter att byta ut fossila bränslen mot el i industriella processer. Detta kan, tillsammans med tillkomsten av ny elintensiv industri såsom serverhallar, leda till en högre användning av el. Mot denna trend ska dock möjligheterna till en fortgående effektivisering av processer, belysning etc. ställas. Inom transportsektorn kommer det att krävas en genomgripande omställning för att nå målet om en fossiloberoende fordonsflotta . Andelen eldrivna fordon kommer av allt att döma öka vilket medför en ökad användning av batterier. Laddinfrastruktur och ladd- ningsmönster för elfordonen kan påverka elsystemet positivt eller negativt, beroende på hur de utformas. Det kommer att ställas ökade krav på livscykelanalyser och väl fungerande infrastruktur för hante- ring och återvinning av batterier för att planera för en ökad använd- ning av elfordon på ett sätt som innebär minsta möjliga miljöpåverkan. Energilager och efterfrågeflexibilitet kan bidra till att hantera framtida variationer i användning och tillförsel av el. Smarta nät och andra tekniker kan användas för att avlasta näten, och minska be- hovet av utbyggnad och förstärkning. Försörjningstrygghet innebär att elsystemet förmår tillhandahålla en trygg och tillräcklig leverans av el till alla användare under årets alla timmar. Det ställer krav på att det finns en grundläggande infra- struktur av hög kvalitet i alla delar av elsystemet. ser vi en tydlig trend mot en mer decentraliserad elproduktion och nya använd- ningsmönster med mer aktiva kunder i användarledet. Denna utveck- ling ställer andra krav än tidigare, men ger också nya möjligheter att kunna upprätthålla en säker och tillräcklig elförsörjning. En ökad andel variabel elproduktion och en minskad andel planerbar pro- duktion innebär nya utmaningar för produktionssystemet genom att de olika kraftslagen har skilda egenskaper som påverkar elsystemets robusthet. En god tillgång på effekt är en förutsättning för en säker försörj- ning med elenergi. Ett elsystem med en stor andel variabel elproduk- tion kommer att ställa nya och förändrade krav på en utbyggnad av överföringskapaciteten inom landet och till omkringliggande länder för att säkerställa drift- och leveranssäkerheten i elsystemet. Det svenska elsystemet blir allt mer internationellt sammankopp- lat och därmed allt mer beroende av vår omvärld. Det är inte enbart de svenska elproduktionsresurserna som påverkar försörjningstrygg- heten i elsystemet. Vår elförsörjning måste ses i ett nordiskt och europeiskt perspektiv. Internationaliseringen skapar möjligheter men innebär en ökad komplexitet och en minskad nationell rådighet. Ett robust och flexibelt elsystem Tillförseln av energi och effekt behöver kunna säkras vid varje given tidpunkt. levererar kärnkraft och vattenkraft flera av de viktiga systemtjänsterna i systemet såsom spännings- och frekvens- hållning. har en stark elenergibalans och har varit netto- exportör av el . Svensk elproduktion utgörs av främst vattenkraft och kärnkraft men andelen ny förnybar elpro- duktion har ökat väsentligt genom en utbyggnad av framför allt vindkraft. och E.ON har aviserat stäng- ningar av fyra kärnkraftsreaktorer .