Elkraftteknisk samverkan

Transkript

1 Nr 3:2005 Elkraftteknisk samverkan Svenska Kraftnäts regeringsuppdrag att utarbeta förslag till förstärkt forsknings-, utvecklings- och demonstrationsverksamhet inom elteknikområdet. Slutrapport

2 Förord Regeringen uppdrog den 13 januari åt Svenska Kraftnät att utreda i vilken omfattning och på vilket sätt affärsverket kan medverka i och stödja teknisk forskning, utveckling och demonstration inom dels allmänna eltekniska områden, dels teknikområden av direkt betydelse för el-överföring och distribution. I utredningen skall även redovisas modeller för lämplig finansiering av en utökad FoU-verksamhet inom Svenska Kraftnät. Uppdraget skall redovisas senast den 15 oktober. En delrapport med redovisning av huvudsaklig omfattning och inriktning samt förslag till finansiering lämnades den 29 april Arbetet har bedrivits med stöd av en referensgrupp. Denna slutrapport innehåller dels en uppdaterad version av de delar som redovisades i april, dels en utökad omvärldsanalys och en genomgång av hur upphandling av forskning, utveckling och demonstration kan bedrivas med hänsyn till lagen om offentlig upphandling. I rapporten föreslås att Svenska Kraftnät ges möjlighet att medverka i en förstärkt forskning-, utvecklings- och demonstrationsverksamhet inom elteknikområdet i en omfattning av ca 40 Mkr per år. Härigenom skulle vi dels kunna förstärka kompetensuppbyggnad och antalet seniora forskare vid högskolorna, dels och framför allt medverka till att ny teknik utvecklas och demonstreras till gagn för såväl elsystemet som tillverkande industri. Verksamheten föreslås finansieras genom att avkastningskravet på Svenska Kraftnät sänks från 6,0 % till 5,5, %. Rapporten finns också på Svenska Kraftnäts hemsida. Vällingby den 14 oktober 2005 Jan Magnusson Generaldirektör Dag Holmberg FoU-direktör ISBN Tryck: DistroPack AB, Stockholm 2005

3 Innehållsförteckning Sammanfattning Bakgrund Regeringsuppdraget Utredningsarbetets organisation och genomförande Elkraftområdet en global tillväxtmarknad Teknikområdet och avgränsningar Organisation av elkraftteknisk forskning i Sverige Historik Ny situation efter omreglering och globalisering Svensk elkraftteknisk forskning vid universitet och högskolor. Organisation och finansiering Utvärderingar Framåtblick Verksamheten vid högskolor Kungl. Tekniska Högskolan (KTH) Chalmers Tekniska Högskola (CTH) Lunds Tekniska Högskola (LTH) Kraft- och eldistributionsföretag Vattenfall E.ON Sverige AB Fortum Svenska Kraftnät Stri AB Elforsk Nuvarande ekonomisk omfattning av elkraftteknisk FUD hos beställarna FUD inom tillverkande industri Omvärldsanalys Internationella statliga satsningar på energiforskning enligt IEA:s statistik IEA:s forskningsprogram EU:s ramprogram USA Department of Energy De nordiska stamnätsbolagens insatser på elkraftteknisk FUD Finland Norge Strukturella skillnader i Norden Demonstration av ny teknik Definition Tänkbara områden för framtida demonstrationsprojekt inom överförings- och distributionsområdet Exempel på genomförda demonstrationsprojekt Hagfors SVC Light Stöde tyristorkontrollerad seriekondensator Untra kopplingsstation Gotland HVDC Light Darwinbrytare Framtida behov och volymer De nu aktuella demonstrationsbehoven Framtida volymer Upphandling av forskning, utveckling och demonstrationsprojekt Bakgrund Lagstiftning om offentlig upphandling och angränsande frågeställningar Demonstration och långtidstest av nyutvecklad elkraftutrustning Processen från forskning till demonstration Rekommenderad metod för upphandling av demonstrationsprojekt Mera effektiv högskolesamverkan och demonstrationsverksamhet

4 6.1 Samverkan mellan högskolan och industrin Demonstrationsverksamhet Finansiering Bilaga 1. Elforsks program för Bilaga 2. Internationella statliga satsningar på energiforskning enligt IEA:s statistik

5 Sammanfattning Under större delen av 1900-talet hade Sverige en framgångsrik samverkan mellan högskolor, kraftföretag, tillverkare och under senare delen forskningsmyndigheter inom området elkraftteknik, bl.a. överföring och distribution. Forsknings- och utvecklingsresultat realiserades i demonstrationsprojekt i det svenska elkraftsystemet för att därefter bli produkter, som även var framgångsrika på världsmarknaden. Förutsättningarna för denna samverkan mellan olika parter i samhället har förändrats i flera avseenden under 1990-talet. Kraftföretagen verkar nu på en internationell konkurrensmarknad och de dominerande företagen ingår i internationella energikoncerner. Deras forskning och utveckling inriktas främst mot åtgärder, som kan leda till effektivisering i den egna verksamheten, medan åtaganden rörande långsiktig och allmän forskning och utveckling har minskat. Samtidigt ökar behoven av sådan verksamhet, bl.a. för att öka säkerheten i elsystemen. Tillverkningsindustrin inom elkraftteknik i Sverige ingår i stor utsträckning i internationella koncerner. Deras forskning och utveckling förläggs till de länder där bästa utvecklingsmiljö föreligger. Det kan gälla samverkansmöjligheter med kompetenta kunder och ett positivt klimat för att prova ny teknik i form av demonstrationsprojekt. I rapporten görs en genomgång av svensk forskning inom området överföring och distribution av elkraft samt en översiktlig omvärldsanalys, som omfattar motsvarande forskning i USA, Norge och Finland. En genomgång görs också av de statliga forskningssatsningarna inom området i industriländerna baserat på statistik från International Energy Agency, IEA. Hela energiområdet, däribland system för överföring och distribution, ses som en betydande global tillväxtmarknad i IEA:s studie World Energy Investment Outlook. Svensk elkraftteknisk forskning vid högskolor bedrivs huvudsakligen vid de tekniska högskolorna i Stockholm, Göteborg och Lund (KTH, CTH och LTH). Utvärderingar av verksamheten visar att den vetenskapliga kvalitén är god och att den industriella relevansen är hög. Det kompetenscentrum för elkraftteknik (EKC), som bildades år 1995 på KTH, med långsiktigt stöd från Energimyndigheten och industrin, har visat god utveckling. Man kan således konstatera att det finns grundläggande förutsättningar för en framgångsrik utvecklingsverksamhet inom området elöverföring och eldistribution i Sverige, men att omreglering och internationalisering gör att detta inte automatiskt leder till forsknings-, utvecklingsoch demonstrationsverksamhet. Vi föreslår därför att Svenska Kraftnät ges ökade möjligheter till att medverka till att en sådan utveckling sker i Sverige. Vid upphandling av forskning, utveckling och demonstration måste lagen om offentlig upphandling (LOU) beaktas av Svenska Kraftnät. Forskning och utveckling fram till och med prototyp omfattas normalt inte av upphandlingsplikt enligt LOU. Vid upphandling av ny teknik för demonstration gäller i allmänhet LOU. Om den nya tekniken endast kan tillhandahållas av en leverantör är annonseringsplikten emellertid undantagen. Finns det osäkerhet rekommenderas dock att upphandlingen med föregående annonsering sker också i detta fall för att utröna huruvida det 4

6 finns andra leverantörer. Om annonseringen resulterar i anbudsansökan (förhandlad upphandling) från endast en leverantör, kan då upphandlingen slutföras med denne ensam. Man kan således konstatera att LOU inte utgör ett hinder för ett ökat engagemang från SvK:s sida i FoUverksamhet med den beskrivna inriktningen. Demonstration av utvecklingsresultat är ett steg på vägen till en kommersiell produkt. En demonstrationsanläggning fungerar också som referensinstallation, vilket är viktigt vid introduktionen på marknaden. Ett demonstrationsprojekt kräver större insatser av både köpare och tillverkare än installation av den färdiga kommersiella produkten. Under 1990-talet har några viktiga demonstrationsprojekt genomförts som gagnat svenska elkraftsystemet och svensk industriell utveckling. Två exempel är Ny typ av reaktiv kompensator (spänningsreglering) i Hagfors stålverk. Detta ledde till förbättrad elkvalitet i regionnätet samt förbättrad kapacitet i stålverket Svenska Kraftnäts 220 kv kopplingsstation Untra. Här demonstrerades en ny typ av högspänningsbrytare som även inkluderade en frånskiljarfunktion. Driftsäkerheten ökar väsentligt i ombyggda stationer med frånskiljarbrytare. SvK har beslutat att alla viktiga stationer på sikt skall byggas om till den nya tekniken. Exempel på framtida demonstration av ny teknik, som kan ligga nära i tiden är En shuntkompensator, som kombineras med batteri för kortvarig styrning av aktiv effekt. Denna ökar elkvaliteten och leveranssäkerheten i region- och distributionsnät. Strömbegränsare för mellanspänningsnivå. En sådan ger skydd för generatorer och ställverk vid t.ex. inkoppling av lokal produktion. Fasvridningstransformator utrustad med kraftelektronik. Denna kan snabbt styra effektflöden i växelströmsnät. Baserat på erfarenhet från genomförda demonstrationer och analys av aktuella projekt föreslås att Svenska Kraftnät får disponera ca 35 Mkr per år till demonstrationsprojekt inom överförings- och distributionsområdet. Vidare föreslås att Svenska Kraftnät får möjlighet att ge ett ökat stöd med ca 5 Mkr per år för att stärka verksamheter vid kompetenscentra, bl.a. genom att öka antalet seniora forskare vid högskolorna. Den ökade forsknings-, utvecklings- och demonstrationsverksamheten skulle således få en omfattning om ca 40 Mkr per år. Syftet med insatserna är att stärka den tekniska och industriella utvecklingen inom det elkrafttekniska området i landet. Svenska Kraftnäts insatser bör därför finansieras med särskilda medel som avdelats genom beslut av regering och riksdag. 5

7 Avkastningskravet på Svenska Kraftnät är för närvarande 6 % på justerat eget kapital (JEK). Vi föreslår att detta sänks till 5,5 %, vilket skulle göra det möjligt för Svenska Kraftnät att med oförändrade stamnätstariffer disponera ca 40 Mkr för den nya verksamheten. 6

8 1 Bakgrund Fram till början av 1990-talet fanns en framgångsrik samverkan mellan tillverkare och användare inom det eltekniska området, främst mellan Vattenfall och dåvarande Asea. Ett antal demonstrationsprojekt genomfördes framgångsrikt, vilka sedan kunde introduceras som kommersiella produkter i det svenska elkraftsystemet och på världsmarknaden. Även de tekniska högskolorna medverkade varvid god kompetens för forskning och utveckling skapades. Under de senaste decennierna har forskningsmyndigheter ofta medverkat i finansieringen. Elbranschen har genomgått stora strukturella förändringar under senare år. Branschen domineras nu av ett fåtal internationellt verksamma energikoncerner från att tidigare bestått av nationella public utilities. Andra förändringar är kraftiga rationaliseringar, outsourcing av verksamhet och kostnadsjakt. Detta har lett till mindre satsningar på forskning. Verksamheten inriktas på utveckling som har kort återbetalningstid. Den generösa inställningen till att medverka i demonstrationsprojekt har ändrats. Elkraftsystemet är ett av våra viktigaste infrastruktursystem. Det ställs stora krav på funktionssäkerhet samtidigt som produktion och försäljning av elenergi sker under fri konkurrens. I en framtid med ett omställt energisystem kommer betydande andel av produktionen vara småskalig och decentraliserad. Detta kommer att påverka transmissions- och distributionsverksamheten. Utveckling av ny teknik kommer att krävas för att hantera drift av elkraftsystemet med ökade krav på leveranskvalitet och minskade förluster. Ökade insatser behövs för att omsätta forsknings- och utvecklingsresultat på området överföring och distribution i demonstrationsprojekt och kommersiella produkter, vilka kan underlätta omställning av energisystemet och stärka Sveriges ekonomiska tillväxt. Svenska Kraftnät (SvK) har noterat dessa förhållanden. I remissvar på utredningen om det långsiktiga programmet som behandlade energiforskningen från år 2005 (den s.k. LångEnutredningen) föreslog Svenska Kraftnät regeringen att SvK kunde få en utökad roll inom elkraftteknisk forskning utveckling och demonstration (FUD) för att stärka verksamheten inför de ökade krav som ställs på den. Regeringen återkom i januari 2005 genom att ge Svenska Kraftnät i uppdrag att genomföra denna utredning. En delrapport redovisades Detta är slutrapporten. 7

9 1.1 Regeringsuppdraget Regeringen gav Svenska Kraftnät följande uppdrag: Regeringen uppdrar åt Affärsverket svenska kraftnät (Svenska Kraftnät) att utreda i vilken omfattning och på vilket sätt verket kan medverka i och stödja teknisk forskning, utveckling och demonstration inom dels allmänna eltekniska områden, dels teknikområden av direkt betydelse för elöverföring och distribution. I utredningen skall även redovisas modeller för lämplig finansiering av en eventuellt utökad FoU-verksamhet inom Svenska Kraftnät. Uppdraget skall redovisas efter samråd med Statens energimyndighet. Svenska Kraftnät skall inhämta synpunkter från övriga berörda myndigheter och organisationer. Uppdraget skall redovisas senast den 15 oktober En delrapport med redovisning av huvudsaklig omfattning och inriktning samt förslag till finansiering skall redovisas senast den 1 maj Utredningsarbetets organisation och genomförande Utredningen har genomförts av en arbetsgrupp med Dag Holmberg, SvK som projektledare. Han har biträtts av Lars Wallin, SvK, Harald Haegermark, CHH Consulting samt Åke Sjödin och Sven Jansson, Elforsk, ansvariga för dess programområde Överföring och Distribution. Elforsks programråd för överföring och distribution har medverkat i arbetet. Arbetsgruppen har regelbundet samrått med en referensgrupp bestående av: Roland Eriksson, Kungl. Tekniska Högskolan Bo Stenerhag, Chalmers Tekniska Högskola Maria Sandqvist, Teknikföretagen Anders Richert, Svensk Energi Sten Åfeldt, Energimyndigheten Per Öhman, Svenska Metallindustriarbetarförbundet I fortsättningen använder vi beteckningen FUD som samlingsbegrepp för Forskning, Utveckling och Demonstration, när inte sammanhanget kräver en distinktion mellan dessa tre begrepp. Förslagen baseras på en inventering av svensk elkraftteknisk FUD inom högskolan, tillverkningsindustrin samt kraft- och nätföretag. Inventeringen har utgjort en väsentlig del av arbetet tillsammans med en översiktlig omvärldsanalys. En annan väsentlig del gäller inverkan av upphandlings- och statstödsregler. En stor del av arbetet utfördes under den första etappen. Denna slutrapport utgör en fullständig redovisning av hela utredningsuppdraget Arbetsgruppen har haft överläggningar med de elkrafttekniska institutionerna vid de tekniska högskolorna i Stockholm Göteborg och Lund, med kraftföretagen Vattenfall, E.ON Sverige AB och Fortum samt med tillverkande företag. 8

10 1.3 Elkraftområdet en global tillväxtmarknad Ingenjörsvetenskapsakademin, (IVA) har under åren genomfört projektet Samverkan för Tillväxt, där elförsörjningen var ett av fyra studerade områden, som alla kännetecknas av att samverkan mellan statliga organ, högskolor och industri kunnat visa på stora framgångar under 1900-talet. Inom IVA:s projekt har underlag tagits fram beträffande hur samverkan bedrivits. Detta material har varit en grund även för denna utredning. I Sverige har elförsörjningen bidragit till ekonomisk och industriell tillväxt på två sätt: Vi har ett tekniskt och ekonomiskt väl fungerande elsystem, vilket är en grundläggande förutsättning för tillväxt i alla samhällssektorer och för industrins exportmöjligheter. Teknik och system för elförsörjningen i sig själv har varit en väsentlig skapare av svensk ekonomisk tillväxt och industriell utveckling under större delen av1900-talet. International Energy Agency, (IEA) publicerade år 2003 studien: World Energy Investment Outlook 1. I studien uppskattas investeringsbehoven inom energisektorn i världen till miljarder USD fram till år Detta stora belopp blir mer gripbart om det ställs i relation till världens förväntade BNP under samma tid. Det utgör då ca 1 %. Beloppet avser både nyinvesteringar och ersättande investeringar. Av det totala investeringsbeloppet för energiområdet svarar elsystemen för ca 60 %. Dessa investeringar bedöms bli tre gånger så stora framöver som under perioden 30 år bakåt i tiden. Bakom dessa bedömningar ligger bl.a. snabbt växande elbehov i stora och snabbväxande ekonomier såsom Kina och Indien. För elproduktionskapaciteten betyder detta att 4700 GW, varav 2000 GW i form av naturgasbaserad elproduktion, byggs ut globalt. Den europeiska produktionskapaciteten ökar enligt studien från 570 GW år 1999 till 900 GW år Kina svarar för de största investeringsbehoven men USA och Kanada förblir tillsammans världens största elmarknad. Elkraftindustrin svarar sålunda för större delen av det förväntade globala investeringsbehovet inom energiområdet. Ca 2/3 av investeringarna där avser produktion och 1/3 transmission och distribution. Med hänvisning till inträffade storstörningar i elkraftsystemen i flera länder under senare år framhålls i studien att betydelsen av transmissions- och distributionsnäten ökar. Elnätens betydelse ökar också av skälet att man skall kunna hantera ökande mängder oreglerbar förnyelsebar kraftproduktion (distribuerad produktion). 1 World Energy Investment Outlook Insights - International Energy Agency (IEA) (Version 1.4) 9

11 2 Teknikområdet och avgränsningar. I denna utredning ingår i första hand teknik för överföring och distribution. Med överföring avses näten från 400 KV till 130 kv. Med regionnät avses resterande delar av näten för 130 kv ned till kv (den undre gränsen varierar mellan olika delar av landet). Med distribution avses övriga nät mellan regionnät och slutkund. Området omfattar även alla tekniska apparater med tillhörande styr- och skyddssystem. Tillhörande allmän elteknik såsom analysmetoder och beräkningshjälpmedel ingår. Däremot har vi inte tagit upp övrig allmän elteknik samt forskarutbildning i anslutning därtill. Teknikområdet innehåller bl.a. System för högspänd växelström (HVAC) System för högspänd likström. (HVDC) Ledningar och kablar Kraftelektronik Krafttransformatorer Ställverksapparater bl.a. brytare Diagnostik Styrning och skydd av kraftsystem System för eldistribution Tillförlitlighet och riskanalys Teknikområdet innefattar även kraftproducerande anläggningar, vad gäller deras påverkan på kraftsystemet. 3 Organisation av elkraftteknisk forskning i Sverige 3.1 Historik Svensk elkraftteknisk forskning utveckling och demonstration har en lång och framgångsrik tradition, som sträcker sig tillbaka genom väsentligen hela 1900-talet. Den har i stor utsträckning bedrivits i samverkan mellan statliga myndigheter, högskola och industri i form av både utrustningsleverantörer och kraftföretag. Vattenfall och Asea framhålls ofta som ett av de klassiska svenska utvecklingsparen vid sidan av försvaret försvarsindustrin samt Ericsson-Televerket. Karakteristiskt för dessa utvecklingspar är att den statliga parten fungerat som en kompetent och drivande kund och att industriföretagen - stödda av högskolan - fungerat som likaledes komptenta utvecklare och leverantörer. Ett viktigt drag är att svenska beställningar ofta utgjort referensanläggningar, som i sin tur lagt grunden för framgångsrika exportinsatser av industriföretagen. Följande sammanställning visar på några milstolpar i det svenska elsystemets tekniska utveckling. Flera produkter har lett till stora exportframgångar för svensk industri. 10

12 1910 Vattenfalls kraftstation i Trollhättan 1952 Första 400 kv linjen och 1954 den första seriekondensatorn för 400 kv 1954 första HVDC-förbindelsen (till Gotland från fastlandet) 1960-talet Vattenkraftutbyggnaden väsentligen avslutad 1970-talet TIDAS ett datoriserat system för kraftsystemstyrning 1972 Det första kärnkraftverket Oskarshamn I tas i drift 1986 De sista kärnkraftverken av de 12 beslutade tas i drift 1986 och framåt. Investeringar i stamnätet men begränsade investeringar i ny elproduktion. Kraftvärme från naturgas och biobränslen samt vindkraft i relativt små projekt. Samarbeten inom energiteknisk FUD i olika perioder kan också beskrivas enligt följande: Vattenfall-Asea (senare ABB) ett av de klassiska svenska utvecklingsparen 1955 (ca)-1986 Forskning om och utbyggnad av den nuvarande kärnkraften. Eftersom även vattenkraften då var uppbyggd till väsentligen den nuvarande omfattningen avslutades en lång investeringsperiod i elproduktionen och näten Oljekris och statligt energiforskningsprogram med varierande tyngdpunkter kopplade till det energipolitiska skeendet. Miljöfrågorna ökade i betydelse Elmarknaden omregleras i produktions- och försäljningsleden. Samarbetet mellan Vattenfall och Asea fram till omregleringen har skildrats i en doktorsavhandling vid avdelningen för Teknikhistoria vid KTH 2. I avhandlingen behandlas flera av de milstolpar i teknikutvecklingen vi nämnt tidigare, t ex hur utvecklingen under flera decennier av överföringsteknikerna HVAC och HVAC gick till. Några observationer kan göras om varför samarbetet mellan Vattenfall och övrig kraftindustri å ena sidan och Asea å den andra, blev så framgångsrikt. Starkt växande efterfrågan på el under hela perioden fram till 1980-talets mitt. Lång relation mellan parterna vilken bestod genom både goda och dåliga ekonomiska konjunkturer och flera teknikskiften. Etablerade villkor för samarbetet. Viss kostnadsdelning men Asea fick behålla rättigheten till resultat. Båda parter hade stor teknisk kompetens. Den svenska elbranschen består fortfarande av många företag även om antalet har minskat. Inom produktionsledet svarade vid omregleringen ca 10 producentföretag för nästan hela den samlade elproduktionen. Svenska Kraftnät bildades med ansvar för stamnätet och utlandsförbindelserna. Det finns fortfarande ca 150 nätbolag som svarar för eldistribution. Denna struktur av många stora och små företag har medfört att samarbete, särskilt inom FUD, har varit och fortfarande är av intresse för branschens företag. 2 Mats Fridlund. Den gemensamma utvecklingen Staten Storföretaget och samarbetet kring den svenska elkrafttekniken. Bruno Östlings Bokförlag Symposion 1999). 11

13 Fram till 1970-talets mitt hade elföretagen - även de stora - relativt begränsade öronmärkta budgetar för FUD. Rollen bestod snarare i att vara en kompetent och kravställande kund till leverantörerna och att erbjuda praktiska demonstrationsmöjligheter i ett växande elsystem. Energipolitiska och andra förändringar ledde till att elbranschens finansiering av FUD ökade starkt under perioden från år 1980 och fram till omregleringen. Detta gäller de samlade insatserna som bedrevs i egen regi, i branschsamarbete och i samfinansiering med statliga program. Insatserna har därefter successivt minskat under de sista åren på 1990-talet och därefter. Följande sammanställning pekar på några viktiga händelser och förlopp: 1900-talets första hälft (drygt). Mångårigt samarbete kraftföretag särskilt Vattenfall- Asea Privata och kommunala kraftföretag startar egen stiftelse för tekniskt utvecklingsarbete, VAST. Flera sådana samverkansformer har följt t ex Värmeforsk år Kärnkraftuppbyggnaden med en lång period av FUD samarbete dessförinnan Staten startar stort, dedicerat energiforskningsprogram. Elföretagen driver ett successivt ökande antal projekt i samfinansiering med programmet Svensk Energiutveckling AB, SEU startar. Kraftföretagens Vindkraft AB startas strax innan beslöt statsmakterna att två kärnkraftreaktorer skulle avvecklas innan deras tekniska och ekonomiska livslängd hade gått ut. Detta ledde till kraftfulla FUD-insatser om andra typer av elproduktion inom kraftföretagen i samarbete med svensk och utländsk industri Elföretagen startar ett gemensamt forskningsbolag, Elforsk. VAST och SEU avvecklas Sverige blir medlem i EU och deltar fullt ut i EU:s forskningsprogram Omregleringen av elmarknaden. Inriktningen på elföretagens FUD ändras så att andelen kortsiktiga och kundnära projekt ökar. De totala FUD-insatserna förefaller minska efter hand Det statliga energiforskningsprogrammet får ökade resurser efter energiuppgörelsen år Klimatfrågorna och begreppet uthållig utveckling blir allt viktigare motiv. Hösten 2003 Förslag till nytt statligt energiforskningsprogram läggs fram av LångEnutredningen. Hösten Det statliga energiforskningsprogrammet minskar kraftigt. Hösten Budgetpropositionen föreslår ökningar av anslagen till energiforskning Vid början av 1990-talet satsades ca 2.5 miljarder per år på energiteknisk FUD i Sverige med ungefär varsin tredjedel på staten, kraftföretagen och industrin i övrigt. Kraftföretagens insatser ökade under 1980 talet samtidigt som de statliga sjönk (räknat i fast penningvärde). Under perioden 1975 till 1996 satsade staten sammanlagt ca 16 miljarder kronor och kraftföretagen ca 11 miljarder (penningvärde år 1992). Kraftföretagen blev en något större finansiär än staten under de första åren av 1990-talet. Till detta bidrog att kraftföretagen satsade på demonstrationsanläggningar, t ex inom vindkraft och biobränsleförgasning. Efter en lång period av nedgång ökade de statliga insatserna igen år 1997 efter den energipolitiska uppgörelsen. Kraftföretagens insatser har minskat efter omregleringen. 12

14 3.2 Ny situation efter omreglering och globalisering Omregleringen kom vid en tidpunkt då elbehovet började växa långsammare än tidigare. Behoven av nyanläggningar är därför inte lika stort som förut. Detta minskar på kort sikt behovet av FUD inom tidigare kärnområden men nya behov tillkommer. Omregleringen av elmarknaden år 1996 har medfört ett antal strukturella effekter. Kraftföretagen har internationaliserats. Vattenfall har gjort stora förvärv i Nordeuropa. Birka Energi har inköpts av den finska Fortumkoncernen. Sydkraft ingår i den tyska E.ONkoncernen och har bytt namn till E.ON Sverige AB i september Överföringsnätet förvaltas och drivs av det statliga affärsverket Svenska Kraftnät. Inom nät- och elhandelsverksamheten har antalet företag minskat under andra halvan av 1900-talet genom företagsköp och sammanslagningar. De flesta förvärven har gjorts av de större företagen i branschen. Även leverantörsindustrin har internationaliserats och ser liksom kraftföretagen alltmer sin fortsatta utveckling i främst ett europeiskt perspektiv men också i ett globalt. Att den stora utbyggnadsepoken är slut, att elmarknaden endast ökar långsamt (liksom i flertalet industrialiserade länder) och att internationaliseringen ökar, har lett till nya företagskulturer i både kraft- och leverantörsföretag. Idag är finansiering, marknadsföring och nya affärer minst lika viktiga för elföretagen som teknikutveckling var under uppbyggnadsperioden. FUD-frågorna får därmed inte samma betydelse som förut utan ses ofta som en kostnad, som ställs mot andra kostnader. Insatserna förväntas betala sig redan på kort sikt. På leverantörssidan ledde fusionen år 1988 mellan Asea och Brown Boveri till ABB till stora förändringar i flera omgångar i koncernens strategi, organisation, verksamhet och produktutbud. De stora tillväxtmarknaderna för elsystem ligger inte längre i den gamla industriella världen utan i tredje världen med länder i olika utvecklingsstadier. ABB har avyttrat några rörelsegrenar inom traditionella krafttekniska områden och ökat utvecklingsresurserna på t ex industriell automation. Det kommer dock nya utmaningar för FUD. Under de senaste åren har marginalerna i elbalansen krympt i både Sverige och vår närmaste omvärld. Toppbelastningen närmar sig alltmer nivån för tillgänglig effekt. Importbehoven av el har ökat. Storskaliga alternativ för elproduktion som används i andra länder, dvs. kol och naturgas, är begränsade av energi- och miljöpolitiska skäl. Stora FUD-program om förnybar elproduktion har ännu inte lett till att denna kan ses som en storskalig ersättning. Utbyggnad av överföringsnätet blir allt svårare p.g.a. strängare miljölagstiftning och starkare lokalt motstånd. Den långsamma utvecklingen mot en europeisk elmarknad pågår och kommer t.ex. att ställa krav på fler transmissionsledningar mellan länder. Efter omregleringen har de svenska kraftföretagens insatser på FUD minskat om än inte samma grad som t ex i Storbritannien och USA. Inriktningen har ändrat fokus från ny teknik för genere- 13

15 ring/transmission/distribution till dels effektivt systemutnyttjande genom upprustning och förnyelse av dessa kärnverksamheter, dels kundorienterade utvecklingsprojekt. Nya områden har tillkommit t ex forskning om avskiljning och lagring av koldioxid från fossil förbränning. Elsystemet representerar en stor kapitalstock som kräver underhåll och förnyelse, vilket bl.a. innebär att ny och avancerad teknik integreras i befintlig t ex genom IT-baserade mät- och övervakningsutrustningar i nyckelkomponenter och styrsystem på olika nivåer. Inom sådana områden finns fortfarande stora FUD-behov. Forskning som led i kompetensförsörjningen kvarstår som ett viktigt genomgående motiv. Den branschgemensamma FUD, som drivs genom Elforsk, har väsentligen behållit sin nivå efter omregleringen. 3.3 Svensk elkraftteknisk forskning vid universitet och högskolor. Organisation och finansiering Elkraftteknisk forskning vid högskolor bedrivs sedan länge huvudsakligen vid Kungl. Tekniska Högskolan, (KTH), Chalmers Tekniska Högskola, (CTH) och Lunds Tekniska Högskola, (LTH), som tillsammans svarat för den helt dominerande delen. På de senaste åren har tillkommit en grupp i Uppsala, som bedriver forskning kring nya generatorer och deras tillämpning för olika förnybara energiformer särskilt vind- och vågenergi samt energi ur havsströmmar mm. I mitten av 1980-talet ansågs elkraftteknisk forskning vara i en vågdal. På uppdrag av dåvarande Universitets och Högskoleämbetet, UHÄ genomförde Gunnar Engström, som då var teknisk direktör i Asea en utredning. Denna ledde till att Asea, Vattenfall och STU beslöt om en kraftig och uthållig satsning i ett tioårsperspektiv. Via ett antal mellanled, bl.a. Vattenfalls utredning år 1991 om elkraftteknisk forskning och utveckling i Sverige 3, ledde denna satsning i sin tur i början av 1990-talet till bildandet av det som idag är Kompetenscentrum för elkraftteknik, EKC vid KTH och till forskningsprogrammet Elektra. Idag finansieras EKC med ca 1/3 vardera av Energimyndigheten, KTH och industrin däribland av Elforsks ägarföretag. Elektra finansieras av ABB och andra industriföretag samt elföretagen genom Elforsk med 60 % och av Energimyndigheten med 40 %. I mellanleden ingick också att regeringen år 1987 uppdrog till Vattenfall att inneha ett s.k. sektorsansvar för elkraftteknisk forskning. Den industriella intressentkretsen i både EKC och Elektra har vidgats. Finansiellt ligger Elektraprogrammet för innevarande period dvs på totalt 55 Mkr på tre år eller ca 18 Mkr per år fördelat på Energimyndigheten 40 % och näringslivet 60 %. Näringslivets 33 Mkr fördelas på tillverkande industri ABB (12 Mkr), Alstom T&D numera Areva T&D (1,5 Mkr), Banverket 4,5 Mkr, Elforsk varav kraftföretagen 9 Mkr, Svensk Energi (1,5 Mkr) och Svenska Kraftnät 4,5 Mkr. EKC finansieras för tvåårsperioden med 36 Mkr eller ca 18 Mkr per år varav Energimyndigheten 12 Mkr, Högskolan 11 Mkr och näringslivet 13 Mkr (i flera fall med samma parter som i Elektra). 3 Elkraft 91. Sektorsutredningen om elkraftteknisk forskning och utveckling i Sverige Vattenfall

16 Totalt belöper sig alltså forskningsinsatserna vid universitet och högskolor inom elkraftområdet till minst 36 Mkr om året. Därutöver kan finnas enskilda projektanslag från andra forskningsfinansiärer än Energimyndigheten resp. uppdragsforskning, EU projekt med annan svensk motfinansiering än från de två programmen etc. Speciellt Elektraprogrammet drevs tidigare huvudsakligen med syftet att bidra till kompetensförsörjningen inom området. Såväl inom Elektra som EKC ökar kraven från näringslivsparterna på att forskningsprojekten skall ha starkare industrianknytning och helst kommersiella tillämpningar. Sammantaget har det skett en god utveckling för elkraftteknisk forskning vid högskolorna från bottenläget i mitten av 1980-talet men som vanligt i forskningssammanhang har det tagit lång tid från det att nya grepp tas till att forskning börjar producera resultat som kan kommersialiseras. Under hösten 2005 pågår diskussioner mellan Energimyndigheten och intressenterna inom näringslivet rörande fortsättningar av EKC och Elektra fr.o.m. år Utvärderingar Följande avsnitt är baserat på en utvärdering 4 som Elforsk låtit företa av elföretagens nytta av sin medverkan i olika centrumbildningar och sammanhållna program på universitet och högskolor. Forskningsprogrammet Elektra och kompetenscentrum för Elkraftteknik. EKC, är av särskilt intresse i detta sammanhang. Efter Elforsks utvärdering har ytterligare en utvärdering av Elektra gjorts under våren 2005 som underlag för fortsatt verksamhet fr.o.m. år Redovisningen har getts ett visst utrymme eftersom den visar dels att pågående forskning får goda betyg i vetenskapliga värderingar dels att utvärderingarna även belyser effektiva samarbetsformer och nyttiggörande av resultat, som är viktiga frågor i denna utredning. Både Elektraprogrammet och EKC har utvärderats av Energimyndigheten som underlag för de just fattade besluten om innevarande programperiod. Dessa utvärderingar gäller i första hand vetenskaplig kvalitet men också styrning, administration och planering samt resultatgivning. Den industriella relevansen finns också bedömd. Den vetenskapliga kvaliteten i både EKC och Elektra får goda betyg. Technopolis gjorde en utvärdering av EKC på uppdrag av LångEn och konstaterade att den industriella relevansen är hög men större för stora företag än för små. Även Energimyndighetens utvärdering inför det senaste beslutet gav EKC goda betyg i de flesta avseenden. EKC ansågs ha gjort betydande framsteg sedan föregående utvärdering och har genomfört de flesta rekommendationer som lämnades då. Tre framgångsprojekt har redovisats där man kunnat gå från forskning till produkter. Tillströmningen till det internationella Masterpro- 4 Värdet för energibranschen av centrumbildningar avseende forskning inom energiområdet. Elforsk rapport 04: Harald Haegermark och Christer Sjölin 15

17 grammet har ökat. Tio företag deltar i verksamheten, vilket är en ökning från föregående period och i enlighet med en rekommendation som gavs i förra utvärderingen. EKC:s planeringsprocess är välutvecklad. Ett internationellt Scientific Advisory Board har inrättats, också det en rekommendation i förra utvärderingen. Utbytet mellan industri och universitet har ökat och det finns nu tre adjungerade professorer från industrin, doktorander arbetar tidvis i industri och industridoktorander kommer till universitetet. Utvärderingen lämnar följande rekommendationer av betydelse för industriell relevans. EKC bör publicera mer i erkända vetenskapliga tidskrifter (med reviewers). (Detta är kanske inte en industriell prioritering men rekommendationen är viktig för EKC:s vetenskapliga status och internationella konkurrenskraft vilket åtminstone indirekt är viktigt för medverkande industriföretag, i synnerhet sådana med internationell verksamhet samt för möjligheterna till EU-finansiering). EKC har startat samarbete med några internationella partners. Rekommendationen är att öka sådant samarbete liksom den internationella synligheten. Aktiv planering för tiden bortom tioårsperioden bör fortsätta. Technopolis utvärderade även Elektraprogrammet för LångEn. Inga kommentarer lämnades om industriell relevans. Technopolis var kritiskt på flera punkter. Man pekade på otillräcklig samverkan mellan grupper på samma högskola och mellan högskolor, att forskningsgrupperna är för små med projekt som vanligen endast innehåller en doktorand och en professor. Det finns ett behov av både postdoc- och doktorandfinansiering. Programmets tonvikt är på gamla snarare än nya forskningsproblem. Högskolorna anser att finansieringen av doktorander inte täcker kostnaderna. Energimyndighetens utvärdering inför beslutet om Elektra för kom senare än Technopolis dito och lämnar följande rekommendationer av betydelse för industriell relevans: Nuvarande fokus på kortsiktiga (fem års sikt) projekt bör fortsätta eftersom det är bästa sättet att öka kontakterna mellan universitet och industri. Industrins intresse för att finansiera programmet beror också på detta. Medel för mer långsiktig forskning bör sökas från andra källor. Referensgrupperna spelar en viktig roll för programmets framgång. Man bör dessutom öka besöksfrekvensen mellan industri och universitet och vice versa. Industrin bör bli mer aktiv i att föreslå projekt. Bättre interaktion mellan olika projekt. Alla projekt bör ha en plan för kunskapsöverföring till industrin. Eftersom forskningsgrupper av signifikant storlek finns på tre ställen i Sverige bör man överväga att bilda en nationell (virtuell) forskarskola i elkraftteknik. Det finns både likheter och skillnader mellan Technopolis och Energimyndighetens utvärderingar. Av intresse i detta sammanhang är det sista påpekandet i Energimyndighetens utvärdering om bättre integration av hela den elkrafttekniska forskningen i Sverige samt påpekandet om en plan för kunskapsöverföring till industrin i varje projekt. Elforsks utvärdering av elföretagens nytta av centrumbildningar mm, däribland EKC och Elektra drog bl.a. följande allmänna slutsatser: 16

18 Elföretagens bedömningar av sin erfarenhet och nytta av medverkan i centrumbildningar är genomgående positiva även om det finns kritiska synpunkter på enskilda detaljer i enskilda centrumbildningar. Vi anser att de centrumbildningar vi behandlat visat god effektivitet. De har producerat forskarutbildade i rimlig omfattning och relevanta forskningsresultat ibland av mycket hög klass och flera med direkt industriell användbarhet. Önskemålen ökar från industrin att resultat kan omsättas i praktisk tillämpning i större utsträckning än nu. Resultatspridningen kan förbättras ytterligare. Kompetensbildningen framförs av de flesta tillfrågade som den största nyttan och de inser att dessa frågor är långsiktiga. Alla tillfrågade har varit nöjda eller mycket nöjda med centrumbildningar spec. kompetenscentra som en effektiv samarbetsform dels med forskarna dels med andra branscher. Man ser gärna att de nuvarande centrumbildningarna fortsätter, ev. med vissa omorganisationer. En förutsättning är dock att statliga forskningsorgan har en fortsatt roll och att statligt finansiellt stöd utgår även i fortsättningen, vilket kräver att resp. verksamhet också har energipolitisk relevans. Aktiv medverkan från elföretagen är viktig både för företaget och centrumbildningen. Det finns en klar koppling i svaren mellan de som anser att deras företag haft stor nytta av verksamheten och de där företaget engagerat sig aktivt. Sådan aktiv medverkan är också en viktig del av resultatspridningen. Vi ser dock ett problem i att mottagnings-kapaciteten för denna typ av frågor minskar i många elföretag. Systemet för energiforskning är komplicerat och mångfacetterat beroende på både historik och verksamhetens karaktär. Svensk energiforskning är dessutom en liten del av världens totala. Få elföretag förmår upprätthålla en nationell och internationell överblick. Centrumbildningar kan vara ett viktigt interface mellan företag och högskola och i deras uppgift ligger att svara för överblicken inom sitt verksamhetsområde. Särskilt de mindre företagen i Elforsks ägarkrets förväntar sig därtill att även Elforsk upprätthåller en nationell och internationell överblick. Utvärderingen drog också slutsatser beträffande elföretagens nytta av medverkan speciellt i EKC och Elektra. Generellt positiva omdömen. Goda möjligheter att påverka styrningen. Under tidigare perioder fanns dock vissa problem att förena akademiska och industriella synpunkter vilka verkar ha minskats nu. En liten nackdel är att EKC har många intressenter och detta kan ibland leda till vissa samordningsproblem. T ex är elföretagen inte lika intresserade av komponentinriktad forskning som tillverkarna i intressentkretsen. Spec. Elektraprogrammet drevs tidigare huvudsakligen med syftet att öka kompetensen som resultat. Såväl inom Elektra som EKC ökar kraven på att forskningsprojekten skall ha starkare industrianknytning och -relevans. Även om Elektra och EKC har liknande arbetsområden finns det en skillnad i att Elektra arbetar med att granska och värdera projektförslag betr. vetenskaplig och industriell relevans (inom ramen för ett allmänt program) från samtliga högskolor, som arbetar inom området. EKC har också ett program men är mer KTH-bundet och verksamheten utformas i högre grad än i Elektra av EKC:s styrelse och inte på basis av formella projektansökningar. 17

19 Fördelarna med EKC (för Stockholmsbaserade företag) är närheten till verksamheten och dithörande anläggningar, att man får ut resultat även om den funktionen kan förbättras. För elföretagen ger EKC möjligheter till on the job training, vidareutbildning samt intellektuell och teknisk stimulans. Vissa konkreta resultat har uppnåtts men dessa är ofta svårt att omsätta i praktisk och kommersiell tillämpning. Verksamheten har inte lett till patent och avknoppning till kommersiella aktiviteter i så stor utsträckning som man hoppats. Utvärdering av Elektra våren Nya programförslag från Elektra och EKC Utvärderingen genomfördes i maj 2005 dvs. efter det att denna utrednings etapprapport lämnades till regeringen Utvärderarna skriver: Vi har inte evaluerat individuella forskningsprojekt avseende kvalitet och industrirelevans i någon större utsträckning. Eftersom alla projekt genomgår den vetenskapliga kvalitetskontroll som krävs för avläggande av licentiat- och doktorsexamina kan man utgå från att de håller en adekvat kvalitetsnivå. Den industriella relevansen anser vi säkerställs genom den aktiva roll som referensgrupperna spelar i Elektra-projekten. Deras övergripande omdöme är: Vi instämmer i allt väsentligt i det som sagts i utvärderingen Vårt övergripande intryck är att programmet uppnått sina mål och att de individer som är verksamma som forskarstuderande, handledare och referensgruppsledamöter är nöjda med programmets uppläggning och arbetssätt. Programstyrelsen, vars arbete inte har penetrerats i detalj i denna utvärdering, sköter sitt arbete på ett ändamålsenligt och effektivt sätt. Beträffande relationerna mellan Elektra och Kompetenscentrum EKC vid KTH sägs följande: Universitet och högskolor tenderar alltmer att koncentrera sin forskning till ett fåtal områden genom yttre tryck från finansiärer. I detta läge torde en koordinerad finansieringsinsats från branschen såväl bidra till en önskvärd fokusering som till att påverka universitetens strategiska planering. Elektraprogrammet har genom sitt mer fria upplägg i jämförelse med t.ex. Kompetenscentrum vid KTH kunnat gynna både små livaktiga forskargrupper, t.ex. den i Lund, och givit KTH möjlighet att expandera inom andra områden än de som prioriterats i Kompetenscentret. Det är vår uppfattning att mer fokuserade satsningar som Kompetenscentrum och det mer fria Elektra-programmet kompletterar varandra på ett för högskolorna och elkraftbranschen gynnsamt sätt. Inför beslut om verksamheten fr.o.m. år 2006 tar både Elektra och EKC fram nya programförslag i samband med sina ansökningar till Energimyndigheten 5 Utvärdering av Elektra programmet Göran Andersson, Hallvard Faremo, Bengt Hansson, Christer Sjölin

20 3.3.2 Framåtblick Elkraftteknisk forskning liksom all annan forskning diskuteras idag i termer av koncentration och prioritering. Kritisk massa samt nationell och internationell konkurrenskraft hos svenska forskningsorganisationer både gentemot näringsliv och finansierande organ i Sverige och inom EU ligger bakom, liksom hot om minskade forskningsanslag. I Sverige har dock regeringen i budgetpropositionen hösten 2005 föreslagit förstärkningar av den statligt finansierade energiforskningen till i det närmaste de nivåer som gällde under åren Energimyndigheten skall redovisa ett förslag till regeringen beträffande prioriteringar mm för den statligt finansierade energiforskningen. Svensk elkraftteknisk forskning är idag organiserad i sammanhållna program, där industrin anser sig ha goda möjligheter att påverka inriktning, resultatgivning mm. Samtidigt kan man notera att EKC och Elektra existerar sida vid sida, visserligen med olika upplägg, men med delvis samma finansiärer. Som framgår av vårens utvärdering av Elektra föredrar industriintressenterna att verksamheten fortsätter i samma former som tidigare, men utvecklingen på längre sikt än den kommande programperioden för Elektra och EKC diskuteras. Chalmers har bildat Chalmers Energicentrum, CEC, i vilket ingår vissa av Chalmers elkrafttekniska grupper, för att öka kritisk massa, stärka konkurrenskraft samt att kunna hantera komplexa och multidisciplinära forskningsproblem. KTH och Chalmers diskuterar samgåenden inom vissa elitutbildningar och viss forskning med argumentet att Sverige kan vara för litet för att upprätthålla kritisk massa inom liknande eller angränsande områden ens på båda dessa två stora högskolor. IVA:s projekt Samverkan för tillväxt har lett till att den s.k. Elkraftringen bildades i juni 2005 med IVA som huvudman. IVA fick i september 2005 ett bidrag från regeringen för att driva verksamheten. En ansökan om medel bereds även inom Energimyndigheten under hösten Elkraftringen är ett nätverk med tyngdpunkt i Mälardalen för att stärka svensk elkraftteknik. 3.4 Verksamheten vid högskolor Den allra största delen av den elkrafttekniska forskningen om överförings- och distributionsteknik vid universitet och högskolor bedrivs, som framgått tidigare, vid KTH, CTH och LTH. Utredningen har begränsat sig till dessa högskolor. Redovisningen gäller läget våren Visst siffermaterial är hämtat från årsredovisningar för året 2004.