sou · H6B376 · 2018-10-12 00:00:00 — Batterier som används i bilar är av samma typ som de som kan användas i det stationära energisystemet (hemma i hushållen, eller i näringslokaler till exempel). Prisutvecklingen på mobila och statio- nära batteriapplikationer följer därmed varandra. Det vore också fullt möjligt att använda batterierna i de mobila enheterna (bilar etcetera) Energilager – Mindre aktörer och systemnytta för att lagra in och lagra ur elenergi i det stationära systemet. I själva verket går det att tänka sig en elektrifierad bilflotta som en stor rullande batterilagerresurs. Elfordonens batterier kan alltså utnyttjas för lagring av el genom att batterierna laddas vid tillfällen av låg nettolast9 och återmatas tillbaka till nätet vid hög nettolast. En elektrifiering av transport- sektorn ökar dock det totala elbehovet och kan komma att också öka elsystemets toppbelastning eller skapa nya effekttoppar i elsystemet beroende på när och hur mycket el som används. En elektrifiering av transportsektorn kan därmed påverka elsystemet både med avseende på energi och effekt. Strategier för batteriernas i- och urladdning avgör om elektri- fieringen av transportsektorn underlättar eller ökar elsystemets effektutmaningar. Laddning av elbilars batterier kan till exempel ske direkt vid parkering och laddningsprofilen av elbilarna kommer då helt och hållet att styras av körprofilen och tillgängligheten på ladd- infrastruktur. En sådan situation ökar effektbelastningarna. Elbilars laddning kan i stället optimeras, dvs. fördelas , med syfte att minimera kostnad för elsystemet som varje elbils indivi- duella körbehov uppfylls. Med så kallad ”vehicle-to-grid” (förkor- tat V2G) kan elbilarna också återmata el tillbaka till nätet i enlighet med vad som är mest fördelaktigt för elsystemet. En sådan strategi dämpar i stället effektbelastningarna i elsystemet. Tidsskalan som elbilar kan bidra med flexibilitet är generellt begränsad inom dygnet där elbilen ”lånar ut” batteriet till elsystemet när den befinner sig parkerad mellan två körningar. I en studie från Chalmers10 har man funnit att den genomsnittliga körsträckan är per dag, vilket är betydligt mycket kortare än distansen som de flesta elbilar klarar . En elbil drar normalt cirka 1.5–2 kWh per mil och med en typisk elbil av årsmodell med 24 kWh batteri innebär det en räckvidd . Men batteriutvecklingen går snabbt framåt, som diskuterats ovan, och har modell av samma bil ett batteri på 40 kWh med mer än räckvidd. Chalmersforskarna konstaterar att det är rimligt att en del av fordonsflottan också kan bidra med flexibilitet över ett eller beroende på körmönster och batteristorlek. 9Nettolast är den last som måste mötas med annat än variabel elproduktion. Taljegard, (2018). Energilager – Mindre aktörer och systemnytta detta beror på dimensioneringen av batteristorlek i för- hållande till det dagliga körbehovet och utbyggnad av laddinfra- struktur på offentliga platser. Statistik visar att med dagens körmönster så är våra bilar parke- rade av tiden. Men i vilken utsträckning som dessa bilar kan vara anslutna till elnätet beror på utbyggnad av laddinfra- struktur i exempelvis parkeringshus och på parkeringsplatser nära hemmet (se kapitel 9). Höga elpriser eller automatisk laststyrning kan vara två sätt att påverka laddningsbeteende hos elbilsägare för att undvika laddning under timmar med hög nettolast. Precis som för stationära batterilager så kräver styrning av laddningen och even- tuell inmatning till det stationära elsystemet att det finns ekono- miska incitament som gör att laddning sker till nytta för det över- liggande systemet. En optimerad i- och urladdning av elbilar skulle kunna bidra med systemnyttor till elsystemet i form av: •Leverera el från elbilars batterier mot effekttoppar i elsystemet, det vill säga balanseffektutmaningar, se även avsnitt 3.4.1. •Reducera cykling (upp- och nedgångar) av termisk kraftproduk- tion (biokraft, kärnkraft etcetera). Med cykling av termisk kraft- produktion avses att göra olika avsteg från optimalt driftsläge av gas- eller ångturbiner, vilket sänker effektiviteten och ökar kostnaderna. •Bidra till effektreserven, se även avsnitt 3.4.1. I nämnda studie från Chalmers11 har man modellerat effekten av en stor andel elbilar (3.1 miljoner elbilar, dvs. av personbils- flottans storlek 2030) i det svenska elsystemet. Studien har tillämpat en kostnadsminimerande investeringsmodell och en kraftförsörjnings- modell av elsystemet genom vilka det visats hur laddning av elfordon och lagring av el i elbilars batterier kan minska effekttopparna i elsystemet. I studien har körmönster från cirka 430 bilar i använts för att representera individuella körprofiler i modellerna. Individuella körmönster (i stället för statistik från en aggregerad bilflotta) är viktiga att inkludera för att inte överskatta friheterna hos fordonen att flytta laddningen och att ladda till- baka till elnätet, så kallad Vehicle-to-grid (V2G). En viktig begräns- ning med att använda data från dagens körmönster är dock att elbilar Taljegard, (2018). Energilager – Mindre aktörer och systemnytta kan köras annorlunda till exempel om det kommer fler autonoma fordon. Givet antaganden så visar studien att 3.8 miljoner elbilar i ger en ökning av elbehovet med ungefär 11 TWh12 och en batterikapacitet som uppgår till cirka 14–83 GW (givet ett antagande om 30 kWh per batteri och 100 procents tillgänglighet). Det är en enorm lagringskapacitet, även om man beaktar att all batterikapacitet inte är tillgänglig. Jämför med det svenska elsyste- mets topplast som är cirka 27 GW. Det ökade elbehovet från elfordon i möts i modellerna huvudsakligen av en ökad investering i vindkraft, vilket de allra flesta modeller visar (se kapitel 3). Modellstudierna från visar att en integrering av elfordon där laddningen sker direkt efter körning (alltså vid hemkomst) leder till en förstärkning av effekttopparna i elsystemet, vilket framför allt sker . Medan det omvända gäller för optimerad laddning. I figuren nedan visas hur olika laddtillfällena fördelar sig över ett genomsnittsdygn vid direkt, respektive optimal laddning (med av- seende på att minimera totala elsystemkostnaden). Källa: Taljegard (2018). 12Dessa siffror är i linje med de flesta andra studier på området. Energilager – Mindre aktörer och systemnytta Det mest slående resultatet är att en optimerad laddningsstrategi kan hjälpa till att minska behovet av toppeffekt i elsystemet. Resultaten visar att investeringar i gasturbiner som körs ett par hundra timmar (dvs. timmarna med högst nettolast) kan minskas till noll i det nordeuropeiska elsystemet med optimerad laddning av elbilar och möjligheten till V2G. Källa: Taljegard (2018). Figuren ovan visar nettolastkurvan för SE3 (dvs. pris- område) för de 85 mest effektbelastade timmarna , utan elbilar eller med olika laddningsstrategier för elfordon. I figuren framgår tydligt att en icke-optimerad laddning kommer öka topp- effekten i prisområde SE3 jämfört med utan elbilar (cirka 1 GW) medan en optimerad laddning minskar toppeffekten i elprisområde SE3 jämfört med utan elbilar. Det är ett mycket viktigt resultat att en optimerad laddstrategi minskar elsystemets effektbelastningar (och sänker systemkostna- den), medan en icke optimerad laddstrategi ökar elsystemets effekt- belastningar (och ökar systemkostnaden). Det är därför väsentligt att förutsättningar för att kunna genomföra laddning i enlighet med dessa laddstrategier byggs ut i samhället. Optimal laddning av elfordon utgör också en stor potential att drastiskt minska investeringar i topp- effekt. Det är därmed ett viktigt område för rätt marknadsdesign, prissignaler, styrning och uppkopplingsbarhet, samt utveckling av standarder. I kapitel 4 diskuteras vikten av roller och ansvar på energi- Energilager – Mindre aktörer och systemnytta marknaden, inte minst för aggregatorer. De mobila batteriernas möj- liga bidrag till att dämpa effektutmaningarna är beroende av att dessa aspekter blir hanterade. Det är av denna (eller någon annan) studie inte möjligt att dra entydiga slutsatser om att de mobila batterilagren är den bästa stra- tegin för att hantera paletten av effektutmaningar. Som genom- gången i kapitel 3 säger så krävs förmodligen olika typer av åtgärder för olika typer av effektutmaningar. Men om elbilar får ett stort genomslag är det utan tvekan ett viktigt område att hantera så rätt förutsättningar byggs ut för den här typen av laddning. En grund- läggande förutsättning handlar om att laddningspunkter för ladd- ning med låg effekt byggs ut nära hem och arbetsplatser och att snabbladdning bara blir en mindre del av hur bilar laddas, se kapitel 9. 8.4Mindre aktörers värmelager kan bidra till att dämpa elsystemets effektutmaningar Efterfrågeflexibilitet kan beskrivas utifrån den tillgängliga effekten, vanligen kallad lasten. Efterfrågeflexibilitet kan då ge både minsk- ning och ökning av lasten. Flexibilitetens möjligheter bestäms av den tillgängliga energimängden som kan flyttas, hur ofta den är tillgäng- lig, och på vilken tidskala lasten kan flyttas. Eluppvärmningen är den last som är överlägset störst i hushåll gällande så väl energimängd som tillgänglig effekt. Därför diskuteras här värmelagrens möjligheter och inte annat som t.ex. hushållsmaskiner eller belysning. För värmelagring är det i byggnadernas hetvattenackumulatorer och i byggnadernas egna konstruktionsmaterial som det finns stora möjligheter att jämna ut laster genom styrd inlagring av värme. Flexibilitet kan realiseras antingen genom att variera inomhustem- peraturen i hushållen, eller genom att ladda i och ur värme i vatten- tankar i de hushåll som har tillgång till sådana. Ju större vattentank, desto mer värme kan inlagras och flexibilitetsmöjligheten kan öka. Den tidskala som lasten kan flyttas inom beror på vilken av dessa metoder som används. Generellt kan det dock sägas att tidsspannet sträcker sig upp till ungefär . Det är intressant att försöka göra en bedömning av den totala systemnyttan av att nyttja till exempel det svenska småhusbestån- dets värmelagringsmöjligheter. Nyttorna kan uppstå på energy-only Energilager – Mindre aktörer och systemnytta marknaden, men även på reservmarknader och i form av undvikta investeringar i elproduktionskapacitet och elnät. Forskare på har i en studie13 där man tillåtit inomhus- temperaturen att öka uppemot , men i normalfallet tillåtit en variation på +/- 1 grad bedömt värdet av värmeinlagring. Precis som i fallet med de stationära batterierna är systemvärdet som efterfrågeflexibilitet av elvärmen kan bidra med i en svensk kontext högst beroende av sammansättningen av det framtida elsystemet. I ett system dominerat av variabel vindkrafts- produktion, som är troligt i stora delar av nordvästra tack vare goda vindtillgångar, finns det värde både i att undvika drift av kraftverk med höga driftkostnader men också i att minska kostnader som uppkommer från behovet att kunna anpassa planerbar elpro- duktion efter variationer i elproduktionen från vindkraft. Märk väl att det inte handlar om att flytta energiefterfrågan från perioder med låg vindkraftsproduktion till perioder med hög vindkraftsproduktion, utan hantering av övergångsperioder mellan hög och låg vindkrafts- produktion och variationer i last inom vindkraftsproduktionsperio- der. Detta eftersom perioden för variation i vindkraftsproduktion generellt är längre än de tidsskalor som kan hanteras genom efter- frågeflexibilitet av elvärme. Tillgången till styrning av elvärmelasten möjliggör också energi- besparingsåtgärder och konkurrerar med andra elenergibesparings- åtgärder. Genom att sänka inomhustemperaturen som passar hushållet, t.ex. när ingen är hemma och/eller , kan energianvändningen för uppvärmning minskas. Incitamenten för energirenovering av klimatskalet blir mindre som en följd. I kapitel 3 diskuterades varaktiga elenergibesparingar och efter- frågeflexibilitet. Det är värt att notera att det för energibesparingar (som sänkt inomhustemperatur ), till skillnad från efte- rfrågeflexibilitet, finns det ett bestående systemvärde oavsett om det framtida elsystemet domineras av variabel elproduktion eller inte. Systemeffekterna är primärt en minskning i termisk elproduktion. Att detta sker även för ett system dominerat av variabel elproduk- tion är en konsekvens av att det svenska elsystemet tack vare sin vattenkraft har en god förmåga att anpassa sig efter lastförändringar. Energibesparingar sparar begränsade resurser som vatten i maga- sinen, men även biomassa, till tidpunkter då reglerkraften behövs 13Nyholm, et. (2016). Energilager – Mindre aktörer och systemnytta I Chalmersstudien finner man att i ett system dominerat av vindkraft så kan värmelagring i det svenska småhusbeståndet ge besparingar. Både inlagring av värme i husens material (vilket ger en värmetröghet, och smart styrning av inlagring av värme i vatten- tankarna ger stora systemkostnadsbesparingar. Systembesparingarna handlar om minskningar i rena driftskostnader (bränslekostnader och rörliga underhållskostnader) och minskningar av kostnader som härrör från uppstarter och icke optimal drift av termiska kraftverk. Värdena per hushåll ska balanseras mot kostnaderna för imple- mentering och hantering av efterfrågeflexibiliteten samt den ersätt- ning hushållen skulle kräva för att upplåta sina elvärmesystem för efterfrågeflexibilitet. Det är värt att notera att, precis som diskuteras i kapitel 3, i takt med att varaktiga elbesparingar (som till exempel att direktverkande el byts mot värmepumpar) så minskar värdet av flexibilitet i värme- lager. Däremot visar studien att flexibilitetsinsatser inte konkurrerar med tillfälliga energibesparingar (som sänkt nattemperatur). Dessa typer av åtgärder är additionella. På samma sätt som diskuterats i kapitel 4 så krävs en ökad tydlighet runt roller och ansvar på en elmarknad i ett energilandskap i förändring, samt en utvecklad marknadsdesign för att kunna skörda nyttan av de mindre aktörernas aktivitet. För det första måste varie- rande elpriser (förutsatt ett vindkraftsdominerat elsystem) nå den mindre aktören. För det andra måste styrutrustning vara på plats. För det tredje behövs förmodligen en systemnyttoaggregator vara på plats som kan verka mellan mindre aktörer och överliggande system. Denna utredning ser inte att ytterligare styrmedel än vad som diskuterats i kapitel 4 och 5 är aktuella att föreslå för att på- skynda de mindre aktörernas medverkan till en kostnadseffektiv omställning av energisystemet med avseende på deras värmelager. 8.5Utvidgat stöd till energilager Regeringen införde förordningen om bidrag till energilagring av egenproducerad elenergi14. Bidraget riktar sig till privatpersoner och ska gå till installation av ett system kopplat till 14Förordning (2016:899). Energilager – Mindre aktörer och systemnytta en anläggning för egenproduktion av förnybar el. Förordningen syf- tar till att göra det lättare för privatpersoner att dra nytta av sina solcellsanläggningar eller andra småskaliga elproduktionsteknolo- gier. Bidragsberättigade kostnader är t.ex. kostnader för batteri, kablage, kontrollsystem, smarta energihubbar och arbete. Som högst får bidraget ges av kostnaderna för lagringssyste- met och kan maximalt uppgå till . De bidragsberätti- gade åtgärderna ska ha påbörjats tidigast och slutförts . Sedan detta bidrag infördes har diskussionen om energilagers roll ökat och vidgats. Energilager kan vara en nyckelkomponent i det framväxande energilandskapet. Energilager kan leverera nättjänster och utgöra en viktig resurs för att dämpa effektvariationerna. Denna utredning finner att det vore lämpligt att utvidga invester- ingsstödet för energilager för att lagra el (ellager) till att dels omfatta fler mindre aktörer och inte endast i kombination med egen elproduktion. Förslaget innebär att utvidga möjliga stödmottagare till att om- fatta inte endast privatpersoner utan också företag och kommuner. Därmed når detta stöd samma typ av aktörer som solcellsstödet. Förslaget innebär att villkoret om att stöd endast medges i kom- bination med egen elproduktion tas bort. Förslaget innebär att taket för stöd höjs från till . Detta för att lite större ellagringsanläggningar som är aktuella för företag, bostadsrättsföreningar och kommuner ska kunna omfattas. är det dock med en sådan gräns på max relativt små ellagringsanläggningar som kan få stöd (ungefär upp till en säkringsnivå på ). Förslaget innebär att stödet förlängs från slutår till 2022. Förslaget innebär att totala omfattningen på stödet på 60 mil- joner kronor hålls oförändrad. Ett alternativ till att utvidga investeringsstödet kan vara att inkludera energilager (inklusive ellager) som tillåten åtgärd i ett kvot- pliktsbaserat system som redovisas i kapitel 5. Olika energilagertekno- logier är dock olika långt komna i sin tekno-ekonomiska mognad. Om batterier och andra energilager ingår som tillåten åtgärd i ett kvotpliktsystem finns risk att dessa teknologier skulle väljas bort på grund av höga kostnader och outvecklad flexibilitetsmarknad. Energilager – Mindre aktörer och systemnytta är ännu dyra och ett teknikspecifikt investeringsstöd synes moti- verat. Ett alternativ till teknikspecifikt stöd kunde också vara riktade auktioner, vilka beskrivs i kapitel 5. Det nuvarande stödet för ellager har varit svagt utnyttjat. I Energi- myndighetens regleringsbrev för 201815 finns angivet att avsatta medel får användas för bidrag till anläggningar för energilagring i hushåll. Därtill får myndigheten genomföra en satsning på kommersialisering och utveckling av teknik för energilagring, exempelvis genom genom- förande av innovationsupphandlingar16). har sedan starten beviljats i stöd. har fram beviljats i stöd.17 Behovet av stöd för batterilager och annan ellagringsteknik kom- mer förmodligen öka. Energilager är en teknik som kan spela en stor roll för att nå förnybar elproduktion till låg kostnad. I ett tidigt skede bör en planering tas fram för hur stödet för batteri- lager bör fasas ut, på liknande sätt som för sollcellsbidraget. Båda dessa förslagna utvidgningar av investeringsstöd för energi- lager, i kombination med förslagen i ovan beskrivna skatteprome- moria, skulle lättare möjliggöra de mindre aktörernas möjlighet att delta på elmarknaden med t.ex. balanstjänster. Dock, vilket redovisas i kapitel 4, så krävs även en utvecklad marknadsdesign, samt en tyd- lighet i regelverk runt roller och ansvar, inte minst för aggregatorer, för att energilager hos de mindre aktörerna skulle kunna leverera kost- nadseffektiva balanstjänster eller dylikt på en flexibilitetsmarknad. I ellagen finns det ingen definition av vad ett energilager är eller regler som specifikt anger hur ett sådant lager ska hanteras. De elektriska anläggningar som anges i ellagen är anläggningar för produktion, överföring eller användning av el. I 1 kapitlet 2 paragrafen definieras vad som är en elektrisk anläggning18. 15Regeringen, 2017c. 16Motsvarande stöd för solceller är 1 , dvs. nästan tjugo gånger så stort. 17Energimyndigheten (2018c). 18Ellagen 1 kap., 2 § (1997:857). Energilager – Mindre aktörer och systemnytta 2 § Med elektrisk anläggning avses i denna lag en anläggning med däri ingående särskilda föremål för produktion, överföring eller användning av el. När till exempel övrig lagtext och skatteregler ska utformas är det en brist att energilager inte definieras och inte räknas upp som en elek- trisk anläggning i ellagen. Det gängse hanterandet av denna brist är att energilager är en elektrisk anläggning för både användning (till exempel iladdning av batteri) och produktion (till exempel urladd- ning av batteri). Detta förfarande speglar inte fullt ut energilagrets natur eller dess potentiella funktion på elmarknaden. Utredningen bedömer att definitionen av elektrisk anläggning bör ändras till att omfatta även lager av elektrisk energi (ellager), samt att en definition av ellager bör införas . Detta bör ske i samband med att elmark- nadsdirektivet inom EU är färdigförhandlat. När så är gjort föreslår utredningen att ellagen 1 kapitlet ändras. Lagtexten i 1 kapitlet 2 § föreslås då i stället lyda: 2 § Med elektrisk anläggning avses i denna lag en anläggning med däri ingående särskilda föremål för produktion, överföring, använd- ning, eller lagring av el. Under 2 § bör tillfogas en ny paragraf 2 a § med följande lydelse: Med en anläggning för lagring av el avses i denna lag en elektrisk an- läggning som lagrar eller omvandlar elektrisk energi till annan energi- form och sedan åter till el, i syfte att skjuta upp tidpunkten för använd- ning av en viss mängd producerad el. Energilager (eller ellager) är internationellt föremål för samma diskus- sioner runt definitioner och lagstiftning som i . Styrande för är hur arbetet med en ny version av elmarknadsdirektivet inom EU:s fortskrider. har kom- missionen ett förslag på en ny version19 (”omarbetning”) men detta förslag har inte kommit till beslut inom trilogen (kommissionen, rådet, och parlamentet). I det föreslagna elmarknadsdirektivet artikel 3 stipuleras att el- marknaden ska vara konkurrenskraftig, konsumentinriktad, flexibel 19Europaparlamentet och rådets förslag till direktiv om gemensamma regler för den inre mark- naden för el (omarbetning). Energilager – Mindre aktörer och systemnytta Det noteras särskilt att medlemsstaterna i nationell lagstiftning inte i onödan ska hindra konsumentdeltag- ande bland annat genom energilagring. Vidare diskuteras i artikel 36, 42 och 54 när det gäller regler för olika slags nätoperatörer hur dessa bör beakta bland annat ägande och drift av energilager. Den här utredningen tar inte ställning i någon av dessa sakfrågor, men konstaterar att behovet av att definiera en fjärde typ av elektrisk anläggning – energilager – jämte produktion, användning, och distribution är stort. I det föreslagna elmarknadsdirektivet artikel 2 förslås en defini- tion av energilager. I 47:e paragrafen föreslås: ’energy storage’ means, in the electricity system, deferring an amount of the electricity that was generated to the moment of use, either as final energy or converted into another energy . I den svenska versionen översätts det till energilagring: i elsystemet en fördröjning av en producerad elmängd till användningstillfället, antingen som slutlig energi eller omvandlad till en annan energibärare. kommenterar i en faktapromemoria det föreslagna omarbetade energimarknadsdirektivet20. I PMet konstateras att med den reviderade unionslagstiftningen som kommissionen föreslår kommer motsvarande nationell lagstiftning att behöva ändras. Det blir nödvändigt att göra ändringar i framför allt ellagen (1997:857) och i föreskrifter som har meddelats i anslutning till den lagen. Den här utredningen bedömer att definition och införlivande av ellager i ellagen är en sådan ändring som bör göras mot bakgrund av den reviderade unionslagstfitningen. (Ei) har granskat det föreslagna omarbetade direktivet och delger sina ståndpunkter i en rapport från 201721. I frågan om definitionen på energilager konstaterar att idagsläget regleras energilager inte direkt i ellagen, men Ei:s tolkning är att nätföretagen i får äga och driva energilager som del av sin nätdrift. Den här utredningen konstaterar att avsaknaden av reglering av energilager i ellagen ger upphov till (godtyckliga) följdtolkningar. Vilket i sin tur ger en svagare lagstiftning på andra områden. PM förslag till nya bestämmelser på elmark- nadsområdet. 21Energimarknadsinspektionen (2017c). Energilager – Mindre aktörer och systemnytta Ei översätter energilagring från direktivstexten som ”att skjuta upp ögonblicket för användning av en viss mängd producerad el, antingen som slutlig energianvändning eller omvandlad till en annan energibärare”. Ei anser att denna definition gör det svårt att följa upp regelns efterlevnad och att begränsningen blir juridiskt otymplig.