Svenskt Näringsliv Sveriges framtida energiförsörjning. Slutrapport

Transkript

1 Svenskt Näringsliv Sveriges framtida energiförsörjning Slutrapport

2 RAPPORT 2 Förord Sveriges framtida energiförsörjning är titeln på den studie som Svenskt Näringsliv gett konsultföretaget ÅF i samarbete med 4C Strategies i uppdrag att genomföra. Projektledare från ÅF har varit Sten-Åke Barr (ÅF) och Anders Södergren (först ÅF, senare 4C Strategies). Arbetet färdigställdes i princip redan 2009, men har nu gåtts igenom med dagens förutsättningar och även uppdaterats med ytterligare ett avsnitt om balansen i kraftsystemet (Bilaga 1 till denna rapport). Svenskt Näringsliv är angeläget om att skapa goda förutsättningar för den framtida energiförsörjningen i Sverige. För att investeringar inom näringslivet ska hamna i Sverige är det avgörande att det finns en hög och långsiktig tillit till energiförsörjningen och dess förmåga att erbjuda konkurrenskraftiga priser. Då skapas jobb dels inom energiområdet, dels i industrin och därmed även i angränsande tjänstebranscher. Ett antal prognoser om den framtida energiförsörjningen på längre sikt har presenterats den senaste tiden, bland annat från IVL, Profu/Svensk Energi och IVA. Vi är medvetna om att det är svårt att göra långsiktiga prognoser. Samtidigt finns det ett behov att fundera på hur det svenska energisystemet kan se ut framåt Alla investeringar i energiproduktion och energidistribution har långa ledtider och kräver lång framförhållning. Dagens svenska elsystem är till stor del är uppbyggt på kärnkraft och en av nyckelfrågorna i samtliga studier är vad som händer när befintlig kärnkraft börjar pensioneras, det vill säga efter år Två frågor är centrala för framtiden. Hur kraftigt kan vi fortsatt effektivisera energianvändningen? Och hur påverkar den ekonomiska tillväxten energibehovet? Detta är två helt avgörande aspekter som Svenskt Näringsliv har gett ÅF i samarbete med 4C Strategies i uppdrag att undersöka närmare Konsultteamet har gjort en makroekonomisk analys och speglat två scenarier med olika utveckling av energiintensiteten (energimängd/bnp). Utifrån detta har efterfrågan av energi fastställts. De har därefter gjort bedömningar utifrån tekniska aspekter hur mycket förnybar energiproduktion som vi kan få in i vårt energisystem. De har inte tagit hänsyn till de befintliga ekonomiska styrmedlen utan utgått från de naturvetenskapliga och tekniska möjligheterna, till exempel har en möjlig utbyggnadstakt av vindkraft bedömts utifrån internationella jämförelser. Slutsatserna i rapport är konsultteamets egna. I rapporten görs inga förutsägelser eller prognoser om framtida energi- eller elpriser, men detta är naturligtvis en helt central aspekt för näringslivet. Den svenska industrin använder förhållandevis mer el den i dagsläget mest effektiva energibäraren - än många andra konkurrentländer, men mindre fossil, klimatpåverkande energi. Förädling av råvaror kräver energi, men i även andra

3 RAPPORT 3 industrier har ökad automatisering och därmed ökad elanvändning varit en konkurrensfördel en fråga om överlevnad i en hårdnande global konkurrens. Även tjänstesektorn, exempelvis IT-sektorn är i ökande grad beroende av el. Utan ett konkurrenskraftigt elpris riskerar vi att på sikt se stora delar av Sveriges basindustri flytta sin verksamhet till andra delar av världen, samt en tydlig konkurrensnackdel jämfört med våra utländska konkurrenter för dem som är kvar. En utflyttning av den svenska industriproduktionen till andra länder (på grund av energipriser) skulle även innebära en klar försämring ur ett globalt miljö- och klimatperspektiv. I grunden finns här en avgörande fråga till svenska politiker vilken framtid är det ni vill ha? Våra energipolitiska val får stor och förmodligen avgörande betydelse för svaret. Rapporten är faktaspäckad och teknisk, men vår förhoppning är att den ändå är lättläst. Till huvudrapporten finns ett antal bilagor, som finns tillgängliga via Svenskt Näringslivs hemsida. Maria Sunér Fleming Ansvarig Energi- och Klimatfrågor Svenskt Näringsliv Kontaktperson ÅF: Sten-Åke Barr Kontaktperson 4C Strategies: Anders Södergren

4 RAPPORT 4 Sammanfattning Föreliggande studie syftar till att belysa hur Sveriges energi- och elbehov kommer att utvecklas under de närmaste åren. Visionen och utgångspunkten har varit att Sverige fortsätter att utvecklas som industri- och tjänstesamhälle på ett liknande sätt som de senaste 40 åren, med en likartad ekonomisk tillväxt och med stärkt eller bibehållen konkurrenskraft. För att lyckas med det är en trygg energiförsörjning och konkurrenskraftiga energipriser ett måste. Studien och analysen bygger inte på specifika antaganden om framtida energipris, styrmedel eller skatter. Dessa faktorer kommer att påverka utvecklingen, men i grundantagandet om likartad ekonomisk tillväxt och bibehållen konkurrenskraft ligger underförstått att priser, politiska styrmedel och skatter måste vara i symbios med utvecklingen och att många av de åtgärder som nämns och antas genomföras verkligen blir av. Studiens grundantaganden Utredningen har baserats på ett antal grundantaganden. För att kunna uppskatta efterfrågan har dessa grundantaganden varit en befolkningsutveckling enligt SCB:s prognoser, en ekonomisk utveckling (BNP tillväxt) på 2 % per år, en minskning av energiintensiteten (energi/bnp) med 1,5 % - 1,9 % per år (motsvarande totalt % fram till 2050), och till sist att Sverige satsar mycket offensivt på att genomföra majoriteten av de klimatåtgärder som har identifierats av McKinsey och som är nödvändiga för att reducera CO 2 -utsläppen i tillräcklig omfattning (d.v.s. begränsa jordens temperaturökning till 2 o C). På motsvarande sätt och för att kunna rimlighetsbedöma tillgången på energi har antagits att Sverige skall vara självförsörjande på värme och el, bör sträva efter att vara en nettoexportör av el, att nuvarande 10 kärnkraftsreaktorer stängs efter 60 års livstid men att resten av dagens installerade produktionsvolym upprätthålls, samt att alla idag kända förnybara energikällor (vind, biomassa, vatten, geotermisk, sol, våg) byggs ut så mycket som det kan anses vara rimligt och möjligt. Analys av framtida tillgång och efterfrågan Den framtida efterfrågan på energi har belysts genom analys av två olika framtidscenarier: Utveckla och Förändra. Båda scenarierna utgår från de ovan nämnda förutsättningarna för befolkningstillväxt och ekonomisk tillväxt. De skiljer sig dock åt gällande energieffektivisering. Scenario Utveckla innebär att industristrukturen i landet liknar den vi ser idag. Energiintensiteten minskar i detta scenario med 1,5 % per år i genomsnitt. Scenario Förändra innebär att ett mer utvecklat tjänstesamhälle, där andelen av den tyngre och mer energiintensiva industrin har omstrukturerats och vi ser ett ökat behov av tjänster. Energiintensiteten i detta scenario reduceras med i genomsnitt 1,9 % per år. Dessa skillnader i industristruktur medför förändringar i energianvändningen på lång sikt, och år 2050 skiljer det ca 80 TWh mellan de olika scenarierna.

5 RAPPORT 5 Större delen av de klimatåtgärder och energieffektiviseringar som identifierats av McKinsey genomförs utöver redan nämnda energiintensitetsförändring och uppgår totalt till cirka 40 TWh i besparing vilket gäller för båda scenarierna. De framtida energitillgångarna har undersökts med utgångspunkt i dagens kapacitet, med en successiv avveckling av kärnkraften fram till år 2045 på grund av dess livslängd, samt en uppskattning av ytterligare möjlig potential från dagens energikällor. En utbyggnad av de förnybara energikällorna har antagits vilket bland annat innebär en utbyggnad av vindkraften till 30 TWh år 2050, en utökning av biomassabaserad kraftvärme med upp till 20 TWh el år 2050 samt ytterligare 5-10 TWh från annan produktion av förnybar energi (våg, sol, småskalig vattenkraft, geotermisk etc.). Dessa åtgärder har bedömts som möjliga om än mycket svåra att genomföra, och kräver en långsiktig och transparent energipolitik, avsevärda forsknings- och utvecklingsinsatser samt ett regelverk som är i linje med önskat resultat. Genom en GAP-analys av tillgång och efterfrågan i de båda scenarierna ges därefter en indikation på hur framtidens energibehov kommer att täckas av tillförd energi. Slutsatser Att möta efterfrågan på värme (fjärrvärme och industriell värme) är inget problem. Sverige har goda förutsättningar att producera värme från förnybara källor, samtidigt som effektiviseringar gör det möjligt att både minska efterfrågan och koldioxidutsläppen. Resterande koldioxidutsläpp av fossilt ursprung måste däremot adresseras av industriell CCS teknik. För att klara klimatfrågan så måste t.ex. el och förnybara drivmedel ersätta fossila bränslen i transportsektorn. Detta kräver internationell samordning (politiskt, tekniskt) och riskfyllda satsningar. Samtidigt måste människans beteende väsentligt förändras. Oavsett framtida transportlösningar så är det med stor säkerhet att de för med sig en ökad efterfrågan på el. Givet de antaganden, förutsättningar och offensiva satsningar som denna studie bygger på så är risken ändå mycket stor att Sverige kommer att få ett underskott på el som uppstår från runt år 2030 och som når TWh år 2050, såvida inte vetenskapliga/tekniska genombrott sker som kraftigt ändrar på efterfrågan och/eller tillgången. Rekommendationer Genom denna studie har åtgärder identifierats som nödvändiga för att Sverige skall kunna trygga sin långsiktiga energiförsörjning (och då speciellt elförsörjningen) och samtidigt säkerställa att CO 2 -utsläppen reduceras i linje med de vetenskapliga och politiska direktiven. Många åtgärder är helt nödvändiga och möjliga, men i stort sett samtliga medför svårigheter av olika slag.

6 RAPPORT 6 För att stänga det gap som kvarstår och undvika det underskott på el som förväntas uppstå efter 2030 trots alla ovanstående åtgärder krävs antingen att efterfrågan reduceras eller att tillgångarna ökas. Många av de åtgärder som påverkar efterfrågan handlar i mångt och mycket om att göra det omöjligt, svårt eller mycket dyrare att förbruka energi. Sammantaget bedöms ytterligare åtgärder på efterfrågesidan som otillräckliga för att eliminera underskottet. Åtgärderna på tillgångssidan erbjuder dock möjligheter. Det kommer att krävas ytterligare elproduktion i form av ny regler- och/eller baskraft, och de kända tekniker som står till buds är ny kärnkraft och/eller utbyggnad av ny baskraft i form av gasproducerad el. För att uppnå en koldioxidneutral lösning behöver de naturgaseldade kraftverken också förses med CCS. För att denna typ av anläggningar skall vara i drift till år 2030 krävs beslut och genomförande inom en snar framtid.

7 RAPPORT 7 Innehåll FÖRORD 2 SAMMANFATTNING 4 1 INLEDNING 8 2 BAKGRUND 8 3 FÖRUTSÄTTNINGAR Klimathotet Minskning av utsläpp av klimatgaser Utgångspunkt för framtida energibehov Val av referensscenario 15 4 EFTERFRÅGAN Två framtider Konkurrens om begränsade resurser Klimatåtgärder Rimlighetsbedömning klimatåtgärder Prognos - efterfrågan 24 5 TILLGÅNGAR Dagens installerade kapacitet Ytterligare potential Förluster en outnyttjad resurs Rimlighetsbedömning nya tillgångar Prognos tillgång 39 6 GAP-ANALYS TILLGÅNG/EFTERFRÅGAN Värme Drivmedel El Summering 44 7 SLUTSATSER OCH REKOMMENDATIONER Nödvändiga åtgärder och förutsättningar Kritiska faktorer Hur kan kvarvarande GAP stängas Känslighetsanalys Slutsatser och Summering: åtgärder som Sverige bör vidta 49 8 REFERENSER 50 Bilaga 1 Bilaga 2 Bilaga 3 Bilaga 4 Sveriges energiförsörjning en introduktion Kärnkraft Rimlighetsbedömning klimatåtgärder Rimlighetsbedömning nya tillgångar

8 RAPPORT 8 1 Inledning Föreliggande utredning syftar till att belysa hur energibehovet (efterfrågan och tillgång) och då framförallt elenergibehovet kommer att utvecklas i Sverige under de närmaste trettio till fyrtio åren. Effekten av olika ekonomiska faktorer (priset på olja, koldioxidskatt, pris på utsläppsrätter, elcertifikat etc.) har ej beaktats, utan studien har tagit fasta på naturvetenskapliga faktorer (t.ex. tillgång på biomassa) och teknik, och vad som är möjligt eller ej utifrån detta. Studien har ej heller modellerat den framtida utvecklingen av priser på el, värme eller annan energi. Däremot har kostnader för olika åtgärder och investeringar uppskattats. Den svenska industrin använder förhållandevis mer el än många andra konkurrentländer, men mindre fossil, klimatpåverkande energi. Förädling av råvaror kräver mycket energi, men även i andra industrier har ökad automatisering och därmed ökad elanvändning varit en konkurrensfördel en fråga om överlevnad i en hårdnande global konkurrens. Även delar av tjänstesektorn, exempelvis ITsektorn är i ökande grad beroende av el. Därför är kostnaden för el en så central fråga för stora delar av det svenska näringslivet och dess konkurrenskraft. I denna rapport behandlas inte frågan om framtida priser eller totala kostnader för el, men den frågan är central att ha med vid läsningen av studien. 2 Bakgrund Klimathotet och den naturligt begränsade tillgången på fossila energislag ökar behovet av energiformer som inte ökar klimatgaserna och som samtidigt långsiktigt och hållbart kan möta efterfrågan. Intresset för vattenkraft, vindkraft, biobränslen och kärnkraft har därför ökat kraftigt under de senaste 5-10 åren. Vad gäller kärnkraft konstaterade Vattenfall/McKinsey att en global utbyggnad av kärnkraften kraftigt skulle kunna reducera utsläppet av växthusgaser. Vad olyckan i Japan kommer att innebära för kärnkraftens utveckling är ännu för tidigt att säga, även om det redan har varit en pådrivande faktor i Tysklands beslut att avveckla kärnkraften till Idag använder ca trettio av världens länder kärnenergi för att producera el. Kärnkraften svarar för ca en femtedel av världens elförsörjning. I Sverige täcker kärnkraften ungefär hälften av elbehovet, med cirka 70 TWh el producerat per år. Kärnkraftens vara eller icke vara har dock under den senaste trettioårsperioden diskuterats i Sverige. Som ett första steg i den kontrollerade avvecklingen som beslutades efter folkomröstningen 1980 stängdes Barsebäcks båda reaktorer 1999 respektive Vattenfall, The Landscape of Global Abatement opportunities up to 2030

9 RAPPORT 9 För närvarande pågår en uppgradering av kvarvarande tio reaktorer, som om den genomförs fullt ut ska ge ca 8-9 TWh/år d v s ungefär lika mycket som Barsebäck gav. En viktig fråga i sammanhanget har varit reaktorernas livslängd. Vid tiden för folkomröstningen bedömdes livslängden för reaktorerna till ca tjugofem år. Efter de moderniseringar och uppgraderingar som skett i kärnkraftverken bedöms idag den tekniska livslängden till sextio 2 år. Detta skulle innebära att dagens tio svenska reaktorer skulle tas ur drift under perioden De minsta reaktorerna kan däremot av ekonomiska skäl stängas efter femtio år. I juni 2010 antog den svenska riksdagen den lag som möjliggör att ersätta dagens 10 kärnkraftreaktorer med nya, på samma platser som de befintliga nu finns. Idrifttagandet av en ny reaktor är också villkorat av att en befintlig gammal reaktor stängs samtidigt. Lagen trädde i kraft 1 januari Sedan början av 80-talet har också alternativa energikällor som biomassa, vindkraft, vågkraft och solceller successivt utvecklats och utgör idag, framförallt biomassa och vindkraft, ett viktigt inslag i Europas energiförsörjning. Det EUdirektiv för förnybar energi som trädde i kraft 2009 har målsättningen att EU ska öka sin andel förnybar energi från en nivå på strax under 10 procent till 20 procent. Den stora delen av denna ökning väntas komma inom elproduktion. I Sverige har vi sedan 2003 elcertifikatsystemet som stimulerar tillkomsten av förnybar el. Ambitionen inom systemet höjdes 2009 och målet är nu 25 TWh ny förnybar kraft till Beroende på faktorer som energibehovets utveckling, utbyggnad av alternativa energikällor, kärnreaktorernas livslängd etc. kommer tillgången på energi att ändras över åren. 2 Bilaga 1, Kärnkraft

10 RAPPORT 10 3 Förutsättningar 3.1 Klimathotet Den klimatförändring som nu pågår påverkar oss och kommer att påverka oss genom såväl direkta som indirekta effekter. Vad gäller de direkta effekterna kommer den stigande temperaturen att åstadkomma såväl ökad torka som ökad nederbörd. I Figur 3-1 åskådliggörs vilka områden som bedöms drabbas av dessa direkta effekter. Andra direkta effekter som diskuteras är bland annat en höjning av havsytan vilket snabbt kommer att påverka många tättbefolkade områden. I detta sammanhang bör också nämnas den ökade risken för extrema väderhändelser såsom: Värmebölja Torka Storm Översvämning Det är också viktigt att konstatera att dessa effekter inte är jämnt fördelade över jordklotet utan de fattigaste länderna kommer att drabbas tidigast och hårdast. Klimatförändringarna drabbar alla! Ökad torka Ökad nederbörd Källa: IPCC, Vattenfall Figur 3-1 Direkta effekter av klimatförändringen

11 Ton CO 2 per capita 3.2 Minskning av utsläpp av klimatgaser RAPPORT 11 De globala utsläppen av klimatgaser var år 2005 ca 46 Gton CO 2 ekv. År 2030 antas de bli cirka 70 Gton CO 2 ekv om vi inte gör några förändringar (s.k. scenario BAU, Business As Usual), men med normala effektiviseringar antar man att utsläppsnivån år 2030 begränsas till 58 Gton CO 2 ekv (s.k. referens scenario). Det långsiktiga globala målet (år 2100) är att komma ned från dagens 6-7 ton/världsmedborgare till ca 1 ton/världsmedborgare i utsläpp av CO 2 ekv, se Figur 3-2. De totala utsläppen är då på nivån 10 Gton, vilket motsvarar en halt på ppm CO 2 -ekv i atmosfären. Detta långsiktiga mål har dock en tendens till att bli lägre varje gång forskarna gör en ny bedömning. Världens CO 2 - utsläpp måste minskas till ca 1 ton/capita år 2100 CO 2 -utsläpp för att klara ppm USA 5 Sverige Världen År Källa: IPCC, Sternrapporten Figur 3-2. Målet är att reducera växthusgaserna till ca 1 ton CO 2 -ekvivalenter per världsmedborgare. CO 2 - utsläppen i form av användning av billig fossil energi har historiskt varit starkt korrelerad till ekonomisk tillväxt. Utmaningen är nu att bryta (eng. decouple) detta samband så att det är möjligt att ha en ekonomisk tillväxt utan motsvarande ökning i CO 2 utsläpp, eller snarare, samtidigt kraftigt reducera utsläppen. I detta sammanhang har Sverige varit framgångsrikt och kraftigt reducerat sin användning av fossil energi, vilket tydligt framgår av Figur 3-3. Här åskådliggörs hur den ekonomiska tillväxten har ökat med 80 % på de senaste 25 åren men där CO 2 -utsläppen trots det har legat på en konstant nivå. Ekonomisk tillväxt i förhållande till använd mängd fossil energi (BNP/CO 2 - utsläpp) är ett mått på så kallad koldioxideffektivitet.

12 Index (2005 = 1) Index (1993=100) RAPPORT 12 Sveriges koldioxideffektivitet har ökat med 1,8 ggr på 13 år Sveriges BNP och CO 2 utsläpp Coupled BNP (fasta priser) CO 2 -utsläpp Decoupled 80 Källa: SCB År Figur 3-3 Sveriges har lyckats med att bryta kopplingen mellan ekonomisk tillväxt och utsläpp av klimatgaser. Den stora utmaningen för Sverige och resten av världen är nu att realisera en liknande utveckling över de kommande åren. 10,000 9,000 8,000 7,000 men det krävs samma takt även nästa år 6,000 5,000 4,000 3,000 Nödvändig koldioxideffektivitet (BNP/utsläpp) 2,000 1,000 0, Källa: McKinsey, Sternrapporten År Figur 3-4 Behovet av fortsatt hög koldioxideffektivitet

13 RAPPORT 13 Det betyder att koldioxideffektiviteten (BNP/CO 2 ) under de närmaste 50 åren måste förbättras med en faktor 10, vilket kan jämföras med den historiska utvecklingen av t.ex. industriell arbetskraftproduktivitet som under mer än 100 år också ökat med en faktor 10. Människan har alltså varit med om denna magnitud tidigare men inte på så pass kort tid som mindre än 50 år. 3.3 Utgångspunkt för framtida energibehov För att kunna blicka framåt och förstå hur utvecklingen av energibehovet kommer att förändras har ansatsen i denna studie varit att utgå från historiska data på dels befolkningsutvecklingen och dels den ekonomiska utvecklingen i form av bruttonationalprodukt (BNP). Vidare har också frågan om hur effektivt Sverige har använt och kommer att använda sin energi analyserats, det vill säga energiintensiteten (energi/bnp). Ett annat viktigt grundantagande är att Sverige ska sträva efter att vara en nettoexportör av el. Logiken bakom detta antagande är dels att fullt utnyttja Sveriges möjlighet att producera fossilfri el vilket är viktigt för att komma till rätta med klimatfrågan och dels för att säkerställa att Sverige själv tar ansvar för sin energiförsörjning och inte skapar ett importberoende associerat med stora ekonomiska och politiska risker. Detta innebär att för enskilda år (t.ex. torrår, kall vinter) så kan det föreligga ett importbehov men för ett snittår skall det finnas marginal för export Befolkningstillväxt Befolkningstillväxten i Sverige har varit ca 0,5 % i genomsnitt per år sedan Denna studie har utgått från att denna tillväxt fortsätter i ungefär samma takt till Detta skulle betyda att 2030 är befolkningen ca 10 miljoner i Sverige Ekonomisk tillväxt Beträffande den ekonomiska tillväxten kan man konstatera att sedan början av 1970-talet har den årliga ekonomiska tillväxten (BNP) i genomsnitt varit ca 2,0 % och sedan 1997 ca 2,5 %. I denna rapport har ansatts ett huvudscenario med en fortsatt ekonomisk tillväxt på 2,0 % per år Utveckling av energiintensiteten För att beskriva hur effektivt energin används införs också begreppet energiintensitet. Energiintensiteten avser hur mycket energi som åtgår för ekonomisk tillväxt. Energiintensiteten är således både ett mått på hur effektivt vi använder energin rent tekniskt (t.ex. genom kontinuerliga förbättringar och produktut-

14 Energiintensitet RAPPORT 14 veckling) men också hur mycket ekonomisk tillväxt som skapas av denna energi (t.ex. samhällets val och utveckling av industristrukturen). Således minskas energiintensiteten vid en högre grad av energieffektivisering. Den minskas också om man ändrar samhällsstrukturen från ett renodlat råvarusamhälle till ett samhälle där mer förädlade produkter produceras eller till ett mer utpräglat tjänstesamhälle. Som framgår av Figur 3-5 har energiintensiteten i Sverige minskat med 1,1 2,2 % per år sedan Energiintensiteten minskar Sveriges energiintensitet (energimängd/bnp) 140% 120% 100% 80% 1,1-2,2 % per år 60% 40% 20% 0% År Källa: SCB, bearbetad data från IEA Figur 3-5 Energiintensitetens utveckling under perioden 1980 till 2006 År 2007 var energiintensiteten 2,2 kwh/us$ BNP baserad på totalt tillförd energi (vilket motsvarar 1,43 i slutlig användning). Snittet i Europa var 2,4 kwh/us$ BNP och snittet globalt (beräknat på 200 länders inrapportering till EIA) var 3,6 kwh/us$ BNP. Det fanns 40 länder med lägre energiintensitet än Sverige, varav Japan med sina 1,3 kwh/us$ BNP hade lägst intensitet av de industrialiserade länderna. Bland länder med jämförbar energiintensitet återfanns bl.a. Gabon, Cameron, Tyskland och Frankrike. Finland, som har ett liknande klimat och industristruktur som Sverige, hade en energiintensitet på 2,7 kwh/ US$. För att belysa hur viktig minskningen i energiintensitet för den framtida energianvändningen är har följande diagram tagits fram, se Figur 3-6.

15 Total energianvändning [TWh] RAPPORT 15 Framtida energianvändning Energianvändning vid BAU och referensscenario BAU Energiintensitetsminskning 1,5% per år Referensscenario (2% BNP-tillväxt) År Källa: ÅF-analys Figur 3-6 Betydelsen av energiintensitet Om man utgår från 2008/2009 års slutliga energiförbrukning om ca 430 TWh kommer energiförbrukningen att vara ca TWh år 2050, vid en förväntad befolkningsökning på 0,5 % per år, en ekonomisk tillväxt om 2,0 % per år och en konstant energiintensitet. Om man däremot minskar energiintensiteten med 1,5 % per år, motsvarande > 40 % total effektivisering fram till 2050, vilket torde vara en möjlig nivå enligt trenden de senaste 25 åren, kommer energiförbrukningen att 2050 att begränsas till ca 530 TWh, vid samma ekonomiska tillväxt och befolkningstillväxt. 3.4 Val av referensscenario För att kunna bedöma den framtida energianvändningen i Sverige har sammanfattningsvis i denna studie följande grundantagande gjorts: Befolkningstillväxten är 0,5 % per år. Vilket är samma nivå som gällt under de senaste drygt 50 åren i genomsnitt. Ekonomiska tillväxten (BNP) är 2,0 % per år. Detta är lägre än vad det har varit sedan 1997 (2,5 %), men i linje vad som åstadkommits under en längre period (2 % sedan 1970). Energiintensiteten minskar med 1,5 % per år. Denna naturliga effektivisering är i linje med historiskt uppnådda värden. Observera att

16 RAPPORT 16 detta inte inkluderar speciella klimatåtgärder, vilka diskuteras och behandlas separat i 4.3. Energianvändningen i detta referensscenario stämmer väl överens med Energimyndighetens långtidsprognoser 2006 och 2008 samt den framräknade energianvändningen för Sverige som presenteras i rapporten European Energy and Transport Trends to 2030, beställd av EU kommissionen. Energimyndigheten bedömer att befolkningen i Sverige är ca 9,7 miljoner 2025 och i EU rapporten bedöms befolkningsutvecklingen nå 9,9 miljoner 2030 medan denna studieräknar med 10 miljoner år 2030 och ca 11 miljoner år Vad gäller den ekonomiska tillväxten så ansätter Energimyndigheten en BNP tillväxt om 2,1 2,4 % medan EU rapporten använder sig av 2,0 2,2 % där det lägre värdet gäller för de äldre EU staterna (EU-15). Således överensstämmer studiens antaganden väl med liknande studier.

17 RAPPORT 17 4 Efterfrågan 4.1 Två framtider För att belysa hur energianvändningen i Sverige kommer att förändras i framtiden har två möjliga scenarier valts. Bägge utgår från en befolkningstillväxt om i genomsnitt 0,5 % per år och en ekonomisk tillväxt om 2,0 % per år. Dagens energiintensitet om ca 1,43 kwh/us$ BNP (slutlig användning) antas minska till 0,76 (scenario Utveckla) respektive 0,64 (scenario Förändra) år 2050, Figur 4-1. När det gäller efterfrågan på energi är det mest relevant att titta på slutlig användning av energi och inte primär energi. Vart är vi på väg? Utveckla ENERGI- INTENSITET (KWh/US$) 0 2 ENERGI- INTENSITET (KWh/US$) Förändra ENERGI- INTENSITET (KWh/US$) Källa: Projekt Göteborg 2050, Vägval för Sverige, Teknisk framsyn, Energiläget 2050, ÅF Figur 4-1 Två alternativa scenarier baserade på olika utveckling av energiintensiteten Scenario Utveckla innebär att industristrukturen liknar den av idag. Varuproduktion ökar främst genom ökad export. Bostads- och servicesektorns totala energianvändning ökar endast marginellt. Detta motsvarar det referensscenario som presenterades i kapitel 3.4. Energiintensiteten minskar i detta scenario med 1,5 % i genomsnitt per år. Fram till 2050 har den faktiska energiintensiteten därmed reducerats från 1,43 kwh/us$ till 0,76 kwh/us$. Scenario Förändra innebär ett något mer utvecklat tjänstesamhälle, där andelen av den tyngre och mer energiintensiva industrin har omstrukturerats och vi värderar vår tid tydligare med ett ökat behov av tjänster som följd. Exempelvis så bedöms att tranportsektorns energianvändning ökar mindre i detta fall på grund

18 RAPPORT 18 av minskat transportbehov i industrin samt förändringar i samhället som innebär energieffektivare resor och ändrade resvanor. Energiförbrukningen inom bostads- och servicesektorn ökar mer relativt de andra sektorerna beroende på en ökad andel tjänsteproduktion. Energianvändningen inom industrin ökar endast marginellt. I Förändra så reduceras energiintensiteten med 1,9 % i genomsnitt per år. Fram till 2050 har den faktiska energiintensiteten därmed reducerats från 1,43 till 0,64 kwh/us$. Riksdagen beslutade år 2009 om ett antal nya mål för den svenska energipolitiken till 2020, bland annat målet om 20 % effektivare energianvändning år Detta motsvarar en minskning av energiintensiteten med 1,7 % per år, dvs. målet ligger mitt emellan de två scenarierna 3. Det är inte helt entydigt hur EUkommissionen fastslagna mål om 20 procent primär energibesparing kan uppfyllas i de två scenarierna men detta mål är inte rättsligt bindande för medlemsstaterna och har heller inte tagits fasta på i regeringens energiproposition. Det är inga drastiska skillnader mellan de båda scenarierna eftersom båda utgår från samma befolkningstillväxt och ekonomiska tillväxt, utan det handlar om en smärre och successiv förskjutning av samhällsstrukturen. För båda fallen bedöms exempelvis att andelen el inom industrin ökar p.g.a. en ökad automatiseringsgrad. För båda fallen gäller också att energianvändningen ökar mest inom tranportsektorn. Värmeanvändningen bedöms minska inom bostadssektorn i båda fallen, medan elanvändningen ökar både i andel och i faktisk mängd. Efterfrågan på fjärrkyla antas fortsätta att öka. År 2009 stod fjärrkylan för 0,8 TWh och bedömd framtida efterfrågan uppgår till 2-5 TWh, varav elförbrukning står för en mindre andel. Denna skillnad i samhällsstruktur medför dock förändringar i energianvändningen på längre sikt vilket framgår av Figur 4-2. På 40 år (fram till år 2050) uppstår en skillnad på ca 80 TWh, varav TWh utgör skillnaden i elanvändning, ytterligare TWh i värme och TWh i drivmedel. Skillnaden i efterfrågan på el motsvarar tre moderna kärnkraftsreaktorer. 3 Regeringens klimat- och energiproposition, SOU 2008/09:163

19 Total energianvändning [TWh] RAPPORT 19 Det skiljer 83 TWh mellan de två scenarierna år 2050 Prognos energianvändning Utveckla 83 TWh Förändra År Källa: ÅF-analys Figur 4-2 Energianvändning i olika framtidsscenarier. 4.2 Konkurrens om begränsade resurser Våra begränsade gröna energiresurser gör att det kan uppstå en konkurrenssituation mellan energianvändarna. Elbehovet kommer att öka i framtiden, lett av en stark efterfrågan inom både industri- och transportsektorn. Industrins elbehov förväntas öka för att konkurrenskraft och produktivitetsutveckling skall kunna upprätthållas. Samtidigt måste också elen in i transportsektorn till mycket större del än idag för att minska CO 2 -utsläppen och bryta det fossila beroendet. Biomassa måste successivt och så långt det går ersätta de fossila bränslen som används inom industri- och transportsektorn. Industrin kommer ha ett fortsatt behov av fossil värme för vissa processer, t.ex. reduktion av järnmalm, men övrigt värmebehov inom industrin bör tillgodoses med biomassa i så hög utsträckning som möjligt. Till detta kommer bostadssektorns behov av både fjärrvärme och fjärrkyla. Transportsektorn måste ersätta fossilt bränsle med biobränsle för att klara klimatfrågan, framförallt för tunga fordon som har få andra alternativ.

20 Kostnad för åtgärd SEK per ton CO 2 ekv RAPPORT Klimatåtgärder Utöver de energieffektiviseringar som ligger naturligt i vår samhällsutveckling behöver Sverige och världen genomföra åtgärder som minskar koldioxidutsläppen. Åtgärderna kan delas in i fyra kategorier; Eliminera energiberoendet, vilket kan ske genom att t ex minska användningen, öka återvinningen, ändra vanor. Ersätta källan, dvs. ersätta fossila bränslen med icke fossila. Effektivisera användningen genom utveckling av ny teknik och implementering av BAT (best available technology) End of pipe åtgärder t ex genom CCS-teknik (carbon capture and storage) McKinsey har på uppdrag av Svenskt Näringsliv våren 2008 tagit fram en rapport som redovisar möjligheter och kostnader för att reducera växthusgasutsläpp i Sverige. Åtgärderna är sammanställda för varje sektor och visar reduktionen av koldioxid samt kostnaden för detta i kr/ton reducerad CO 2ekv, Figur 4-3. Det finns en stor potential att minska utsläppen med befintlig teknik Kostnadskurva över CO 2 -reducerande åtgärder Reduktionspotential Milj ton CO 2 ekv Källa: McKinsey Figur 4-3 Kostnadskurvor, CO 2 -reduktion En sammanställning av möjliga klimateffektiviseringar till år 2030 visas i Figur 4-4 nedan. Diagrammet visar möjlig reduktion av koldioxid respektive energi.

21 RAPPORT 21 Möjliga klimat- och energieffektiviseringar till år Mton CO2 TWh Skillnaden mellan Utveckla och Förändra 0 Eliminera Ersätta Effektivisera End of pipe Källa: McKinsey, ÅF Figur 4-4 Möjliga klimat- och energieffektiviseringar till år 2030 Under rubriken Eliminera finns skillnaden mellan de två scenarierna Utveckla och Förändra, vilken i energitermer är ca 40 TWh år 2030 respektive ca 80 TWh år Ersätta är åtgärder där fossila bränslen ersätts med icke fossila. Detta påverkar inte energiförbrukningen primärt men får däremot en effekt på koldioxidutsläppen. Effektivisera är en summering av olika åtgärder som reducerar efterfrågan inom alla sektorer. End-of-pipe är i detta fall lagring av koldioxid med CCS-teknik. 4.4 Rimlighetsbedömning klimatåtgärder Av de åtgärder som presenteras av McKinsey är många lönsamma redan idag. Att dessa åtgärder inte redan är genomförda tyder på att det inte bara är kostnaden för åtgärden som har betydelse för om den utförs eller inte, utan andra faktorer spelar också in såsom t ex vårt beteende. Därför har en rimlighetsbedömning gjorts av åtgärderna, se Figur 4-5. Denna bedömning ligger sedan till grund för den slutliga prognosen för energiefterfrågan som presenteras i kapitel 4.5.

22 RAPPORT 22 Rimlighetsbedömningen av klimatåtgärder är utförd här och nu, det vill säga med den kunskap som finns i dag om ny teknik och inte med hänsyn tagen till framtida teknikutveckling. Rimlighetsbedömningarna är kvalitativa och gjorda med avseende på fyra olika aspekter; politiska, tekniska, ekonomiska och beteende samt i tre olika nivåer där Grönt = Troligt Gult = Osäkert Rött = Osannolikt Med politiska aspekter avses exempelvis politiska beslut, styrmedel, opinion och lagstiftning. Tekniska aspekter kan vara outvecklad teknik, begränsningar i infrastruktur eller kapacitetsbegränsningar. Ekonomiska aspekter avser åtgärdens generella kostnadseffektivitet och beteende är ett mått på människans förändringsbenägenhet. Ytterligare förklaring till rimlighetsbedömning av klimat- och energieffektiviseringsåtgärder beskrivs närmare i bilaga 3.

23 RAPPORT 23 Klimat- och energieffektiviseringsåtgärder Ökad återvinning Eco-driving Effektivisering av konventionella fordon Ersätta fossila bränslen för uppvärmning inom industrin Ersätta fossila bränslen inom bostadssektorn Förbättrade industriprocesser Hybridiseringar Rötning/nedbrytning av slam inom industrin Energisnålare hus och lokaler Grönare jordbruk och avfallshantering Ändrade resvanor Ersätta fossila bränslen inom transportsektorn Elbilar och plug-in hybrider Bättre utnyttjande av spillvärme CCS Bränsleceller Totalt Politiskt Tekniskt Ekonomiskt Beteende Troligt Osäkert Osannolikt Figur 4-5 Rimlighetsbedömning av klimat- och energieffektiviseringsåtgärder

24 RAPPORT 24 Många av åtgärderna utgörs av energieffektiviseringar av olika slag. Effektiviseringar är oftast lönsamma och av de åtgärder som presenteras finns få som inte är mogna rent tekniskt, undantaget elbilar, bränsleceller och CCS-teknik. Oftast är den kritiska faktorn beteendet och här krävs styrmedel och subventioner för att stimulera att åtgärderna realiseras. Att ersätta fossila bränslen kräver ofta investeringar i nya anläggningar, nya pannor i industri och bostadssektorerna och nya biodrivmedelsproduktionsanläggningar i transportsektorn. På grund av investeringskostnaderna och de relativt osäkra styrmedlen är dessa åtgärder inte lika självklara. 4.5 Prognos - efterfrågan Efter rimlighetsbedömningen av möjliga klimat- och energieffektiviseringsåtgärder redovisas en slutlig och trolig efterfrågan på energi (el, värme och drivmedel) i Figur 4-6. Åtgärderna antas vara genomförda till år Trolig efterfrågan Scenario Utveckla (TWh) Källa: ÅF-analys Drivmedel Värme (fjärr- och processvärme) Före klimatåtgärder Efter klimatåtgärder El Figur 4-6 Trolig efterfrågan efter klimatåtgärder Efterfrågan på el påverkas endast marginellt av klimatåtgärderna eftersom dagens elproduktion har en mycket liten fossil andel. En ökad materialåtervinning samt förbättrade processer inom industrin kan minska behovet med ca 2 TWh. Efterfrågan på drivmedel minskar med 13 TWh, främst genom effektiviseringar av konventionella fordon och en ökning av antalet hybridfordon.

25 RAPPORT 25 Efterfrågan på värme antas minska med 22 TWh genom ökad återvinning och förbättrade processer i industrin samt att hus och lokaler blir energisnålare i bostadssektorn.

26 RAPPORT 26 5 Tillgångar 5.1 Installerad kapacitet Sveriges energianvändning, exklusive drivmedel, uppgick 2007 (2009) till ca 300 (280) TWh (varav 140 (130) TWh el och 160 (150) TWh värme) efter omvandlings- och distributionsförluster. Den största produktionen av värme och el är processvärme inom industrin följt av kärnkraft, vattenkraft och fjärrvärme. Övrig produktion sker genom småskalig värmeproduktion (lokaler och bostäder), kraftvärme samt vindkraft. Levererad fjärrkyla uppgick år 2009 till 0,8 TWh. Fjärrkylan består till stor del av frikyla och värmeväxlad kyla vilket innebär att det åtgår << 0,8 TWh el för själva energiproduktionen. Sverige har den högsta andelen förnybar energi i förhållande till slutlig energianvändning i hela EU, tack vare god tillgång på vattenkraft och biomassa. Om man utgår från dagens kapacitet och antar att denna behålls fram till 2050 utan några utbyggnader eller kapacitetshöjningar (förutom effekthöjningar i kärnkraftverken) men antar att kärnkraften kommer att avvecklas när dess livslängd är slut får detta konsekvenser för den totala energikapaciteten, vilket visas i Figur 5-1 nedan. Kärnkraftens livslängd har satts till 60 år. Energikapaciteten kommer att minska successivt från år 2032 och landa på 230 TWh år 2045 då den sista reaktorn avvecklas. Det är viktigt i sammanhanget att skilja på produktionskapacitet av elenergi och värmeenergi. Förhållandet mellan dessa kommer att ändras betydligt efter att kärnkraften avvecklas, under förutsättning att biobränslen och fossila bränslen används på samma sätt i framtiden som idag.

27 Nettoproduktion (TWh) RAPPORT års nettoenergiproduktion med och utan kärnkraften Sveriges energikapacitet 2008 extrapolerad till 2050 med avvecklande av kärnkraften, nettoproduktion efter omvandlings- och distributionsförluster Värmeproduktion byggnader Fjärrvärme Kondenskraft och gasturbiner El från mottryck i industrin El från kraftvärme Vindkraft Värmeproduktion för industrin VÄRME 100 Kärnkraft 50 Vattenkraft År EL Källa: SCB, Svensk Energi, Energimyndigheten, Kärnkraftsäkerhet och utbildning AB, Swedeenergy AB Figur 5-1 Sveriges energikapacitet 2008 extrapolerad till 2050 med avvecklande av kärnkraften, nettoproduktion efter omvandlings- och distributionsförluster 5.2 Ytterligare potential från dagens energikällor För att kunna bedöma den framtida energitillgången behöver man göra en uppskattning av potentialen för varje möjlig energikälla. Bedömningen avser uppskattad mängd värme + el från biomassa (inkl. torv och avfall), el från vattenkraft, vindkraft, vågkraft och solkraft, samt solvärme och geotermisk värme. Energimängden är uttryckt som nettoleverens till användaren, d.v.s. efter omvandling och distributionsförluster. Det råder självfallet en stor osäkerhet i att uppskatta en framtida potential om år, vilket förklarar den stora diskrepansen mellan olika enskilda studier, men givet detta så kan den teoretiskt möjliga potentialen sammanfattas enligt Figur 5-2 nedan.

28 RAPPORT 28 Nya potentiella energitillgångar Teoretisk nettoproduktionspotential (TWh) Biomassa totalt (inkl. torv & avfall) Vattenkraft (inkl småskaligt) Vindkraft Luft- och geovärme? XX Solel och solvärme? Vågkraft? Källa: Lunds Universitet, Elforsk, Svebio, Svensk Energi AB, Svenska värmepumpföreningen, Solenergiföreningen, Seabased, Näringsdepartementet, Europeiska komissionen, Fraunhofer Institute, SERO, Naturvårdsverket, NUTEK, Azar & Lindgren, LRF Figur 5-2 Teoretisk nettoproduktionspotential från biomassa (värme/el), vattenkraft, vindkraft, luft- /geovärme, solel/solvärme och vågkraft Luft- geo- och solvärme producerar enbart värmeenergi. Vind, våg, vatten och solkraft ger bara el. Vid produktion av värme från biomassa samt solvärme räknas 10 % bort i distributionsförluster, motsvarande dagens förluster i fjärrvärmenätet, och vid produktion av el från vind, våg, sol, vatten räknas 7,5 % bort i distributionsförluster, motsvarande dagens förluster i elnätet. Geotermisk värme antas kunna användas direkt utan förluster Biomassa Biomassan har den i särklass största uppskattade framtida teoretiska potentialen, utöver dagens kapacitet, bland de förnyelsebara energislagen, med ytterligare ca 110 TWh till år 2030 och med 180 TWh till år 2050 (Figur 5.2 ovan). År 2007 stod biomassa totalt för ca 100 TWh nettoproduktion, d.v.s. den outnyttjade potentialen år 2030/2050 bedöms kunna bli lika stor som 2007 års nettoproduktion. Observera dock att detta är enbart en teoretisk potential då den inte tar hänsyn till vad/hur biomassan kan komma att utnyttjas. Det är främst en reell ökning av skogstillväxten, en effektivare användning av skogsråvaran (t.ex. GROT) och åkerarealen, som möjliggör detta, inte en minskning av den alternativa användningen (t.ex. papper, trävaror). Biomassan kan delas in i olika kategorier beroende på ursprung, vilka påverkar de tekniska, ekonomiska och politiska förutsättningarna att kunna utnyttja den. I denna studie delas den in i följande kategorier; 1. Träd- och skogsbränslen 2. Åkerodlade bränslen

29 RAPPORT Torv 4. Avfall (biologiskt) 5. Returlutar från massaindustrin Potentialen att utnyttja biomassa i framtiden skiljer sig avsevärt mellan de olika kategorierna, vilket illustreras i Figur 5-3 där potentialen anges med ett intervall (min- och maxvärden). Den stora osäkerheten i siffrorna (olika studier/analyser/antaganden) ger sig till känna genom att dessa intervall är relativt stora. Hur mycket kan man få ur biomassan? Uppskattad nettoproduktionspotential (TWh) Biomassa totalt Trädbränslen Åkerodlade bränslen Torv max min max min max min max min Avfall max min Returlutar max min Källa: Svebio, LRF, SLU, Skogsindustrierna, Kommissionen mot oljeberoende, Lunds Universitet Figur 5-3 Uppskattad produktionspotential för varje kategori biomassa till 2030 och Den framtida potentialen (dagens tillgångar plus nya) att utnyttja bioenergi finns framförallt i träd- och skogsbränslen, torv och åkergrödor. Dessa kategorier innebär emellertid ianspråktagande av mark vilket kan betyda konkurrerande ekonomiska intressen och/eller politiska/opinionsmässiga svårigheter med utnyttjandet. T.ex. så är värmeunderlaget till stor del avgörande för huruvida produktion av el i ett kraftvärmeverk är möjligt eller ej. Biomassa kan användas till att producera energi i olika former; värme och el i ett kraftvärmeverk, enbart värme i ett värmeverk, eller också för att framställa flytande eller gasformiga bränslen. Beroende på hur man använder biomassan kan man få olika stort utbyte av den ingående energimängden. Detta illustreras i Figur 5-4 där energimängden efter omvandlingsförluster visas i procent av den ingående energimängden.

30 RAPPORT 30 Vad kan vi få ut av biomassan? Relativt utbyte (100% = biomassans totala energiinnehåll) Metanol och DME Cellulosaetanol (inkl biogas som biprodukt) El Värme Drivmedel Värmeproduktion Elproduktion % Källa: IVA, ÅF, Svensk Fjärrvärme Figur 5-4 Energiutbytet av biomassa (%) beroende av hur den används. Tillverkning av metanol eller DME (dimetyleter) och värmeproduktion har ett utbyte på ca 90 %, medan elproduktion något lägre, ca 85 %. Lägst utbyte har tillverkning av cellulosaetanol (från trä) på högst ca 78 %, en siffra som är överskattad då vi har antagit att biogasen som uppstår som restprodukt kan användas som fordonsbränsle utan uppgradering. Dessutom har antagits att den andra restprodukten lignin kan förbrännas med värmeutvinning med samma utbyte som biomassa i övrigt. Naturligtvis finns det flera möjliga fordonsbränslen som kan produceras från biomassa, metanol och DME är bara exempel Vatten I stora drag anses vattenkraften i Sverige vara utbyggd så när som på de fyra så kallade nationalälvarna. Emellertid finns potential att utvinna mer vattenkraft i Sverige, dels genom fortsatt utbyggnad i redan exploaterade älvar och justeringar av befintliga kraftverk och dammar, och dels genom att utnyttja småskalig vattenkraft i mindre vattendrag (< 1,5 MW). Dessutom finns ytterligare vattenkraftpotential om man sänker ambitionen om långtgående miljöhänsyn (ca 5-7 TWh/år). Den sammanlagda potentialen för tillkommande vattenkraft uppgår till ca TWh/år, varav nationalälvarna står för ca TWh. Levererad energi från vattenkraften varierar avsevärt från år till år beroende på nederbörd, temperatur och andra miljöfaktorer. År 2009 gav vattenkraften ca 65 TWh, men har varierat från 51 TWh år 1996 till 78 TWh år 2000.

31 RAPPORT 31 Vattenkraften är en mycket viktig komponent i Sveriges elkraftsystem för framtiden då den kan reglera intermittenta kraftkällor såsom vindkraft. Potential för utbyggnad av vattenkraften finns helt och hållet i norra Sverige, vilket skulle innebära ett stort tillkommande behov av transmission till elkonsumenterna i södra Sverige, en teknisk fråga som diskuteras mer under nästa kapitel Vind Vindkraften i Sverige ligger ännu i startgroparna och gav år 2009 en leverans på ca 2,5 TWh och år 2010 ca 3,5 TWh (preliminära siffror), men utbyggnadspotentialen anses vara stor. Regeringen/ riksdagen har satt upp följande utbyggnadsmål; 10 TWh till 2015 (nationellt utbyggnadsmål) 30 TWh till 2020 (förslag till nationell planeringsram) Inom den nationella planeringsramen har angivits att ca 1/3 skall vara havsbaserad och 2/3 landbaserad. Den havsbaserade vindkraften är dyrare att bygga per installerad effekt, men har en högre tillgänglighet uttryckt som antal fullasttimmar per år tack vare mer gynnsamma vindar till havs. Vindkraften är emellertid ett jämförelsevis svagt kraftslag med avseende på tillgänglighet, vilket illustreras i diagrammet nedan; Energislagens tillgänglighet Antal fullasttimmar per år Vindkraft (land) Vindkraft (hav) Vattenkraft Kraftvärme Kraftvärme (avfall) Kärnkraft Källa: Elforsk Figur 5-5 Tillgänglighet (antal fullasttimmar/år) per energislag. Införandet av intermittent kraft såsom vindkraft i systemet innebär en ökad komplexitet, bland annat beroende på ett förändrat behov av reglerkraft och

32 Vindkraftsinvestering RAPPORT 32 förstärkningar av elnätet. Problematiken kring reglerbarheten i det svenska systemet diskuteras vidare i bilaga 1: Sveriges Energiförsörjning en introduktion. Danmark och Spanien är exempel på länder där vindkraften byggts ut kraftigt under de senaste åren, och i bilagan jämförs förutsättningarna för det svenska energisystemets reglerbarhet med motsvarande förutsättningar för de danska och spanska energisystemen. En stor utbyggnad av vindkraften (ca 30 TWh) innebär stora följdinvesteringar i stamnät, regionala och lokala kraftnät utöver ökande kostnader för reglering och balanskraft. Tillkommande kostnader i näten för en sådan utbyggnad uppgår till storleksordningen miljarder kronor, se Figur 5-6. Värt att notera är den stora naturliga osäkerhet som finns i siffror av denna typ. Större förstärkningar och utbyggnader av kraftnätet omfattas av tillståndsprocesser, projektering, byggplanering, utförande och driftsättning. Ledtiderna för dessa utbyggnader kan vara ca 5 år, vilket kan innebära ett hinder för en snabb utbyggnad av vindkraft i de områden där en sådan förstärkning behövs. En stor utbyggnad av vindkraften till vissa uppsatta tidsmässiga mål, förutsätter således en parallell planering och förstärkning av kraftnäten. Vindkraft Framtida investeringar (MSEK) Vindkraftsparken* Transport, montage, fundament Nya vägar Internt elnät Utrustning (styrning, övervak.) Administration, projektering Tillstånd etc. Anslutning mot nät 30 TWh Lokala/regionala nät Ny transmissionsledning Brytare, linjefack, kabelfack Markarbeten station Transformering Byggnad Kontrollutrustning Energiavgift Effektabbonemangsavgift Stamnät** Ny stamledning / 2 HVDCkablar Balanskostnader Reglerkraft Överföringsförluster 10 TWh *20 år avskrivning **5% ränta, 30 års livslängd Följdinvesteringar i nätet Källa: Svenska kraftnät, Energimyndigheten, Elforsk, ÅF-analys Figur 5-6 Vindkraftens investeringar. I Sverige krävs det fyra olika tillstånd för utbyggnad av vindkraft på land och ytterligare två för utbyggnad till havs. Uppförandet av vindkraftverk idag kan bli föremål för parallella processer där prövningarna är snarlika. Det innebär att det kan ta lång tid för den som vill uppföra vindkraftverk att få alla nödvändiga tillstånd på plats.

33 Potential (TWh) nettotillskott RAPPORT 33 Det är svårt att jämföra handläggningstider för olika länder men i exempelvis Tyskland har man en koncentrerad prövning för alla olika tillstånd vilket förenklar handläggningen samt även kan förkorta ansökningstiden Övriga förnybara energikällor Till de övriga förnyelsebara energikällorna som inte nämnts ovan, hör solenergi dvs. el från solceller och värme från solfångare, värme från värmepumpar (som förbrukar el för att producera värme), samt el från vågkraft, se Figur 5-7 nedan. Framtida potential för solenergi, vågkraft och värmepumpar : ca 40 TWh Värmepumpar, verkningsgrad: 2,5-3,2 TWh värme / 1 TWh insatt el ca 19 TWh Solenergi 10 Vågkraft År Källa: SVEP Svenska värmepumpföreningen, Solenergiföreningen, Seabased, SERO-Sveriges Energiföreningars riksorganisation, Azar & Lindgren, Naturvårdsverket, Fraunhofer Institute, Europakomissionen, NUTEK, LRF, Näringsdepartementet, Energimyndigheten, Elforsk, Kjellsson Figur 5-7 Förnybar energiteknik. Solceller och solfångare har länge varit under teknisk utveckling men utbyggnaden har gått långsamt, framförallt beroende av att det varit svårt att få ekonomi i anläggningarna. I Sverige är elproduktionen från solceller ännu försumbar (ca 10 GWh år 2010), jämfört med annan elproduktion. För att stimulera utbyggnaden utfärdade regeringen under 2009 en förordning om statligt stöd till solceller, som anger att den årliga elproduktionen från solceller skall öka med minst 3,3 GWh under stödperioden som sträcker sig till och med år Uppskattningar som gjorts av möjlig framtida potential för energiutvinning från solen, har landat på storleksordningen 5-10 TWh/år, med någon enstaka bedömning upp till TWh/år. Uppskattningarna bygger på antaganden om solcellernas framtida verkningsgrad (som idag ligger på %), vilket självklart kan förändras i framtiden och då starkt påverka potentialen.

34 RAPPORT 34 Solfångare för värmeproduktion är redan idag lönsam. Det flesta anläggningar är installationer på privata bostäder eller lokaler men det finns även större anläggningar för kommersiell värmeproduktion. Till exempel har EON en anläggning i Malmö som levererar solvärme till fjärrvärmenätet. Värmepumpar är ett sätt att uppgradera lågvärdig värme med hjälp av el. Dessa används i ökande utsträckning i enskilda villor för uppvärmning, men återfinns även hos industriella aktörer så som reningsverk och energibolag. Värmepumpar ger 3-4 gånger så mycket levererad värme som den el som konsumeras. Eftersom el är en energiform med högt förädlingsvärde är det dock inte givet att värmepumpar i stor skala ger klimatfördelar. I Sverige där vi har en elmix med låg klimatpåverkan är det ändå rimligt att använda värmepumpar Kärnkraft Nettoeffekten i de kärnkraftverk som nu är i drift är ca 9100 MW el. Av detta får man under normala driftförhållanden ut ca TWh per år, vilket motsvarar ca 45 % av Sveriges totala elförsörjning. I dagsläget är tio reaktorer i drift, fyra i Ringhals, tre i Oskarshamn och tre i Forsmark. Livslängd I denna rapport har livslängden för den typ av kärnkraftverk som finns Sverige bedömts vara 60 år. De beräkningar som gjorts grundar sig på detta antagande. Sveriges första kärnkraftverkbyggdes 1972 och det senaste Dessa är fortfarande i drift, vilket innebär att avvecklingen av kärnkraften kommer att påbörjas år 2032 och avslutas Sverige kommer då att behöva klara sig med andra energislag, om inga nyinvesteringar i kärnkraft ska göras. Framtidens reaktorer Utvecklingen av kärnkraftsreaktorer delas in i olika generationer. Den första generationens reaktorer byggdes under och 60-talen och är i de allra flesta fall avställda idag. Generation II byggdes under och 80-talen. Inga enhetliga säkerhetskrav finns inom denna generation. Majoriteten av de reaktorer som finns i världen idag är generation II-reaktorer, liksom åtta av de tio svenska reaktorer som nu är i drift. De reaktorer som byggs idag och under de närmsta decennierna tillhör generation III. Dessa har vidareutvecklats ur generation II-reaktorerna, men har mer omfattande säkerhetssystem och mer effektiv elproduktion. Reaktorerna Oskarshamn 3 och Forsmark 3 har uppgraderats till generation III. Generation III+ är en avancerad form av generation III-reaktorn, som innefattar lite mer innovativa tekniksprång. Det kärnkraftverk som just nu byggs i Finland är mitt mellan generation III och III+.

35 RAPPORT 35 Ser man längre fram i tiden pågår det en hel del forskning och utveckling på IV:e generationens reaktorer. Forskning pågår inom många olika typer av nya tekniker, med det som är gemensamt för dessa är att det framförallt handlar om att öka säkerheten, höja verkningsgraden och förbättra tillgängligheten. Mer effektiv användning av uranet, vissa typer kan använda uran som i äldre reaktorer betraktas som uttömt Förbättrad säkerhet Lätt att manövrera Konkurrenskraftig el (pris) jämfört med andra energislag Ej större finansiell risk än andra energislag Reaktorer med toriumbränsle, vilket inte ger plutonium. Dessa reaktorer väntas inte kunna komma att tas i drift förrän runt år Investeringskostnader När det gäller kostnader för att investera i ett nytt kärnkraftverk pratar man i termen Overnight Investment Cost. Detta innebär att man summerar alla kostnader som härrör till investeringen, i dagens penningvärde. Kostnader som inkluderas är bland annat; planering och projektering, byggnation, ägandekostnader samt avveckling och nedmontering. Ägandekostnader är i storleksordningen 7-10% av totala Overnight Investment Cost, och avveckling och nedmontering 10-15%. Däremot inkluderas inte räntekostnader och prisförändringar över tid i Overnight Investment Cost. Eftersom byggande av ett nytt kärnkraftverk tar lång tid leder det till att dessa två sista parametrar, som alltså inte inkluderas, kan komma att variera mycket. Enligt en färsk studie genomförd av Elforsk våren 2011 anges att vid byggnation av ett nytt kärnkraftverk är storleksordningen på Overnight Investment Cost knappt 30 miljoner svenska kronor per installerad megawatt. Ett nytt verk på 1600 MW skulle därmed kosta ca 45 miljarder kronor Fossila källor Sveriges energiproduktion (el och värme) inkluderar även fossila bränslen såsom naturgas, kol och olja. Även om det idag kan vara svårt att få politiskt gehör för en substantiell utökning av dessa, så erbjuder i alla fall naturgasen en reell möjlighet. Naturgasen utgör idag en viktig del av energiförsörjningen utefter svenska västkusten (från Malmö i söder till Göteborg i norr), det finns stora kända reserver (bl.a. i Norge och Ryssland) och naturgas är i relativa termer bättre än både olja och kol ur ett klimatperspektiv. En utbyggnad i kombination med CCS teknik skulle göra naturgasen till ett signifikant alternativ. Det måste dock upprepas att i dagsläget ter sig den möjligheten liten.

36 5.3 Förluster en outnyttjad resurs RAPPORT 36 Från kraftproduktion till slutlig användning finns en mängd förluster vilka också utgör en outnyttjad resurs. De största förlusterna uppkommer vid kärnkraftsproduktion, då ca 120 TWh värme typiskt kyls bort årligen. Andra distributions- och omvandlingsförluster står för ca 50 TWh och outnyttjad spillvärme inom industrin för ca 6 TWh. I framtida utbyggnad av energisystem är det av central betydelse att minska dessa förluster. En åtgärd som skulle bidra till en effektivare utnyttjande är tillträde för tredje part till fjärrvärmenäten. 5.4 Rimlighetsbedömning nya tillgångar Möjligheten att fullt ut utnyttja de potentiella energitillgångar som beskrivs i 5.2 och 5.3 begränsas av olika anledningar. För att bättre kunna bedöma vilka energitillgångar som kan realiseras, har en rimlighetsbedömning utförts, se Figur 5-8. Rimlighetsbedömningen är utförd här och nu, det vill säga med den kunskap som finns i dag. Bedömningarna är gjorda med avseende på tre olika aspekter; politiska, tekniska och ekonomiska samt i tre olika nivåer där Grönt = Troligt Gult = Osäkert Rött = Osannolikt Med politiska aspekter avses exempelvis politiska beslut, opinion, lagstiftning eller tillståndsfrågor. Tekniska aspekter kan vara outvecklad teknik, begränsningar i infrastruktur eller kapacitetsbegränsningar. Ekonomiska aspekter tar hänsyn till kostnaderna och den ekonomiska risken. En mer ingående förklaring till rimlighetsbedömning av nya tillgångar beskrivs närmare i bilaga 4.

37 Utbyggnad/utökningar Miljöanpassad och/eller småskalig utbyggnad av vattenkraften med 5-7 TWh till 2030 Utökad värmepumpenergi med 7 TWh till 2020 Utökad biomassabaserad kraftvärme med 30 TWh till 2030 Utbyggnad vindkraft till 10 TWh till 2015 Utökad solel till 4 TWh Utbyggnad av de fyra älvarna för vattenkraft med 13 TWh Ekonomisk utbyggnad av vattenkraften utan miljöhänsyn med 6-7 TWh till 2030 Utöka torvbaserad kraftvärme med 16 TWh till 2030 Utökad vågkraft till 3 TWh till 2030 Utöka biodrivmedel med 100 TWh till 2030 Utbyggnad vindkraft till 30 TWh till 2020 Naturgasgenererad el (30-40 TWh) på plats år 2030 Naturgasgenererad el med CCS (30-40 TWh) på plats år 2030 Totalt Politiskt Tekniskt Ekonomiskt Troligt Osäkert Osannolikt RAPPORT 37 Figur 5-8 Rimlighetsbedömning av nya tillgångar

38 RAPPORT 38 Att bygga ut miljöanpassad och småskalig vattenkraft med 5-7 TWh till 2030 samt att utöka värmepumpenergi med 7 TWh till 2020 bedöms vara troligt. Dessa åtgärder utgör sammantaget ca 3 TWh netto el. Bland de åtgärder som anses vara betydligt svårare att genomföra men som erbjuder en större potential, innefattar biomassabaserad kraftvärme motsvarande 30 TWh varav ca 20TWh el. En nivå på 20 TWh el (ca 3 x 2007 års produktion) är att anse som en övre gräns för vad som är möjligt om än mycket osäkert, eftersom det alltjämnt är beroende av inte bara att bränslet finns men även att värmeefterfrågan finns. Energimyndigheten i sin rapport Energiförsörjningen år 2030 tror att biomassa kan komma att öka med 41 TWh fram till 2030, varav 7 TWh el. En vindutbyggnad till 10 TWh till 2015 är möjlig men osäkert, medan 30 TWh till 2020 anses helt orealistisk. En utbyggnad av 30 TWh till år 2030 skulle däremot kunna anses som möjlig eftersom utbyggnadstakten per år blir något lägre än takten som behövs fram till 2015 (< 200 vindkraftverk per år). Den slutliga bedömningen blir därför att det är rimligt, om än förknippat med en stor osäkerhet, att kunna bygga ut till 10 TWh vindkraft till 2015 och till 30 TWh år Om utbyggnaden skall ske i en jämn takt borde ökningen motsvara ca 1,1 TWh vindkraft per år sedan 2007, då leveransen var 1,4 TWh. År 2009 levererades 2,5 TWh från vindkraften och 2010 ca 3,5 TWh (enligt preliminära siffror). Idag (februari 2011) pågår byggnation av motsvarande ca 1,4 TWh vindkraft i Sverige, och ytterligare ca 8 TWh har erforderliga tillstånd för byggnation 4. Därför anses utbyggnaden av 10 TWh till 2015 som tekniskt och ekonomiskt möjlig, men inte självklar. Det anses också möjligt men osäkert att produktionen av solel kan utökas till 4 TWh. En möjlig ny baskraft som skulle kunna ersätta dagens kärnkraftsreaktorer är naturgasen. Men även om detta rent tekniskt och ekonomiskt kan anses vara rimligt så är det i dagsläget av politiska skäl osannolikt att så blir fallet. Även om CCS tekniken utnyttjas för att klara klimataspekten så förblir bedömningen att naturgasen är en politiskt osannolik åtgärd. Med CCS tillkommer dessutom en stor osäkerhet både vad gäller teknik och kostnad. Bedömningen blir att det är osannolikt att naturgasen ersätter dagens kärnkraft som ny baskraft med start år 2030 med upp till 40 TWh-el produktion. Däremot kan naturgasen mycket väl komma att bli ett trovärdigt alternativ om dagens politiska låsningar förändras eller om övriga åtgärder visar sig inte vara tillräckliga. 4 Svensk Vindenergi, statuskarta februari 2011.

39 Elkapacitet (TWh) RAPPORT Prognos tillgång Den värmeproduktion som är möjlig i framtiden (2007 års värmeproduktion + upp till 100 TWh) överstiger vida den förväntade efterfrågan, Figur 4-6. Rimlig och trolig elproduktionskapacitet med hänsyn taget till rimlighetsbedömningen uppgår till cirka 200 TWh år 2030 (inkl. ca 60 TWh i ny kapacitet, varav vind 30 och biomassa 20). År 2050 är motsvarande produktionskapacitet ca 70 TWh lägre, på grund av avvecklingen av dagens kärnkraftsreaktorer, och uppgår till ca 130 TWh. Elkapacitet med avvecklande av kärnkraften 2008 års installerade kapacitet + ny potential samt behov av reglerkraft 250,0 200,0 150,0 Behov reglerkraft 100,0 50,0 Ny, osäker Ny, trolig Befintlig 0, År Källa: SCB, Svensk Energi, Energimyndigheten Figur års installerade elkapacitet + rimlig ny potential till 2050 (exklusive drivmedel) Storskalig utbyggnad av vindkraft ställer ökade krav på hur mycket reglerförmåga som behövs för att upprätthålla balansen mellan total tillförsel och uttag av el. Detta beror på att variationerna i vindkraftproduktionen är stora och svåra att förutse. Det sammanlagda behovet av reglerkraft uppskattas av Svenska Kraftnät till 3,5 4,5 TWh vid 10 TWh vindkraft och ca 11-13,5 TWh vid 30 TWh vindkraft. Den frekvensstyrda normaldriftsreserven står för 15 % av det totala reglerkraftsbehovet och kräver vattenkraft som reglerkälla, vilket motsvarar 1,5 1,9 TWh. Övrig reglerkraft måste lösas genom antingen en gemensam optimering och användning av t.ex. det Skandinaviska systemet, eller genom nybyggnation av reglerkraft i Sverige, med t.ex. naturgas som bränsle.

40 6 GAP-analys tillgång/efterfrågan RAPPORT 40 I detta avsnitt ställs prognostiserad efterfrågan mot de tillgångar Sverige förväntas kunna leverera. Denna analys görs utifrån ett energibärarperspektiv, dvs. uppdelat per värme, el och drivmedel, men även per sektor (industri, bostad & service, transport). Energiförsörjningen analyseras även med avseende på klimatfrågan, dvs. huruvida koldioxidutsläppen är i paritet med de förutsättningar som angavs i kapitel 0. De två scenarierna, Utveckla och Förändra, utgör den övre respektive den undre gränsen för efterfrågan. Den efterfrågan som analysen utgår ifrån är den övre gränsen, scenario Utveckla. Viktigt att komma ihåg är att bedömd efterfrågan redan förutsätter en dramatisk förbättring av energiintensiteten, Figur 4-1, och inkluderar utöver det även en rad effektiviseringsåtgärder, Figur Värme 2007 års och framtida förväntad efterfrågan på värme redovisas i Figur 6-1. Tack vare en rad energi- och klimatåtgärder som antas kunna genomföras minskar efterfrågan framdeles. Jämfört med år 2007 antas efterfrågan minska med ca TWh både 2030 och 2050, vilket i huvudsak beror på en lägre förbrukning av fossila bränslen. Därtill inkluderar åtgärderna även en växling av fossila mot förnybara bränslen på ca 15 TWh vilket påverkar utsläppen.

41 RAPPORT 41 Grönare värme Bedömd efterfrågan på värme (TWh), Scenario Utveckla Fossil andel Källa: ÅF-analys Figur 6-1 Värmebehovet år 2007, 2030 och 2050 Den fossila andelen av värmeproduktionen år 2007 var ca 60 TWh. Med de åtgärder som redovisas här förväntas denna siffra minska med TWh, vilket gör att koldioxidutsläppen är i linje med utsläppsmålen 2030 och kanske även Den återstående fossila andelen är till stor del förknippad med processvärme i industrin och är betydligt svårare eller omöjlig att ersätta/eliminera. För att därför kunna reducera koldioxidutsläppen ytterligare kommer åtgärder såsom CCS-teknik att bli helt nödvändiga. Sammanfattningsvis: Värmeefterfrågan kan tillgodoses utan större problem Den fossila andelen kan samtidigt reduceras så att klimatmålen uppfylls 6.2 Drivmedel För drivmedel är situationen en helt annan. Behovet av transporter antas fortsätta öka. Importberoendet och det fossila inslaget förblir fortsatt stort, om ingen ny teknologi får ett genombrott.

42 RAPPORT 42 Den olösta frågan Bedömd efterfrågan på drivmedel (TWh), Scenario Utveckla Varav el: Ca ? ? Källa: ÅF-analys Figur 6-2 Drivmedelsbehovet år 2007, 2030 och 2050 Drivmedel är en global klimatfråga som väntar på sin slutliga lösning. De kända tekniker som gör det möjligt att kraftigt minska fossila beroendet inom rimlig tid är en storskalig satsning på hybrid- och elbilar. Däremot är det inte lösningen för tunga fordon, flygplan och båtar. Därför kommer flytande eller gasformiga drivmedel att behövas även i framtiden. Hur snabbt och hur mycket el inom transportsektorn kommer att öka är föremål för spekulation men att 2007 års ca 3 TWh blir till mer än 10 TWh inom nästa år anses rimligt/nödvändigt av många. Bl.a. så har IVA i sin rapport En Svensk nollvision för växthusutsläpp bedömt att 8 TWh el i transportsektorn möjliggör att personbilsflottan kan utgöras av 50 % elbilar och 50 % plug-in hybrider redan år El Elbehovet, exklusive transportsektorn, antas öka med TWh till 2030 och med ytterligare TWh till Ökningen beror på en högre elanvändning i alla sektorer, drivet av ekonomisk tillväxt, det faktum att el är ett effektivt koldioxidreducerande energislag och faktorer såsom automatisering, elektriska system, styr- och reglerutrustning etc. Dessa siffror inkluderar inte en förväntad ökning av elanvändningen inom transportsektorn, avsnitt 6.2 ovan.

43 RAPPORT 43 Elbehovet förväntas kraftigt öka Bedömd efterfrågan på el (TWh), Scenario Utveckla Befintlig kapacitet Behov utöver befintlig kapacitet Källa: ÅF-analys, Energimyndigheten Figur 6-3 Elbehovet år 2007, 2030 och 2050 Med de effektuppgraderingar som är planerade inom kärnkraftsindustrin kommer den befintliga svenska elkapaciteten att vara TWh år För att klara det ökade behovet behövs alltså nya tillgångar motsvarande 5-20 TWh. År 2050, efter att dagens reaktorer har stängts av, ökar behovet av nya tillgångar till TWh. Enligt den prognos över framtida tillgångar som redovisas i avsnitt 5.5, finns ca 5-7 TWh att tillgå från miljöanpassad och småskalig vattenkraft. När man räknar bort den el som åtgår för utökad andel värmepumpar blir netto tillskottet ca 3 TWh. Skall resterande gap år 2030 (+/- 15 TWh) överbryggas så är det nödvändigt att vindkraften byggs ut till 20 TWh Detta är möjligt men samtidigt förknippat med en viss osäkerhet p.g.a. den höga utbyggnadstakten. Även biomassa (se kapital 5.4) är ett alternativ men bedömningen är att elbehovet bättre tillgodoses med en utbyggnad av vindkraften. År 2050 kan det anses rimligt att det efter 2030 tillkommer ytterligare 10 TWh vindkraft ( 30 TWh totalt) samt att kraftvärme av den biomassa som finns kan ge upp till 20 TWh el utöver 2007 års produktion. Mot bakgrund av detta, uppskattas kvarstående gap 2050 att motsvara TWh. Till sist; det ökade behovet av el i transportsektorn och inom eventuell industriell CCS, om än okänt med hur mycket, kommer ytterligare att öka detta gap mellan tillgång och efterfrågan.

44 RAPPORT Summering Att möta efterfrågan på värme (fjärrvärme och industriell värme) är inget stort problem. Sverige har goda förutsättningar att producera erforderlig värme från förnybara källor, samtidigt som effektiviseringar gör det möjligt att både minska efterfrågan och koldioxidutsläppen. Resterande koldioxidutsläpp av fossilt ursprung måste däremot adresseras av industriell CCS. För att klara klimatfrågan för transportsektorn måste el och förnybara drivmedel ersätta fossila bränslen. Detta kräver internationell samordning (politiskt, tekniskt) och riskfyllda satsningar. Samtidigt måste människans beteende väsentligt förändras. Oavsett lösning så innebär den en ökad efterfrågan på el. Detta är en slutsats som delas av en rad experter, bland annat IVL och Profu. Givet de antaganden och förutsättningarna denna studie bygger på så är risken mycket stor att Sverige inom ramarna för scenario Utveckla kommer det att uppstå ett elunderskott från 2030 och framåt, som når TWh år Detta underskott förväntas uppstå trots en rad motverkande åtgärder på både efterfrågesidan såväl som på tillgångssidan, som inkluderar: en energi-intensitetsförbättring på 1,5 % per år klimatåtgärder och energieffektiviseringar utöver dessa 1,5 %, motsvarande 2 TWh besparing av el fram till 2030 en utbyggnad av vindenergi på 20 TWh till år 2030 och 30 TWh till år TWh el ny produktion från kraftvärme till år TWh el netto från annan produktion av förnybar energi (våg, sol, småskalig vattenkraft etc.) Elbalansen i scenario Förändra förväntas gå från ett potentiellt överskott på 25 TWh år 2030 till ett lika stort underskott (25-30 TWh) år 2050.

45 7 Slutsatser och rekommendationer RAPPORT 45 Huvuduppgiften är att upprätthålla och helst öka svensk industris konkurrenskraft och produktivitetsutveckling och samtidigt medverka till att lösa transportsektorns klimatfrågor, genom att säkerställa en tillgång på koldioxidneutral energi och el som möter vårt behov (och lämnar marginal för export) över nästa år (och bortom). Sammantaget handlar det om att finna lösningar, utöver de som i denna studie redan antas genomföras, som adresserar det förväntade och kvarstående underskottet på el i scenario Förändra respektive Utveckla motsvarande TWh år 2050, vilket annars uppkommer gradvis och stadigt från runt år 2030 och framåt i takt med att dagens 10 kärnkraftsreaktorer successivt tas ur drift, Figur 7-1. Underskottet kan drastiskt komma att förvärras om inte en rad åtgärder vidtas och genomförs på tid och med förväntat resultat. TWh 200 Tillgång och efterfrågan på el Småskalig vattenkraft 5-7 TWh Utbyggnad av vindkraft till >20 TWh 2050 Utbyggnad av vindkraft till >30 TWh El från biomassa 20 TWh Solel 4 TWh Källa: ÅF Analys Figur 7-1 Tillgång och efterfrågan på el, 2030 och 2050 En central parameter är givetvis vilken kostnad framtidens energi och el kommer att ha (i jämförelse med konkurrerande länder), men den har inte tagits hänsyn till i denna studie men det är en grundförutsättning för att vi ska ha en konkurrenskraftig industri i Sverige även i framtiden. En självklar avvägning måste dock vara vilka kraftslag som är konkurrenskraftiga och som leder till ett konkurrenskraftigt elpris i framtiden.

46 7.1 Nödvändiga åtgärder och förutsättningar RAPPORT 46 Det är viktigt att notera att underskottet på el , vilket presenteras i kapitel 6.4, förväntas uppstå trots att en lång rad åtgärder vidtas. De viktigaste av dessa åtgärder/händelser inkluderar: Energiintensitetsförbättringar på 1,5 1,9 % per år vilket motsvarar en % energieffektivisering på 40 år Omgående utbyggnad av vindkraft i en jämn och hög takt för att säkerställa att 20 TWh finns på plats år 2030 och30 TWh år 2050 Parallellt med utbyggnaden av vindkraft måste det ske en utbyggnad av elnätet och reglerfunktioner för att möjliggöra vindkraftens existens Utbyggnad av 1-2 kraftvärmeverk per år, à MW, för elproduktion från 2030 (när efterfrågan bedöms börja kräva det) till och med 2050, totalt ca 20 TWh el Nettotillväxten av biomassa, eller import/global handel, tillåter en ökning av energiproduktionen från dagens drygt 100 TWh till >150 TWh år Kritiska faktorer För att realisera de åtgärder som beskrivs ovan är det ett antal faktorer som bedöms vara kritiska för framgång: En långsiktig och transparent energipolitik (styrmedel) Forsknings- och utvecklingsinsatser Ett regelverk i linje med önskat resultat När det gäller styrmedel så handlar det mycket om att göra affärsriskerna kända och transparenta. Det kan vara att göra det önskvärda alternativet billigare, t.ex. som Tyskland garantera ett visst pris på vindenergi, eller att göra det icke önskvärda alternativet dyrare, t.ex. implementera ett världsomfattande handelssystem för utsläppsrätter. Här bedöms det sistnämnda kanske vara den viktigaste långsiktiga förutsättningen för all lösa klimatfrågan och minska det fossila beroendet. I arbetet att få denna lösning på plats kan och bör Sverige spela en viktig roll. Det viktigaste i detta sammanhang är att konkurrensneutraliteten kan säkerställas, vilket kräver internationell samordning och harmonisering. En mycket viktig politisk uppgift. Fortsatt forskning och utveckling är helt nödvändig för att många av åtgärderna och investeringarna skall bli verklighet. Dessa FoU-områden inkluderar solenergi, vågenergi, CCS, men även mognare energiformer såsom småskalig vattenkraft och vindkraft. Speciellt industriell CCS är ett område som inte bara är nödvändigt av ondo men som även erbjuder stora internationella affärsmöjligheter för de som lyckas.

47 RAPPORT 47 Regelverk och lagsystem skall inte bara kvalitetssäkra åtgärderna, men måste även vara pådrivande av önskvärda åtgärder. Här kan nämnas t.ex. offentlig upphandling som idealt bör i vissa sammanhang kunna fungerande pådrivande av kommersiell utveckling av ny teknik, men som idag oftast favoriserar etablerad och välkänd teknik. Andra områden är tillståndsprocesser som i dess nuvarande utformning, t.ex. inom vindkraft, i många fall tar alldeles för lång tid och är onödigt komplicerade. Givet den mycket snabba utbyggnaden av bland annat vindkraft som måste till så är det ett måste att göra förändringar i tillståndsprocessen för att få ner handläggningstiden (ett arbete som nu är initierat). Observera att detta är fullt möjligt utan att för den skull minska på den kvalitetsmässiga aspekten av tillståndsprocessen. 7.3 Hur kan kvarvarande GAP stängas Möjliga lösningar för att minska kvarstående gap (underskott på el) handlar dels om att vidta åtgärder som antingen syftar till att reducera efterfrågan eller till att öka tillgången, se nedan. Reducera efterfrågan Politiska styrmedel (t.ex. skatt) Lagar & regler FoU Begränsa ekonomisk tillväxt Öka tillgången Politiska styrmedel (t.ex. subventioner) Öka vindkraften >30 TWh FoU Öka el från biomassa >20 TWh Ersätta befintlig kärnkraft Många av de åtgärder (politiska styrmedel samt lagar & regler) som påverkar efterfrågan handlar i mångt och mycket om att göra det omöjligt, svårt eller mycket dyrare att förbruka energi. När detta riktar sig mot den enskilda konsumenten så är åtgärden politiskt svår och känslig att genomföra och riskerar därför att inte bli av. Det finns dock områden som ej har samma stora politiska risk, t.ex. lagstifta bort gamla glödlampor, höjda bilskrotpremier, prestandakrav på elektriska apparater och utrustningar. Sammantaget, så är bedömningen, baserat på dagens kunskap, att ytterligare åtgärder på efterfrågesidan utöver de som redan antas kunna genomföras (avsnitt 7.1 ovan) är otillräckliga för att eliminera underskottet och därför inte något man skall förlita sig på. Åtgärderna på tillgångssidan erbjuder dock möjligheter. De kända tekniker som står till buds är ny kärnkraft och/eller utbyggnad av ny baskraft i form av gasproducerad el, huvudsakligen med hjälp av importerad naturgas från Norge alternativt Ryssland. För att uppnå en koldioxidneutral lösning behöver de naturgaseldade kraftverken också förses med CCS. Rent tekniskt och teoretiskt kan ytterligare vind och el från biomassa utgöra en del av lösningen, men som redovisades i avsnitt 5.4 så är ambitionen vad gäller

48 RAPPORT 48 vind och el från biomassa redan mycket hög och en mycket stor utmaning. Detta lämnar, av känd och etablerad teknik, kärnkraft samt naturgasel som de främsta alternativen. Sammantaget handlar det i så fall om att få på plats under perioden upp till 3-5 reaktorer om vardera MW el alternativt stycken gaseldade kraftverk med en kapacitet om mellan 350 och 500 MW el med fungerande CCS-teknik. 7.4 Känslighetsanalys Känslighetsanalysen visar hur mycket olika faktorer påverkar gapet mellan efterfrågan och tillgång av el år 2030 och Som en jämförelse visas huvudscenariot överst i tabellen. Därefter uppskattas påverkan av faktorerna ekonomisk tillväxt, energiintensitet, kärnkraftens livslängd, vindkraftens utbyggnadstakt, mängden el från biomassa, samt effekten av ett torrår på vattenkraften. Faktorer Grundantagande Känslighetsanalys El Gap 2030 El Gap 2050 Scenario Utveckla - - +/ (TWh) BNP (% p.a.) , Energiintensitet (% - 1, p.a.) Energiintensitet (% - 1,5-1,9* p.a.) (överskott) Kärnkraftens livslängd (år) Utbyggnadstakt vindkraft, / verk per år Andel el från biomassa / (TWh) Torrår för vattenkraft (TWh) *Scenario Förändra Det är tveklöst så att de faktorer som har störst påverkan på resultatet är den ekonomiska tillväxten och energiintensiteten. Bägge dessa faktorer är komplexa, marknadsdrivna och utgör grunden för vad den nödvändiga omställningen handlar om; nämligen att minska energiberoendet med bibehållen ekonomisk tillväxt.

49 RAPPORT Slutsatser och Summering: åtgärder som Sverige bör vidta Att trygga Sveriges långsiktiga energiförsörjning (och då speciellt elförsörjningen) och samtidigt säkerställa att CO 2 -utsläppen reduceras i linje med de vetenskapliga och politiska direktiven, kommer att bli en av Sveriges största utmaningar i modern tid. Många åtgärder är helt nödvändiga och möjliga, men i stort sett samtliga är inte utan svårigheter. Sammantaget utgör åtgärdspaketet som har identifierats i denna studie en mycket offensiv satsning på förnybara energikällor och klimatåtgärder. Den självklara och första åtgärden är att kontinuerligt mäta/analysera efterfrågan, tillgång, energiintensitet, BNP och befolkningstillväxt, dvs. de primära drivkrafterna som alla studier och prognoser bygger på. Åtgärd nummer två, eller snarare åtgärdsprogram, bör vara att sjösätta ett nationellt program för energieffektiviseringar och CO 2 -reduktioner i linje med McKinsey s kostnadskurvor. Detta program bör sikta på att vara igång snarast och vara färdigt Målet är att energieffektivisera med 38 TWh, i huvudsak värmeeffektivisering inom industri- och bostadssektorn, och CO 2 -reducera med 18 Mton fram till 2030, varav huvuddelen gäller industri- och energiproduktion som ingår i handelssystemet. (Figur 4.6) Åtgärdsprogram nummer tre (se även kapitel 7.1) utgörs av nybyggnation av elproduktion baserad på förnybara energikällor. Detta program inkluderar: utbyggnad av vindkraft i en jämn takt för att säkerställa att vindkraftverk à 2,5 3,5 MW finns på plats år 2050, totalt 30 TWh utbyggnad av 1-2 kraftvärmeverk per år, à MW, för elproduktion från 2030 till och med 2050, totalt ca 20 TWh el annan förnybar elproduktion (småskalig vattenkraft, sol, våg etc.) med ca 10 TWh till 2030 Åtgärdsprogram nummer fyra inkluderar beslut och genomförande av de ytterligare investeringar som måste göras för att undvika ett underskott på el som förväntas uppstå efter 2030, trots att alla ovanstående åtgärder genomförs. I dagsläget utgör investeringar i ny baskraft i form av ny kärnkraft alternativt gaseldade kraftverk med CCS de mest realistiska alternativen. Det som kan komma att ändra på det är antingen ett stort teknikgenombrott (stor effekt på efterfrågan och/eller tillgången) eller en marknadsutveckling (t.ex. svag ekonomisk tillväxt) som kraftigt minskar efterfrågan gentemot de antagande som denna studie har baserats på. Om ny baskraft (kärnkraft eller naturgas) skall vara på plats i samband med att de första av dagens kärnkraftsreaktorer tas ur drift måste de första besluten av många fattas i frågan inom de närmaste åren. Till de ovanstående aspekterna måste också läggas kostnadsbilden hur får vi el till ett konkurrenskraftigt pris även i framtiden? Det är en grundförutsättning för att en konkurrenskraftig industri.

50 RAPPORT 50 8 Referenser AWEA- American Wind Energy Association Analysgruppen vid Kärnkraftsäkerhet och Utbildning AB (april 2008), "Kärnkraften i vår omvärld", april 2008 Azar & Lindgren (1998) Energiläget 2050 Bernhoff, H et al (2003), Wave energy resources in sheltered sea areas: A case study of the baltic sea Bild från: M. Junginger, A. Faaij and W. C. Turkenburg, Energy Policy, Volume 33, Issue 2, January 2005 Björnsson, Sofia (2007): Framtida kärnkraftreaktorer En översikt av olika reaktorkoncept med fokus på material- och reaktorkemirelaterade frågeställningar. Studsvik Report N-07/112 Boholm ( ), ÅF, Fordonsbränslen från skogsråvara Börjesson (maj 2007), Lunds Universitet, Förädling och avsättning av jordbruksbaserade biobränslen, Rapport nr 62 Börjesson (maj 2007), Lunds Universitet, Produktionsförutsättningar för biobränslen inom svenskt jordbruk, Rapport nr 61 Börjesson och Ericsson (januari 2008), Lunds Universitet, Potentiell avsättning av biomassa för produktion av el, värme och drivmedel inklusive energikombinat CIV- Centrum för vindkraftsinformation Dagens Industri ( ), Snabbare tillstånd för vindkraft, E.ON ( ), "Vattenkraft" EC (2008) - European Commission, European Energy and transport, trends to 2030 update 2007, Directorate-General for Energy and Transport EC- European Commission, The facts, Volum1 Technology EC- European Commission, The share of renewable energy in the EU COM(2004)366final. ECN (2004)- Energy research Centre of the Netherlands, Petten (2004), Potentials and costs for renewable electricity generation Elforsk (2011), El från nya och framtida anläggningar 2011, Elforsk rapport 11:26 Elforsk (2008), Vindkraft i framtiden, Möjlig utveckling i Sverige till 2020, Elforsk rapport 08:17 Elforsk (1996), Ett uthålligt elsystem för Sverige, Elforsk rapport 96:9 Elforsk (2007), El från nya anläggningar, Elforsk rapport 07:50

51 RAPPORT 51 Elforsk (2005), 4000 MW wind power in Sweden, Elforsk rapport 05:1 Elforsk (2007), rapport 07:50 El från nya anläggningar 2007 Elforsk, rapport 08:17 Utbyggnad av vindkraft, 2008 Energimyndigheten, Kraftvärme, kraftvärme mottryck och kondenskraft och gasturbiner Energimyndigheten (2004), El från solen- Energi och industri Energimyndigheten (2005), Översyn av elcertifikatsystemet, Delrapport etapp 2 ER 2005:09 Energimyndigheten, Vågkraft ( ): Energimyndighetens insatser samt en omvärldsbevakning, Energiteknik Energimyndigheten (2006), The future of bioenergy in Sweden ER 2006:30, Energimyndigheten (2007), Tillgång på förnybar energi, ER2007:20 Energimyndigheten (2007), Underlag till antagande om 60 års livslängd för de svenska kärnkraftreaktorerna, PM Energimyndigheten (2007), Långtidsprognos 2006 enligt det nationella systemet för klimatrapportering, ER 2007:02. Energimyndigheten (2007), Nytt planeringsmål för vindkraften år 2020 ER 2007:45 Energimyndigheten (2008), Elnätanslutning av vindkraft till local-, region-, och stamnätet ER 2007:33 Energimyndigheten (2008), Energiläget i siffror år 2007, flik 7, 15, 23&28, 30, 31, 41 Energimyndigheten (2008), Översyn av elcertifikatsystemet - Delrapport etapp 2 (inkl. bilagor) Energimyndigheten (2008), Potentiell avsättning av biomassa för produktion av el, värme och drivmedel inklusive energikombinat ER 2008:04 Energimyndigheten (2008), Vindkraftsstatistik 2007 ES 2008:02 Energimyndigheten ( ), Energimyndighetens kortsiktsprognos våren 2009, Daniel Andersson Energimyndigheten ( ), Energimyndighetens långsiktsprognos 2008, Jonas Paulsson Energimyndigheten (2009), Energiläget i siffror 2008 Energimyndigheten (2009), Långtidsprognos 2008, ER 2009:14. Energimyndigheten (2009), Tillgång på förnybar, ER 2009:14. Energimyndigheten (2011), Energiläget i siffror år 2010: Tabeller till figurerna 7, 8, 31

52 RAPPORT 52 Energimyndigheten (2011), Kortsiktsprognos över energianvändning och energitillförsel , Våren ER 2011:04 Energiutskottet vid Kungliga Vetenskapsakademin(februari 2009), Om vattenkraft Energiutskottet vid Kungliga Vetenskapsakademin (2008), Sven Kullander, Rekommenderad kärnkraftsforskning och framtida kraftverk, Presentation vid Energi- och klimatforum oktober 2008 i Härnösand European Commission, Joint Research Centre (2009), "Nuclear Power - A key part of Europe s energy mix today and into the future" Eurostat, rtal&_schema=portal&screen=welcomeref&open=/&product=ref_tb_en ergy&depth=2 EWEA (1997)- European Wind Energy Association, Wind Energy - The facts EWEA- European Wind Energy Association, Fokus ( ), Framtidens energy Forssén, Martin (2007), Svenska värmepumpföreningen, The ground reach model to determine the change of environmental impact due to replacements of heating systems on the European market, 06/2007 Fraunhofer Institute (2004) Large scale integration of renewable energy resources into the EU energy system Fredriksson m.fl., Elproduktion från förnybara energikällor ekonomiska förutsättningar och marknadsmekanismer, Departementspromemorian DS2000:20 Garrad Hassan and Partners Ltd (uppdrag från Greenpeace), Sea wind Europe ent;col1; 4/ _dd464.dbp.asp des/en_gb/viides_voimala/ IAEA (2008), "Nuclear Power Reactors in the World Edition" IAEA, Experience curves for energy technology policy 2000

53 RAPPORT 53 IEA- International Energy Agency, Chapter in 2007 Annual Report (pdf), för Sverige, Spanien, Tyskland, USA. IEA (2009), World Energy Outlook 2008 International Atomic Agency, Nuclear power reactors in the world, 2008 Edition IVA, El och kraftvärme 2002, sid 4, 10 IVA (2002), Vattenkraften i Sverige sid 6 IVA ( ), Vägval energi, En svensk nollvision för växthusgasutsläpp IVL Svenska Miljöinstitutet (December 2010), Swedish long-term low carbon scenario exploratory study on opportunities and barriers. Johansson, Billy, Seabased (2009): Intervju Kommissionen mot oljeberoende (2006), På väg mot ett oljefritt Sverige Kärnkraftsäkerhet och utbildning AB (2007), Erfarenheter från driften av de svenska kärnkraftverken 2007 Lagerstedt, Göran, Svensk Energi (2011): Intervju LRF (2005), LRFs energiscenario till år 2020 McKinsey&Company (2008), Möjligheter och kostnader för att reducera växthusgasutsläpp i Sverige Naturskyddsföreningen, Kärnkraftens kostnader (2009) en granskning av Svenskt Näringslivs och Pöyry Econs kärnkraftsrapport, med en uppdaterad kostnadsbild Naturvårdsverket, rapport 4965, Hållbar energiframtid? - långsiktiga miljömål med systemlösningar för el och värme Nordel, Annual Statistics 2007 NOWAB, Heat pumps in energy statistics Suggestions, Jan-Erik Nowacki, STEM dnr: NUTEK (1995), Energi för framtiden Nutek (juni 2007), Energi för framtiden Nutek, Årsbokslut för svensk turism och turistnäring 2008 Näringsdepartementet (2008), Bättre kontakt via nätet Betänkande av Nätanslutningsutredningen Näringsdepartementet (mars 2000), Elproduktion från förnybara energikällorekonomiska förutsättningar och marknadsmekanismer Ds 2000:20 sid Nätverket för vindbruk, Palmblad, Linus, Energimyndigheten (2011): Intervju

54 RAPPORT 54 Profu (maj 2010), Scenarier för utvecklingen av el- och energisystemet till 2050 PÖYRY (2008), Framtidens energilösningar: Effekter av energipolitiska energival Rapport från ÅF-Colenco Regeringskansliet (2009), En sammanhållen klimat och energipolitik, Regeringens proposition 2008/09:163. Robin Torneby/ Jan-Erik Nowacky/ Martin Forssén, Svenska värmepumpföreningen (2009), intervjuer SCB - Statistiska Centralbyrån, Sveriges framtida befolkning , kap 3-4. SERO - Sveriges energiföreningars riksorganisation, SERO - Sveriges Energiföreningars riksorganisation, Christer Söderberg: mars 2006/ Lars Rosén: Sir Nicholas Stern (2006), The Economics of Climate Change the Stern Review Skogsindustrierna / JJ Forestry AB ( ), En uppdatering av kunskapsläget beträffande tillgång och efterfrågan på biobränsle SL (2011), Årsberättelse för 2010 SLU (2006), Peter Hagströms doktorsavhandling : Biomass Potential for heat, electricity and veihicle fuel in Sweden Statens offentliga utredningar (2008), Ett energieffektivare Sverige, Energieffektiviseringsutredningens delbetänkande, SOU 2008:25 Statens offentliga utredningar (2008), Vägen till ett energieffektivare Sverige, Slutbetänkande av energieffektiviseringsutredningen, SOU 2008:110. SVEBIO- Svenska Bioenergiföreningen (2008), Potentialen för Bioenergi Svensk Energi -swedeenergy AB (2008), Elåret 2007, sid Svensk Energi swedeenergy AB (2010), Elåret 2009, sid 23 Svensk Fjärrvärme (2008), rapport 2008:08 Effektiv produktion av biodrivmedel 2008 sid 35, 53 Svensk Vindenergi (februari 2011), Statuskarta2011 Svensk Vindenergi (2011), Vindkraftsstatistik 2010 Svenska kraftnät ( ), Storskalig utbyggnad av vindkraft Konsekvenser för stamnätet och behovet av reglerkraft Svenska kraftnät, Årsredovisning 2007 Svenska solenergiföreningen (april 2006), PM Solenergi Sverige

55 RAPPORT 55 Svenska solenergiföreningen (mars 2004), PM Solvärme i Sverige - Läget idag och möjligheter för framtiden Svenska värmepumpföreningen, Så här har vi räknat. Sigurdsson, Tryggve, ÅF (2009): Intervju U.S. Department of Energy, US Berkley Energy Resource Group (2007), Navigant Consulting Vattenfall (2005), Livscykelanalys, Vattenfalls El i Sverige Vattenfall, Vad kostar ny elproduktion?, Vattenfall, Vattenfalls årsredovisning 2006 Vattenfall, Årsredovisning Vad kostar ny elproduktion?, Vattenfall, The Landscape of Global Abatement opportunities up to 2030 Vindkompaniet: Fakta om vindkraft: Vindmölleindustrien, ÅF-industry AB (2011), Utvärdering av investeringsstöd för solceller , 2011

56 RAPPORT 56

57 Bilaga 1: Sveriges energiförsörjning en introduktion Slutrapport

58 BILAGA 1 3 Förord I Sverige och alla andra i-länder är energi och el en integrerad självklarhet i vår vardag. Denna osynliga produkt har kommit att bli inte bara en förutsättning för vår livsstil men också för vår industri och vårt levebröd. Om vi tar produkten el för given så består elmarknaden av allt annat än ett enkelt och självklart system. Elenergisystemet är tekniskt komplext, måste kunna möta mycket strikta krav och kräver en holistisk samordning av allt och alla inblandade för att i slutändan bli kostnadseffektivt och pålitligt. Sverige och världen står nu inför stora utmaningar om energitillgången skall fortsätta att vara en självklarhet. Ändliga naturresurser (t.ex. olja) och klimatfrågan kommer att kräva en omstrukturering, ett paradigmskifte, av energisektorn i termer av hur vi producerar, distribuerar och förbrukar energi och el. I det korta tidsperspektivet, säg nästa år, kan troligen effektiviseringar med hjälp av befintlig teknik vara tillräckligt för att möta utmaningarna. Till exempel så ses intermittent energi, som vind- och solenergi, vara en del av lösningen. Det är inte alltid enkelt eller möjligt att ersätta befintliga kraftslag med intermittent kraft på grund av de tekniska krav som systemet som helhet måste uppfylla. Däremot utgör intermittent kraft ett komplement till andra kraftslag. I det längre tidsperspektivet, eller bortom 2030, kommer det att krävas helt ny teknik i kombination med beteendeförändringar för att lyckas. För att intermittenta kraftslag skall på en större skala kunna ersätta gammal teknik så är nya tekniker, t.ex. smarta nät och effektiv elenergilagring, nyckelförutsättningar.

59 BILAGA 1 4 Innehåll 1 INLEDNING 5 2 BAKGRUND 5 3 ELMARKNADEN OCH DESS AKTÖRER Marknaden Aktörer 7 4 ENERGIKÄLLOR OCH ELPRODUKTION Energikällor Elproduktion Elanvändningen styr produktionen 13 5 DISTRIBUTION 15 6 EN UTBLICK FRAMÅT: UTMANINGAR OCH MÖJLIGHETER Utbyggnad av vindkraft Smarta nät Elenergilagring Förändrat beteende 20 ANNEX A Utbyggnad av vindkraft: analys av Danmark och Spanien

60 BILAGA Inledning På uppdrag av Svensk Näringsliv gjorde ÅF en utredning av Sveriges framtida energiförsörjning under Utredning syftade till att belysa hur energibehovet och då framförallt elenergibehovet kommer att utvecklas i Sverige fram till Då utredningen i vissa delar kan upplevas teknisk och svårgenomtränglig fann man ett behov att på ett lättfattligt och kommunikativt sätt belysa energisystemets terminologi, struktur, samband och dynamik, med fokus på elmarknaden. Denna rapport är ett svar på detta behov. Rapporten är resultatet av ett samarbete mellan 4C Strategies, ÅF och Svenskt Näringsliv. Projektledare för projektet har varit Anders Södergren på 4C Strategies och Sten-Åke Barr på ÅF. Medarbetare har varit Martin Nilsson på 4C Strategies och Maria Saxe på ÅF. Uppdragsgivare på Svenskt Näringsliv har varit Göran Norén och Maria Sunér Fleming. 2 Bakgrund Elförsörjningen i Sverige har successivt byggts ut under drygt hundra år. Första hälften av 1900 talet fokuserades utbyggnaden på vattenkraft. I slutet av 1940 talet inleddes utbyggnaden av kraftvärme och under 1970 talet byggdes kärnkraften ut. Dock har ingen större utbyggnad av elproduktion skett sedan kärnkraftsomröstningen En anledning till detta är att förbrukningen varit relativt konstant. Till skillnad från annan produktion styrs elproduktionen hela tiden av efterfrågan. Elenergi går inte att lagra med dagens system vilket betyder att man hela tiden måste producera exakt den mängd som förbrukas. Detta innebär att elenergisystemet måste kunna möta de säsongsmässiga efterfrågevariationerna och de dygns- och timmässiga variationerna. Denna kontinuerliga anpassning av produktion till efterfrågan kallas ofta för att balansera systemet. De olika elproduktionsmetoderna har olika möjligheter att variera produktionen vilket ytterligare komplicerar förutsättningarna för att följa efterfrågevariationerna. Export och import kan naturligtvis också bidra till att få ekvationen att gå ihop. Sammantaget betyder detta att elförsörjningssystemet är ett komplext sammanlänkat system där många olika typer av aktörer är involverade. Syftet med föreliggande rapport är på ett överskådligt sätt försöka belysa dessa komplexa samband, vilket förhoppningsvis också ökar förståelsen för resonemanget och slutsatserna i rapporten Sveriges Framtida Energiförsörjning.

61 BILAGA Elmarknaden och dess aktörer El kan produceras och konsumeras som vilken produkt som helst men i ett avseende är el en mycket speciell vara: produktionen måste ske simultant som användning, vilket ställer höga krav på såväl det tekniska systemet som aktörernas prognostiseringsförmåga. I följande Figur 1 åskådliggörs de olika aktörerna som har inflytande på elmarknaden. Figur 2. Elmarknadens aktörer 3.1 Marknaden Elmarknaden är sedan avregleringen uppdelad i två marknader; en fysisk och en finansiell. Den finansiella marknaden består av elproducenter, elkonsumenter, ett flertal elhandelsföretag och en elhandelsbörs (NordPool Spot). El kan handlas på lång sikt enligt terminspriser eller via spotpriser vilket är timvisa priser. Spotpriserna sätts klockan tolv dagen innan själva fysiska överföringen sker och baseras på antaganden om förbrukning och produktion. Elen inom ett geografiskt område, så kallat prisområde eller elområde, kostar lika mycket vid varje tillfälle. Sverige har historiskt varit ett prisområde vilket inneburit att även om elpriset varierar från timme till timme så är priset samma i hela landet. Från och med den 1:a november 2011 delas Sverige att delas in i fyra olika prisområden med ett pris i varje område.

62 BILAGA 1 7 Den fysiska handeln sker från producenter till konsumenter via elnäten. Den fysiska handeln övervakas av systemansvariga myndigheten Svenska Kraftnät och de balansansvariga. Elhandelsföretagen har en skyldighet att se till att försåld mängd alltid finns tillgänglig och kan antingen själva vara balansansvariga eller köpa tjänsten från ett annat företag. Balansansvariga företag har ett ekonomiskt ansvar för att produktion och förbrukning av el alltid är i balans. För att få balansansvar krävs att företaget har ett avtal om balansansvar med Svenska Kraftnät. 3.2 Aktörer Energimarknadsinspektionen är tillsynsmyndighet över energimarknaderna. Energimarknadsinspektionen arbetar bland annat för att stärka energikundernas ställning och strävar efter att marknaderna för el, fjärrvärme och naturgas ska fungera så bra som möjligt. Energimyndigheten har ett övergripande ansvar för en trygg energiförsörjning. Förutom tidigare nämnda aktörer är även politiska beslut gällande regler och styrmedel helt avgörande för elmarknaden. Jämfört med de flesta andra marknader så är energimarknaden (i Sverige och de flesta andra länder) tydligt politiskt reglerad. Indirekt kan man som individ påverka detta genom ett aktivt val i det allmänna valet, men även engagemang i intressegrupper och lobbying på annat sätt är vägar att gå för att påverka utvecklingen på elmarknaden. Förutom detta har enskilda användare och konsumenter naturligtvis en möjlighet att påverka som kund på elmarknaden genom exempelvis aktiva val av elproduktion eller minskad användning. 4 Energikällor och elproduktion För att producera energi finns en rad olika källor att tillgå. Historisk har man använt huvudsakligen bioenergi men under 1900-talet blev de fossila energiformerna som olja och gas dominerande samtidigt som vattenkraften byggdes ut. Andra hälften av 1900-talet byggdes även kärnkraften ut. Klimathotet och den naturligt begränsade tillgången på fossila energislag ökar behovet av energiformer som inte ökar klimatgaserna och som samtidigt långsiktigt och hållbart kan möta efterfrågan. Intresset för vattenkraft, vindkraft, biobränslen och kärnkraft har därför ökat kraftigt under de senaste 5-10 åren. 4.1 Energikällor Energi kan finnas i många former, exempel är mekanisk-, kemisk- och elektrisk energi samt värme. Det energislag man pratar om och använder till vardags är

63 BILAGA 1 8 el, värme och fordonsbränslen. Det finns ett antal energikällor att tillgå för att möta behovet av el, värme och transport. Dessa energikällor kan delas upp i förnybara och icke-förnybara, se Figur 3. Figur 3. Tillgängliga energikällor, för exempelvis elproduktion Förnybara energikällor är energikällor som hela tiden förnyar sig och som därför inte kommer att ta slut inom en överskådlig framtid. De mest kända och utnyttjade förnybara energikällorna är vind-, vatten-, sol och bioenergi. Icke-förnybara energikällor är bränslen som förutom de fossila bränslena kol, olja och naturgas, även inkluderar uran och torv. Fossila bränslen räknas inte som förnybara. Dessa förnyas visserligen men med en mycket långsam återbildningstakt. Idag förbrukas väsentligt mer än vad som hinner återbildas. Uran, som används som energikälla till kärnkraft, är en ändlig resurs. Därför räknas inte heller kärnkraft som förnybar. Torv är ett bränsle som ligger lite mitt emellan förnybara bränslen och ickeförnybara på grund av att återbildningstakten är långsammare än den för biomassa men kortare än de fossila bränslenas. EU och många internationella organ klassar dock torv som fossilt bränsle. För produktion av el kan alla energikällor användas, här varierar dock utbytet (effektiviteten). För produktion av värme används i stor utsträckning biobränslen i Sverige, men även kol, olja och naturgas förekommer. Inom transportsektorn är användningen av oljeprodukter (bensin och diesel) ännu starkt dominerande.

64 BILAGA Elproduktion För att omvandla energikällorna till el krävs en elproduktionsteknik, ett annat uttryck för elproduktion är kraftproduktion. Möjliga produktionstekniker är kärnkraft, vattenkraft, kondenskraft, kraftvärme, mottryckskraft, vind- och vågkraft, och solceller. I fakta rutorna nedan beskrivs först begreppen effekt, energi, tillgänglighet och effektivisering och därefter de olika kraftslagen. Effekt används för att beskriva hur stor produktionskapaciteten är. Detta görs genom att ange installerad effekt, som är ett mått på maximal möjlig produktion per tidsenhet. Effekt används även för att beskriva överföringskapacitet i elkablar och momentan produktion eller förbrukning. Effekt mäts i W (watt) eller J/s (Joule per sekund). Energi är en mängd som mäts över tid (effekt x tid). Exempelvis elproduktion eller förbrukning på en vecka, en månad eller ett år. Energi mäts i Wh eller J. För att räkna ut hur mycket energi som produceras i en anläggning med en angiven installerad effekt måste man känna till hur länge produktionsenheten körs och om man kör den på full effekt eller inte. De flesta anläggningar körs inte på maximal effekt konstant. För att jämföra hur mycket energi olika kraftslag kan producera på ett år kan man använda installerad effekt x tillgängligheten. Tillgänglighet är ett mått på producerad energi i förhållande till effekt. Total mängd energi som en produktionsenhet producerar på ett år (Wh) delas med den maximala effekten (W) som produktionsenheten har. På så sätt fås ett mått som kallas fullast-timmar för enheten, vilket är ett normaliserat tillgänglighetsvärde. Effektivisering innebär att man minskar energianvändningen utan att ändra på vad energin används till. Man får alltså samma nytta, i form av värme, el, transport eller produkt med samma mängd energi. Ett exempel är effektiviseringen inom transportsektorn där man idag kan köpa en bil som drar 0.5 liter per mil, istället för 1 liter per mil som var vanligt för några år sedan. Man kan alltså transportera sig samma sträcka med hjälp av halva mängden energi.

65 BILAGA 1 10 Kärnkraftens elproduktion bidrar inte till växthuseffekten, men säkerhet och lagring av radioaktivt avfall är omdiskuterade frågor. Produktionen regleras inte gärna snabbt på grund av påfrestningar på materialet i reaktorn och därmed minskad livslängd för anläggningen. I Sverige finns idag 10 reaktorer i drift och total installerad effekt är drygt MWel. Vattenkraft är väl utbyggd i Sverige. Det finns idag fyra orörda älvar där man inte byggt vattenkraft på grund av miljöhänsyn. Vattenkraft är en förnybar energikälla och snabb reglering av turbinerna är möjlig. Vattenkraften begränsas av mängden vatten i vattenmagasinen. Normalt finns mycket vatten på våren och sommaren. Det finns både storskalig och småskalig vattenkraft i Sverige. Det finns ca 1800 vattenkraftverk i Sverige och total installerad effekt är drygt MWel. Kondenskraft är ett vanligt kraftslag i många andra länder. Internationellt sett används kol, olja och gas som bränsle i kondenskraftverk. Ett kondenskraftverk producerar endast el, till skillnad från ett kraftvärmeverk (se nedan). Den värme som uppstår vid elproduktionen kyls i regel bort utan att tas tillvara. Detta ger lägre totalutnyttjande av energin, men möjliggör större anläggningar och högre tillgänglighet då värmebehovet inte är en styrande parameter. Genomsnittlig installerad effekt för ett europeiskt kondenskraftverk ligger kring några hundra MW. I Sverige används kondenskraft främst som reservkraft, vid tillfällen med extra hög förbrukning. Installerad effekt är cirka MW och som bränsle används i huvudsak olja. En kraftvärmeanläggning är en anläggning där både el och fjärrvärme produceras och ägs/drivs ofta i kommunal regi. Dessa är generellt mindre än kondenskraftverk. Mängden el man får per mängd insatt bränsle (biobränsle och avfall) är dessutom något lägre. Däremot är totala utnyttjandet av energin i bränslet mycket hög. Elproduktionen från kraftvärmeverk begränsas (ekonomiskt) till vintersäsong p.g.a. av man behöver avsättning för värmen. Det finns ett 80-tal kraftvärmeanläggningar i Sverige och total installerad effekt är ca MWel. Mottryckskraft är kraftvärmeproduktion i industrin. Om till exempel ånga behövs med en viss temperatur och tryck i en industriell process är det fördelaktigt att ta ut denna ånga som ett delflöde från en kraftproducerande anläggning. Elproduktionen styrs i detta fall av ång-/värmebehovet i processen, samt av rådande konjunkturläge och dess påverkan på industrins produktion. Installerad effekt cirka MW. Vindkraft är ett så kallat intermittent kraftslag. Vindkraften producerar el när de rätta förutsättningarna (d.v.s. rätt väder/vind) finns. Det sker idag en kraftig utbyggnad av vindkraft i Sverige men än så länge begränsas bidraget till 3-4 TWh per år. Installerad effekt var per drygt MW.

66 BILAGA 1 11 Vågkraft och solceller är också intermittenta kraftslag. Dessa är under utveckling men det finns större kommersiella installationer av solpaneler i vissa länder med gynnsamma förhållanden. Solenergi anses långsiktigt vara det energislag som globalt har absolut störst potential. Förutom att produktionstekniken kan vara styrd av människan eller naturen så kan den även vara mer eller mindre lätt att reglera, d.v.s. att öka eller minska produktionens effekt. I Figur 3 illustreras hur de olika kraftslagen förhåller sig till dessa två parametrar. Figur 3. Produktionstekniker kan antingen vara styrda av människan eller av naturen. Dessutom skiljer de sig i hur snabbt de går att reglera. Således kan man enligt ovanstående figur notera att produktionen från kärnkraft är helt styrd av människan men har en förhållandevis långsam regleringsmöjlighet. Diametralt motsatt hittar vi solceller och vindkraft som båda är helt styrda av naturen men har en förhållandevis snabb regleringsmöjlighet. Baserat på kraftslagens reglerbarhet kan dessa delas in i tre grupper: baskraft, reglerbar kraft och intermittent kraft. Baskraft är den elproduktion som huvudsakligen används för att uppfylla elbehovet. I dag utgörs baskraften i de flesta länder av kärnkraft, vattenkraft, kol-, gas- och oljekraft. Givet att man har ett val så används i regel produktionstekniken med lägst rörliga kostnad.

67 BILAGA 1 12 Reglerkraft behövs för att möta variationer i elanvändningen. All reglerbar produktion kan användas både som reglerkraft och baskraft. Vattenkraft fungerar bra som reglerkraft, eftersom den snabbt går att reglera. De flesta typer av kraftverk och kraftvärmeverk där elen produceras i turbiner går också att reglera relativt snabbt. Inom kärnkraften använder man gärna lite längre reglertider för att minska påfrestningarna på materialen i reaktorn. Därför räknas kärnkraft inte till reglerbar kraft. Intermittent kraft är de kraftslag som är direkt beroende av väder och vind. Intermittent produktion går inte att öka efter behov, dock går den att koppla ifrån om så skulle behövas. Energiproduktion som baseras på användning av sol-, vind- och vågenergi hör till denna kategori. Figur 4. Baserat på kraftslagens reglerbarhet kan dessa delas in i tre produktionsteknikgrupper: baskraft, reglerbar kraft och intermittent kraft. Kärnkraft används enbart som baskraft. Kondenskraft, kraftvärme och vattenkraft kan användas både som baskraft och reglerkraft. Sol-, våg och vindkraft är intermittent kraft. Samspelet och det ömsesidiga beroendet mellan baskraft, reglerkraft och intermittentkraft är både komplext och en viktig och omdebatterad fråga. Tillgängligheten som illustreras i Figur 55 nedan är i vissa fall låg på grund av fysiska begränsningar i produktion. Exempel på detta är dels vindkraft som är naturligt begränsad till produktion vid vissa vindstyrkor. Även vattenkraften är begränsad av mängden vatten i magasinen, fallhöjd, villkor i vattendomen som avgör hur/när den kan utnyttjas. När vattenkraften används är även i mångt och

68 BILAGA 1 13 mycket ett strategiskt beslut, baserat på i första hand ekonomi och prognoser gällande tillrinning. Kraftvärme med avfall styrs dels av tillgången på råvara (konstant) och begränsas av fjärrvärmebehovet (lågt på sommaren), övrig kraftvärme begränsas även det av fjärrvärmebehovet. Tillgängligheten begränsas även av ekonomiska skäl på grund av att försäljningen av värme är en viktig inkomstkälla. Baskraftens (kärnkraften i Sverige) tillgänglighet försöker man alltid maximera. Figur 5. Tillgänglighet per kraftslag. Tillgänglighet för kärnkraften i Figur 55, som är tagen från tidigare rapporten Sveriges framtida energiförsörjning från 2009, bedöms i nuläget vara lägre. Senaste åren har kärnkraftens tillgänglighet legat närmare h än de h som anges i figuren. 4.3 Elanvändningen styr produktionen El måste produceras i samma mängd som det konsumeras, och därför är det i slutänden elanvändningen som styr produktionen. Något som komplicerar det hela ytterligare är att elanvändningen varierar kraftigt, både på säsongsbasis och

69 BILAGA 1 14 momentant. I denna rapport har endast timvariationer analyserats, men i verkligheten sker även variationer inom en och samma timme. Figur 4. Säsongsvariationer i elförbrukning. Mätt i energiförbrukning per vecka (TWh/vecka). Källa: SCB På timbasis tittar man på energimängd per timme, det vill säga MWh/h, som blir ett mått motsvarande effekt. Det åskådliggör sambandet mellan energianvändningen och effekt på ett bra sätt. När användning diskuteras används begreppet baslast som är en benämning på den högsta konstanta användningen, det vill säga ett behov som kan uppfyllas med hjälp av baskraft, se Figur 5. Figur 5. Elanvändningen under tre vinterdagar och tre sommardagar år Källa: Statistik från Nordpool Spot. Den varierande elanvändningen leder till ett reglerbehov. Reglerbehovet är ca: MW på vintern och drygt MW på sommaren. Förhållandet mellan elanvändning (tillika maximalt effektbehov) och baslasten ligger i Sverige mellan 1.5 och 1.7 på timbasis och på årsbasis. Reglerbar kraftproduktion är viktig för att uppfylla reglerbehovet och möta den varierande efterfrågan. Ett annat möjligt sätt att möta reglerbehovet och att balansera systemet, som används regelbundet, är genom import och export. Införandet av intermittent kraft i systemet innebär en ökad komplexitet eftersom elproduktionen måste regleras inte bara baserat på användning utan även med

70 BILAGA 1 15 hänsyn taget till den nu varierande produktionen. Dessutom påverkas behovet av reglerkraft. Ökad andel intermittent kraft ökar kravet på reglerbarhet. Vid införandet av intermittent kraft finns två huvudsakliga strategier, antingen kan man välja att ersätta en del av basproduktionen med intermittent kraft, eller så kan man välja att behålla existerande basproduktion och komplettera med intermittent kraft. Figur 6. Till vänster: Illustration av hur produktion ser ut i förhållande till användning om man ersätter en del av baskraften med vindkraft. Till höger: Illustration av hur produktion ser ut i förhållande till användning om man kompletterar baskraften med vindkraft. Om man väljer att ersätta existerande baskraft, d.v.s. ta bort en del av de befintliga produktionsanläggningarna, så kommer behovet av reglerkraft att öka. Väljer man istället att komplettera det existerande elproduktionssystemet, kommer ett kapacitetsöverskott att uppstå. Det innebär att de befintliga anläggningarna används mindre och/eller att exporten ökar. På längre sikt är en annan möjlig lösning att använda elenergilager, speciellt för att lagra elenergi från intermittent produktion, för att därigenom jämna ut skillnader mellan produktion och användning. Mer om energilagring finns i kapitel Distribution När elen väl är producerad ska den distribueras till konsumenten och det sker via elnätet. Elnätet i Sverige består av ett stamnät, regionnät och lokalnät. Stamnätet är elnätets motorväg och här sker all långväga distribution både inom landet och mellan olika länder. Stamnätet har en spänning på 220 kv eller 400 kv. Stamnätet ägs i Sverige av Svenska Kraftnät. När elen lämnat stamnätet förs den in på regionnätet som är elnätets motsvarighet till landsvägar och riksvägar. Regionnätet fungerar främst som en länk mellan stamnätet och lokalnätet men vissa stora elanvändare, exempelvis pappersmassafabriker och stålverk, är anslutna direkt till regionnätet. Regionnätet har en spänning på mellan 20 kv och 130 kv.

71 BILAGA 1 16 Lokalnätet är den del av elnätet som ligger närmast konsumenten och kan därför liknas med gatorna i en stad eller ett bostadsområde. Spänningen på lokalnätet ligger mellan 220 V och 70 kv och den vanligaste spänningen i eluttaget på ett hus eller en lägenhet är 220 V. De olika nivåerna av elnätet har av praktiska skäl olika spänning och för att systemet ska fungera som en helhet finns det transformatorstationer där ett nät möter ett annat. I transformatorstationerna ändras elens spänning så den blir lika stor som spänningen på det nya elnätet. Det svenska stamnätet har byggts upp under lång tid och har ursprungligen konstruerats för att transportera el från vattenkraftproduktionen i norr till den huvudsakliga förbrukningen i söder. Efterhand som efterfrågan på el har ökat i södra Sverige har också kraven på att distribuera el ökat, vilket har lett till att några flaskhalsar eller snitt har uppstått i stamnätet. En sådan flaskhals finns i höjd med Gävle och är i normalfallet tillräcklig för att distribuera den el som efterfrågas från norr till söder. Ibland är dock kravet på distribution större än vanligt och då räcker inte överföringskapaciteten till. Det påminner lite om bilköer som kan uppstå vid rusningstid. Överföringsbegränsningar kan åtgärdas genom att dra extra elledningar bredvid de befintliga. Processen är dock kostsam och tidsödande. Ett alternativ till att komplettera elledningarna är att öka tillgången på el på den sida av flaskhalsen där efterfrågan är störst. Placeringen av kärnkraftverkens kan ses som ett exempel på hur tillgången på el har ökats i södra Sverige utan att flaskhalsen i Bergslagen belastas, se Figur 7. Distribution i elnätet sker effektivt men inte helt utan förluster. De uppstår vid transformering mellan olika spänningar och även under distribution över långa avstånd. Totalt försvinner ca 7 % för varje producerad kwh innan den når konsumenten. Sverige är fysiskt sammanlänkat med våra grannländer genom elkablar som möjliggör elhandel över nationsgränserna. Både import och export sker dagligen. Totalt finns det en överföringskapacitet mellan Sverige och den Nordiska elmarknaden på MW vilket motsvarar 8 kärnkraftreaktorer av nuvarande storlek. Det finns även förbindelser mellan de Nordiska och Europeiska elmarknaderna via Nederländerna, Tyskland, Polen, Ryssland och Estland. Den totala överföringskapaciteten mellan de Nordiska och Europeiska elmarknaderna är MW. Likström, DC (eng. direct current ) är en elektrisk ström som hela tiden är riktad åt samma håll. Strömmen från batterier är alltid likström.

72 BILAGA 1 17 Växelström, AC eller alternating current är en ström som byter hela tiden riktning. I Sverige och stora delar av världen använder man sig av frekvensen 50 Hz för växelström, dvs att strömmen byter riktning 50 gånger per sekund. Växelström kan transformeras till önskad spänning och används därför i elnätet. 6 En utblick framåt: utmaningar och möjligheter Idag utgör elanvändningen i Sverige 37 % av den totala energianvändningen att jämföra med de 17 % som utgör det globala genomsnittet. Elens höga andel i Sverige beror till stor del på att vi tidigt byggde ut vattenkraften (se nedan) och skapade på så sätt en egen basproduktion som under många år gav ett överskott och erbjöd billig el. Det i sin tur ledde till en hög grad av elektrifiering av vårt samhälle. I många andra länder används istället fossila bränslen, till exempel diesellok inom järnvägen, naturgas för uppvärmning etc. Trots den höga andelen i Sverige bedöms att elanvändningen kommer att öka än mer inte minst för att (grön) elektrifiering är en viktig klimatåtgärd. Med ökat krav på hållbarhet och tydligt krav på förnybarhet är ett paradigmskifte inom energisektorn att vänta. Den stora framtida och globala utmaningen är att elproduktionen i allt högre grad kommer utgöras av intermittent produktion, som dessutom i större utsträckning kommer att komma från småskalig och decentraliserad produktion. En förhoppning, och i vissa fall en förutsättning, för att detta ska vara möjligt, är att förbrukningen i större utsträckning anpassas efter produktionen, istället för att elproduktionen styrs av förbrukningen som fallet är idag. Detta kommer inte bara ställa nya krav på de energisystem vi kommer att använda utan också ökade krav på oss konsumenter. Härtill kommer en utökad globalisering av elenergimarknaden att ske. 6.1 Utbyggnad av vindkraft I Sverige har vi byggt ut elproduktionskapaciteten kraftigt i två etapper. Först byggdes vattenkraften ut, under första halvan av 1900-talet, sen byggdes kärnkraften ut, mellan 1960 och Nu har även en tredje etapp påbörjats vilket är utbyggnaden av vindkraft.

73 BILAGA 1 18 Figur 7. Illustration av de tre etapperna av elproduktionsutbyggnad och dess geografiska lokalisering. Införandet av intermittent kraft i systemet innebär en ökad komplexitet eftersom elproduktionen måste regleras inte bara baserat på användning utan även med hänsyn taget till den varierande produktionen. Dessutom kommer behovet av reglerkraft att förändras. Hur det förändras beror på vilken strategi man väljer, om man väljer att ersätta en del av den produktion man har eller komplettera existerande produktion med vindkraft, se diskussion i kapitel 4. När man pratar om vindkraftsutbyggnaden i Sverige diskuteras det ofta, och livligt, om hur mycket vi skulle kunna bygga ut utan att det blir problem med reglerbarheten. Att fullt ut utreda denna fråga ligger utanför denna rapport, men för att belysa problematiken har vi valt att titta på två länder, nämligen Danmark och Spanien, där vindkraften kraftigt byggts ut senaste åren. Mer om detta finns att läsa i Bilaga 1. De viktigaste slutsatserna kan summeras enligt följande: Sverige har ett lägre kapacitetsöverskott idag än vad Danmark och Spanien hade när de började bygga ut vindkraften, d.v.s. mindre tillgänglig reglerkraft Sverige har en större naturlig säsongsvariation än både Danmark och Spanien

74 BILAGA 1 19 Sveriges strategi bör därför vara att komplettera existerande produktion med intermittent kraft, inte att ersätta Danmark och Spanien har bägge i huvudsak en fossilbaserad bas- och reglerkraft, före såväl som efter utbyggnaden av vindkraft 6.2 Smarta nät Smarta nät är ett begrepp som innefattar en mängd förändringar gällande elproduktion och användning. En grundförutsättning för smarta nät är en informationsteknisk lösning som möjliggör förbättrad och automatiserad produktionsstyrning både lokalt och nationellt. Detta skulle väsentligen underlätta regleringen av produktion i förhållande till användning. Inom begreppet smarta nät inryms dock allt från frågor gällande elkvalité (upprätthållande av frekvens) och leveranssäkerhet till smarta hushållsapparater och förändrad användning. En förhoppning med smarta nät är även att ändrat beteende och ökad decentraliserad produktion ska leda till en minskning av reglerbehovet. Timvismätning och direkt återkoppling till elanvändarna förväntas påverka priselasticiteten för el, d.v.s. fler väljer att använda mindre el när den är dyr. På så sätt kan toppar och dalar i elproduktionen undvikas. Som exempel kan man tänka sig att man kan välja att tvätta eller diska på natten när övrig användning är låg. Det är naturligtvis svårt att förutsäga i hur stor utsträckning detta kommer ske. Det beror givetvis på elpriser i förhållande till hushållets inkomster, men även på mer praktiska beteendefrågor så som: är man villig att plocka upp tvätten på morgonen, hur länge är det ok att tvätten ligger blöt innan man plockar upp den och kan eventuell körning av maskiner under natten störa sömnen? 6.3 Elenergilagring Elenergilagring är en möjlig åtgärd för att minska oregelbundenheter i produktion och användning. Lagring av elenergi är dock alltid förknippat med förluster och i dagsläget är det inte lönsamt att lagra el i syfte att minska reglerbehovet i Sverige. Elenergilagring används i större utsträckning i andra länder i Europa. Exempelvis Spanien och Tyskland har mer än MW installerad effekt i pumpkraftverk. Elenergilager kan användas i två syften, antingen som korttidslager för el kvalitetssäkring (stöd för att upprätthålla frekvensen i nätet) och hantering av tillfälliga effekttoppar på timbasis, eller som säsongslagring för att matcha säsongsvariationer i användning. Det senare kan vara aktuellt i Sverige om till exempel solkraft en dag blir ett konkurrenskraftigt alternativ. I Figur 8 nämns några av de existerande teknikerna för elenergilagring.

75 BILAGA 1 20 Figur 8. Existerande tekniker för elenergilagring. 6.4 Förändrat beteende En viktig aspekt i sammanhanget är själva elanvändningen. Med en önskan om förändring av energisystemet mot ett hållbart och klimatneutralt energisystem är det därför rimligt att anta att inte bara förändra ena sidan av ekvationen, det vill säga tekniken, utan även förändra användningen av el, med andra ord förändra vårt beteende. Förändringen kan vara både i mängd och i förbrukningsmönster. Figur 11 nedan visar några exempel på teknik- och beteendefaktorer som först när de samverkar kan ge riktigt stora effekter och bestående förändringar 5. 5 Ett exempel från vardagen på hur viktigt det är att teknik och beteende går hand i hand är en tvättmaskin. Vi kan idag köpa energisnål teknik, säg en energiklass A modell, men om vi inte använder den rätt, t.ex. fyller den med optimal mängd tvätt, så uteblir energibesparingen.

76 BILAGA 1 21 Figur 9. Ny teknik och beteendeförändringar går hand i hand. Både tillförsel och användning har potential att förändras för att möjliggöra eller underlätta förändring av energisektorn.

77 Annex A Utbyggnad av vindkraft: Analys av Danmark och Spanien

78 BILAGA 1- ANNEX A 23 Analys av Spanien och Danmark Både Spanien och Danmark har ökat andelen intermittent kraft från nära 0 % (1995) till mer än 20 % (2008) av total installerad effekt, se Figur 1. Huvuddelen av denna ökning är vindkraft. Figur 1. Kraftslagen i Danmark och Spanien, i termer av % av total installerad effekt. Källa: Statistik från EUROSTAT. I båda länderna är kring 70 % av total installerad effekt reglerbar produktion. I dessa två länders fall är det framförallt termisk produktion i form av kol-, oljeoch gaskraftverk. Även om den strukturella förändringen kan verka snarlik har utvecklingen i de två länderna varit väldigt olika. Danmark har kompletterat sitt existerande system med vindkraft och således ökat sin totala installerade effekt, trots att användningen inte ökat märkbart. Spanien däremot har ökat sin totala installerade effekt med hjälp av både vindkraft och termisk kraft, för att möta en kraftigt ökande efterfrågan, se Figur 2 och Figur 3.

79 BILAGA 1- ANNEX A 24 Figur 2. Danmark har valt att komplettera sitt existerande energisystem med intermittent kraft (vindkraft). Kurvor för vindkraft och reglerbar kraft avser installerad effekt, förbrukningskurva i MWh/h. Källa: Statistik från EUROSTAT. Figur 3. Spanien har byggt ut både intermittent kraft (vindkraft) och reglerkraft (termisk) för att möta ett ökande behov. Kurvor för baskraft, vindkraft och reglerbar kraft avser installerad effekt, förbrukningskurva i MWh/h. Källa: Statistik från EUROSTAT.

80 BILAGA 1- ANNEX A 25 Valet eller utfallet av de olika strategierna är även tydligt när förändring i produktionskapacitet (installerad effekt) i förhållande till förbrukning analyseras. Här kallat kapacitetsöverskott, se Figur 4. Figur 4. Förändring i produktionskapacitet i förhållande till förbrukning, här beräknat som installerad effekt (i MW) genom genomsnittligt förbrukning (i MWh/h). I Figur 4 är det tydligt att Danmark ökade sitt kapacitetsöverskott i samband med vindkraftsutbyggnaden fram till 2003, medan Spaniens utbyggnad av vindkraft och termiska kraft inte lyckades hålla jämna steg med den ökande förbrukningen och därför minskade de sitt kapacitetsöverskott under de första 5-6 åren. Intressant är dock att båda länderna nu närmar sig varandra, vilket tyder på att ett lämpligt kapacitetsöverskott, när % av installerad effekt är intermittent, ligger i intervallet 3-3,5. Sveriges förutsättningar jämfört med Danmark och Spanien I jämförelse med Danmark och Spanien är Sveriges utbyggnad av intermittent kraft mycket modest, endast 2,3 % av installerad effekt är intermittent, se Figur 5.

81 BILAGA 1- ANNEX A 26 Figur 5. Installerad effekt och producerad energi i Danmark, Spanien och Sverige Andra viktiga skillnader att ta hänsyn till är kapacitetsöverskottet, möjligheter att reglera med handel samt skillnader i förbrukningsvariationer. Tabell 1. Jämförelse av nyckeltal för Sverige, Danmark och Spanien, siffrorna gäller Sverige Danmark Spanien Handel i förhållande till förbrukning 0,1 3,5 0,05 Säsongsvariationer i förbrukning 1,6 1,3 1,2 Total produktionskapacitet i förhållande till förbrukning (effekt/förbrukning) 2,3 3,3 3,1 Producerad energi per installerad effekt för vindkraft 2,4 2,2 1,6 I Tabell 1 visas det tydligt att Sverige har en större variation i förbrukning (1,6 mot 1,3 respektive 1,2). Detta beror i huvudsak på ett betydligt kallare klimat, vilket betyder att Sverige har ett större reglerbehov. Trots detta har Sverige ett lägre kapacitetsöverskott är de andra två länderna (2,3 mot 3,3 respektive 3,1). Danmark har betydligt högre andel handel, i förhållande till förbrukning, än Sverige och Spanien. Trots detta är Danmark varken nettoexportör eller nettoimportör utan det variera från år till år, dock med en övervikt åt export. Detta tyder på att Danmark är ett så kallat transitland vilket innebär att el köps från exempelvis Tyskland och säljs till Norge och Sverige, eller tvärtom. Geografiskt har Danmark ett ypperligt läge för elhandel, där det ligger som en länk mellan kontinentala Europa och den nordiska marknaden.