JRC technical report on ”Assessment of the potential for energy efficiency in electricity generation, transmission and storage” (Gemensamma forskningscentrumets tekniska rapport om bedömning av potentialen för energieffektivitet vid produktion, överföring och lagring av el )

RAPPORT FRÅN KOMMISSIONEN TILL EUROPAPARLAMENTET, RÅDET, EUROPEISKA EKONOMISKA OCH SOCIALA KOMMITTÉN SAMT REGIONKOMMITTÉN

JRC technical report on ”Assessment of the potential for energy efficiency in electricity generation, transmission and storage” (Gemensamma forskningscentrumets tekniska rapport om bedömning av potentialen för energieffektivitet vid produktion, överföring och lagring av el )

Sammanfattning av JRC technical report on ”Assessment of the potential for energy efficiency in electricity generation, transmission and storage” (Gemensamma forskningscentrumets tekniska rapport om bedömning av potentialen för energieffektivitet inom produktion, överföring och lagring av el)

I rapporten presenteras, ur ett icke-tekniskt perspektiv, resultaten av en bedömning som gjorts för att utvärdera potentialen för energieffektivitet vid omvandling, omsättning, överföring och lagring av elenergi.

Rapporten följer de riktlinjer som anges i artikel 24.13 i energieffektivitetsdirektivet 2012/27, ändrat genom direktiv 2018/2002, med en undersökning av de tre huvudpelarna för en möjlig utveckling av energieffektiviteten, nämligen konventionella bränslen, lagring och överföring av högspänd likström (HVDC). I dokumentet beskrivs därför dessa tre huvudsakliga tekniska lösningar med fokus på energieffektivitet, för att undersöka möjliga besparingar som kan uppnås. Rapporten innehåller en översyn av nuvarande effektivitetsnivåer, konstaterat utrymme för förbättringar och en grov uppskattning av möjliga primärenergibesparingar på europeisk nivå. Först undersöks de enskilda tekniska lösningarna separat och därefter presenteras slutsatser och rangordning i det sista kapitlet.

I kapitel 2 presenteras resultaten från bedömningen av den teknik som används och effektiviteten i värmekraftverk, med särskilt fokus på kraftverk för konventionella fossila bränslen (kol, gas, olja), kompletterat med utvalda statistiska uppgifter om effektivitet, förbrukning, kapacitet osv. I rapporten beskrivs nuvarande och framtida effektivitetsnivåer, inklusive uppskattningar av potentiella primärenergibesparingar enligt vissa antaganden som rör den antagna politiken för minskade koldioxidutsläpp.

Ekonomiska skäl ligger bakom att man inte undersöker hur effektiv produktionen av förnybar el är. Kostnadsstrukturen för de vanligaste produktionsanläggningarna är starkt beroende av investeringskostnader (CapEx), medan driftskostnaderna (OpEx) är begränsade till underhåll, eftersom operatörerna inte behöver betala för bränslekostnaden. Följaktligen har omvandlingseffektiviteten för produktion av förnybar el, även om den är tekniskt intressant, inte utforskats aktivt, och den vetenskapliga litteraturen är ganska begränsad. Ungefär samma överväganden gäller för kärnkraftsproduktionen: i de flesta kärnreaktorer i drift omvandlas endast 30–35 % av den värmeenergi som produceras genom fissionen till el, medan återstoden försvinner i miljön som spillvärme. Denna andel har bara förbättrats marginellt under de senaste årtiondena. Kostnadsstrukturen för kärnkraftsproduktionen är ganska likartad, även om den inte är identisk med den förnybara. Merparten av kostnaderna utgörs av CapEx (uppförande och nedmontering av anläggningarna), medan bränslekostnaden (vanligtvis anrikat uran) bara utgör en liten del av den totala produktionskostnaden. Även i detta fall är frågan dåligt utforskad, eftersom prioriteringen är att förbättra säkerheten och minska stilleståndstiden för laddning och underhåll. Vissa projekt i de kommande reaktorerna av generation IV är utformade för att öka effektiviteten, men hittills finns det endast prototyper.

I kapitel 3 beskrivs flera olika typer av lagring som finns tillgängliga för elsystem, där teknikens mognadsgrad förklaras, samtidigt som mer information ges för sådan teknik som har bäst utsikter på kort och lång sikt (vattenpumpkraftverk, batterier, tryckluft, svänghjul). Även om rapporten innehåller bedömningar av effektiviteten under en komplett upp- och urladdningscykel bör man också beakta att det är svårt att göra en direkt jämförelse i fråga om effektivitet mellan olika lagringsalternativ som skulle kunna användas för att lösa mycket olika tekniska problem. I rapporten förklaras till exempel att man (ännu) inte kan använda superkondensatorer för att hantera stora mängder energi, att varje tekniskt problem bör hanteras med hjälp av lämplig klass av lagringssystem och att den mest effektiva tekniken naturligtvis bör användas inom denna klass. Huvudbudskapet är att lagringstekniken är intressant, men inte för att den möjliggör en direkt besparing av primärenergi, utan för att den gör det möjligt att integrera energi från förnybara energikällor i energisystemen, vilket förbättrar systemets effektivitet som helhet.

I kapitel 4, som handlar om överföring av högspänd likström, dras liknande slutsatser: det är inte lämpligt att förbättra överföringssystemens effektivitet, som redan är mycket hög (cirka 98 %) och närmar sig de fysiska gränserna. Överföring av högspänd likström är intressant, eftersom den gör det möjligt att överföra energi under förhållanden där system för högspänd växelström varken skulle vara tekniskt eller ekonomiskt överkomliga, och detta gäller särskilt undervattenskablar som möjliggör integrering av vindkraft från stora havsbaserade vindkraftparker, vilket leder till indirekta besparingar av primärenergi. I kapitlet beskrivs därför de viktigaste egenskaperna hos system för högspänd likström och de driftsförhållanden som leder till bästa möjliga effektivitet och belyser möjliga framtida användningsområden i ett europeiskt sammanhang. I själva verket är den verkliga effektivitetsförbättringen indirekt, dvs. förbättrad integrering av förnybara energikällor och minimering av inskränkningar. Dessa frågor omfattas, liksom systemintegration, efterfrågeflexibilitet och energiefterfrågan i allmänhet, dock inte av studien.

I kapitel 5 redogörs för slutsatserna från den bedömning som gjorts av varje tekniks potential när det gäller energieffektivitet. När så är möjligt har en kvantifiering av realistiska besparingar gjorts, utifrån förenklande antagande, som visar potentialen för förbättringar när det gäller primärenergibesparingar.