DELÅRSRAPPORT Kunskapsplattformen och nuläge i Samordningsrådets arbete. Logotyp avsändare tydlighet

Transkript

1 DELÅRSRAPPORT 2013 Kunskapsplattformen och nuläge i Samordningsrådets arbete Logotyp avsändare tydlighet

2

3 Förord Regeringen beslutade vid sitt sammanträde den 24 maj 2012 att tillsätta ett samordningsråd med kunskapsplattform för smarta elnät (dir 2012:48). Ordförande, vice ordförande samt rådets ledamöter förordnades av regeringen den 30 maj En förteckning över de ledamöter som för närvarande ingår i rådet återfinns i bilaga 3. Regeringen har även förordnat en expertgrupp knuten till rådet med sakkunniga från Regeringskansliet. Av bilaga 3 framgår vilka medlemmar som för närvarande ingår i denna expertgrupp. Rådet har antagit namnet Samordningsrådet för smarta elnät. I samordningsrådets uppdrag ingår att bidra till ökad dialog och samverkan, utveckla en nationell kunskapsplattform samt att ta fram en nationell handlingsplan för utvecklingen av smarta elnät. Det samlade förslaget till handlingsplan ska slutredovisas till regeringen senast den 15 december Under den period som samordningsrådet hittills varit verksamt har fokus i arbetet legat på kartläggning av aktörer och pågående verksamhet, kunskapsinhämtning och omvärldsbevakning samt inledande analysarbete relaterat till de centrala frågeställningar som pekas ut i direktivet. Därutöver har dialog och samverkan med olika intressenter inom smarta elnät varit ett prioriterat område. För att skapa ytterligare utrymme för dialog och kunskapsutbyte har samordningsrådet beslutat att publicera resultatet av det arbete som hittills genomförts i denna delrapport. Rapporten är till övervägande del en kunskapssammanställning som dels kommer att utgöra basen för kunskapsplattformen, dels ge ett underlag för det fortsatta arbetet med handlingsplanen. Därutöver redogörs också för nuläget i verksamheten och hur dialog och samverkan integrerats i arbetet bl.a. genom de referensgrupper som rådet bildat på eget initiativ. Rådets förhoppning är att den kunskapssammanställning som här redovisas ska stimulera till diskussion om de framtida möjlig-

4 heter som smarta elnät innebär och bidra till att skapa en samsyn bland berörda aktörer och samhället i stort om nyttan med smarta elnät. Stockholm i oktober 2013 Maria Khorsand Ordförande /Karin Widegren Gunilla Andrée Karima Björk Ilka von Dalwigk Helena Lundberg

5 Innehåll 1 Inledning Samordningsrådets uppdrag, vision och mål Rapportens syfte, avgränsningar och struktur Övergripande om rådets arbetsformer Rådets arbetsformer och nuläge i verksamheten Smarta elnäts roll i energisystemet och ur ett samhällsperspektiv (grupp 1) Rådets framtidsscenarier Incitamentsstruktur och kundinflytande på elmarknaden (grupp 2) Aktörskartläggning m.m Förbrukarflexibilitet Smart mätning och smarta mätfunktioner Forskning, teknikutveckling och kompetensförsörjning (grupp 3) Kartläggning av pågående forsknings- och demonstrationsprojekt Forskning och kompetensförsörjning Teknikutveckling Informationssäkerhet och integritet (grupp 4) Litteraturstudie om initiativ inom risk- och sårbarhetsanalys för smarta elnät Förstudie risk- och sårbarhetsanalys Användningsfall

6 Innehåll SOU 2013: 2.5 Främjande och internationella kontakter (grupp 5) Företagskartläggning Policykartläggning Smarta elnät som tillväxtbransch för små och medelstora företag Internationell koordinering Kommunikation och kunskapsspridning (grupp 6) Utveckling av webbplats inklusive kunskapsplattform Organisation och myndighetsansvar Dialogforum och andra evenemang för dialog och kunskapsspridning Vad är smarta elnät Smarta elnät så fungerar det Från traditionella elnät till smarta elnät Smarta elnätsteknologier Integrering av förnybar och decentraliserad produktion Realtidsövervakning och styrning Förstärkning av transmissionssystem Distributionssystem för styrning, övervakning och kontroll Avancerad mätarinfrastruktur (AMI) Laddinfrastruktur Kundsystem för förbrukarflexibilitet och energieffektivisering Integration av informations- och kommunikationsteknik (IKT) En internationell och europeisk utblick Smarta elnät i ett internationellt perspektiv Smarta elnät i Kina, USA, Sydkorea, Japan och Indien Internationella initiativ och organisationer

7 SOU 2013: Innehåll 5.2 Smarta elnät i Europa Politiskt ramverk och gällande EU-lagstiftning Standardisering på europeisk nivå Andra EU-initiativ Organisationer med ansvar för säkerhetsfrågor Näringslivsinitiativ Förutsättningar för smarta elnät Det svenska och nordiska kraftsystemet Elproduktionens utveckling Elförbrukning och handelsutbyte Tillgång på reglerkraft Utbyggnad av icke styrbar förnybar elproduktion Utbyggnad av vindkraft Solceller och lokal produktion Elfordon och laddinfrastruktur Förutsättningar för förbrukarflexibilitet Introduktion av månadsvis avläsning Timmätningsreformen Uppföljning av timmätningsreformen Säkerhet och smarta elnät Vem gör vad i Sverige? Myndigheter och nyckelaktörer Myndigheter Nyckelaktörer Aktörerna på elmarknaden Elanvändare Elproducenter Elnätsföretag Elhandelsföretag och balansansvariga Systemansvarig Svenska Kraftnät Fysisk handel med el - elbörsen Finansiell handel med el

8 Innehåll SOU 2013: 7.3 Leverantörer av produkter och tjänster inom smarta elnät Arbetets inriktning Resultat Pågående forsknings- och demonstrationsverksamhet Universitet och högskolor med utbildning relaterad till smarta elnät Chalmers tekniska högskola Kungliga tekniska högskolan - KTH Lunds tekniska högskola - LTH Uppsala universitet Luleå tekniska universitet - LTU Linköpings universitet Svenska forskningsprogram och samarbeten inom smarta elnät ELEKTRA Svenskt centrum för smarta elnät och lagring - SweGRIDS KTH ACCESS Linnaeus Centre STandUP for Energy North European Power Perspectives NEPP High Voltage Valley HVV Forskningsorganisationer och forskningsinstitut Elforsk Knowledge and Innovation Communities - KIC Research Institutes of Sweden AB RISE STRI Svenska demonstrationsprojekt Smart Grid Gotland Norra Djurgårdsstaden Hyllie Kraftsamling Smarta Nät i Västra Götalandsregionen

9 SOU 2013: Innehåll 8.5 Internationella samarbetsprojekt ADDRESS Grid4 EU Green emotion DISCERN Framtidsmöjligheter för smarta elnät Utmaningar och möjligheter ur ett energisystemperspektiv Kraftsystemets framtida utveckling TWh vindkraft ett räkneexempel Möjligheter från ett kundperspektiv Drivkrafter för förbrukarflexibilitet Potential för förbrukarflexibilitet genom laststyrning Synergieffekter genom ökad energieffektivisering Utmaningar Bilagor Bilaga 1 North European Power Perspectives scenarier Bilaga 2 Vad gör andra länder? Bilaga 3 Ledamöter, expertgrupp och referensgruppsmedlemmar år Bilaga 4 Källor

10

11 1 Inledning 1.1 Samordningsrådets uppdrag, vision och mål Den 24 maj 2012 beslutade regeringen att tillsätta ett samordningsråd med kunskapsplattform för smarta elnät(dir. 2012:48). Samordningsrådet och kunskapsplattformen ska verka till och med den 31 december 2014 och ett samlat förslag till handlingsplan ska slutrapporteras senast den 15 december Direktivet är omfattande och lyfter fram ett brett spektrum av problemställningar som ska belysas av rådet. För att underlätta arbetet har rådet valt att utifrån direktivets krav formulera sin syn på uppdraget, dess utgångspunkter och prioriteringar. Utifrån detta har rådet enats om en vision och ett antal mål. Vision Sverige är ledande inom smarta elnät som möjliggör ett ökat kundinflytande, hållbar utveckling, försörjningstrygghet och tillväxt. Mål Genom ökad samverkan, kunskapsutveckling och kunskapsspridning samt genom en handlingsplan ska rådet medverka till tydliga spelregler på marknaden, stärkt kundinflytande, gynnsamma utvecklingsförutsättningar för smarta elnät i Sverige och att smarta elnät blir en svensk tillväxtbransch. Ytterligare information om samordningsrådets uppdrag, vision och mål finns att ta del av i dess årsrapport för

12 Inledning 1.2 Rapportens syfte, avgränsningar och struktur I rådets uppdrag ingår att bidra till ökad dialog och samverkan, utveckla en nationell kunskapsplattform samt att ta fram en nationell handlingsplan för utvecklingen av smarta elnät. Som underlag för såväl kunskapsplattformen som handlingsplanen genomförs och planeras ett stort antal sammanställningar, kartläggningar och analyser relaterade till smarta elnät. Den här rapporten syftar till att dels beskriva området smarta elnät utifrån det arbete som hittills gjorts, dels lämna en redogörelse för hur långt rådet har kommit i sitt arbete. Kapitel 2 ger en beskrivning av hur rådet aktivt arbetar med dialog och samverkan som arbetsform. Det ger samtidigt en redogörelse för nuläget i arbetet inom de fokusområden som rådet definierat, bland annat beträffande mål och prioriteringar och vilka arbetsuppgifter som är planerade eller pågående och vars resultat alltså ännu inte går att säga något om. I kapitel 3 8 redovisas resultaten från de sammanställningar, kartläggningar och analyser som hittills genomförts. Syftet med dessa avsnitt är att ge en mer samlad bild av funktioner, förutsättningar och aktörer inom området smarta elnät och att tydliggöra de utmaningar som smarta elnät kan bidra till att lösa. Sammanställningen gör dock inte anspråk på att vara fullständig. Det är istället en redovisning av den kunskapsbas som rådet har byggt upp hittills och som kommer att breddas och fördjupas under rådets återstående verksamhet. Exempel på områden som ännu bara analyserats översiktligt är integritets- och säkerhetsfrågor, smarta elnäts inflytande på lokalnätsoch regionnätsnivå samt kunskap om kundernas preferenser och beteenden i relation till möjligheterna med smarta elnät. Kapitel 9 slutligen, siktar försiktigt framåt utifrån de fakta som hittills är insamlade. Där ges en första bild av identifierade framtidsutmaningar för utvecklingen av smarta elnät i Sverige. 1.3 Övergripande om rådets arbetsformer Av samordningsrådets direktiv framgår att arbetet med kunskapsplattformen och handlingsplanen ska involvera en bred representation av olika berörda aktörer och intresseorganisationer i samhället. Rådet ska stimulera till informationsutbyte och ökad samverkan, framförallt mellan myndigheter och företag och mellan företag i olika 10

13 Inledning branscher. Av direktivet framgår att detta bland annat ska ske genom dialogforum och seminarier. Rådet har dessutom på eget initiativ bildat referensgrupper för att underlätta samverkan med experter och nyckelaktörer. Inom grupperna behandlas sex fokusområden som rådet har definierat som avgörande för utvecklingen av smarta elnät: 1. Smarta elnäts roll i energisystemet och ur ett samhällsperspektiv 2. Incitamentsstruktur och kundinflytande på elmarknaden 3. Forskning, teknikutveckling och kunskapsförsörjning 4. Informationssäkerhet och integritet 5. Främjande och internationella kontakter 6. Kommunikation och kunskapsspridning Totalt omfattar grupperna ett 70-tal personer som bidrar till ökad fokusering inom sitt område och medverkar till att olika aspekter på uppdraget lyfts fram och diskuteras. I arbetsuppgifterna ingår även att vara idégivare och lämna synpunkter på utredningar och övriga pågående insatser samt att identifiera och analysera viktiga frågeställningar inom respektive referensgrupps fokusområde. Därutöver bidrar referensgrupperna till att initiera dialogforum och andra externa aktiviteter. Varje referensgrupp har en ledamot i samordningsrådet som ordförande. Denna ledamot är också föredragande i rådet för de frågor som behandlats inom referensgruppen. Övriga medlemmar utgörs huvudsakligen av experter från relevanta myndigheter, organisationer och företag. Ordförande och medlemmar i respektive referensgrupp redovisas i bilaga 3 till denna rapport. 11

14

15 2 Rådets arbetsformer och nuläge i verksamheten Av rapportens inledning framgår att rådet på eget initiativ har bildat referensgrupper inom ett antal fokusområden som av rådet är definierade som avgörande för utvecklingen av smarta elnät. Nedan beskrivs nuläget i arbetet inom dessa referensgrupper, kopplat till de krav som ställs i direktivet för respektive område. Därutöver redogörs kortfattat för hantering av frågor rörande organisation och myndighetsansvar, vilket inte omfattas av referensgruppernas arbete. Slutligen görs en kortfattad redogörelse för verksamhet inriktad på dialog och kunskapsspridning. 2.1 Smarta elnäts roll i energisystemet och ur ett samhällsperspektiv (grupp 1) Inom fokusområdet Smarta elnäts roll i energisystemet och ur ett samhällsperspektiv ligger tonvikten på övergripande systemaspekter och syntesarbete. Scenarioanalyser utgör en viktig del av arbetet, där smarta elnäts inverkan på industrin och näringslivet i stort bör belysas, liksom vilka fördelar och nackdelar som olika utvecklingsscenarier kan medföra för dessa elanvändare. Smarta elnäts framtida roll i energisystemet och dess påverkan på utvecklingen inom andra delar av energimarknaderna är en annan viktig del av fokusområdet. Inom fokusområdet har följande övergripande mål och arbetsuppgifter preciserats i kommittédirektivet: Lägga grunden för ett samlat svenskt synsätt på smarta elnät. Utveckla en konkret och gemensam bild av smarta elnäts framtida roll för att främja hållbar utveckling, försörjningstrygghet, kundinflytande och tillväxt. 13

16 Rådets arbetsformer och nuläge i verksamheten Bedöma de bidrag smarta elnät kan ge för att uppfylla enskilda energi- och klimatmål till 2020 och I direktivet preciseras också ett antal mer övergripande systemanalyser som rådet bör genomföra relaterade till energiteknikutveckling, omställning av energisystemet och utvecklingen av den europeiska elmarknaden. För att genomföra dessa analyser etablerade samordningsrådet inledningsvis ett samarbete med forskningsprogrammet North European Power Perspectives (NEPP). Samarbetet och omfattningen finns också beskrivet i årsrapporten för Resultatet från NEPP delredovisades till rådet i maj 2013 och beskrivs i korthet i kapitel 6 och 9 samt bilaga 1. Delrapporterna finns publicerade i sin helhet på samordningsrådets webbplats 1. Resultatet ska slutrapporteras senast 31 december Utöver dessa övergripande systemanalyser har gruppen identifierat följande huvudspår för arbetet inom fokusområdet: Ta fram kompletterande kunskapssammanställningar och underlag till rådets övergripande framtidsbedömningar och scenarioanalys relaterade till energisystemfrågor och samhällsutveckling. Genomföra scenarioanalys beträffande utvecklingen av smarta elnät i Sverige. Identifiera behov av långsiktiga prioriteringar och åtgärder för utveckling av smarta elnät på system- och samhällsnivå. En framtida utveckling av smarta elnät kan påverkas av olika drivkrafter som innebär olika utmaningar för framtidens elsystem. Hanteringen av utmaningarna, vilka vägval som är nödvändiga och vilka förändringar som väntas kan beskrivas genom scenarier med olika nivåer för genomslag för smarta elnät. Flera av aspekterna kring utmaningar och möjligheter behandlas inom NEPP där man bl.a. arbetar utifrån ett antal egna energisysteminriktade scenarier. En kortfattad beskrivning av dessa återfinns i bilaga 1. Scenarierna och analyserna finns även publicerade i sin helhet på NEPP:s webbplats

17 Rådets arbetsformer och nuläge i verksamheten Rådets framtidsscenarier Samordningsrådet ska ta fram ett antal explorativa framtidsscenarier för energisystemets utveckling med olika genomslag för smarta elnät. Scenarierna ska ha ett tydligt kundperspektiv och underlätta analys av utmaningar, möjligheter samt förväntade förändringar relaterade till smarta elnät på energisystemnivå. Arbetet med framtidsscenarierna ska ske genom ett antal workshops och arbetsgruppsmöten för att definiera den centrala frågeställningen, identifiera trender och osäkerheter samt formulera själva scenarierna. Arbetet startades i juni och planeras vara klart under hösten I ett startmöte definierades den centrala frågeställningen till Vilka förändringar i omvärlden påverkar behovet och utvecklingen av smarta elnät mot år 2030?. Målet är att ta fram/gestalta scenarier som beskriver smarta elnät i Sverige 2030 med bäring på behovet och utvecklingen mot Konsultbyrån Kairos Future leder arbetet tillsammans med en analysgrupp utsedd av rådet. I arbetet med framtidsscenarierna sker samverkan och dialog med en stor breddgrupp bestående av representanter från samtliga referensgrupper, rådet samt dess expertgrupp. I scenarioarbetet ska även andra framtidsvisioner och scenarier studeras. Även om scenarierna inte alltid direkt kopplar till elnät, så är de relevanta då till exempel olika framtida produktionsmixer sätter olika randvillkor för energisystemet och bör inkluderas. Ett seminarium ska genomföras för att föra en dialog kring de olika framtidsscenarierna med fokus på vilka konsekvenser utvecklingen i scenarierna innebär för utvecklingen av smarta elnät. Säkra trender och strategiskt viktiga osäkerheter identifierades vid första breddgruppsmötet och ligger till grund för det kommande analysarbetet. Baserat på dessa har huvudaxlar för scenarierna definierats. Den ena axeln representerar upplevd kundnytta, som antingen beskrivs som stor och tydlig eller som liten och otydlig. Den andra axeln representerar icke styrbar elproduktion, som antingen karaktäriseras av en långsam ökning eller en snabb ökning. Framtidsscenarierna kommer att spännas upp på dessa axlar och i beskrivningarna av scenarierna ska de säkra trenderna och de strategiskt viktiga osäkerheterna gestaltas och utvecklas i respektive scenario. 15

18 Rådets arbetsformer och nuläge i verksamheten 2.2 Incitamentsstruktur och kundinflytande på elmarknaden (grupp 2) Inom fokusområdet Incitamentsstruktur och kundinflytande på elmarknaden behandlas frågor som berör elmarknadens funktion och hur spelreglerna på elmarknaden påverkar utvecklingen av smarta elnät. Det handlar om hur smarta elnät dels kan bidra till att hantera ett elsystem med en ökad andel förnybar och icke styrbar elproduktion, dels om hur tydligare information och återkoppling kan bidra till effektivare energianvändning, aktivare kunder och ökat kundinflytande. Inom fokusområdet har följande övergripande mål och arbetsuppgifter identifierats utifrån kommittédirektivet: Stimulera till diskussion om konsumentförutsättningar och beteenden. Klargöra de ekonomiska drivkrafterna, incitamentsstrukturerna och nyttofördelningsmekanismerna som har betydelse för utvecklingen av smarta elnät. Öka kunskapen om konsumentperspektivet i syfte att säkerställa att utvecklingen av smarta elnät utgår från konsumenternas förutsättningar så att de potentiella vinsterna kan uppnås och så att de kommer elkonsumenterna till nytta. Redovisa eventuellt behov av förändringar i det nationella regelverket, framförallt elmarknadslagstiftningen, för att Sverige ska kunna dra nytta av utvecklingen av smarta elnät. Analysera vilka affärsmodeller och typer av användarvänliga tjänster, produkter och elavtal som behöver utvecklas. Analysera förutsättningar och drivkrafter för olika typer av elkunder att justera förbrukningsmönster och minska elförbrukningen i dag och i framtiden. Följande arbete som knyter an till kommittédirektivet bedrivs eller planeras i referensgruppen Incitamentsstruktur och kundinflytande på elmarknaden. 16

19 Rådets arbetsformer och nuläge i verksamheten Aktörskartläggning m.m. För närvarande genomförs en kartläggning av aktörer och aktörsroller samt kundkategorier i relation till smarta elnät. En aktörskarta som illustrerar hur elmarknaden är organiserad i dag och hur de olika rollerna och aktörerna är sammankopplade tas fram. I arbetet ingår att klarlägga vilka behov, drivkrafter och hinder/incitament som föreligger för olika aktörer och kundkategorier avseende smarta elnät samt beskriva hur kostnad och nytta fördelar sig mellan olika aktörer och kundkategorier. Arbetet ska i sin första fas redovisa nuläget utifrån den kunskap vi har i dag på området, men ska också omfatta motsvarande kartläggning och analys relaterat till framtida förändring och utveckling. Centralt i arbetet är kundperspektivet. I arbetet med att kartlägga påverkan på aktörsrollerna på elmarknaden vid tillämpning av smarta elnät kommer praktiska och ekonomiska konsekvenser för olika aktörer på elmarknaden att analyseras. Detta görs genom att ta fram framtida situationer/användningsfall som utgör drivkrafter för behov av smarta elnätsfunktioner. Exempel på sådana användningsfall är användningen av vindkraft, ökad mängd mikroproducerad solcellsel, användningen av elfordon och kapacitetsutjämnande laddningslösningar, användningen av teknik för flexibel elförbrukning och effektreduktion hos olika typer av elanvändare samt central energilagring i elnätet. I fas 2 kommer arbetet att inriktas på behoven att på kort och lång sikt förstärka drivkrafter och/eller påverka incitamentsstrukturer och nyttofördelning för olika aktörer. Analysen görs utifrån ett kundperspektiv och ett samhällsnyttoperspektiv. Troligt är att etablerade roller kommer att påverkas både praktiskt och ekonomiskt och att förändrade och nya roller kan förväntas växa fram genom utnyttjandet av smarta elnät. Det fortsatta arbetet kommer att försöka identifiera dessa nya roller Förbrukarflexibilitet Som nämnts ovan ingår i uppdraget enligt kommittédirektivet att Analysera förutsättningar och drivkrafter för olika typer av elkunder att justera förbrukningsmönster och minska sin elförbrukning i dag och i framtiden. Denna analys omfattas av forskningsuppdraget till 17

20 Rådets arbetsformer och nuläge i verksamheten NEPP (se avsnitt 2.1). I denna del av uppdraget kommer NEPP att närmare analysera följande frågeställningar: Hur stor är den tekniska och ekonomiska potentialen för förbrukarflexibilitet? Vilka förutsättningar finns för att denna potential ska kunna utnyttjas (drivkrafter, hinder och lösningar)? Vilken roll kan förbrukarflexibilitet komma att spela på den framtida elmarknaden i konkurrens med andra resurser? Ytterligare arbete avseende beteendefrågor planeras, bl.a. en litteraturstudie för att kartlägga nuvarande erfarenheter och kunskap kopplat till energianvändning, energieffektivisering och liknande åtgärder som förbrukarflexibilitet och egen elproduktion etc Smart mätning och smarta mätfunktioner Mätning och avräkning med tillräcklig tidsupplösning är en förutsättning för kunderna att agera på prissignaler. För att få ytterligare information om smart mätning och smarta mätfunktioner har inom ramen för samordningsrådets arbete en enkätundersökning genomförts bland Sveriges elnätsägare. Undersökningsföretaget Markör AB har genomfört undersökningen för rådets räkning. 155 företag ingick i kartläggningen varav 91 företag valde att delta och besvara enkäten. De företag som besvarat enkäten har lämnat uppgifter för totalt uttagspunkter under 63 ampere motsvarande ungefär 91 procent av Sveriges cirka 5,2 miljoner elkunder (egentligen uttagspunkter enligt SCB:s statistik). Analysarbetet av kartläggningens resultat pågår. 2.3 Forskning, teknikutveckling och kompetensförsörjning (grupp 3) Inom detta fokusområde analyseras behovet av åtgärder för att främja forskning och utveckling inom området smarta elnät inklusive ansvarsfördelning och organisatoriska frågor. Området omfattar även behovet av kompetensförsörjning inom områden av betydelse för utveckling av smarta elnät. 18

21 Rådets arbetsformer och nuläge i verksamheten Inom fokusområdet har följande övergripande mål och arbetsuppgifter preciserats i kommittédirektivet: Analysera och bedöma behov av forskning, utveckling och demonstration. Bedöma behov av åtgärder för att säkerställa en god kunskapsnivå och en tillfredsställande kompetensförsörjning Kartläggning av pågående forskningsoch demonstrationsprojekt Rådet har initierat en kartläggning över pågående forsknings- och demonstrationsprojekt. Kartläggningen syftar till att få en heltäckande bild av forskningsprojekt i Sverige som kan sägas falla inom definitionen av smarta elnät. Kartläggningen genomfördes av Ramböll Management Consulting i intervjuform med stöd av ett frågeformulär som är baserat på en mer omfattande enkät som används av EU:s forskningscenter Joint Research Centre (JRC). Syftet med kartläggningen är att ta reda på projektens storlek, på vilket stadium i innovationskedjan de befinner sig (grundforskning, tillämpad forskning, pilot, demonstration och kommersiellt projekt) samt få en överblick över den geografiska fördelningen av forskningsmiljöer som rör smarta elnät. Resultaten av kartläggningen ska kunna användas i fortsatt analysarbete av rådet och för att peka på eventuell förbättringspotential när det gäller forskningslandskapet för smarta elnät. Kartläggningen ska även bidra till ett kunskapsunderlag om vilka projekt som pågår i Sverige och kunna synliggöras och kommuniceras i Sverige och internationellt. Resultatet från kartläggningsarbetet redovisades i rapportform med en tillhörande sökbar databas i juli Totalt identifierades 133 forskningsprojekt som rör utvecklingen av smarta elnät i Sverige. Referensgruppen för Forskning, kunskapsförsörjning och teknikutveckling kommer att under hösten 2013 arbeta med en djupare analys av resultaten från kartläggningsarbetet och ta fram en databas över pågående forskningsprojekt för publicering på samordningsrådets webbplats. 19

22 Rådets arbetsformer och nuläge i verksamheten Forskning och kompetensförsörjning Forskning, kompetensförsörjning och kontinuerlig kompetensutveckling är en viktig förutsättning om Sverige ska ha en ledande position inom smarta elnät. Smarta elnät är tekniköverskridande till sin natur genom att området ligger i gränssnittet mellan elkraftteknik och informations- och kommunikationsteknologi (IKT). Dessutom berör ämnet även andra forskningsområden, t.ex. beteendeforskning. En fråga som har diskuterats i såväl referensgruppen som på det dialogforum som nämns i avsnitt 2.8, är om det behövs en ny utbildning inom smarta elnät, som bättre återspeglar forskningsområdets tvärvetenskapliga karaktär. Bedömningen är att det även i fortsättningen behövs grundläggande, gedigen kompetens i huvudämnena, men att denna behöver kompletteras med systemaspekter och en förmåga att arbeta över ämnesområden. En kartläggning av utbildningar med relevans för smarta elnät kommer att initieras för att få en heltäckande bild av utbudet och identifiera eventuella brister i utbildningskedjan Teknikutveckling Ett annat viktigt område att få samlad kunskap om är utveckling av befintlig och ny teknik som behövs för att möta utmaningarna i det smarta elnätet. Som underlag för handlingsplanen behövs det därför kunskap om möjligheterna med ny teknologi, samt en bedömning av vilka teknologier som redan finns på marknaden, eller förväntas bli tillräckligt mogna för att kunna användas inom några år. En första etapp av en kunskapssammanställning över utmaningar och översiktlig klassificering av nya teknologier inom i första hand transmissions- och distributionsområdet genomförs under hösten 2013 av STRI på uppdrag av samordningsrådet. Målet med detta projekt är att ge en detaljerad beskrivning av utmaningarna i elnätet där ny teknologi, som del av smarta elnät, kan vara ett alternativ till befintlig teknologi. När denna etapp av projektet avslutats, kommer beslut tas om huruvida en mer detaljerad studie av utvalda tekniker bör genomföras. 20

23 Rådets arbetsformer och nuläge i verksamheten 2.4 Informationssäkerhet och integritet (grupp 4) Samhället är beroende av tillförlitlig tillgång till el för många olika ändamål. Elnäten klassas därför som en av samhällets kritiska infrastrukturer. Vid övergången till smarta elnät förändras de krav som behöver ställas på elnäten, eftersom näten potentiellt sett blir mer sårbara när allt fler komponenter läggs till, högre laster tas ut, samt när IKT införs för övervakning och styrning. Den ökade användningen och beroendet av IKT innebär att riskbilden förändras avsevärt då nya typer av IKT-relaterade, s.k. cyberhot, tillkommer. Därför bör de risk- och sårbarhetsanalyser som görs för elnäten ta hänsyn till en utökad och delvis annorlunda hotbild i jämförelse med vad som har varit vanligt hittills. Även frågan om personlig integritet måste omhändertas i ett tidigt skede om förtroendet för marknaden inte ska rubbas. Inom fokusområdet kommer således behovet av åtgärder för att säkerställa ökad IT- och informationssäkerhet samt hanteringen av integritetsfrågor att redovisas. Att såväl marknadens aktörer, som konsumenter och samhället i stort kan ha förtroende för säkerheten i de smarta elnäten är följaktligen en grundläggande förutsättning för framgång. Inom fokusområdet har följande mål och arbetsuppgifter preciserats i kommittédirektivet: Bedöma behovet av lämplig IT- och kommunikationsinfrastruktur inklusive ägar- och ansvarsfördelning samt finansiering. Identifiera samt föreslå hur frågor kring IT- och informationssäkerhet och integritet kan omhändertas och vid behov föreslå justering av befintligt regelverk. Analysera hot och risker för elförsörjningen vid övergång till smarta elnät och hur smarta elnät kan stärka förmågan att motstå störningar. Referensgruppen för informationssäkerhet och integritet kommer under hösten 2013 fortsätta sitt arbete med att kartlägga de hinder och begränsningar som integritets- och säkerhetsfrågor kan innebära för utvecklingen av smarta elnät. Utgångspunkten för detta arbete kommer att vara ett antal användningsfall (se avsnitt 2.4.3). 21

24 Rådets arbetsformer och nuläge i verksamheten Litteraturstudie om initiativ inom riskoch sårbarhetsanalys för smarta elnät Samordningsrådet för smarta elnät har givit Totalförsvarets forskningsinstitut (FOI) i uppdrag att genomföra en litteraturstudie om initiativ inom risk- och sårbarhetsanalys för smarta elnät. Syftet med denna litteraturstudie är att ge en översiktlig bild av de internationella, främst nordamerikanska och västeuropeiska, initiativen inom området risk- och sårbarhetsanalys för smarta elnät. Litteraturstudien har publicerats på rådets webbplats. Litteraturstudien påvisar en skillnad i hantering av riskfrågor mellan USA och Europa. I USA handlar det mycket om styrning på detaljnivå, medan man i Europa mer tittar på övergripande regelverk. Sammanfattningsvis kan man konstatera att säkerhet i smarta elnät är en stor och komplex fråga och att arbetet med risk- och sårbarhetsanalyser bara är ett första steg. I dagsläget finns ännu ingen bra metod framtagen för att förstå och bedöma cyberrisker i smarta elnät. Det betonas också att säkerhets- och integritetsfrågor bör hanteras i ett helhetsperspektiv med tanke på att företagen längs värdekedjan i de smarta elnäten blir allt mer sammankopplade och beroende av varandra. I många pilot- och demonstrationsprojekt beaktas dock cybersäkerhet och integritetsfrågor inte som viktiga frågor, och blir oftast först aktuella när nya system ska införas på bred front. Detta ökar risken för sämre och dyrare säkerhetslösningar Förstudie risk- och sårbarhetsanalys På uppdrag av samordningsrådet har 4CStrategies genomfört en förstudie till en risk- och sårbarhetsanalys för smarta elnät, där man använt sig av ISO metodik. Målet är att identifiera risker och sårbarheter relaterade till förmåga att motstå driftstörningar och att återställa elsystemet. Syftet med denna förstudie är att identifiera och bedöma omfattningen av de risker och sårbarheter som kan antas ha störst effekt på det smarta elsystemets primära uppgift, nämligen att leverera el. Utgångspunkten för förstudien är att det framtida smarta elsystemet ska ha samma eller bättre tillförlitlighet eller leveransförmåga (robusthet) som dagens system. Det tidsperspektiv som valts är år 22

25 Rådets arbetsformer och nuläge i verksamheten 2030, tillräckligt lång borta för att det ska ha hunnit ske reella förändringar mot i dag, men samtidigt överblickbart och inte abstrakt. Förstudiens slutsatser ska användas som underlag för vidare och fördjupande studier på området. Resultaten från förstudien rapporterades under hösten 2013 och en slutrapport är publicerad på rådets webbplats Användningsfall Inte bara frågan om hur säkerhetsfrågorna bör hanteras har fått allt större uppmärksamhet under senare tid, utan även frågor kopplade till personlig integritet. Det finns många s.k. användningsfall (use cases) identifierade, men få utgår från ett kundperspektiv. Det fortsatta arbetet inom referensgruppen för informationssäkerhet och integritet kommer i stor utsträckning att kretsa kring identifikation och analys av de användningsfall som har tagits fram av referensgrupp 2 Incitamentsstruktur och kundinflytande på elmarknaden. Gruppen har enats om att ha ett tydligt kundperspektiv gällande dessa användningsfall. 2.5 Främjande och internationella kontakter (grupp 5) Fokus för detta område är näringslivsutveckling och exportfrämjande relaterat till smarta elnät, vilket inkluderar omvärldsbevakning inom policy- och teknikområdet. Följande mål och arbetsuppgifter preciseras i direktivet: Redovisa hur Sverige på bästa sätt ska kunna dra nytta av utvecklingen av smarta elnät för att bidra till att smarta elnät utvecklas till en svensk tillväxtbransch som bidrar till sysselsättning och exportintäkter. Kartlägga förutsättningarna för olika typer av företag att dra nytta av utvecklingen (i egenskap av leverantör). Bland de konkreta arbetsuppgifter som lyfts fram i direktivet märks: Att inhämta lärdomar från andra länders nationella politik för smarta elnät. 23

26 Rådets arbetsformer och nuläge i verksamheten Att kartlägga ansvarsfördelning mellan myndigheter och roller och drivkrafter för övriga aktörer såsom kommuner och näringsliv. Att analysera potentialen för smarta elnät att bli en svensk tillväxtbransch Företagskartläggning En viktig del av arbetet inom fokusområdet har varit den företagskartläggning som genomförts av Business Sweden för samordningsrådets räkning. Resultaten av denna kartläggning redovisas i korthet i kap 7.3. Syftet med arbetet har varit att kartlägga vilken kompetens det finns i Sverige i form av företag som levererar eller skulle kunna leverera produkter och tjänster inom området smarta elnät. Kartläggningen har sammanställts i form av en databas som kommer att finnas på samordningsrådets webbplats. Tanken är att denna databas succesivt ska utvecklas och kompletteras och att den på sikt ska utgöra en kontaktpunkt för företag och kunder inom branschen Policykartläggning En annan uppgift som pekas ut i direktivet är att dra nytta av erfarenheter i andra länder och utifrån benchmarking mot dessa länder föreslå förändringar eller förtydliganden av Sveriges övergripande policy inom området smarta elnät. För att bidra till kunskapsuppbyggnad om andra länders nationella politik för smarta elnät, vilka utvecklingsinsatser som görs, hur politiken för att främja smarta elnät ser ut och vilka styrkeområden som kan identifieras har Tillväxtanalys för samordningsrådets räkning genomfört en analys av utvecklingen i ett antal länder. Denna kunskapsbas ska sedan ligga till grund för rekommendationer och förslag som kan utgöra en del av samordningsrådets handlingsplan för utveckling av smarta elnät. Arbetet slutredovisades i april 2013 och omfattar följande länder; USA, Japan. Sydkorea, Kina och Indien. Resultatet redovisas kort i kap. 5 och i bilaga 1. 24

27 Rådets arbetsformer och nuläge i verksamheten Smarta elnät som tillväxtbransch för små och medelstora företag I september 2013 anordnade referensgruppen i samarbete med Energimyndigheten ett gemensamt dialogforum med workshop. Temat för detta dialogforum var Smarta elnät som tillväxtbransch för små och medelstora företag. Workshopen inriktade sig specifikt mot innovationer inom likströmsanvändning. Små och medelstora företag är nyckelaktörer för att produkter, tjänster och systemlösningar inom smarta elnät ska utvecklas till en framgångsrik svensk tillväxtbransch. I företagskartläggningen som beskrivs i kapitel ser många intervjuade företag möjligheten att testa koncept och demonstrera ny teknik och nya lösningar som ett viktigt instrument för att ta nya idéer och teknik till marknaden. Målet med dialogforumet var således att få en klarare bild över hur man bättre skapar förutsättningar för små och medelstora företag att föra sina idéer vidare från vision till verklighet och att diskutera vilka möjligheter och hinder som finns. Befintliga finansieringsverktyg och kommande utlysningar inom området smarta elnät presenterades av Energimyndigheten, KIC InnoEnergy och Vinnova Internationell koordinering En viktig uppgift inom referensgruppen är också att bidra till samordning av vissa internationella kontakter som förekommer inom smarta elnät. Det gäller bl.a. medverkan vid internationella seminarier och konferenser där medlemmarna i referensgruppen på olika sätt bidrar till att profilera Sveriges kompetens inom området smarta elnät och att via kunskapsplattformen informera internationella intressenter om svenska insatser och svenska aktörer inom området smarta elnät. 2.6 Kommunikation och kunskapsspridning (grupp 6) Av Samordningsrådets direktiv framgår att rådet ska etablera en nationell kunskapsplattform för att inhämta, sammanställa och sprida kunskaper om elnätets utveckling och om smarta elnät bland berörda aktörer och samhället i stort. 25

28 Rådets arbetsformer och nuläge i verksamheten Kunskapsplattformen är central inom detta fokusområde och ska utvecklas till ett nav för information och kommunikation rörande smarta elnät. Följande mål och arbetsuppgifter preciseras i kommittédirektivet: Medverka till att kunskapsplattformen blir en attraktiv väg in för näringsliv och andra intressenter som söker information om smarta elnät. Detta omfattar också information om svenska verksamheter inom smarta elnät i Sverige för en internationell publik. Bidra till informationsverksamheten i form av seminarier och konferenser, framtagande av informationsmaterial etc. till olika aktörer samt det interaktiva forum som ska tillhandahållas. Bidra till den verksamhetsplan som ska tas fram för de olika aktiviteter som ska utföras inom kunskapsplattformen, inklusive kommunikationsstrategi och sammanställning av prioriterade målgrupper Utveckling av webbplats inklusive kunskapsplattform Under senvintern 2013 deltog referensgruppen för kommunikation och kunskapsspridning i arbetet med att ta fram en förstudie till och upphandling av en webbplats med tillhörande kunskapsplattform. En första enkel version av webbplatsen lanserades i samband med nedan omnämnda seminarium i april I slutet av augusti lanserades en andra version av webbplatsen. Denna version har bl.a. kompletterats med funktioner som gör att webbplatsen kan fungera som ett interaktivt forum för att inhämta synpunkter eller diskutera specifika frågeställningar, och en ingång för en internationell publik som vill inhämta information om svenska verksamheter inom smarta elnät i Sverige. Funktionerna är utformade så att de dels ska stötta rådets pågående arbete, t.ex. genom möjligheten att kommentera ett genomfört dialogforum, dels för att fånga upp frågor och aspekter, som rådet ännu inte har adresserat i verksamheten. Det sistnämnda är utformat som en gästblogg med tillhörande kommentarsfält. För att öka tillgängligheten ytterligare har webbplatsen dessutom fått responsiv design för mobila enheter, och kopplats ihop med sociala medier. Under hösten/vintern 2014 ska gruppen dels ta fram en plan för utvecklingen av innehållet på själva kunskapsplattformen, dels en 26

29 Rådets arbetsformer och nuläge i verksamheten kommunikationsplan för rådets övriga aktiviteter. Det sistnämnda handlar t.ex. om processen med handlingsplanen, vilka aktiviteter som ska genomföras och hur dessa ska interagera med webbplatsen. 2.7 Organisation och myndighetsansvar Rådets direktiv innehåller bl.a. frågeställningar om organisations- och ansvarsfrågor. Däri påpekas bl.a. att en otydlig ansvarsfördelning mellan myndigheter kan försvåra utvecklingen av statliga insatser och förhindra en effektiv dialog med näringsliv och andra intressenter. Även Energimarknadsinspektionen lyfter i sin rapport Anpassning av elnäten till ett uthålligt energisystem (EI R2010:18) fram behovet av att identifiera strukturella hinder som begränsar samarbetsmöjligheterna mellan olika aktörer på ett sådant sätt att utvecklingen av smarta elnät hämmas. Samordningsrådets strukturering av uppdraget i fokusområden, tillsammans med det breda kontaktnät, som skapats genom inrättandet av referensgrupper, utgör ett första steg i arbetet med att säkerställa koordinering mellan berörda myndigheter och mellan myndigheter och andra nyckelaktörer inom smarta elnät. Den kompetens som referensgrupperna och deras medlemmar har utgör också en självklar utgångspunkt för den kartläggning av myndigheter och nyckelaktörer inom smarta elnät som för närvarande genomförs. 2.8 Dialogforum och andra evenemang för dialog och kunskapsspridning Av inledningen framgår att en av referensgruppernas uppgifter är att initiera dialogforum, vilket är arrangemang med specifika ämnesområden riktade till avgränsade målgrupper. Syftet med dessa forum är dels att informera om rådets arbete, dels att ta del av deltagarnas synpunkter. Under våren 2013 har rådet genomfört 2 dialogforum i enlighet med ovanstående beskrivning. Referensgrupp 3 inom fokusområdet Forskning, teknikutveckling och kunskapsförsörjning, genomförde ett dialogforum om hur interoperabilitet och standardisering kan bidra till att främja innovationer inom smarta elnät (22 mars 2013). Referensgrupp 2 inom fokusområde Incitamentstruktur och kund- 27

30 Rådets arbetsformer och nuläge i verksamheten inflytande på elmarknaden, genomförde ett dialogforum om elnätsföretagens roll och framtidens elnät (7 maj 2013). Dessutom genomförde rådet ett större seminarium med omkring 150 deltagare representerande elmarknadens olika aktörer, sakägare och intresseorganisationer samt närmast berörda branscher (26 april 2013). Därutöver har ytterligare ett dialogforum med temat Smarta elnät som tillväxtbransch för små och medelstora företag genomförts den 9 september 2013 (se avsnitt 2.5.3). 28

31 3 Vad är smarta elnät Smarta elnät är ett mycket brett begrepp som omfattar hela fältet från kraftelektronik och ny teknik i transmissionsnätet till nya produkter och tjänster baserade på informationsteknik, kunskap om energiflöden och styrmöjligheter ute hos slutanvändarna. Det finns inte heller någon tydlig gräns mellan traditionell teknik och smarta elnät. Utvecklingen av smarta elnät är således snarare en evolution än en revolution och för att betona detta förhållande har man i många internationella sammanhang börjat använda begreppet grid modernization som komplement till smart grid 1. Det är svårt att ge en exakt definition på vad som ska innefattas i begreppet smarta elnät, och många olika varianter förekommer. Ett exempel är den definition som tagits fram av samarbetsorganisationen mellan EU:s tillsynsmyndigheter för energimarknaderna, European Regulators Group for Electricity and Gas (ERGEG), som utgår ifrån den mycket mångfasetterade nytta som smarta elnät förväntas bidra med. Detta breda perspektiv präglar också samordningsrådets uppdrag. ERGEG:s definition av smarta elnät: ett elnät som kostnadseffektivt kan integrera beteenden och beslut hos alla användare som är anslutna till det elproducenter, elkonsumenter och de som är både och för att garantera ett hållbart kraftsystem med låga förluster och hög kvalitet, försörjningstrygghet och säkerhet. Konkret kan smarta elnät sägas vara ett uppgraderat elnät som utnyttjar IKT, avancerad styrning och övervakning och olika typer av ny teknologi i större utsträckning än tidigare. Ett viktigt inslag är 1 Se: 29

32 Vad är smarta elnät också hantering av mycket stora datamängder, avancerad beräkningsteknik och ny mjukvara som bas för nya typer av informationsbaserade tjänster som även riktar sig till slutanvändare. Det smarta elnätet använder dubbelriktad kommunikation till konsumenter och producenter för styrning och informationsöverföring och klarar även av att hantera produktionsflöden i olika riktningar. Det gäller också sådan produktion som är svår att styra t.ex. sol- och vindkraft (s.k. intermittent produktion). Slutligen kan det smarta elnätet också göra det lättare för kunderna att dra nytta av sina möjligheter till en mer flexibel elförbrukning och därigenom frivilligt medverka till begränsning av belastningstoppar även kallad förbrukarflexibilitet eller demand respons. De smarta elnäten kan sägas bidra till att den flexibilitet som finns i elsystemet kan utnyttjas i betydligt större utsträckning och på ett effektivare sätt, eller med andra ord att förmågan att hantera komplexitet ökar. Denna ökade förmåga att hantera komplexa förhållanden gör det möjligt att involvera fler och mindre aktörer i värdekedjan samtidigt som grundläggande krav på elsystemet upprätthålls (elkvalitet, säkerhet, robusthet, effektivitet, hållbarhet). I ett framtidsperspektiv är just förmågan att hantera komplexitet avgörande eftersom framtidens elsystem förväntas bli mer komplext än dagens bl.a. genom den ökade andelen förnybar och icke styrbar elproduktion och att konsumenter också blir producenter, vilket gör att den samlade nettoefterfrågan (förbrukning minus egenproducerad el) blir svårare att förutsäga. Förmågan att hantera komplexitet kan också uttryckas som mängden intelligens i kraftsystemet. Det är dock viktigt att tydliggöra att vi med intelligens inte enbart avser elsystemmässiga funktioner utan också innovationer och tjänsteutveckling som bl.a. stärker kundernas aktiva agerande på marknaden. Nedanstående figur från forskningsprogrammet NEPP 2 illustrerar schematiskt sambandet mellan värdet av och kostnaden för mängden intelligens i kraftsystemet. I en optimal situation motsvaras värdet eller nyttan av de åtgärder som genomförs av kostnaderna för dessa åtgärder. 2 Preliminär delrapport från NEPP, 2013: Utredning av hur utvecklingen av kraftsystemet utanför Sveriges gränser påverkar behovet av smarta elnät i Sverige, och, Beskrivning av de konkreta utmaningar som det svenska elnätet står inför med anledning av den pågående omställningen av energisystemet. Publicerad på 30

33 Vad är smarta elnät Figuren illustrerar att när mängden intelligens i kraftsystemet ökar så ökar också kostnaderna i takt med att allt dyrare åtgärder tas i anspråk. Som ett resultat av utvecklingen inom IKT-området förväntas dock dessa kostnader minska i framtiden, dvs. kostnadskurvan förskjuts nedåt, så som pilen i figuren indikerar. Samtidigt förväntas det framtida elsystemet bli mer komplext än dagens, bl.a. som ett resultat av en betydligt större andel icke styrbar och lokal förnybar elproduktion. Detta innebär att värdet av förmågan att hantera denna komplexitet kommer att öka dvs. värdekurvan förskjuts uppåt, vilket indikeras av pilen i figuren. Ytterligare en faktor som ökar värdet av mängden intelligens i kraftsystemet är att samhällets beroende av ett fungerande elsystem med hög elkvalitet ökar, vilket i sin tur gör att man vill minska risken för fel, minska konsekvenserna av de fel som ändå inträffar samt snabbt åtgärda felen. Utifrån figurens schematiska samband kan vi alltså konstatera att det elsystem som är optimalt med dagens förhållanden inte längre kommer att vara det i framtiden. De investeringar som behöver göras 31

34 Vad är smarta elnät är omfattande och tar erfarenhetsmässigt lång tid. Det är därför betydelsefullt att åtgärder vidtas redan i dag för att säkerställa utvecklingen av ett modernt och flexibelt elsystem som klarar morgondagens krav både ur miljösynpunkt och när det gäller kundernas möjligheter att aktivt medverka på marknaden. Utifrån detta perspektiv kan smarta elnät sammanfattningsvis sägas utgöra de tekniska lösningar, funktioner och regelverk som gör det möjligt för alla aktörer på marknaden att värdera flexibilitet utifrån egna förutsättningar, och utifrån egna behov köpa och sälja (eller aktivt skänka bort) denna flexibilitet. Härigenom skapas också utrymme för nya affärsmodeller där dessa möjligheter tas tillvara. 32

35 4 Smarta elnät så fungerar det Med utgångspunkt från det föregående kapitlet, som med ett övergripande resonemang redogör för vad smarta elnät är, syftar detta kapitel till att ge en enkel och allmänt hållen beskrivning av de tekniker och funktioner som kan tänkas ingå i ett smart elnät. Meningen är att ge en konkret bild av vad smarta elnät kan innebära i praktiken, och att beskriva vari smartheten ligger, när man pratar om utvecklingen av smarta elnät. Beskrivningen ger exempel från hela värdekedjan, från produktion, elkraft- och IKT-teknik till applikationer hos slutanvändare, utan att för den skull ha ambitionen att vara heltäckande. Beskrivningen följer i stora drag den indelningen i teknikområden som används av International Energy Agency (IEA). Snarlika teknikområden används även av EUs forskningscenter, Joint Research Center (JRC), och de standardiseringsorganen som ansvarar för elkraftteknik på internationell- och EU-nivå 1. Vid en jämförande sammanställning av alla teknikkategorier, blir det tydligt att det smarta nätet omfattar en mängd olika tekniker som spänner över hela elsystemet. 1 Dessa är CEN (European Committee for Standardization) och CENELEC (European Committee for Electrotechnical Standardization) på EU-nivå och IEC (International Electrotechnical Commission) på internationell nivå. 33

36 Smarta Elnät så fungerar det 34

37 Smarta Elnät så fungerar det 4.1 Från traditionella elnät till smarta elnät Dagens elsystem präglas av en centraliserad kraftproduktion med storskalig vattenkraft, kärnkraft och kraftvärme och ett hierarkiskt distributionsmönster. Kraftproduktionen från dessa centrala stora kraftverk transporteras via allt lägre spänningsnivåer via stamnät, regionnät och distributionsnät till områden där efterfrågan hos slutanvändarna finns. Elen levereras i dag främst i en riktning. I ett traditionellt nät styr ett schablonberäknat förbrukningsmönster baserat på historiska data produktionen, inte den faktiska förbrukningen. När den faktiska förbrukningen avviker från den beräknade, regleras produktionen för att upprätthålla balansen mellan hur mycket el som produceras och hur mycket som används. Skulle det bli brist på el körs ett antal reservkraftverk igång. Näten och kraftproduktionen är dimensionerade för att säkerställa elförsörjningen baserat på dagens stabila och oftast förutsägbara förhållanden. Sveriges nät byggdes för att möta dåtidens krav, vilket innebar att kraftproduktionen skedde långt ifrån områden där elen användes. Det var därför nödvändigt att bygga ut ett stabilt transmissionsnät, även kallat stamnät, för att kunna överföra elen långa sträckor. Från början fanns det stora problem med överföringsförluster i ledningarna. Kraft- 35

38 Smarta Elnät så fungerar det överföring över långa sträckor blev först möjlig genom trefas växelström. De konventionella distributionsnäten är byggda efter vad man kan kalla för bygga och anslut principen. När t.ex. nya bostadsområden byggs, dimensioneras nätet för den sannolika maximala förväntade belastningen som man uppskattar i enlighet med beprövade designprinciper. Med nuvarande förhållanden och krav fungerar alltså elförsörjningen bra och som förväntat, även om en del av infrastrukturen åldras med ett investeringsbehov som följd. Men som tidigare nämnts, befinner sig energisystemet i förvandling. Elproduktionen från förnybara energikällor förväntas öka. Kunderna vill bli aktiva deltagare på energimarknaden och kanske själva producera och sälja sin egen el. Allt detta ställer det traditionella nätet inför nya utmaningar och krav, vilka innebär att behovet av nya smarta elnätslösningar ökar. Speciellt sådana som kan hantera ökad flexibilitet och komplexitet. Även om det i vissa fall kommer att vara aktuellt att bygga ny infrastruktur, kommer den vanligaste åtgärden att vara att man byter ut eller lägger till nya komponenter och funktioner i befintliga nät. Smarta nät kan därför ses som en kontinuerlig förbättringsprocess. Många av de tekniker som man kan använda för att öka intelligensen dvs. göra näten mer flexibla med hjälp av styr- och kontrollfunktioner, har funnits länge på marknaden. Nyheten ligger i många fall i nya användningsområden. Det är dock viktigt att betona, att smartheten inte bara är nya tekniklösningar. Även nya affärsmodeller och vårt beteende är faktorer som gör ett framtida nät smart. En av de största tekniska utmaningarna är hantering av icke styrbar elproduktion såsom vind- och solkraft. Framtidens smarta nät förväntas kunna integrera sådan produktion av alla typer och omfattning, till skillnad från dagens huvudsakligen centraliserade och mer styrbara produktion. 36

39 Smarta Elnät så fungerar det För att styra kraftflödet mer optimalt ska det kunna gå i flera riktningar till skillnad från i dag då flödet främst går i en riktning. Där behov finns förväntas dessutom styrningen av nätet ske med information som baseras på realtidsdata till skillnad från historiska data. Detta möjliggör en effektivare användning av infrastrukturen och öppnar upp för nya prissättningsmodeller och förändringar i beteende hos slutanvändaren. Man ska dock komma ihåg att utbygganden av nätet sker på marknadsmässiga villkor. Det är därför viktigt att balansera kostnad och nytta och att ha ett helhets- och systemperspektiv. 4.2 Smarta elnätsteknologier Begreppet smarta nät används ibland för att beskriva hur man med ett större inslag av informationsteknik kan förbättra driften av kraftsystemet på olika sätt. I ett kraftsystem är syftet att kontinuerligt upprätthålla balansen mellan produktion och konsumtion. Man måste kontinuerligt styra denna balans, eftersom det inte finns några egentliga möjligheter till lagring i elsystemet. Det man kan mäta är t.ex. spänning, överföring, produktion och konsumtion. Denna information kan sedan användas för olika typer 37

40 Smarta Elnät så fungerar det av beslut. Själva styråtgärden i sig är inte smart, utan konsekvensen av styråtgärden. För att veta om en viss styrning är effektiv med hänsyn till ekonomi, tillförlitlighet, säkerhet och miljöpåverkan krävs att man har en modell av sitt system. Beräkningsmodellen uppskattar konsekvensen av ett visst beslut, och ligger därmed till grund för beslutsfattande, t.ex. att stänga minska eller öka kraftproduktionen. Besluten kan utföras automatiskt av datorer/processorer, eller manuellt av människor som studerar situationen och beslutar om styrsignaler. Principen är inte ny, men minskade kostnader för informationsteknik har gjort det möjligt att utnyttja helt nya lösningar och att öka effektiviteten i denna process. Smarta elnät i sig är ingen drivkraft för utvecklingen av allt högre presterande semikonduktorer och sensorer men dessa behövs som väsentliga byggstenar i alla led från kraftproduktion ut till det framtida smarta hemmet. Mängden data som behöver processas förväntas i framtiden bli stor, vilket ställer krav på hantering, lagring och även säkerhet. Nedan beskrivs respektive teknikområde inom smarta elnät. Rubrikerna följer i stort sett indelningen i teknikområden i figur 4.3. Teknik som inte direkt ingår i dessa kategorier, men vars utveckling ändå förväntas påverka utvecklingen av det smarta elnätet, beskrivs i slutet av detta avsnitt. 38

41 Smarta Elnät så fungerar det Integrering av förnybar och decentraliserad produktion Integrering av förnybara och distribuerade energiresurser omfattar allt från stora enheter, t.ex. vindkraftsanläggningar till havs i stamnät, till småskaliga enheter såsom enskilda solceller på bostadshus som ansluts till lokalnät. Det är den variabla elproduktionen som ställer nya krav på näten, eftersom kraftproduktion för de flesta förnybara energikällorna inte kan styras. Den variabla elproduktionen medför ett antal olika utmaningar på flera nivåer i elsystemet. För det första innebär variationen i produktion nya krav på balansering av systemet, dvs. variationerna i vind och sol måste kompenseras med annan produktion eller förbrukningsreduktion. För det andra kan snabbt stigande eller fallande produktion (s.k. ramping) också skapa spänningsproblem på såväl transmissionsnivå som distributionsnivå. Vidare kan en omfattande utbyggnad av ny, icke styrbar produktion också medföra krav på nätförstärkningar. Sammanfattningsvis kan man peka på två stora problemområden som behöver lösas för en effektiv integration av förnybar och decentraliserad produktion. Det första området omfattar balanseringen av energisystemet i sin helhet. Det andra rör otillräckligt överföringskapacitet både på transmissions- och distributionsnivå när nya produktionsanläggningar ska anslutas till nätet. Det finns en del olika tekniska lösningar man kan använda sig av för att hantera respektive problemområde eller en kombination av båda och som därmed underlättar en storskalig introduktion av förnybar energi. Energilagringssystem omfattar t.ex. flera tekniker som kan bidra till kapacitetsutjämning. Lagring Energilagringssystem, både elektriskt och termiskt baserade, kan hjälpa till vid kapacitetsutjämning. Energilagring medger att el som produceras när förbrukningen är låg eller produktionen för hög (risk för överbelastning av nätet), kan sparas för att användas när efterfrågan är hög respektive produktion för låg. Olika typer av energilager kan också användas för att öka kontrollen över nätet och elkvaliteten. De lagringstekniker som diskuterats och utvecklats under de senaste 15 åren är: 39

42 Smarta Elnät så fungerar det Pumpkraftverk Tryckluftslagring CAES (Compressed Air Energy Storage) Batterier, konventionella och avancerade Bränsleceller och vätgas Svänghjul Superkondensatorer Supraledande magnetlager (SMES) Power to Gas (P2G) Lagringsteknik skulle kunna bidra till att lösa en rad av de utmaningar som elsystemet står inför. McKinsey 2 har pekat på energilagringssystem, och då specifikt på Li-Ion batterier, som en av de tolv mest omvälvande teknologier som kommer att påverkar oss i framtiden. I Sverige kan man se vattenkraften och dess roll i regleringen av elproduktionssystemet som ett stort lagringssystem med olika tidsskalor för lagring, från timme till säsong. Svensk vattenkraft spelar också stor roll när det gäller möjligheterna att integrera större mängder förnybar energi i kraftsystemet. Den stora vattenkraftsandelen i det svenska elproduktionssystemet har gjort att andra energilagringstekniker för att kunna integrera förnybar energi i elkraftsystemet inte blivit en lika prioriterad fråga som i övriga EU och USA. När det gäller ellagring som ett sätt att ta bort eller lindra effekterna av elavbrott, är däremot svenska problem likadana som andra länders. Ytterligare en egenskap hos energilagringsteknik är att den kan användas för att skjuta upp investeringar i kapacitetshöjningar, genom att minska toppbelastningar och undvika konflikter om nätutbyggnader. Övrigt Utöver lagring kan automatisering av kontroll över produktion och efterfrågan (i tillägg till andra former av laststyrning) bidra till att säkerställa balansen mellan utbud och efterfrågan. Flexibel kraftproduktion är ett annat koncept för att hantera en alltmer komplex lastbalansering i näten och som testas på olika håll. 2 McKinsey Global Institute, May 2013: Disruptive technologies: Advances that will transform life, business, and the global economy. 40

43 Smarta Elnät så fungerar det Elproduktionen i ett kraftverk matchas med efterfrågan med hjälp av flera identiska generatorer som kan starta, stoppa och arbeta effektivt vid en vald belastning och oberoende av varandra, vilket gör denna lösning lämplig för både bas- och topplast. De första två anläggningarna av detta slag byggs i Estland och syftet med dem är att ge dynamisk produktionskapacitet för att möta plötsliga och oväntade nedgångar i elförsörjningen. Anläggningarna beräknas vara klara under 2013 och 2014, och deras totala produktion kommer att vara 250 MW Realtidsövervakning och styrning Realtidsövervakning och kontroll, Wide Area Measurement System (WAMS), är ett teknologiområde som i dag främst används på transmissionsnivå. WAMS ger möjlighet till realtidsövervakning av prestandan i olika komponenter i kraftsystemet över stora geografiska områden. WAMS är ett avancerat verktyg för optimerad systemdrift, som underlättar integrering av förnybara energikällor. WAMS kan även hjälpa till att minska eller undvika elavbrott. Fasvektormätning görs genom höghastighetssensorer kallade PMU:er (Phasor Measurement Unit) som anses vara några av de viktigaste mätinstrumenten i framtida kraftsystem 3. En PMU kan vara en särskild enhet, eller så kan PMU-funktionen byggas in i ett skyddande relä eller annan anordning. PMU:er kan användas för att övervaka elkvalitet och i vissa fall reagera automatiskt på förändringar. PMU:er kallas även synchrophasors och är en anordning som mäter de elektriska vågorna i elnätet med hjälp av en gemensam tidpunkt för synkronisering. Tidssynkronisering tillåter synkronisering av mätningar från flera avlägsna mätpunkter på nätet i realtid och upptäcker avvikelser. Tekniken med synchrophasors ger därmed systemansvariga ett verktyg för att mäta tillståndet i elsystemet (stabiliteten) och därmed att hantera elkvalitet. Genom att aggregera insamlade data i decentraliserade övervakningssystem kan man övervaka och kontrollera kraftflödet från flera olika produktionskällor, vilket är speciellt viktigt vid en hög andel icke styrbar produktion. Tekniken har potential att förändra ekono- 3 En fasvektor är ett komplext tal som representerar både storleken och fasvinkeln av elens sinusvågor. Fasvektorer återspeglar på så sätt växelströmmens vågform. Dessa ska ha samma identiska sinusform vid samma tidpunkt i hela nätet. 41

44 Smarta Elnät så fungerar det min för kraftöverföring genom bättre kontrollmöjligheter i befintliga kraftledningar som kan ge ökad överföringskapacitet och minska behovet av nybyggnation. Tillämpningsområdena är många, t.ex. automatisering av kraftsystem och laststyrning och metoder för realtidsstyrning, där bättre information gör att man kan köra närmare sina tekniska gränser. Andra exempel är utveckling av early-warning-system, där man från oscillationsmätningar kan identifiera när en åtgärd måste utföras och design av dynamiska nättariffer där tarifferna ändras efter den faktiska situationen i nätet. Ett nätverk av PMU:er möjliggör realtidsövervakning på regional och nationell nivå. En sammankoppling av PMU:er, i de framtida smarta elnäten, ger också möjligheter att i vissa situationer begränsa omfattningen av storskaliga elavbrott Förstärkning av transmissionssystem Det finns ett antal tekniker och applikationer för att öka effektiviteten i transmissionsnäten. Flexibla växelströmsöverföringssystem, Flexible Alternate Current Transmission Systems (FACTS), använder sig av kraftelektronik för att förbättra styrning och maximera kraftöverföringskapacitet vid högspänd växelströmsöverföring. Med hjälp av FACTS kan man förbättra effektiviteten på befintliga linjer och på så sätt undvika eller skjuta upp behovet av ytterligare nyinvesteringar. FACTS består huvudsakligen av två tekniker: seriekompensering och shuntkompensering. Högspänd likströmsöverföring, High Voltage Direct Current (HVDC), används vid kraftöverföring över längre avstånd. Fördelen är bl.a. lägre förluster jämfört med högspänd växelström. Vid krafttransmission över vatten och långa avstånd är HVDC ett fördelaktigt alternativ då återledaren kan utgöras av vattnet självt. Högspänd likströmsöverföringsteknik kan därför med fördel användas för att t.ex. ansluta havsbaserad vindkraft. Den maximala överföringskapaciteten i en luftledning kan variera och påverkas av väderförhållanden. I ett konventionellt nät använder man sig av statiska eller säsongsbetonade gränsvärden. Vid användning av dynamisk belastningsförmåga, Dynamic Line Rating (DLR), använder man sensorer för att bestämma den strömförande kapaciteten av en viss nätverkssektion i realtid. Med tillgång till denna 42

45 Smarta Elnät så fungerar det information kan man köra närmare nätets tekniska gränser utan risk för överbelastning. DLR tekniken kan även användas på distributionsnivå. Supraledande material har förmågan att leda el med nära nog inget elektriskt motstånd. Så kallade högtemperatursupraledande kablar, High Temperature Superconductors (HTS), är nu under utveckling. I Tyskland har man påbörjat ett första demonstrationsprojektet med en 1 km lång supraledande kabel i Ampa City Project i staden Essen. En av möjligheterna man ser framför sig med denna teknik är ett minskat behov av nätinfrastruktur för högspänningsnät i tätbebyggda områden. På medellång sikt skulle detta kunna leda till ökad effektivitet, lägre drift- och underhållskostnader och minskad markanvändning. Nedmontering av många 110/10 kv transformatorstationer skulle kunna bidra till att frigöra värdefullt utrymme i innerstadsområden. HTS kablar kan bära tre till fem gånger mer energi än traditionella kablar och uppvisar betydligt lägre förluster. Supraledande material kan också användas för att ersätta kopparlindningarna i transformatorer. Det kan minska förlusterna med så mycket som 70 procent i jämförelse med dagens anläggningar. Voltage Source Converters (VSC) för HVDC-tekniken är en ny teknik som möjliggör kontinuerlig och oberoende kontroll av aktiv och reaktiv effekt och kan sammanlänka lik- och växelström. Ett VSC HVDC-system kan anslutas till ett svagt växelströmsnät, eller till ett nätverk där ingen produktion är tillgänglig. Spänningsomvandlaren kan användas för att skapa en balanserad trefas AC-system vid strömavbrott och starta upp systemet vid en total eller partiell avstängning av transmissionssystem (black start). VSC HVDC teknik är fördelaktig vid elleverans till avlägsna, isolerade platser, som t.ex. öar via undervattenskablar då man har möjlighet till dynamisk spänningskontroll och fjärrstart vid strömavbrott (black start). Därmed kan man undvika installation av dyrbar lokal produktion. Förmågan att reglera reaktiv effekt, samt växelspänning, gör VSC HVDC också mycket lämplig för kraftöverföring från havsbaserad vindkraft till fastlandets växelströmsnät. 43

46 Smarta Elnät så fungerar det Distributionssystem för styrning, övervakning och kontroll Distributionsnäten eller lokalnäten är en utmaning för den smarta elnätstekniken. Få övervakning- och kontrollsystem finns i dag i de lokala näten. I dag märker oftast kunden om det har blivit fel någonstans. I framtiden kan felen detekteras automatiskt. De lokala näten är ofta utformade som trädstrukturer där det finns en rotpunkt som grenar ut sig mot förbrukarna. Grenarna kallas för matningar. Vid fel kan en hel gren med undergrenar slås ut och ge besvärliga konsekvenser. Genom att koppla samman topparna på två grenar bildas en ring med matning från två håll, s.k. ringmatning. På så sätt kan effekterna av ett fel begränsas. Det är här man utvecklar teknik och utrustning för övervakning och automatisk styrning. Ett teknikområde som kan nämnas är aktiv nätverksstyrning, Active Network Management (ANM), som är en samlingsterm för kommunikationsinfrastruktur mellan substationer och det centrala styrsystemet, Distribution Management System (DMS). Ett exempel är enheter för automatisk voltkontroll (AVC), som övervakar spänningsnivåer och automatiskt justerar dem inom förinställda gränser Avancerad mätarinfrastruktur (AMI) Med begreppet avancerad mätarinfrastruktur (AMI) avses arkitekturen hos en automatiserad tvåvägskommunikation mellan en s.k. smart mätare med egen IP-adress och ett energibolag. AMI ger energibolaget tillgång till realtidsdata om strömförbrukningen, vilket gör det möjligt att optimera driften av transmissions- och distributionssystemen. AMI innebär också att kunderna ges möjlighet att fatta välgrundade beslut om sin energianvändning, baserat på prissignaler vid tidpunkten för användningen. Signalen, som kunden mottar för att välja prismodell eller styra sin egen förbrukning, kan ges genom alternativa kommunikationskanaler till ett lokalt gränssnitt i hemmet, se figur 4.4. Denna funktion (oftast en s.k. Home Display Unit) kan i framtiden dock utgöra en begränsning när det gäller att utveckla hela potentialen för smarta nätfunktioner. Det är viktigt att en kund ska kunna läsa av sin mätare, men lika viktigt är att mätsystemet kan kommunicera lokalt och därigenom vara en aktiv del av det smarta 44

47 Smarta Elnät så fungerar det huset/hemmet. De flesta smarta mätarlösningar kommer att ha samma grundläggande struktur som visas i figur 4.4. Smarta Mätare Smarta mätare är ett väletablerat begrepp inom smarta elnät. Smarta mätare kan omfatta många olika funktioner då det saknas standardisering och gemensamma kravprofiler, främst när det gäller interoperabilitet. En smart mätare är inte samma sak som automatiserad mätaravläsning, Automatic Meter Reading (AMR). En AMR- mätare kan läsas av på distans men avläsningen av elförbrukningen är den enda fjärrfunktion som stöds. Fördelarna med AMR är begränsade till minskade kostnader för mätaravläsning och möjligheten att fakturera kunden baserad på faktiska mätvärden. En smart mätare däremot är en integrerad del av elsystemet och kommunicerar i båda riktningarna. Nedan ges en överblick över möjliga funktioner för en framtida smart mätare. I dag finns det dock inga enhetliga funktionalitetskrav på vare sig nationell- eller EUnivå. Mätdata i realtid. Mätning i flera energiriktningar. Att särskilja energiriktningar kommer att vara nödvändigt vid t.ex. mikroproduktion. Tariffändringar på kundens eller leverantörens begäran. Flexibel avläsningsfrekvens. Intervallen kan exempelvis ändras från månads- till timintervall. 45

48 Smarta Elnät så fungerar det Automatisk lastminskning (load limiting) eller frånkoppling (load shedding). Det sistnämnda genomförs oftast genom överenskommelse med kund som ett sätt att begränsa belastning på nätet. Lastminskning kan också användas som ett verktyg att hjälpa kunder med begränsade ekonomiska medel från att skuldsätta sig och samtidigt förse dem med tillgång till energi. Varningssystem. Den smarta mätaren upptäcker försök till manipulation och anmäler och svarar automatiskt på manipulationsförsök. Fjärravstängning/aktivering. Man kan fjärravstänga och sätta på en smart mätare som svar på ett manipulationsförsök eller i nödsituationer t.ex. vid överbelastning i nätet. Denna funktion är föremål för diskussioner kring integritet i flera europeiska länder, t.ex. Nederländerna. Möjlighet till direkt kommunikation med kunden via s.k. Home Display Units. Automatisk fjärruppdatering av programvaran för att avhjälpa buggar eller för att lägga till nya funktioner Laddinfrastruktur Laddinfrastruktur för elfordon anses också som en beståndsdel av det smarta nätet. Rena elfordon, Electric Vehicle (EV), och Plug-in hybrider (PHEV) har stora batterisystem som laddas från elnätet. Laddhybrider och elfordon kan ses som en möjlighet till lastutjämning, eftersom batterierna kan laddas på kvällen när belastningen på nätet är låg. Vid tidpunkter då efterfrågan på el är hög skulle elen som har lagrats i batterierna kunna vara ett välkommet tillskott. Det är dock mer troligt att bilarna fungerar som reservkraft eller tillhandahåller andra stödtjänster. Ett begrepp som ofta kallas bil till elnätet (V2G- Vehicle to Grid). Om laddhybrider/elfordon sätts in på bred front för V2G-applikationer, skulle påverkan på elsystemet (särskilt distributionssystemet) bli betydande. 46

49 Smarta Elnät så fungerar det Studier gjorda vid Chalmers 4 visar t.ex. att en icke styrd laddning av elfordon kan orsaka problem för distributionssystemet i vissa områden. Genom att kontrollera laddningen kan effekterna minskas, men valet av kontrollmetoder måste göras noggrant. Dessutom indikerar resultaten att en välutvecklad offentlig laddinfrastruktur kan minska belastningen på de lokala distributionssystemen, eftersom en del av laddningen då kan ske i kommersiella områden. I framtidens energiinfrastruktur kommer även fakturering att spela en viktig roll. När vi går mot ett allt mer tjänstebaserat samhälle, kommer en mängd olika tjänster att erbjudas inom en viss tidsram, och leverantörerna måste kunna ta betalt på ett snabbt och transparent sätt. Nya former för fakturering och betalning kommer att uppstå. I ett extremt framtidsscenario kommer kanske elfordon att kunna ladda sina batterier genom induktiv laddning när de väntar vid trafikljus. Eftersom denna transaktion bara kommer att vara i några sekunder till minuter, bör även faktureringsförmågan befinna sig samma tidsintervall. Den smarta mätaren, som i dag är en central enhet kopplad till en fastighet, kommer i framtiden kanske bestå av olika virtuella enheter, t.ex. hemma, i bilen eller till och med inbäddad som en del av varje elektrisk anordning och kopplad till enskilda användare Kundsystem för förbrukarflexibilitet och energieffektivisering Kundsystem, som används för att hantera elförbrukningen i industri, lokaler och bostäder, omfattar energiledningssystem, lagring, smarta apparater och distribuerad produktion som kan bidra till energieffektivisering och minskning av toppbelastning. Förbrukarflexibilitet Energieffektivisering hos elkunder kan ske genom introduktion av nya, energieffektivare tekniker eller förändrade konsumtionsmönster. Förbrukar- eller efterfrågeflexibilitet (demand respons) innebär i praktiken att elanvändningen minskas med hjälp av energieffektiviseringsåtgärder eller förflyttas utifrån en styrsignal såsom elpriset s.k. 4 NEPP 2013: Översiktlig bedömning av teknikutveckling och tillämpning inom nyckelområden som ställer nya krav på att elnäten utvecklas elfordon, vindkraft, solceller och energilagring. 47

50 Smarta Elnät så fungerar det laststyrning. Givetvis kan styrsignalen basera sig på andra faktorer än pris som kunden värdesätter, t.ex. miljöpåverkan, utnyttjande av egen produktion etc. Laststyrning kan åstadkommas genom automatstyrning av elleverantören alternativt nätägaren eller genom kundernas aktiva konsumtionsval. Det finns även andra teknologier som ingår i smarta nät, t.ex. energilager, som kan bidra till laststyrning. Oavsett teknikval är kundernas deltagande och acceptans en nyckelfråga vid utnyttjande av förbrukarflexibilitet. Laststyrning kan generera både direkt och indirekt nytta till kunderna. Den direkta nyttan förväntas uppstå genom att nya prismodeller introduceras på marknaden, som ger kunder ekonomiska incitament till lastförflyttning. Den indirekta nyttan för kunden beror istället på de generella systemfördelar som minskade effekttoppar ger upphov till. Hur stora systemnyttorna kan bli beror i första hand på andelen kunder som väljer att delta och i andra hand på dessa kunders villighet att anpassa sina konsumtionsmönster utifrån marknadssignaler. Distribuerad produktion Distribuerad produktion omfattar egenproducerad el för egen förbrukning, där överskottsel kan matas tillbaka in i nätet. De vanligaste teknikerna för distribuerad produktion på kundnivå är solceller, mindre vindkraftverk och geotermi. Vårt svenska elnät är robust eftersom det är dimensionerat för att klara stora elanvändningslaster med en hög grad av elbaserad uppvärmning vintertid. Det innebär att elnäten i flertalet fall också klarar att ta emot överskottsel från t.ex. solelproduktion sommartid. Simuleringar med tre verkliga distributionsnät ett stadsnät, ett förortsnät och ett landsbygdsnät visar på goda möjligheter att integrera solel i de befintliga distributionsnäten med bibehållen elkvalitet 5. I stadsnätet skulle solelanläggningar kunna dimensioneras till 100 procent av den årliga elanvändningen utan att nätproblem uppstår, och för förorts- och landsbygdsnät är motsvarande siffra 60 procent. I många andra länder, bland annat i Tyskland, är näten inte lika starka eftersom man har en mycket liten andel elbaserad uppvärm- 5 NEPP 2013: Översiktlig bedömning av teknikutveckling och tillämpning inom nyckelområden som ställer nya krav på att elnäten utvecklas - elfordon, vindkraft, solceller och energilagring. 48

51 Smarta Elnät så fungerar det ning. Dessutom har man en relativt stor andel icke styrbar produktion. Detta har drivit på en utveckling mot smarta växelriktarsystem som innehåller ett mindre batterilager samt en styrenhet så att delar av elanvändningen, t.ex. uppvärmning och start av tvätt- och diskmaskin, kan styras utifrån tillgången på solel. Solelproduktionen kan därmed i större utsträckning användas i byggnaden och man undviker att mata ut överskottsel på elnätet. En ökad användning av distribuerad byggnadsanknuten elproduktion har potential att öka människors medvetande i el- och energifrågor och bidra till energibesparingar genom ett effektivare energibeteende. Detta förutsätter dock att användarna har tydlig information om hur mycket el olika apparater använder och hur mycket el som produceras från solcellerna i realtid Integration av informations- och kommunikationsteknik (IKT) Integration av informations- och kommunikationsteknik (IKT) omfattar alla delar av det smarta nätet, från styrning och kontroll av produktion och överföring till slutanvändaren. Här redogörs för några av de IKT-tekniker som är av vikt för de olika delarna i det smarta nätet. Kraftproduktion Genom integration av IKT kan produktionsbolagen förbättra sin portföljhantering och få bättre verktyg och metoder till förebyggande underhåll och därmed sänka sina underhållskostnader. Genom att optimera driften med hjälp av sofistikerade styrsystem och detaljerad information om sin förbrukning, kan man göra effektivitetsvinster och snabbare agera på variationer i efterfrågan. IKT möjliggör dessutom att man anpassar sin produktion till aktuella förbrukningsmönster, även kopplade till avancerade väderprognoser, något som blir allt viktigare med den ökande andelen icke styrbara energikällor. Avancerade prognosmodeller, som ligger till grund för detaljerade väderprognoser med fokus på produktion från förnybara energikällor, är ett teknikområden som förväntas blir allt viktigare i framtiden. Som ett exempel från Tyskland, kan nämnas att det redan i dag finns en statistisk nätmodell (baserad på 111 rep- 49

52 Smarta Elnät så fungerar det resentativa vindkraftparker i Tyskland) på plats som stödjer systemoperatörerna med realtidsdata om vindkraft. Transmission och distribution IKT för transmissions- och distributionsnäten omfattar tekniker som effektiviserar och förbättrar förebyggande underhåll och kapacitetsplanering, underlättar hantering av stora mängder energidata och möjliggör styrning av virtuella kraftverk (VPP) och mikronät, t.ex. Interoperabel Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) system och realtidsövervakning (FACTS, D-FACTS, WAMS). IKT spelar också en nyckelroll för en förbättrad kommunikation mellan distributions- och transmissionsnät. Dagens transmissionsnät är redan i dag styrbara på ett flexibelt sätt. Detta tack vare tekniker som FACTS, som är en beprövad teknik för kontroll av ett flexibelt transmissionssystem, och WAMS som är ett annat sätt för avancerad nätverkskontroll. WAMS inkluderar både mjukvara och kraftelektroniska komponenter. Distributionsnäten i det smarta elnätet måste kunna hantera distribuerad kraftgenerering, såväl som aktiv medverkan av elkonsumenterna som i framtiden också kan bli producenter, s.k. prosumers. Dessa utmaningar kräver en högre automatisering också av distributionsnäten. Mycket tack vara integration av IKT kommer operatörerna i det smarta elnätet att ha en heltäckande översikt över hela distributionssystemet. Exempel på funktioner som kan tänkas ingå är systemövervakning, statuskontroll, styrning, beredskap mot störningar och avbrott, planerade avbrott, bedömning av optimal belastning samt kontroll över distribuerad kraftgenerering, energilagring och system för efterfrågestyrd distribution via integrerade driftcentraler. På distributionsnivån används D-FACTS, motsvarande FACTS för transmissionsnät. D-FACTS kan användas för en bättre kontroll av energiflöden, spänningsnivåer och elkvalitet. En trolig utveckling för dagens distributionsnät är att dessa går mot s.k. aktiva nätverk. Aktiva nätverk kan drivas på samma sätt som de transmissionssystem som aktivt kan hantera dubbelriktade kraftflöden. Drivkraften bakom förändringen i nätarkitekturen är anslutning av en ökad mängd små produktionsenheter på låg-och mellanspänningsnivå. Nätarkitekturen utvecklas mot att bli mer sammanlänkad (meshed) istället för dagens hierarkiska, radiella uppbyggnad samtidigt som den bli mer kontrollerbar genom IKT och 50

53 Smarta Elnät så fungerar det kraftelektroniska komponenter. Denna utveckling måste samtidigt åtföljas av en uppgradering av säkerhetssystemen. Tjänstesektor (Elhandel/ Nya aktörer) Även inom tjänstesektorn kommer IKT-baserade lösningar att vara en förutsättning för att utnyttja hela potentialen som smarta elnät kan erbjuda. Nya affärsmodeller som omfattar efterfrågestyrning, aggregering av produkter och tjänster och kundmedverkan behöver utvecklas. Behovet av att ha bättre insyn och kontroll över näten resulterar i en ökad mängd data och hantering av dessa data. Beslutsfattandet i det smarta nätet, som investeringsplanering, underhåll, nätdrift etc., bygger på snabb tillgång till stora mängder data. Data från elmätaren, som tidigare endast använts för månatlig fakturering, spelar nu en central roll i det smarta elnätet. Det är framför allt dessa data som ligger bakom en dramatisk ökning av datavolymen. Hantering av s.k. big data kräver avancerade IKT-lösningar, samtidigt som säkerhetsoch integritetsfrågor, kopplade till insamlingen av dessa data, måste kunna hanteras. Energianvändare/Kunder Energianvändarna kan bidra till nyttan med smarta elnät genom att bli aktiva deltagare och t.ex. medverka i program för förbrukarflexibilitet. Sådana program innebär att kunden kan reagera i realtid, utifrån vissa villkor, genom att förändra sin elanvändning. Detta kan innebära att kunden, manuellt eller automatiskt, stänger av vissa funktioner t.ex. lampor, maskiner, vitvaror eller luftkonditionering. Ett annat alternativ är att kunden startar upp mikroproduktion som svar på en nödsituation eller deltar på marknadsvillkor. På senare tid har IKT utvecklats till den grad att större delar av förbrukarflexibiliteten skulle kunna fungera som en integrerad del av systemet. Mer specifika teknikområden bortom den smarta mätaren som kan stödja aktiva kunder inkluderar: Energiverktyg för att förstå sina konsumtionsmönster, öka medvetenhet och ändra beteendemönster. Dessa verktyg innebär oftast visualisering av elförbrukningen. 51

54 Smarta Elnät så fungerar det Integrerade plattformar för förbrukarflexibilitet, som integrerar yttre miljöfaktorer (prissignaler, väderdata, personliga förbrukningsmönster, önskemål etc.) med användning av elektrisk utrustning i en anläggning (belysning, VVS-system, maskiner, distribuerad produktion etc.). Intelligent utrustning och apparater som är utformade för att reagera autonomt på styrsignaler. Denna modell är särskilt lämplig för apparater som tillverkas i stort antal där betydande skalfördelar kan uppnås, t.ex. intelligenta vitvaror. Slutligen är interoperabilitet en nyckelfråga när tekniska lösningar inom elnätsområdet ska samverka med nya tjänster och IT-lösningar. Här kan standardisering bidra till att främja innovationer inom området smarta elnät/smarta energitjänster för kunder. 52

55 5 En internationell och europeisk utblick Smarta elnät är en internationellt angelägen fråga med starka drivkrafter och omfattning i många länder. Som exempel kan nämnas USA där president Obama tagit initiativ till betydande satsningar bl.a. genom American Recovery and Reinvestment Act 1, i syfte att förnya och utveckla USA:s elnät till ett smart elnät som inkluderar framtida innovativ teknik. Ett annat exempel är Sydkorea som antagit en omfattande och detaljerad nationell färdplan med målet att bygga upp ett smart elnät till Även inom Europeiska Unionen (EU) har utvecklingen av smarta elnät hög prioritet och en rad initiativ pågår såväl inom EU:s institutioner som inom näringslivet. För att kartlägga och inhämta lärdomar från andra länders nationella politik för smarta elnät har samordningsrådet uppdragit åt Tillväxtanalys att beskriva trender och utmaningar i ett antal länder utanför Europa. De länder som ingått i detta uppdrag är Japan, USA, Sydkorea, Kina och Indien. I avsnitt 5.1 ges en kort sammanfattning av generella slutsatser och gemensam inriktning kring smarta elnät för de studerade länderna. En utförligare beskrivning som bygger på Tillväxtanalys länderrapporter, som finns publicerade i sin helhet på Tillväxtanalys webbplats 2, återfinns i bilaga 2. I bilaga 2 redovisas också utvecklingen för smarta elnät i Tyskland, Storbritannien och Frankrike. Därutöver finns behov av att närmare studera och inhämta erfarenheter från ytterligare ett antal länder inom Sveriges närområde, bl.a. Norge och Danmark. Genomförda och pågående kartläggningar ingår som ett viktigt underlag i diskussioner kring Sveriges framtida utveckling av smarta elnät och 1 The American Recovery and Reinvestment Act of 2009 ( Stimulus Bill, Pub.L , H.R. 1, S. 1) is an Act of Congress enacted by the 111th United States Congress and signed into law by President Barack Obama on February 17, Tillväxtanalys, 2013: Smartare elnät för förnybar energi och ökad konsumentmakt. 53

56 En europeisk och internationell utblick möjliggör tillvaratagandet av policyerfarenheter och synergieffekter genom utvecklat samarbete på olika plan. I avsnitt 5.1 ingår även en kort sammanfattning över de viktigaste internationella initiativen, som berör smarta elnät. I avsnitt 5.2 ges en översikt över utvecklingen på europeisk nivå bl.a. vad gäller övergripande politiska ramverk och gällande direktiv samt övriga initiativ med betydelse för smarta elnät bl.a. inom standardisering och säkerhetsområdet. 5.1 Smarta elnät i ett internationellt perspektiv Smarta elnät i Kina, USA, Sydkorea, Japan och Indien Gemensamt för de länder som analyserats är att smarta elnät är en prioriterad fråga. Centrala drivkrafter är energi- och klimatmål, som bland annat förväntas nås via utbyggnad av förnybar elproduktion och energieffektivisering, samt försörjningstrygghet och lokalt oberoende. Nyttan av smarta elnät som ett samhälleligt värde avspeglar sig i ett omfattande engagemang hos offentliga beslutsfattare och politiker. Näringsliv och akademi utgör också viktiga aktörer i utvecklingen av smarta elnät. I flera av länderna saknas fortfarande en tydlig hantering av konsumentperspektivet, vilket också resulterar i ett begränsat engagemang hos slutkonsumenten. Statliga insatser riktar sig huvudsakligen till forskning och utveckling kring smarta elnät där demonstrationsprojekt och storskaliga tester utgör en betydande del. Standardiseringsfrågan är prioriterad för utvecklingen av smarta elnät. De flesta av länderna ser också teknikutvecklingen som en möjlighet att skapa globala konkurrensfördelar genom egna standarder, som övriga världen behöver förhålla sig till. Trots skillnader i definitionen av smarta elnät och vad de inkluderar, finns gemensamma utmaningar såsom vilken marknadsstruktur och vilka incitament som bör utvecklas och vilken finansiering som krävs för att utveckla smarta elnät i respektive land. 54

57 En europeisk och internationell utblick Internationella initiativ och organisationer International Smart Grid Action Network ISGAN Initiativet till ISGAN togs inom ramen för Clean Energy Ministerial 3 och är ett verktyg för multilateralt samarbete mellan olika länders regeringar. Syftet är att stimulera till utveckling av teknik och system för smarta elnät, samt att bidra till utveckling av gemensamma riktlinjer inom olika områden av betydelse för smarta elnät. ISGAN organiseras under International Energy Agency (IEA) och är ett s.k. Implementing Agreement med namnet Implementing Agreement for a Co-operative Programme on Smart Grids 4. Det är således ett multilateralt samarbete på regeringsnivå. Dess syfte är att främja utveckling och införande av teknologi, praktik och system för smartare elnät. För närvarande ingår 24 länder, däribland Sverige, och utöver dessa, också EU-kommissionen. För att öka kunskapen om smarta elnät hos deltagarna bedrivs ett antal projekt inom övergripande teman. Global Smart Grid Federation GSGF GSGF är en världsomspännande industriell intressentorganisation, som bland annat ska främja internationellt utbyte av idéer och goda exempel i energifrågor rörande pålitlighet, effektivitet, säkerhet och klimatförändringar. För att underlätta samarbetet mellan medlemmarna har tre arbetsgrupper skapats som ska fokusera på interoperabilitet, gränssnitt mellan användarna, speciellt elfordon och lokala lagringsmöjligheter samt anslutning av småproducenter. GSGF har etablerat samarbete med flera internationella organisationer såsom Major Economies Forum on Energy and Climate (MEF), Clean Energy Ministerial (CEM), ISGAN och andra. Conseil international des grands réseaux électriques CIGRÉ CIGRÉ, rådet för stora elektriska system, grundades 1921 som en internationell ideell förening med syfte att främja samarbete mellan experter från hela världen genom att dela kunskap och gå samman för att förbättra dagens såväl som morgondagens elkraftsystem. 3 För information om CEM se 4 För information om ISGAN och pågående verksamhet se 55

58 En europeisk och internationell utblick CIGRÉ har tillgång till mer än experter från hela världen som arbetar aktivt tillsammans i strukturerade arbetsprogram som samordnas av CIGRÉ:s 16 studiekommittéer, som i sin tur övervakas av de tekniska kommittéerna. Deras främsta mål är att utforma och utveckla kraftsystem för framtiden, optimera befintlig utrustning och elförsörjning och underlätta informationsutbyte. Elforsk administrerar den svenska nationalkommittén för CIGRÉ och dess svenska och internationella nätverk. Internationellt standardiseringsarbete Standardisering är traditionellt ett område som karakteriseras av internationell samverkan, där statliga organ, tillverkare och användare samarbetar. Standardiseringsfrågor är nära kopplade till exportfrågor, dels på europeisk nivå dels på en global marknad där fri rörlighet är en viktig förutsättning för ökad konkurrenskraft och tillväxt. På internationell nivå ansvarar International Organization for Standardization (ISO) för framtagande av generella standarder, International Electrotechnical Commission (IEC) för standarder inom elkraftteknik medan International Telecommunication Union (ITU) ansvarar för området telekommunikation. En planeringsgrupp inom IEC som fokuserar på smarta elnät är IEC SG3 som har medlemmar från 16 länder, där även Sverige finns representerat. IEC SG3 har tagit fram en vision om standardisering och smarta elnät, en webbaserad kunskapsplattform och publicerat en handlingsplan för standardisering av smarta elnät som kom ut i en första version Gruppen håller även på att utveckla ett webbaserat verktyg (mapping chart tool) som ännu inte publicerats. Nationella handlingsplaner för standardisering ska inkorporeras i den uppdaterade handlingsplanen från IEC. Ambitionen är att IECs arbete ska harmoniseras med det standardiseringsarbete som bedrivs regionalt bl.a. inom Europeiska Unionen (EU). 5 IEC Smart Grid Standardization Roadmap, 2010: 56

59 En europeisk och internationell utblick 5.2 Smarta elnät i Europa Europa har i en internationell jämförelse kanske de mest gynnsamma politiska förutsättningarna för att underlätta införandet av smarta elnät. Infrastrukturen i många europeiska länder är välutbyggd, dock saknas tillräcklig överföringskapacitet på en paneuropeisk nivå. Ett fåtal stora, relativt kapitalstarka elbolag har dominerat marknaden under en lång tid. Producenter och elhandlare agerar på en konkurrensutsatt marknad där produktion och elhandel ska bedrivas åtskild från överföring och distribution (s.k. unbundling). Även EU:s ambitiösa energi- och klimatpolitiska mål har en avgörande inflytande över förutsättningarna för smarta elnät, där EU bl.a. beslutat om mål och strategier för att minska utsläppen av växthusgaser bl.a. genom att öka energieffektiviteten och andelen förnybar producerad energi. Utveckling och integrering av EU:s energimarknader är en prioriterad fråga, som lyfts fram av Europeiska Rådet vid ett flertal tillfällen, bl.a. vid dess möte i maj Vid detta möte uppmanar rådet bl.a. till ett effektivt och konsekvent genomförande av det s.k. tredje inre energimarknadspaketet 6 (se avsnitt 5.2.1). Medlemsstater som ännu inte har fullbordat införlivandet uppmanas att göra detta snarast. Vidare underströks vikten av att skydda sårbara konsumenter och att stärka konsumenternas ställning på marknaden bl.a. vad gäller egen elproduktion. Även mer tydliga insatser på efterfrågesidan inklusive utveckling av relaterad teknik betonas, tillsammans med betydelsen av att upprätta nationella planer för att smarta nät och smarta mätare ska kunna tas i bruk i enlighet med befintlig lagstiftning. Utrullningen av smarta mätare och införandet av smarta nät är därmed en integrerad del av EU:s politiska prioriteringar. EU har investerat cirka 300 miljoner i smarta nätprojekt under det senaste decenniet. När kommissionen presenterade sitt förslag till ett tredje energimarknadspaket i september 2007, gjorde man införandet av smarta mätare till en skyldighet för medlemsstaterna, dock med reservation om en positiv kostnads-/nyttoanalys. Vid sidan av det 6 Det tredje energipaketet består av två direktiv och tre förordningar. Det direktiv som gäller för elmarknaden är Europarlamentets och Rådets direktiv 2009/72/EG. Direktiven måste ha implementerats i nationell lagstiftning senast den 3 mars De tre förordningarna har direkt verkan och är således direkt tillämpliga i alla medlemsländer från och med den 3 september Den förordning som innehåller regler för elmarknaden är Europaparlamentets och Rådets förordning (EG) nr 714/2009 av den 13 juli 2009 om villkor för tillträde till nät för gränsöverskridande elhandel och om upphävande av förordning (EG) nr 1228/

60 En europeisk och internationell utblick tredje energimarknadspaketet påverkas utvecklingen av smarta elnät av att antal ytterligare ramverk och lagstiftningsinitiativ på EU-nivå. De mest betydelsefulla av dessa redovisas närmare i avsnitt tillsammans med en utförligare beskrivning av innehållet i det tredje energimarknadspaketet. Vid sidan av lagstiftning utgör det standardiseringsarbete som bedrivs på europeisk nivå en viktig förutsättning för utvecklingen av smarta elnät. En kort redogörelse för detta arbete ges i avsnitt Övriga initiativ på EU-nivå redovisas i avsnitten och och i avsnitt återfinns en kort beskrivning av de initiativ som tagits av näringslivet Politiskt ramverk och gällande EU-lagstiftning I mars 2006 presenterade EU-kommissionen sin analys av de viktigaste utmaningarna inom energiområdet som EU kommer att ställas inför under de kommande åren. Kommissionen föreslogs ta itu med dessa utmaningar genom en ny övergripande europeisk energipolitik som bygger på tre pelare: hållbarhet, konkurrenskraft och försörjningstrygghet. I detta sammanhang identifierades bl.a. forskning om energieffektivitet och förnybar energi samt utveckling och spridning av ny energiteknik som politiska prioriteringar. Genom Lissabonfördraget, som antogs år 2009, fastställdes formellt EU:s gemensamma energipolitiska mål, som ska garantera försörjningstrygghet, konkurrenskraft och hållbarhet. Som tidigare nämnts, har dessa övergripande mål resulterat i lagstiftning på europeisk nivå inom en rad områden med långtgående konsekvenser för energimarknaden och den framtida utvecklingen av smarta elnät. I det följande redovisas de viktigaste av dessa initiativ med betydelse för utvecklingen av smarta elnät. Klimat- och energipaketet Klimat- och energipaketet som antogs i december , sätter upp ett trefaldigt mål för medlemsstaterna, de så kallade 20/20/20 målen. Till år 2020 ska minst 20 procent av EU:s slutliga energiförbrukning komma från förnybara energikällor, energieffektiviteten ska förbättras med 20 procent och EU:s växthusgasutsläpp ska minska med 20 procent

61 En europeisk och internationell utblick Som en del av klimat- och energipaketet, ger direktivet om främjande av energi från förnybara energikällor 8 företräde och garanterat tillträde till nätet för el från förnybara energikällor. Förutsättningar för utvecklingen av förnybara energikällor gynnas härmed, vilket i sin tur utgör en drivkraft för utvecklingen av smarta elnät. I förnybarhetsdirektivet anges också att medlemsstaterna ska vidta lämpliga åtgärder för att utveckla smart överföring och nätinfrastruktur. Tredje energimarknadspaketet Det tredje energimarknadspaketet refererar till den EU-lagstiftning för de europeiska el- och gasmarknaderna som trädde i kraft den 3 september Syftet med det tredje åtgärdspaketet är att fullfölja integreringen av de europeiska energimarknaderna och genom lika villkor och effektiv konkurrens säkra en tryggad energiförsörjning, samtidigt som Europas konkurrenskraft stärks. De centrala bestämmelserna i det tredje energimarknadspaketet fokuserar sammanfattningsvis på nedanstående punkter: Säkerställa att systemansvariga separeras från produktion och försäljning (unbundling) för att undvika motstridiga affärsmässiga intressen och diskriminering på marknaden. Utse en nationell oberoende tillsynsmyndighet, National Regulatory Authority (NRA), som ansvarar för reglering av energimarknaden inom medlemsstaten. Energimarknadsinspektionen är Sveriges nationella tillsynsmyndighet. Säkerställa att konsumenterna skyddas: Det tredje paketet föreskriver att det inte ska ta mer än 3 veckor för en konsument att byta sin el- eller gasleverantör. Det fastställs också nya skyldigheter för leverantörer avseende kundernas räkningar och innehållet i leveransavtal, liksom den tid för vilken leveransavtalsuppgifterna måste bevaras. Implementera ett system med smarta mätare som hjälper konsumenterna att aktivt medverka på elmarknaden. Medlemsstaterna kan göra en ekonomisk bedömning av alla kostnader och all nytta de för med sig för marknaden på lång sikt och för den 8 Europaparlamentets och rådets direktiv 2009/28/EG av den 23 april 2009 om främjande av användningen av energi från förnybara energikällor och om ändring och ett senare upphävande av direktiven 2001/77/EG och 2003/30/EG. 59

62 En europeisk och internationell utblick enskilda konsumenten. Även vad för slags smarta mätare som är ekonomiskt rimliga och kostnadseffektiva och vilken tidsfrist som är rimlig för deras distribution kan ingå i bedömningen. Vid en positiv bedömning ska minst 80 procent av konsumenterna senast 2020 ha ett intelligent mätarsystem. Inrätta en byrå på EU-nivå för samarbete mellan tillsynsmyndigheter inom energiområdet (ACER). Byrån ska övervaka och samordna gränsöverskridande samarbete för gas- och elöverföring mellan medlemsstaterna. Formalisera samarbetet mellan systemansvariga genom att upprätta två europeiska organisationer, en för el (ENTSO-E) och en för gas (ENTSO-G). Skapa regelverk för att stödja en inre europeisk marknad för energi genom att utveckla nätverkskoder och ramriktlinjer. De förstnämnda är en juridiskt bindande uppsättning av gemensamma tekniska och kommersiella regler och skyldigheter som styr tillgång till, och användning av, de europeiska el- och gasnäten. Nätverkskoderna utvecklas av ENTSO-E respektive ENTSO- G, granskas och godkänns av ACER och görs sedan rättsligt bindande genom s.k. kommittologiförfarande. Arbetet med ramriktlinjer och nätverkskoder beskrivs mer ingående i följande. Främja långsiktiga investeringar genom att offentliggöra ickebindande tioåriga nätutvecklingsplaner vartannat år 9. Ramriktlinjer och nätverkskoder I enlighet med den process som lagts fast i det tredje marknadspaketet har ACER på uppdrag av EU-kommissionen tagit fram ramriktlinjer inom de områden som specificeras i förordningen (EG) nr 714/ Dessa områden omfattar regler för nätens säkerhet och tillförlitlighet, inklusive regler för teknisk reservkapacitet för överföring som behövs för att säkerställa kontinuerlig nätverksdrift, regler för utbyte av data, regler för interoperabilitet och förfaranden i en nödsituation. ACER:s arbete med ramriktlinjer har 9 European Network of Transmission System Operators for Electricity (ENTSO-E), 2010: Ten-Year Network Development Plan Europaparlamentets och rådets förordning (EG) nr 714/2009 av den 13 juli 2009 om villkor för tillträde till nät för gränsöverskridande elhandel och om upphävande av förordning (EG) nr 1228/

63 En europeisk och internationell utblick inkluderat ett remissförfarande där synpunkter från marknadsaktörerna integrerats. De övergripande riktlinjerna som tagits fram av ACER har, efter EU-kommissionens godkännande, överlämnats till ENTSO-E med uppdrag att utarbeta motsvarande nätverkskoder utifrån de godkända riktlinjerna. ENTSO-E arbetar för närvarande med nätföreskrifter inom följande områden: Nätverkskoder relaterade till nätanslutning: Investeringsbeslut som fattas i dag kommer att påverka framtidens energisystem de kommande decennierna. Det finns därför ett behov av att alla användare är medvetna om de krav som kommer att ställas på deras anläggningar i ett långsiktigt perspektiv. Förslagen till nätanslutningskoder omfattar därför specifika tekniska krav för alla anläggningar som ansluts till transmissionsnäten (alltifrån storskalig produktion till kunder med efterfrågestyrning). Nätverkskoder relaterade till systemdrift: Syftet med nätverkskoder för systemdrifter är att bygga vidare på det nära samarbete som finns mellan systemoperatörerna i dag, för att ge en solid grund för samordnad och säker systemdrift i realtid inom hela Europa. Målet är att definiera gemensamma operativa standarder för befintliga och framtida europeiska elsystem. Nätverkskoden för systemdriften fastställer de allmänna kriterier och förfaranden som ska tillämpas i Europa. På ett övergripande plan syftar denna nätverkskod till att garantera försörjningstrygghet och till att elmarknaden fungerar effektivt. Marknadsrelaterade nätverkskoder: De marknadsrelaterade nätverkskoderna syftar till att införa en standarduppsättning av marknadsregler för hela Europa och därigenom främja genomförandet av en konkurrenskraftig paneuropeisk marknad. Dessa koder behandlar bl.a. kapacitetsallokering och flaskhalshantering inom de olika tidsramarna för balansering, samt regler för beräkning av gränsöverskridande kapacitet på ett samordnat sätt samt definition av elområden. 61

64 En europeisk och internationell utblick Energieffektiviseringsdirektivet Direktivet om effektiv slutanvändning av energi och om energitjänster 11 från 2006 omnämner smarta mätsystem som en av de viktigaste sektorsövergripande åtgärderna för att avsevärt förbättra energieffektiviteten och krav på individuell energimätning är en viktig del av det uppdaterade direktiv om energieffektivisering som trädde i kraft den 4 december Senast under 2014 ska direktivets krav vara införda i medlemsländernas lagstiftning. Direktivet syftar till att minska hela EU:s primärenergianvändning med 20 procent till år 2020 i förhållande till ett referensscenario och innehåller en rad detaljkrav som ska vara genomförda senast i juni år I juni 2013 publicerades en promemoria utarbetad inom regeringskansliet med förslag till implementering av direktivet. Förslagen remissbehandlas för närvarande. I promemorian lämnas förslag till fyra nya lagar: lag om energikartläggning i stora företag lag om frivillig certifiering för vissa energitjänster lag om energimätning i byggnader lag om vissa kostnads-nyttoanalyser på energiområdet Därutöver föreslås ändringar i el-, naturgas- och fjärrvärmelagen som kan ha konsekvenser för utvecklingen av smarta elnät. Förslagen som innehåller krav på individuell mätning och certifiering av energitjänsteföretag, bedöms vara relevanta för utvecklingen av nya produkter och tjänster inom smarta elnät. Direktiv om byggnaders energiprestanda Direktivet om byggnaders energiprestanda 13 ger ett starkt stöd till decentraliserade energisystem som baseras på förnybar energi och uppmanar medlemsstaterna att främja införandet av smarta mätare 11 Europaparlamentets och rådets direktiv 2006/32/EG av den 5 april 2006 om effektiv slutanvändning av energi och om energitjänster och om upphävande av rådets direktiv 93/76/EEG. 12 Europaparlamentets och rådets direktiv 2012/27/EU av den 25 oktober 2012 om energieffektivitet, om ändring av direktiven 2009/125/EG och 2010/30/EU och om upphävande av direktiven 2004/8/EG och 2006/32/EG1. 13 Europaparlamentets och rådets direktiv 2010/31/EU av den 19 maj 2010 om byggnaders energiprestanda. 62

65 En europeisk och internationell utblick vid nybyggnad. Direktivet implementerades i svensk lagstiftning som lagen om energideklarationer av byggnader. Denna lag berör alla fastighetsägare. En annan åtgärd som är kopplad till detta direktiv är införande av striktare byggnormer Standardisering på europeisk nivå För att underlätta införandet av smarta elnät på teknisk nivå, finns det ett behov av standarder. Vid EU rådsmötet den 4 februari 2011 bekräftade man det akuta behovet av att anta europeiska standarder för smarta nät. I Europa finns det tre standardiseringsorganisationer med ansvar kopplade till smarta elnät. Dessa är European Committee for Standardization (CEN), European Committee for Electrotechnical Standardization (CENELEC) och European Telecommunications Standards Institute (ETSI) vars svenska motsvarigheter är Swedish Standards Institute (SIS), SEK Svensk Elstandard och Informationstekniska Standardiseringen (ITS). Arbetet med att utveckla gemensamma europeiska standarder påbörjades redan i mars 2009, baserat på mätinstrumentdirektivet 14 (MID) och energitjänstedirektivet 15 (Energv Service Directive), då kommissionen utfärdade ett mandat till de tre europeiska standardiseringsorganisationerna CEN, CENELEC och ETSI. Syftet med mandatet är att inrätta europeiska standarder för interoperabilitet för smarta mätare (el, gas, vatten och värme), som omfattar kommunikationsprotokoll och ytterligare funktioner som ska underlätta för konsumenter att anpassa sin faktiska förbrukning genom ökad medvetenhet. Från juni 2010 till mars 2011 arbetade de tre europeiska standardiseringsorganisationerna i en gemensam arbetsgrupp, som resulterade i en rapport där man utreder hur standardiseringen i Europa gällande smarta elnät är och bör vara organiserad 16. Rapportens syfte är att peka på vilka behov som finns av standardisering för att EU:s vision om smarta elnät ska kunna implementeras. Detta görs genom att identifiera nödvändiga åtgärder och rekommendationer. Rapporten är tänkt att revideras regelbundet. 14 Direktiv 2004/22/EC om mätinstrument. 15 Europarlamentets och rådets direktiv 2006/32/EG om effektiv slutanvändning av energi och om energitjänster. 16 Final report of the CEN/CENELEC/ETSI Joint Working Group on Standards for Smart Grids :ftp://ftp.cencenelec.eu/cenelec/smartgrid/smartgridfinalreport.pdf 63

66 En europeisk och internationell utblick I mars 2011 gav EU-kommissionen de tre europeiska standardiseringsorganisationerna ett mandat (M/490 EN) att utveckla ett ramverk för att göra det möjligt att kontinuerligt förbättra och utveckla standarder inom området smarta elnät. Mandatet kan jämföras med ett motsvarande uppdrag till det amerikanska standardiseringsorganet National Institute of Standards and Technology (NIST) i USA. För att lösa uppgiften i mandatet bildades Smart Grids Coordination Group (SG-CG). Förutom de europeiska och nationella standardiseringsorganisationerna ingår även medlemsorganisationer, såsom Eurelectric och European Distribution System Operators for Electricity (EDSO), samt representanter från olika institutioner inom EU. Mandatet löpte ut vid årsskiftet 2012/2013 men arbetet fortsätter, delvis med ny inriktning, och en ny rapport planeras till årsskiftet 2014/ Andra EU-initiativ Det finns flera initiativ som avser att främja eller vara vägledande för utvecklingen av smarta elnät på europeisk nivå. Syftet med detta avsnitt är att belysa de mest relevanta europeiska initiativen, utan att för den skull göra anspråk på att ge en komplett bild över alla initiativ som har en koppling till smarta elnät. Forskningsrelaterade initiativ såsom KIC InnoEnergy beskrivs i kapitel 8. Meddelande från Kommissionen: Smarta nät från innovation till utbyggnad Europeiska kommissionen antog 2011 ett meddelande om smarta elnät 17. Kommissionen betonar vikten av smarta elnät som en förutsättning för integration av förnybar energi, men lyfter även fram smarta elnät som en möjlighet för konsumenterna att minska energiförbrukningen genom att följa sin faktiska elförbrukning i realtid. Kommissionens beräkningar visar att smarta elnät bör kunna minska CO 2 -utsläppen inom EU med 9 procent och hushållens årliga energianvändning med 10 procent. Meddelandet föreslår inte några 17 Förslag från EU 2011:202: Meddelande från kommissionen till Europaparlamentet, rådet, Europeiska ekonomiska och sociala kommittén och Regionkommittén Smarta nät: från innovation till utbyggnad. 64

67 En europeisk och internationell utblick tvingande åtgärder för medlemsstaterna utan drar slutsatsen att utvecklingen av smarta nät först och främst bör vara marknadsstyrd. För att påskynda utvecklingen av smarta elnät förslår kommissionen dock ett antal frivilliga åtgärder inom följande fokusområden: Utveckling av tekniska standarder. Dataskydd för konsumenterna. Ett regelverk för att skapa incitament för utveckling av smarta nät. Garantier för en öppen och konkurrensutsatt slutkundsmarknad i konsumenternas intresse. Kontinuerligt stöd till innovation inom teknik och system. Smart Grids Task Force SGTF SGTF tillsattes av EU-kommissionens energi direktorat (DG Energy) i slutet av SGTF består av representanter från olika intressentgrupper, samt standardiseringsorganisationerna CEN/CENELEC och ETSI. Arbetet bedrevs från början i fyra referensgrupper. Med utgångspunkt från resultaten från SGTF:s arbete 2011 antog Europeiska kommissionen ett meddelande om smarta elnät och en rekommendation inför införandet av smarta mätsystem (se avsnitt 5.2.2). Man utfärdade också ett mandat om utveckling av standarder för smarta elnät (se avsnitt 5.2.3). Mandatet var ursprungligen tvåårigt, men det har förlängts och gäller nu i ytterligare en tvåårsperiod. Under 2013 inrättades ytterligare en referensgrupp Expert Group 5- Industrial Policy for Smart Grids. I uppdraget ingår att ge råd till kommissionen angående policy och reglerstrukturer på europeisk nivå för att koordinera de första stegen mot att implementera smarta elnät inom ramen för det tredje energimarknadspaketet. SGTF ska också hjälpa EU-kommissionen att identifiera projekt av gemensamt intresse inom området smarta elnät mot bakgrund av regler och vägledning för transeuropeisk infrastruktur. 65

68 En europeisk och internationell utblick Strategisk plan för energiteknik SET-planen Stöd från industriella nyckelaktörer är en förutsättning för en lyckad implementering av ny teknik såsom smarta elnät. Detta är anledningen till att kommissionen inrättade den europeiska strategiska planen för energiteknik, Strategic Energy Technology Plan (SETplanen), under SET-planen är ett industriellt initiativ med tonvikt på storskaliga pilot- och demonstrationsprojekt som syftar till att påskynda utvecklingen och spridningen av kostnadseffektiv teknik med låga koldioxidutsläpp. Tillsammans med nyckelaktörer från branschen har kommissionen lanserat flera industriella initiativ, bl.a. en om elnät i juni Varje europeiskt industriinitiativ (EII) har sin egen ledningsgrupp som, under överinseende av styrgruppen för SET-planen, är sammansatt av branschföreträdare, Europeiska kommissionen och medlemsstaterna och vid behov andra berörda parter (forskning, finansvärlden, osv.). European Electricity Grid Initiative (EEGI) är det industriella initiativet som ansvarar för utvecklingen av smarta elnät inom SETplanen. EEGI har redan publicerat en detaljerad färdplan för som beskriver processen för genomförandet av smarta nät i Europa, samt en färdplan för forskning och innovation för smarta elnät. 19 Initiativet omfattar även informationssystem för SET-planen (SETIs) och den europeiska energiforskningsalliansen, European Energy Research Alliance (EERA). Transmissionsbolagen representeras inom EEGI av samarbetsorganisationen ENTSO-E, och distributionsbolagen av deras intressentorganisation EDSO for smart grids. 18 EEGI, 2013: European Electricity Grid Initiative Implementation Plan European Electricity Grid Initiative Research and Innovation Roadmap

69 En europeisk och internationell utblick Europeiska teknikplattformar ETP Smart Grids I mars 2003 deklarerade europeiska rådet att man ville se en förstärkning av europeisk forskning och innovation genom att skapa europeiska teknikplattformar (ETP) som ska föra samman tekniskt kunnande, industri, lagstiftare och finansieringsinstitut för att utveckla en strategisk plan för teknikutveckling. ETP bildades som industriledda intressentforum i syfte att definiera behovet av medellång till långsiktig forskning och tekniska mål samt utveckla färdplaner för att uppnå dem. Deras mål var att bidra till att öka synergieffekterna mellan olika forskningsaktörer, och därmed stärka Europas konkurrenskraft. EU-kommissionen har stött utvecklingen av teknikplattformar och deltar som observatör och har åtagit sig att föra en strukturerad dialog om forskningsprioriteringar som tas fram av de industriella aktörerna. En strategisk forskningsagenda tas fram av alla teknologieplattformer. ETP för Smart Grids har 2013 publicerat en reviderat strategisk forskningsagenda som sträcker sig till år är tänkt att fungera 20 ETP for Smart Grids, 2013: SmartGrids SRA 2035, Strategic Research Agenda, Update of the SmartGrids SRA 2007 for the needs by the year

70 En europeisk och internationell utblick som viktigt underlag för EU: s nuvarande ramprogram, dess efterföljare Horisont 2020 och andra initiativ inom smarta elnät på både nationell och europeisk nivå. ETP Smart Grids vill också vara länken mellan olika EU-initiativ och på så sätt främja erfarenhetsutbyte. Joint Research Center JRC Joint Research Center (JRC) är en del av Europeiska kommissionen. Dess uppgift är att stödja kommissionens utformning av policy med oberoende råd baserade på vetenskaplig och teknisk kunskap. JRC har sju institut, varav ett är Institutet för energi och transporter som bland annat bedriver forskning kring smarta elnät. Här finns också Security of Energy Systems (SES) som drivs inom en enhet för energisäkerhetsforskning Organisationer med ansvar för säkerhetsfrågor European Network and Information Security Agency ENISA ENISA har i uppgift är att garantera att nät- och informationssäkerheten i EU håller en hög nivå. Detta gör man genom att ge expertråd om nät- och informationssäkerhet till nationella myndigheter och till EU-institutioner. ENISA ska också vara en kontaktpunkt för utbyte av goda exempel, samt underlätta kontakter mellan EU-institutioner, nationella myndigheter och näringslivet. ENISA är bland annat aktiv i frågor rörande säkerhet inom IKT i kritisk infrastruktur och i anslutning till detta arbetar man också med säkerhet i smarta elnät. Expert Group on Security and Resilience of Communication Networks and Information Systems for Smart Grids Mellan åren 2010 och 2012 samlade Europeiska kommissionen en multidisciplinär expertgrupp med representation från olika intressentgrupper för att diskutera frågor rörande säkerhet och motståndskraft i kommunikationsnätverk och informationssystem för smarta elnät. Gruppen hade i uppgift att identifiera prioriterade områden där åtgärder bör vidtas för att förbättra säkerheten och motståndskraft 68

71 En europeisk och internationell utblick i kommunikationsnätverk och informationssystem för smarta elnät, samt att föreslå vilka dessa åtgärder bör vara Näringslivsinitiativ Förutom offentliga insatser pågår också en rad initiativ relaterade till smarta elnät inom näringslivets organisationer, bl.a. via ETP och EEGI som redogjorts för i avsnitt EDSO för Smart Grids är en sammanslutning av distributionsbolag från 17 medlemsstater, som verkar för att främja modernisering av elnäten och transmissionsbolagens samarbetsorganisation på europeisk nivå. Även ENTSO-E är involverad i utvecklingen av smarta elnät. Nedan redogörs kortfattat för ytterligare några initiativ med starka intressen inom utvecklingen av smarta elnät. Friends of the Supergrid FOSG FOSG är en sammanslutning av företag och organisationer som har ett gemensamt intresse av att främja och påverka de politiska och rättsliga ramverk som krävs för att möjliggöra storskalig kraftöverföring på pan-europeisk nivå. I FOSG ingår företag på leverantörssidan, tillsammans med företag som kommer att utveckla, installera, äga och driva infrastruktur. Genom samarbete i ett tidigt utvecklingsskede avser man att minska de teknologiska riskerna samt öppna för möjligheten att utveckla en pan-europeisk nätinfrastruktur genom behovsdrivna projekt som innebär ett nära samarbete mellan leverantörer och användarsidan. EURELECTRIC Eurelectric är en intressentorganisation som företräder de gemensamma intressena för elbranschen på pan-europeisk nivå. Ledamöterna i Eurelectric företräder de nationella branschföreningarna, om sådana finns, eller i annat fall, det ledande nationella elbolaget. Eurelectric har en egen expertgrupp med ansvar för smarta elnätsfrågor. Eurelectric har, förutom ett flertal rapporter kring smarta 69

72 En europeisk och internationell utblick elnät, även publicerat en egen handlingsplan för smarta elnät som sträcker sig till GEODE GEODE är en annan intressentförening som består av europeiska oberoende distributionsbolag för gas och elektricitet. Föreningen representerar mer än företag i 15 länder, både privata och offentligt ägda. Medlemskap i GEODE är öppet för alla företag med intresse för distribution av energi i Europa. Liksom hos Eurelectric är smarta elnät en prioriterad fråga och en arbetsgrupp med fokusområdet smarta elnät har inrättats. Arbetsgruppen publicerade i maj 2013 en rapport som fokuserar på 10 rekommendationer som man anser behöver vidtas för att utvecklingen av smarta elnät i Europa ska bli verklighet. 22 European Smart Metering Industry Group ESMIG ESMIG är den europeiska branschorganisationen för företag verksamma inom smart mätning och omfattar mätartillverkare, ITföretag, produkt- och tjänsteleverantörer inom energistyrning och systemintegratörer. ESMIG täcker alla aspekter av smart mätning och tillhörande tjänster, inklusive el, gas, vatten och värme mätning. ESMIG arbetar med frågor rörande interoperabilitet och enhetliga standarder för mätning och kommunikation och vill främja informationsutbyte om bra lösningar. ESMIG är även engagerade i frågor kring säkerhet och integritet och har en egen arbetsgrupp som fokuserar på säkerhet och integritetsfrågor. 21 EURELECTRIC, 2010: 10 Steps to Smart Grids. 22 GEODE, 2013: Bringing Intelligence to the Grids. 70

73 6 Förutsättningar för smarta elnät 6.1 Det svenska och nordiska kraftsystemet De konkreta utmaningar och möjligheter som smarta elnät innebär är i väldigt stor utsträckning beroende av lokala förutsättningar. Det kan gälla specifika marknadsförhållanden, vilka produktionsslag som utnyttjas, hur elnäten är uppbyggda, genomslag för viss teknik etc. En viktig utgångspunkt för att bedöma hur användningen av smarta elnät kan tänkas utvecklas i Sverige är alltså kunskap och grundläggande förståelse för elsystemets uppbyggnad, samverkan mellan elsystemet och andra delar av energisystemet, marknadsförutsättningar både nationellt och i våra grannländer etc. Därutöver behövs också en förståelse för hur dessa förhållanden kan förväntas utvecklas över tiden. För att bl.a. belysa dessa aspekter har samordningsrådet inlett ett samarbete med forskningsprogrammet NEPP som överlämnade en delredovisning till rådet i maj I detta avsnitt görs en kort redovisning av de grundförutsättningar som råder på den svenska och den nordiska elmarknaden. Bedömningar av den framtida utvecklingen behandlas däremot i kapitel 9. Där inte annat sägs så utgör den preliminära rapporteringen från NEPP underlag för redovisningen Elproduktionens utveckling När det gäller elproduktionens sammansättning så har Sverige en ur klimatsynpunkt gynnsam situation. Till följd av stora strukturförändringar under framförallt och 1980-talen, då kärnkraften introducerades i energimixen, står i dag vatten- och kärnkraft för närmare 85 procent av den totala elproduktionen. Vindkraften utgör cirka 5 procent. Grovt räknat är alltså andelen fossilfri elproduktionen runt 90 procent, vilket ur ett internationellt perspektiv är närmast unikt. 71

74 Förutsättningar för smarta elnät Den svenska elmarknaden är dock sedan lång tid tillbaka väl integrerad med marknaderna i övriga nordiska länder, vilket gör det relevant att även ha ett nordiskt perspektiv då kraftsystemets uppbyggnad och utveckling diskuteras. Den nordiska kraftproduktionens utveckling sedan 1990 redovisas i figur 6.1 nedan. Det mest karaktäristiska inslaget är de stora årliga variationerna i vattenkraftproduktion till följd av variationer i tillrinning. Den förnybara elproduktionen har gradvis ökat inte minst på grund av de olika stödsystem som finns på plats i de nordiska länderna Elförbrukning och handelsutbyte Sedan 2000-talets inledning har elförbrukningen stagnerat i Sverige och Danmark medan motsvarande tendens först kunnat skönjas under de senaste åren i Finland och Norge. I Nordens omedelbara närhet är Tyskland och Polen stora elförbrukare. Medan förbrukningen stagnerat i Tyskland (omkring 600 TWh brutto) har den fortsatt att öka i Polen till följd av den ekonomiska tillväxten där. Under de flesta åren sedan 1990 har Norden varit en region med nettoimport av elkraft. Denna har typiskt legat kring 10 TWh under 72

75 Förutsättningar för smarta elnät 2000-talet med stora årliga variationer till följd av variationer i tillrinning. År 2012 inträffade dock ett markant trendbrott. Till följd av god tillgång till vattenkraft och kärnkraft, fortsatt expansion för ny förnybar elproduktion samt en ovanligt liten rysk export till Finland (ca 4 TWh) var den nordiska nettoexporten rekordstor, omkring 15 TWh Tillgång på reglerkraft I Norden har vi fördelen av att ha stora och lätt reglerbara vattenkraftresurser. I Sverige har vi en maximal produktionskapacitet på cirka MW vattenkraft och inom en timme kan produktionen variera med upp emot MW upp eller ner. Att reglera med vattenkraft är i jämförelse med att reglera med andra kraftverk billigt. Hur den svenska vattenkraften används för att möta variationer i förbrukningen syns tydligt i figur

76 Förutsättningar för smarta elnät Av figuren framgår att övrig produktion i Sverige körs relativt stabilt. Vi ser också att nettoimporten under denna januarivecka uppvisar vissa variationer, men att dessa inte har något tydligt samband med förbrukningsvariationerna. Kostnaderna för reglering speglas i prisvariationerna på spotmarknaden. Trots de stora variationerna i förbrukning och det stora reglerarbete vattenkraften åstadkommer, är prisvariationerna förhållandevis små. Den aktuella veckan i januari uppgick de dygnsrelaterade prisvariationerna till maximalt cirka 10 Euro/MWh medan de tyska prisvariationerna över dygnet låg i storleksordningen 40 Euro/MWh. Det är ganska klart att de relativt små prisskillnader inom dygnet som vi har i dag, när vattenkraften står för det huvudsakliga reglerarbetet, inte kommer att driva några betydande investeringar i flexibilitet vare sig på efterfrågesidan eller i produktionsanläggningar. En viktig fråga är således i vilken utsträckning denna situation kommer att bestå. 74

77 Förutsättningar för smarta elnät 6.2 Utbyggnad av icke styrbar förnybar elproduktion Inom ramen för samordningsrådets samarbete med forskningsprogrammet NEPP genomförs en översiktlig kartläggning och analys av teknikutveckling och tillämpning inom nyckelområden som ställer nya krav på att elnäten utvecklas exempelvis energilagring, solceller, vindkraft och elfordon. En delredovisning av detta arbete överlämnades till rådet i maj Där inte annat sägs så utgör denna preliminära rapportering från NEPP underlag för redovisningen i detta avsnitt Utbyggnad av vindkraft Utbyggnaden av vindkraft i Sverige har pågått under ett flertal år, men 2007 började tillväxten tillta och har därefter ökat ytterligare. År 2012 uppgick Sveriges vindkraftsproduktion till över 7 TWh motsvarande ungefär 5 procent av elproduktionen. En sammanställning av utvecklingen redovisas i figur 6.4. Som framgår av figuren motsvaras den ökade produktionen inte helt av ökning i installerad effekt och särskilt inte i antalet verk. Förklaringar är att verken placeras bättre, blir större, får högre torn och följer senare års trend med allt större turbiner i förhållande till generatoreffekten, vilket ökar energiutbytet. 75

78 Förutsättningar för smarta elnät Svensk vindenergis bedömning är att produktionen i Sverige närmar sig 10 TWh under 2013 och passerar 11 TWh under Relativt de nivåer som finns i elcertifikatsystemet är alltså utbyggnadstakten just nu hög i Sverige. Trots en hög utbyggnadstakt förväntas påverkan på kraftsystemet under de närmaste åren bli begränsad. Orsaken till detta är en relativt liten andel vindkraftsproduktion i hela produktionsmixen, möjligheten att utnyttja överföringsförbindelser till grannländerna och en svag vindhastighetskorrelation över hela Sverige. Regionalt och lokalt kan dock utbyggnaden av vindkraft ha stor påverkan på elnätet p.g.a. en högre grad av vindhastighetskorrelation över mindre områden, särskilt om vindkraften har en större andel av den regionala och lokala produktionsmixen. Hur en ökad vindkraftsproduktion kan förväntas påverka det nationella kraftsystemet på längre sikt ( ) behandlas närmare i kapitel 9. I detta tidsperspektiv är dock den samlade utbyggnaden i Sverige svårbedömd och beror på antaganden som görs kring framtida elpriser, stödsystem, elnätsutbyggnad och exportmöjligheter från det nordiska kraftsystemet till övriga Europa Solceller och lokal produktion Med dagens verkningsgrader på mellan 10 och 20 procent är solceller en mycket yteffektiv teknik, jämfört med t.ex. odling av biobränslen. Teoretiskt kan solceller tillgodose världens totala energibehov utan att konkurrera med matförsörjning och bevarad biologisk mångfald. Den globala tillväxttakten på solel är snabb och satsningar på marknadsstöd i flertalet länder, i kombination med utveckling av högkvalitativa lågprisprodukter, talar för att tillväxten består. I första hand bedöms solceller vara intressant för lokal produktion. Genom egen elproduktion kan elkonsumenten minska behovet av köpt el och värdet av den producerade elen blir då samma som priset för köpt el. Jämfört med konsumentpriset på el är nu solelanläggningar ekonomiskt konkurrenskraftiga i några länder, t.ex. i Italien och Belgien. Inom stora delar av Europa förväntas grid parity, dvs. att kostnaden att producera el från solceller är densamma som att köpa el från elmarknaden, nås innan Solceller spelar en mycket mer blygsam roll i det svenska energisystemet. I slutet av 2012 var den installerade effekten 23,8 MW varav 16,5 MW var nätanslutna system. Utan förändrade styrmedel 76

79 Förutsättningar för smarta elnät tros marknaden fortsätta växa snabbt men hålla sig på en begränsad nivå. En avgörande faktor är hur egenproducerad el som matas in på elnätet avräknas mot den el som tas ut från nätet, dvs. om nettodebitering kommer att tillämpas eller om andra former av skatterabatt införs Elfordon och laddinfrastruktur När möjligheter och utmaningar för smarta elnät diskuteras så lyfts ofta elfordon med tillhörande laddinfrastruktur fram som en möjlighet till lastutjämning och energilagring. Där inte annat sägs så utgör den i kap. 6.2 omnämnda preliminära rapportering från NEPP underlag för redovisningen också i detta avsnitt. Det faktiska antalet elfordon i världen är fortfarande mycket begränsat, långt mindre än en procent av världens fordonsflotta. Norge, som anses som ett föregångsland för elfordon, passerade vid årsskiftet 2012/2013 gränsen sålda batteribilar. I t.ex. Holland fanns i början av 2013 cirka elbilar. Bedömningen är att antalet elbilar där kommer att öka till cirka vid årets slut. Sverige hade 2012 cirka 4,4 miljoner personbilar i trafik. Antalet elbilar, rena elbilar och laddhybrider, är emellertid mycket begränsat och uppgick vid årsskiftet 2012/2013 till stycken, motsvarande knappt 0.04 procent av personbilsparken. Helt avgörande för marknadsutvecklingen för elfordon i Sverige, Europa och resten av världen är, förutom pris/prestanda för fordonen, i vilken utsträckning energi- och klimatpolitiken inriktas mot att minska koldioxidutsläppen från transportsektorn och transportsektorns beroende av olja. I praktiken kommer det att krävas kraftfulla styrmedel som på olika sätt gynnar fordon med små eller inga koldioxidutsläpp om elfordonen ska kunna bli ett betydande inslag i fordonsparken. År 2011 publicerade EU en färdplan för transportpolitiken i Europa med målet att bl.a. minska utsläppen av växthusgaser från transportsektorn med 60 procent fram till I Sverige har riksdagen angivit den långsiktiga prioriteringen att Sverige år 2030 bör ha en fordonsflotta som är oberoende av fossila bränslen. Dessa visioner/mål bidrar till att driva på en omställning av transportsektorn i 1 I slutbetänkande Beskattning av mikroproducerad el m.m. (SOU 2013:46) från utredningen om nettodebiteringen av el (Fi2012:06) lämnas förslag i denna fråga. Förslaget remissbehandlas för närvarande. 77

80 Förutsättningar för smarta elnät riktning mot ökad elektrifiering. Den europeiska bilindustrin intresseorganisation European Automobile Manufacturers' Association (ACEA) gör bedömningen att försäljningen av elbilar kommer att ligga mellan 2 8 procent av nybilsförsäljningen i Europa under talet givet dagens förutsättningar. Om hälften av alla personbilar i Sverige (ca 4,4 miljoner) på sikt ersattes med rena elbilar och laddhybrider så skulle elbehovet uppgå till cirka 7 TWh el. (Hela den årliga svenska elförbrukningen uppgår till närmare 150 TWh/år). Om samtliga dessa elbilar laddades på ett icke styrt långsamt sätt i samband med att de är parkerade, uppskattas effektbehovet öka med upp mot MW. Om däremot laddningen sker på ett mer kontrollerat och styrt sätt, uppskattas effektökningen hamna kring MW. Dessa nivåer kan jämföras med den totalt installerade elproduktionskapaciteten i Sverige på MW och det maximala uppmätta timeffektbehovet på MW (år 2011). Om snabbladdning används kan dock andelen av effektbehovet bli betydligt högre på nationell nivå. Därutöver kan problem uppstå i lokal-/stadsnät om många elfordon laddas samtidigt i samma område inom samma elnät. En viktig fråga i detta sammanhang är hur prissignaler förutom tillgången på el vid en given tidpunkt, också kan ta hänsyn till kapaciteten och belastningen på själva elnäten. Det är inte självklart att kapaciteten i elnäten på t.ex. lokal nivå i alla lägen samvarierar med elpriset. Dvs. ett lågt elpris som speglar ett läge med elöverskott behöver inte betyda att det finns tillräcklig kapacitet i de lokala elnäten för att klara att ladda ett stort antal elfordon samtidigt. 6.4 Förutsättningar för förbrukarflexibilitet Mätning och avräkning med en tillräcklig tidsupplösning är en grundförutsättning för att kunderna ska kunna reagera på prissignaler eller andra faktorer t.ex. miljöpåverkan som kunden värderar. Utrullning av smarta mätare och introduktion av timmätning har av detta skäl ofta lyfts fram som en nyckelfråga vid introduktion av smarta elnät. Av detta skäl redovisas här de insatser som hittills gjorts i Sverige för introduktion av smarta mätare och timmätning för alla kunder. Smarta elnät gör det också lättare för kunden att få mer information om sin faktiska elförbrukning, möjlighet till kontroll över elförbrukningen, uppföljning av miljöpåverkan etc. Sedan väljer kunden 78

81 Förutsättningar för smarta elnät hur han eller hon vill hantera informationen energieffektivisera, spara eller kanske investera i egenproducerad el Introduktion av månadsvis avläsning Den 1 juli 2009 infördes månadsvis avläsning av elförbrukningen för alla kunder med ett säkringsabonnemang om högst 63 ampere. Reformen genomfördes i två steg. Några år tidigare, den 1 juli 2006, infördes timvis mätning för uttagskunder med en huvudsäkring överstigande 63 ampere. Syftet med månadsvis avläsning var bl.a. att elanvändarna skulle få en bättre information om den egna elförbrukningen och mer direkt koppling mellan förbrukning och fakturering. Det skulle också medföra en utveckling mot användning av fjärravlästa mätare och därmed underlätta avläsning med tätare intervall. De investeringar som elnätsföretagen genomförde för att uppfylla lagkraven på månadsvis avläsning innebar att nästan alla elnätsföretag installerade en mer avancerad mätutrustning än vad som behövdes för att leva upp till lagkraven och som klarar såväl tvåvägskommunikation som registrering av elanvändarnas förbrukning per timme. Mätsystem och system för datahantering är dock i många fall inte anpassade för timregistrering och timavräkning. För att utföra detta krävs ytterligare investeringar Timmätningsreformen Den 1 oktober 2012 infördes möjligheten för en elanvändare, med en säkring om högst 63 ampere, att få timmätning utan att betala någon särskild merkostnad för detta. I propositionen Timmätning för aktiva elkonsumenter (sidan 7) 2 lämnas en kortfattad redogörelse för motiven för införandet av timmätningsreformen bl.a. enligt följande. En övergång till timmätning bidrar till att uppfylla målsättningarna både när det gäller minskad energianvändning och minskade koldioxidutsläpp. En allt större andel vindkraftsproducerad el kommer att ställa större krav på systemet. När elproduktionen blir svårare att förutse och reglera, blir frågan om utökad flexibilitet på efterfrågesidan allt viktigare. Viktigast är dock elkonsumentens ökade möjligheter att stärka sin ställning på 2 Regeringens proposition 2011/12:98: Timmätning för aktiva elkonsumenter. 79

82 Förutsättningar för smarta elnät elmarknaden och minska den egna elkostnaden. En möjlighet för elkonsumenten att ingå nya former av elavtal som förutsätter att förbrukningen mäts per timme innebär ett viktigt steg i den riktningen. Den elkonsument som är beredd att anpassa sin förbrukning på ett sätt som närmare följer priset på elbörsen, bör ges den möjligheten utan att debiteras någon merkostnad för detta. Timmätningsreformen innebär att en elanvändare, med en säkring om högst 63 ampere, kan få timmätning av sin elförbrukning utan någon merkostnad för detta. En förutsättning är att elanvändaren har ett elavtal som kräver timmätning. Reformen utgår ifrån att elhandelsföretagen erbjuder elanvändarna elavtal som förutsätter timmätning av elanvändarnas förbrukning. Fram till den 1 april 2013 har kunder som valt rörliga timavtal i avräkningen hanterats som dygnsvis timavräknade eller månadsvis schablonavräknade. Från den 1 april 2013 finns möjligheten att avräkna kunder som väljer rörliga timavtal månadsvis, baserat på timvärden Uppföljning av timmätningsreformen Ei har i regleringsbrevet för 2013 fått i uppdrag att kontinuerligt följa upp hur olika aktörer på elmarknaden har reagerat på reformen. De ska bl.a. undersöka vilka avtal som finns på marknaden som förutsätter timmätning och hur många elkonsumenter som har gått över till timmätning. En delrapport Uppföljning av timmätningsreformen 3 överlämnades till Näringsdepartementet i april En sammanfattning ges nedan av denna uppföljning, som avser perioden 1 oktober 2012 till och med 28 februari Få kunder har än så länge valt timavtal. Efter reformens införande har cirka kunder, med en säkring om högst 63 ampere, rörligt timavtal. Av de kunder som har rörligt timavtal är det också en del som inte aktivt själva valt avtalet, då det finns elhandelsföretag som har fört över befintliga kunder med rörligt månadsavtal till rörligt timavtal. Detta bör ställas i relation till kundaktiviteten under perioden och vilka kunder som potentiellt haft möjlighet att byta avtal. Sett till hur kunderna väljer avtal i dag så har 32 procent av kunderna rörligt avtal, vilket motsvarar kunder. Ei gör bedömningen att det 3 Energimarknadsinspektionen, 2013: Ei R2013:05: Uppföljning av timmätningsreformen en delrapport. 80

83 Förutsättningar för smarta elnät i första hand är denna kategori av kunder som skulle övergå till rörliga timavtal. Aktiviteten på marknaden har under perioden varit hög. Cirka kunder har bytt elhandelsföretag eller omförhandlat sitt nuvarande elavtal under perioden oktober 2012 till mars Det är således en mycket liten andel av de aktiva kunderna som valt timavtal. Under den undersökta perioden har prisnivån för rörliga avtal legat under eller på samma nivå som priserna för fasta avtal. Detta bör generellt ha gett kunderna incitament att välja rörliga avtal i och med att den undersökta perioden sträcker sig över vintermånaderna. En förklaring kring det låga intresset för rörliga timavtal hos kunderna kan vara att knappt hälften av alla elhandelsföretag erbjuder rörliga timavtal. Det krävs också en del insatser av kunden för att få information om avtalen. Än så länge redovisas inte heller rörliga timavtal på Elpriskollen eller de kommersiella prisjämförelsesajterna. Det är i dag få företag som erbjuder utrustningar och kringtjänster för att underlätta anpassningen till rörliga timavtal. Om man som kund inte har tillgång till bra utrustning som underlättar användandet av rörliga timavtal, är det svårare att styra förbrukningen. Av enkäten som Ei genomfört framgår att det efter timmätningsreformens införande finns ett intresse från andra aktörer att komma in på marknaden för att erbjuda tjänster som underlättar för kunden att påverka sin förbrukning. Det är dock för tidigt att säga hur incitamenten för kunderna har påverkats av detta intresse för marknaden, eftersom många produkter och tjänster ännu inte har nått kunderna. Ei konstaterar att analysen har genomförts under en kort tidsperiod i direkt anslutning till reformens införande, vilket gör att slutsats och resultat bör tolkas med viss försiktighet, och det är inte möjligt att dra alltför långtgående slutsatser. En förändring kan dock följa av månadsvis timavräkning som infördes den 1 april. Avräkningsmodellen innebär en minskad risk för elhandelsföretagen och kan komma att påverka företagens agerande framöver och andelen som erbjuder rörliga timavtal mer aktivt kan komma att öka. 6.5 Säkerhet och smarta elnät Säkerhet i smarta elnät är en stor och komplex fråga och arbetet med att reda ut hur olika risker och sårbarheter bäst kan analyseras och hanteras är fortfarande i sin linda. På policynivå uppmärksammas 81

84 Förutsättningar för smarta elnät frågor om säkerhet i smarta elnät allt mer. Detta visar sig bland annat genom uppdrag till standardiseringsorgan att ta fram samordnade standarder på området. Oftast nämns IKT som en röd tråd när man prata om säkerhet och en förändrad riskbild i framtidens smarta elnät. Detta är främst drivet av att det smarta i det framtida systemet antas bygga på IKT. Smart innebär dels att automatisering och styrning blir klart mer avancerad än i dag (t.ex. fjärrstyrning och programmering av konsumtion/apparater samt styrning och balansering av elsystemet i stort med betydligt större inslag av vindkraft och solel). Dessutom kommer det att bli betydligt många fler transaktioner att hantera per given tidsenhet drivet av ett flertal faktorer (automatisering och styrning, aktiva konsumenter blir fler, konkurrensen ökar, mätning på allt kortare tid/realtid, prisvariationer etc.). Som tidigare nämnts finns det en skillnad i hur riskfrågor kopplade till smarta elnät har hanterats i Europa respektive i USA. I USA har man använt sig av styrning på detaljnivå, exempelvis med hjälp av detaljerade checklistor med minimikrav som ska vara uppfyllda. I Europa har regler och krav däremot hållits på en mer övergripande nivå. I en policyrapport om framtidens energinät från USA:s presidentkansli anges emellertid att man borde gå ifrån ett angreppssätt som bygger på efterlevnad av detaljerade minimikrav till strategier som är mer resultatinriktade och där riskhanteringssystem, förmågebedömning och kontinuerlig övervakning används för att hantera cybersäkerhet i smarta elnät 4. I praktisken verkar dock hanteringen av säkerhetsaspekter i anslutning till smarta elnät ännu inte höra till de mest prioriterade frågorna. I en intervjustudie genomförd av ENISA 5 ansåg mer än hälften av de tillfrågade experterna inom smarta elnät att cybersäkerhetsoch integritetsfrågor inte får tillräcklig uppmärksamhet i Europa. I många pilotprojekt beaktas till exempel cybersäkerhet och integritetsfrågor inte alls, utan dessa aspekter blir aktuella först när nya system ska införas på bred front. Detta riskerar att leda till sämre och dyrare säkerhetslösningar. Många av de tillfrågade experterna ansåg också att det inte finns någon bra metod för att förstå och bedöma cyberrisker i smarta elnät. En svårighet uppstår till exempel på grund av att de smarta elnäten är så utspridda till sin karaktär, särskilt när det gäller smarta elmätare. I samband med detta påtalade experterna också vikten av att säkerhet hanteras i ett helhetsperspek- 4 Executive Office of the President, ENISA,

85 Förutsättningar för smarta elnät tiv med tanke på att företagen längs värdekedjan i de smarta elnäten blir allt mer sammankopplade och beroende av varandra. I en annan intervjustudie med europeiska experter på säkerhet i smarta elnät pekas just sammanlänkningen av en mängd olika intressenter ut som det största hotet mot säkerheten i de smarta elnäten 6. Ofta fokuserar man på cybersäkerhet när det gäller säkerheten i smarta elnät, men det är viktigt att inte glömma bort den fysiska säkerheten. Den amerikanska standarden NISTIR har exempelvis kritiserats för att skilja ut cybersäkerhet från den fysiska säkerheten utan att ge någon riktig vägledning till hur de två ska kunna beaktas samfällt 8. Även sett ur denna synvinkel bör alltså säkerhetsfrågorna behandlas i ett helhetsperspektiv. När det gäller att bedöma och hantera cyberhot finns dock mycket att lära av erfarenheter och metodutveckling som har gjorts inom IT-sektorn där man har sysslat med dessa frågor under längre tid. ENISA 9 som är ett centrum för expertis inom nätverks- och informationssäkerhet inom EU ger en översikt över vad de anser vara de viktigaste sårbarheterna och riskfaktorerna i de smarta elnäten. Där lyfter man fram följande punkter som viktiga att beakta när det gäller cybersäkerhet i smarta elnät: Elnätens ökade komplexitet kan medföra sårbarheter och öka exponeringen för såväl potentiella angripare som oavsiktliga fel. Sammankopplade nätverk kan medföra allmänna sårbarheter, som exempelvis sårbarheter relaterade till kommunikationsprotokoll eller IT. Ökade sårbarheter för störningar av kommunikation, införande av farlig kod eller modifierad hårdvara som kan resultera i överbelastningsattacker eller andra skadliga attacker. Ett ökat antal inkörsportar och vägar blir tillgängliga för potentiella angripare att utnyttja. Sammankopplade system kan öka mängden privat information som exponeras. Riskerna för detta ökar också när data aggregeras. 6 Baas T. m.fl., 2012: Cyber Security in Smart Grid Substations. Technical Report UU-CS September Department of Information and Computing Sciences. Utrecht University, The Netherlands. 7 National Institute of Standards and Rechnology (NIST)Interagency/ Internal Report 8 Chan & Zhou, 2013: On smart grid cybersecurity standardization: Issues of designing with NISTIR Communications Magazine, IEEE 51(2013) ENISA, 2012: Smart Grid Security. Annex II. Security aspects of the smart grid. 83

86 Förutsättningar för smarta elnät Ökad användning av nya tekniker kan medföra nya sårbarheter. Användningen av smarta elnät kommer att expandera och den stora mängden insamlad data riskerar att leda till att datasekretess, inklusive kundernas integritet äventyras. Medvetenheten hos företagens anställda är viktig för att förhindra att exempelvis bedragare lyckas lura till sig tillträde till system för att sedan införa skadlig kod. Det är nödvändigt att öka medvetenheten hos konsumenter och producenter om vilka nyttor, kostnader och risker som är förknippade med smarta elnät. Regelverk bör inrikta sig på att vägleda producenter och distributörer att se säkerhet ur ett helhetsperspektiv. Dessa och andra aspekter ställer nya krav på hur säkerheten bör hanteras i elsektorn. 84

87 7 Vem gör vad i Sverige? 7.1 Myndigheter och nyckelaktörer I detta avsnitt lämnas en översiktlig beskrivning av myndigheter och nyckelaktörer som har en roll i förhållande till smarta elnät. Därutöver görs även en sammanställning över viktiga nyckelaktörer med ett engagemang inom området smarta elnät. Det handlar i första hand om oberoende aktörer som direkt är involverade i frågor relaterade till introduktionen av smarta elnät, såsom standardiseringsorgan. Därutöver har även oberoende aktörer, som på sikt kan tänkas bli involverade i utvecklingen av smarta elnät, tagits med även om dagens engagemanget i smarta elnät är mer indirekt. Slutligen omfattar beskrivningen också nyckelaktörer som inte är att betrakta som oberoende men som kan ha avgörande betydelse för utvecklingen av smarta elnät och som inte tillhör någon av de övriga kategorier som redovisas under annan rubrik i denna rapport (avsnitt 7.2 och 7.3 samt kapitel 8) Myndigheter I nedanstående tabell återfinns en sammanställning över de myndigheter som har eller kan förväntas få en tydlig roll i utvecklingen av smarta elnät samt deras huvudsakliga ansvarsområden relaterad till denna utveckling. Dessa ansvarsområden har översiktligt delats in i följande huvudgrupper: Föreskrivande och tillsyn Finansieringsstöd inklusive stöd till FoU Övriga ekonomiska styrmedel (elcertifikat och utsläppshandel) 85

88 Vem gör vad i Sverige? Information och rådgivning Analysarbete (A) samt övriga ansvarsområden (Ö) En kort beskrivning av respektive myndighets ansvarsområde relaterat till smarta elnät görs nedan. 1 2 Elsäkerhetsverket Elsäkerhetsverket är ansvarig myndighet för tekniska säkerhetsfrågor såsom elsäkerhet och elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) och utfärdar föreskrifter inom dessa områden för elektriska anläggningar samt elektrisk materiel. Därigenom har myndigheten ett ansvar relaterat till nya produkter och installationer som kan utvecklas inom smarta elnät. Verket medverkar också i standardiseringsarbete med betydelse för smarta elnät. 1 Systemansvarig myndighet på elmarknaden. 2 Standardiseringsarbete. 86

89 Vem gör vad i Sverige? Energimarknadsinspektionen Energimarknadsinspektionens (Ei:s) uppdrag är att arbeta för väl fungerande energimarknader. Myndigheten har tillsyn över och utvecklar spelreglerna på el-, fjärrvärme- och naturgasmarknaderna samt verkar för att stärka kundernas ställning på energimarknaderna. I tillsynsuppdraget ingår att kontrollera att marknadernas aktörer följer lagar och regler inom energimarknadsområdet. De lagar som styr verksamheten är ellagen, naturgaslagen, fjärrvärmelagen, lagen om vissa rörledningar, lagen om certifiering av stamnätsföretag för el samt lagen om certifiering av vissa naturgasföretag. Verksamheten styrs också av en omfattande EU-reglering på området. En viktig uppgift för Ei är granskning av el- och gasnätsavgifter. Sedan 2012 beslutar Ei i förväg om en fyraårig intäktsram för alla elnätsföretag. Ei har också tillsyn över kvalitet i elöverföringen samt prövar och utfärdar koncessioner för el- och naturgasnäten. Inspektionen har också i uppgift att pröva om avgifterna för att ansluta sig till elnäten är skäliga. Ei arbetar med regelutveckling på nationell, nordisk och europeisk nivå. Arbetet syftar till väl fungerande el-, naturgas- och fjärrvärmemarknader genom att verka för en harmonisering av befintliga regelverk. I detta arbete samarbetar Ei med nordiska och europeiska tillsynsmyndigheter samt med byrån för samarbete mellan energitillsynsmyndigheter (ACER). Inom området Kundinformation arbetar Ei för att sprida kunskap till konsumenter i syfte att öka deras medvetenhet och aktivitet på marknaderna. Genom information om hur el-, naturgas- och fjärrvärmemarknaderna fungerar, vilket regelverk som gäller samt vilka möjligheter, rättigheter och skyldigheter kunder har, bidrar Ei till mer aktiva kunder. Energimyndigheten Energimyndigheten verkar för att på både kort och lång sikt trygga tillgången på energi på konkurrenskraftiga villkor med omvärlden. Energimyndigheten verkar också för en effektiv och hållbar energianvändning och en kostnadseffektiv energiförsörjning med så låg negativ inverkan på hälsa, miljö och klimat som möjligt och för omställningen till ett ekologiskt uthålligt energisystem. 87

90 Vem gör vad i Sverige? Energimyndigheten har ett brett uppdrag och ansvar inom energiområdet. En uppgift är att ta fram statistik och fakta på energiområdet som underlag till riksdag och departement samt arbeta med långtidsprognoser för framtiden. Nästan alla statliga medel till energiforskning fördelas via Energimyndigheten, som finansierar både grundforskning vid universitet och storskaliga demonstrationsprojekt i samverkan med industrin. Energimyndigheten stödjer med finansiering utvecklingen från teknisk lösning till kommersiell produkt, för att skapa produkter och tjänster av forskning och utveckling. Energimyndigheten främjar energieffektivisering och en smartare användning av energin i hela samhället genom informationskampanjer, teknikupphandling, omvärldsbevakning samt genom tester och märkning av produkter. Arbetet sker i samarbete med kommuner och nationella nätverk. Myndigheten ger också ekonomiskt stöd för energi- och klimatrådgivning till Sveriges kommuner. Tillsammans med Svenska Kraftnät har Energimyndigheten i uppdrag att driva det svenska elcertifikatsystemet, ett marknadsbaserat styrmedel för förnybar elproduktion. Myndigheten förvaltar och utvecklar det svenska utsläppsrättssystemet. Svenska kraftnät Svenska Kraftnät är ett statligt affärsverk med uppgift att förvalta Sveriges stamnät för elkraft, som omfattar cirka kilometer ledningar för 400 kv och 220 kv med stationer och utlandsförbindelser. Svenska Kraftnät har också systemansvaret för el. Det innebär att övervaka och ansvara för att det varje timme på dygnet är balans mellan tillförd och uttagen el i Sverige. Rollen som systemansvarig beskrivs närmare i avsnitt Svenska Kraftnät utvecklar stamnätet och elmarknaden för att möta samhällets behov av en säker, miljövänlig och ekonomisk elförsörjning. Investeringarna i det svenska stamnätet för el kommer att öka kraftigt de närmaste åren, inte minst för att vindkraft och andra förnybara energikällor ska kunna anslutas till elnätet. Svenska Kraftnät utvärderar kontinuerligt om ny teknologi kan användas för att utveckla stamnätet och deltar aktivt i forskning och utveckling inom området smarta elnät. 88

91 Vem gör vad i Sverige? Vinnova Vinnova ansvarar för innovationsutveckling där branschöverskridande samverkansprojekt relaterade till uthållig tillväxt är ett viktigt inslag. Både ur ett infrastruktur- och innovationsperspektiv är energiomställningen en central fråga för myndigheten, där Vinnovas ansvarsområde bl.a. omfattar insatser riktade mot små och medelstora företag i energisektorn samt testbäddar inom energi- och miljöteknologi. Programområden med stark koppling till smarta elnät är IKT, miljöteknik, hållbar stadsutveckling och ledarskap/organisation. De insatser som relaterar till smarta elnät sker ofta i samverkar med Energimyndigheten. De storskaliga demonstrationsprojekten i Norra Djurgårdsstaden, i Malmö/Hyllie samt på Gotland är konkreta exempel på detta (se f.ö. kapitel 8). Tillväxtanalys Tillväxtanalys har regeringens uppdrag att analysera och utvärdera svensk tillväxtpolitik och att i samverkan med andra aktörer genomföra omvärldsbevakning och främja internationellt erfarenhetsutbyte. Hållbar utveckling är ett särskilt bevakningsområde där utvecklingen inom smarta elnät utgör en väsentlig del. Business Sweden Business Sweden har i uppdrag att underlätta för svenska små och medelstora företag att nå ut med sina produkter och tjänster så att de kan växa internationellt. Stödet sker bland annat genom rådgivning, kompetensutveckling, events och riktade satsningar. I uppdraget ingår också att få fler utländska aktörer att investera i Sverige. När det gäller ambitionen att utveckla smarta elnät till en svensk tillväxtbransch kan Business Sweden förväntas få en viktig roll. 89

92 Vem gör vad i Sverige? Konsumentverket Konsumentverket arbetar med tillsyn, produktsäkerhet och information för att öka tryggheten och kunskapen hos både privatpersoner och näringsidkare. Verket granskar företagens marknadsföring och avtalsvillkor för att åstadkomma ett högt konsumentskydd på marknaden och stärka konsumenternas ställning. Verkets tillsyn är generell och inte inriktad på särskilda sektorer eller marknader men kan komma att omfatta frågor som rör smarta elnät i takt med att konsumenterna får del av nya produkter och tjänster på den marknaden. Boverket Boverket är förvaltningsmyndighet för frågor om byggd miljö, hushållning med mark- och vattenområden, fysisk planering, byggande och förvaltning av bebyggelse, boende och bostadsfinansiering. Boverket ansvarar också för den centrala administrationen av statliga stöd och bidrag inom sitt verksamhetsområde. Något specifikt stöd med koppling till smarta elnät och byggd miljö finns dock inte för närvarande. Däremot har Boverket ett huvudansvar för utveckling av hållbara städer, där smarta elnät utgör en viktig del. Datainspektionen Datainspektionen är en myndighet som genom sin tillsynsverksamhet ska bidra till att behandlingen av personuppgifter inte leder till otillbörliga intrång i enskilda individers personliga integritet. Ökad användning av smarta elmätare innebär att mängden mätvärden avseende enskildas elkonsumtion ökar. Detta medför i sin tur ökade möjligheter att kartlägga enskildas personliga förhållanden. Datainspektion har härigenom en betydelsefull uppgift relaterad till smarta elnät när det gäller hantering av mätdata för att säkerställa den personliga integriteten. 90

93 Vem gör vad i Sverige? Post- och Telestyrelsen - PTS PTS är tillsynsmyndighet för sektorerna elektronisk kommunikation och post i Sverige. Begreppet elektronisk kommunikation innefattar telekommunikationer, IT och radio. PTS ska bl.a. främja tillgången till säker och effektiv elektronisk kommunikation, främja en effektiv konkurrens, övervaka pris- och tjänsteutveckling och bedriva informationsverksamhet riktad till konsumenter. PTS arbete inom säker kommunikation syftar bl.a. till att öka robustheten i näten för elektronisk kommunikation och att öka användarens säkerhet och integritet vid elektronisk kommunikation. Detta är områden som kan få stor betydelse får utveckling av nya produkter och tjänster inom smarta elnät. Myndigheten för samhällsskydd och beredskap - MSB MSB:s uppgift är att utveckla och stödja samhällets förmåga att hantera olyckor och kriser. En viktig del av ansvaret är att stödja samhället och enskilda i förebyggande arbete. MSB ska stödja och samordna arbetet med samhällets informationssäkerhet och har även föreskriftsrätt gentemot andra statliga myndigheter inom området. Myndigheten bedriver också kunskapsutveckling och stödjer forskning inom sitt verksamhetsområde. Försvarets radioanstalt - FRA FRA är en civil myndighet som bl.a. har till uppgift att stärka informationssäkerheten hos samhällsviktig verksamhet. FRA utför på begäran av myndigheter och statligt ägda bolag med särskilt känslig information säkerhetsgranskningar av deras IT-system. FRA verkar även för ökad informationssäkerhet genom att utföra utbildningar, rådgivning och föreläsningar. Övriga myndigheter med ansvar för informationssäkerhet Informationssäkerhet är en nyckelfråga för utvecklingen av smarta elnät. Vid sidan av PTS, MSB och FRA är ytterligare ett antal myndigheter engagerade inom detta område. En betydelsefull kontaktpunkt är här samverkansgruppen för informationssäkerhet (SAMFI) 91

94 Vem gör vad i Sverige? där följande myndigheter ingår: PTS, MSB, FRA, Säkerhetspolisen, Rikskriminalpolisen, Försvarets materielverk/sveriges Certifieringsorgan för IT-säkerhet och Försvarsmakten/Militära underrättelseoch säkerhetstjänsten. Genom informationsutbyte och samverkan verkar SAMFI för att skydda informationstillgångar inom samhällsviktig verksamhet mot obehörig insyn eller påverkan och så att tillgängligheten upprätthålls. Även Försvarets forskningsinstitut (FOI) har betydelsefull kompetens relaterat till säkerhet och smarta elnät Nyckelaktörer De oberoende nyckelaktörer/organisationer vars uppgifter har en direkt koppling till smarta elnät är framför allt de tre svenska standardiseringsorganisationerna ITS (Informationstekniska standardiseringen i Sverige), SEK Svensk Elstandard och SIS (Swedish Standards Institute). De tre är utsedda av regeringen att fastställa svensk standard inom sina respektive områden. Alla tre är ideella organisationer med frivilligt deltagande från svenska myndigheter, företag och organisationer som har ett intresse av att medverka i och påverka utvecklingen av standarder inom respektive område. Arbetet bedrivs i tekniska kommittéer, fördelade på olika teknikområden. Sveriges Standardiseringsförbund som bildades 2012 är samarbetsorganisationen för de svenska standardiseringsorganen SIS, SEK och ITS. Sveriges Standardiseringsförbund har som uppgift att öka intresset för standardisering och för användningen av standarder till nytta för näringslivet, den offentliga förvaltningen och för samhället i stort. Förbundet ansöker om och fördelar statliga uppdragsmedel samt utgör en plattform för samverkan för att effektivisera standardiseringsprocesserna. Informationstekniska standardiseringen i Sverige - ITS ITS verkar inom data- och telekommunikationsområdet och är medlem i ETSI, den europeiska organisationen för IT-standardisering. ETSI har både nationella medlemmar som närmast organiserar mindre intressenter, t.ex. ITS, och möjlighet till direktmedlemskap för större intressenter, t.ex. Ericsson och Telia. 92

95 Vem gör vad i Sverige? Standarder från ETSI som berör smarta elnät behandlar främst telekommunikation och säkerhet. SEK Svensk Elstandard SEK Svensk Elstandard verkar inom hela det elektrotekniska området och är svensk nationalkommitté i den internationella standardiseringsorganisationen IEC och den europeiska CENELEC. Flera tekniska kommittéer berörs av utvecklingen av smarta elnät men särskild betydelse har standardisering beträffande styrning av kraftsystem och tillhörande kommunikation, där frågor kring datamodeller, gränssnitt, interoperabilitet och datasäkerhet är viktiga. IEC spelar en central roll och standarderna därifrån blir genom samarbetet i CENELEC i allmänhet också europeisk standard och därför även svensk standard. Av nya europeiska standarder från CENELEC är 75 procent hämtade från IEC; inom områden av betydelse för smarta elnät är kopplingen till IEC ännu större. Swedish Standards Institute - SIS SIS verkar inom övriga områden och är den svenska medlemmen i den internationella standardiseringsorganisationen ISO och den europeiska CEN. Av de nya europeiska standarderna från CEN är 30 procent hämtade från ISO. De standarder från ISO och CEN som har betydelse i sammanhanget ligger främst inom områdena smart mätning, säkerhet och administration. Övriga oberoende aktörer Bland oberoende aktörer med endast ett mer indirekt engagemang inom smarta elnät märks: Konsumenternas energimarknadsbyrå De kommunala energirådgivarna Dessa organisationers kan dock på sikt komma att spela en viktig roll när det gäller att ge råd och stöd till konsumenter om nya affärserbjudande och nya produkter och tjänster relaterade till smarta elnät. 93

96 Vem gör vad i Sverige? Även kommuner och regionala sammanslutningar är betydelsefulla nyckelaktörer när det gäller introduktion av smarta elnät. Det gäller bl.a. satsningar på smarta städer och de kommunala engagemang som finns i flertalet av de större demonstrationsprojekt som genomförs inom smarta elnät. Medlems- och branschorganisationer Därutöver har ett flertal medlems- och branschorganisationer ett direkt engagemang i utveckling och implementering av smarta elnät eller angränsande tekniker. Bland sådana organisationer märks: Teknikföretagen medlemsorganisation för företag inom teknikområdet Svensk Energi intresseorganisation för elbranschen IT- och Telekomföretagen medlemsorganisation för alla företag inom IT- och telekomsektorn Villaägarna medlemsorganisation för småhusägare med fokus på bl.a. energifrågor Sveriges Allmännyttiga Bostadsföretag (SABO) bransch- och intresseorganisation för Sveriges allmännyttiga bostadsföretag Svensk Vindenergi branschorganisation för företag som arbetar med vindkraft 7.2 Aktörerna på elmarknaden I detta kapitel lämnas en översiktlig beskrivning av aktörerna på elmarknaden inom såväl monopolverksamheten (elnäten) som den konkurrensutsatta delen av elmarknaden, dvs. produktion och elhandel. Även myndigheter och organisationer med särskilda uppgifter inom området har tagits med i beskrivningen. På elmarknaden finns i dag i huvudsak följande aktörer: Elanvändare Elproducenter Elnätsföretag Elhandelsföretag 94

97 Vem gör vad i Sverige? Balansansvariga Systemansvarig Handelsplatser för fysisk och finansiell handel med el Myndigheter I det följande redogörs övergripande för dessa aktörers roller på dagens elmarknad. Beträffande systemansvaret görs här en kort beskrivning av Svenska kraftnäts roll i detta avseende. En mer allmän beskrivning av Svenska kraftnäts uppgifter återfinns i avsnitt Övriga myndigheters roller och verksamhet (Energimarknadsinspektionen och Energimyndigheten) beskrivs dock i sin helhet i avsnitt Elanvändare Elanvändare tar ut el från elnätet, förbrukar elen och omvandlar den till nytta i elektriskt driven utrustning och apparater. Det finns olika kategorier av elanvändare, allt från industrier till enskilda hushåll. De lokala elnäten brukar delas upp i lågspänningsnät (400/230V) och högspänning (oftast 10 20kV). Till lågspänningsnätet är cirka 5,2 miljoner elanvändare anslutna och till högspänningsnäten cirka Gemensamt för samtliga elanvändare är att de har ett avtal med ett elnätsföretag 3 för överföring av el och ett avtal med ett elhandelsföretag eller elproducent, direkt eller via elbörsen, för köp av el Elproducenter Elproducenter producerar el i sina kraftanläggningar och matar in den på elnätet. Huvuddelen av produktionen i Sverige utgörs av kärnkraft och vattenkraft, men andelen förnybar elproduktion ökar stadigt. Producenterna kan välja om den producerade elen ska säljas till elhandelsföretag eller elanvändare, avsättas via elbörsen eller förbrukas för egen räkning. Förvärv och samgåenden har successivt minskat antalet större elproducenter de senaste 20 åren. De största elproducenterna i 3 Undantaget kunder i icke koncessionspliktiga nät. 95

98 Vem gör vad i Sverige? Sverige utgörs av statligt ägda Vattenfall, Fortum Sverige, E.ON Sverige, Statkraft Sverige och Skellefteå Kraft. Totalt äger svenska staten cirka 39 procent av den installerade elproduktionskapaciteten, utländska ägare svarar för cirka 39 procent, kommunalt ägande utgör cirka 12 procent och resterande 10 procent fördelar sig mellan övriga ägare Elnätsföretag Elnätsföretagen äger och driver elnätet och ansvarar för att elen trasporteras från produktionsanläggningar till elanvändarna. Detta sker via de tre nivåer som svenska elnätet är uppdelat i stamnät, regionnät och lokalnät. De har olika spänningsnivåer och ägs av olika elnätsföretag. Sverige har ungefär 170 elnätsföretag av olika storlek. Stamnätet ägs av Svenska Kraftnät. Via stamnätet transporteras elen från stora elproducenter till regionnäten. Tre elnätsföretag E.ON Elnät Sverige, Vattenfall Eldistribution och Fortum Distribution äger större delen av de svenska regionnäten. Regionnäten transporterar elen vidare till lokalnäten och även direkt till elanvändare med stor elförbrukning t.ex. större industrier. Lokalnäten distribuerar elen till hushåll, industrier m.m. Lokalnäten ägs av staten, kommuner och privata företag, men även t.ex. ekonomiska föreningar. Elnätsföretagen är verksamma inom olika geografiska områden och har ensamrätt att distribuera el till elanvändare inom sitt område. En elnätsägare måste ha tillstånd, s.k. nätkoncession, från Energimarknadsinspektionen för att få bygga och driva starkströmsledningar. Nätkoncessionen innebär också en skyldighet att ansluta elanläggningar inom koncessionsområdet samt ansvara för insamling och rapportering av mätvärden för förbrukning och produktion m.m. Normalt krävs alltså nätkoncession för att bygga och driva elnät. Det finns dock undantag från denna huvudregel om tillstånd för vissa typer av starkströmsledningar, som kallas icke koncessionspliktiga nät. Detta undantag gäller bl.a. ledningar i byggnader och industriområden samt interna nät inom vindkraftsparker. 96

99 Vem gör vad i Sverige? Elhandelsföretag och balansansvariga Elhandelsföretagen köper in el från elproducenter, via elbörsen och/eller från andra elhandelsföretag, och säljer el i olika avtalsformer till elanvändare i konkurrens med andra elhandelsföretag. Ett elhandelsföretag kan ha flera olika roller och även agera som balansansvarig och som elåterförsäljare. Elhandelsföretaget kan också erbjuda portföljförvaltningstjänster och andra elhandelsrelaterade produkter och tjänster. Cirka 120 elhandelsföretag, som kan skilja sig åt både i ägande och inriktning för verksamheten, konkurrerar om slutkunderna på den svenska elmarknaden. Det finns stora, vertikalt integrerade kraftföretag, kommunalt ägda bolag och samägda elhandelsföretag (ofta kommuner som gått samman och bildat ett gemensamt elhandelsföretag) verksamma på marknaden. Härutöver finns också ett antal fristående elhandelsföretag som inte ingår i en sfär där det bedrivs annan verksamhet på elmarknaden. Många elhandelsföretag har valt att koncentrera sig på sitt traditionella geografiska område och bedriver inte aktiv marknadsföring i syfte att vinna nya kunder utanför detta område. Ofta har dessa företag också valt att samarbeta med en elproducent eller ett annat elhandelsföretag för kraftanskaffning och marknadsföring eller återförsäljning. Enligt ellagen och det s.k balansansvarsavtalet ska det för all el som produceras eller förbrukas i inmatnings- eller uttagspunkt i elnätet finnas ett balansansvarigt företag. Balansansvar innebär ett ekonomiskt ansvar för att produktion och förbrukning av el alltid är i balans inom företagets åtagande. För att vara balansansvarig krävs att företaget har ett avtal om balansansvar med Svenska Kraftnät. Vanligast är att ett elhandelsföretag eller en kraftproducent har ett sådant avtal om balansansvar. Även enskilda större användare av el kan vara balansansvariga. I dag finns drygt 32 balansansvariga företag på elmarknaden. För att upprätthålla balansansvaret krävs löpande planering och att affärsmässigt åstadkomma timbalans mellan tillförsel och förbrukning av el för de leveranser som man har balansansvar för. Balansansvariga företag är aktiva budgivare på Nord Pool. I balansavräkningen beräknar Svenska Kraftnät eventuell obalans i kraftutbytet och reglerar sedan kostnaderna för obalansen med den balansansvarige. 97

100 Vem gör vad i Sverige? Systemansvarig Svenska Kraftnät Svenska Kraftnät har rollen som systemansvarig myndighet på den svenska elmarknaden. Systemansvaret innebär att se till att det dygnets alla timmar är balans mellan produktion och import och förbrukning och export av el i hela landet. När det är balans i systemet är frekvensen i nätet 50 Hz. I systemansvaret ingår också att se till så att elsystemets anläggningar i hela landet samverkar på ett driftsäkert sätt, samt att det finns tillräckliga driftsreserver i kraftsystemet. Svenska Kraftnäts uppdrag omfattar även ansvar för balansmarknaderna (automatiska reglerresurser och manuella reglerresurser) samt balansavräkningen. Utöver detta ingår också att upprätthålla villkor som gäller för reglering under särskilda driftförhållanden (effektreserv och manuell bortkoppling) samt samarbete med övriga nordiska systemoperatörer angående balanshållningen i det nordiska systemet. En kort beskrivning av Svenska kraftnäts samlade uppgifter återfinns även i avsnitt Fysisk handel med el - elbörsen Den nordiska elbörsen Nord Pool Spot AS organiserar handel med el för fysisk leverans, den s.k. spotmarknaden. Spotmarknaden är en marknad för kortsiktig handel med fysisk elkraft/fysiska elkontrakt. Aktörer skickar sina köp- och säljbud till elbörsen och enligt dessa bud beräknas ett systempris (spotpris) och områdespriser för elen för varje enskild timme dygnet före leveransdygnet. Spotmarknadens systempris utgör också referenspris för den finansiella handeln på elmarknden. På justeringsmarknaden, kallad Elbas, har aktörerna möjlighet att handla under innevarande dygn och fram till en timme före leverans, och rätta till de obalanser som kan ha uppkommit på grund av händelser som inträffat efter det att spotmarknaden har stängt. 98

101 Vem gör vad i Sverige? Finansiell handel med el Handelsplatsen Nasdaq OMX Commodities organiserar en terminsmarknad (finansiell handel) för handel med el på lång sikt. Härigenom blir det möjligt för aktörer att säkra sig mot det varierande spotpriset och styra risken för den el de köper och säljer för framtida leverans. På detta sätt möjligörs också handel för andra aktörer som är mer intresserade av ren finansiell handel t.ex. banker och traders. Handelsplatsen tillhandahåller standardiserade finansiella kontrakt (terminer) för en leverans längre fram i tiden. Kontrakten omfattar en viss mängd el för en viss period till ett visst pris. Spotmarknadens systempris utgör referenspris för den finansiella handeln. Finansiell terminshandel kan ske för en tidsperiod på upp till fyra år och handel kan göras på dygns-, vecko-, block-, säsongs- eller årskontrakt. Handelsplatsen erbjuder också clearingverksamhet som syftar till att reducera den finansiella motpartsrisken för dem som har handlat kontrakten. 7.3 Leverantörer av produkter och tjänster inom smarta elnät Det finns inga tidigare kartläggningar av kompetensen inom smarta elnät i Sverige i form av verksamma företag. Däremot har rapporter med nära koppling publicerats. Som exempel kan nämnas Vinnovas analysrapport om företag i energibranschen i Sverige Även i Vinnovas studie Smart ledning Drivkrafter och förutsättningar, som Blue Institute utfört, lyfts ett antal större globala svenska företag fram som världsledande inom kompetensområden med koppling till smarta elnät. Det gäller elteknikkluster med ABB i spetsen och även IT- och telekombolag som Ericsson och kunskapsbolag i form av konsultföretag och systemintegratörer. Därutöver noteras den viktiga roll som organisationer som Power Circle och Elforsk spelar för att kraftsamla kring viktiga frågor för svensk elektroteknisk industri. Det har även genomförts en kartläggning av företag och pågående projekt och satsningar i Västsverige som på olika sätt demonstrerar hur teknik och tjänster för smarta nät fungerar. Denna samanställning är dock internt arbetsmaterial och ingår i projektet Kraftsamling smarta nät (se avsnitt 8.4.4). 99

102 Vem gör vad i Sverige? Mot denna bakgrund har Samordningsrådet uppdragit åt Business Sweden att genomföra en kartläggning av vilken kompetens det finns i Sverige i form av företag som levererar eller skulle kunna leverera produkter och tjänster in till smarta elnät 4. Resultaten av kartläggningen har levererats i form av en rapport och en databas över identifierade företag som kommer att göras tillgänglig på samordningsrådets hemsida. Nedan redogörs kortfattat för resultatet av denna kartläggning Arbetets inriktning Utgångspunkt för arbetet har varit den definition för smarta elnät som IEA tagit fram 5 och som omfattar följande åtta delområden: 1. Integration av förnybar och decentraliserad produktion 2. Transmissionssystem för övervakning, styrning och kontroll 3. Distributionssystem för övervakning, styrning och kontroll 4. Realtidsövervakning och styrning (SCADA 6 och WAMS 7 ) 5. Avancerad mätinfrastruktur 6. Kundsystem för förbrukarflexibilitet och energieffektivisering 7. Laddinfrastruktur för elfordon 8. Integration av informations- och kommunikationsteknik (IKT) Både svenska och utländska företag med betydelsefull verksamhet i Sverige inom ovanstående områden har ingått i kartläggningen. Betydelsefull verksamhet i Sverige kan vara forskning och utveckling, förädling, produktanpassning eller kompetensbaserad idégivning. Syftet med att ta IEA:s definition och indelning av verksamhet inom smarta elnät har till utgångspunkt varit att underlätta jämförelser med utvecklingen i andra länder. Många av de företag som ingått i studien har dock påpekat att man upplever denna indelning som väldigt teknikfokuserad och inte heller fångar upp system- och teknikövergripande lösningar. Därutöver bidrar den 4 OBS att elhandelsföretag och elnätsföretag inte omfattas av denna kartläggning. 5 IEA, Technology Roadmap Smart Grids, Supervisory Control and Data Acquisition. 7 Wide Area Monitoring Systems. 100

103 Vem gör vad i Sverige? höga utvecklingstakten inom smarta elnät till att en ny bedömning av vad som ingår i smarta elnät behöver göras löpande. Den kartläggning som nu genomförts bör därför ses som en första ögonblicksbild och uppdateringar kommer att behövas för att bättre förstå dynamik och trender inom smarta elnät i Sverige. Flera metoder har använts för att inhämta information, men primärt baseras resultaten på intervjuer med opinionsledare och företag. Som komplement till intervjuerna har även skriftliga källor i form av rapporter, hemsidor och databaser utnyttjats Resultat Kartläggningen som genomförts har identifierat cirka 140 företag med betydelsefull verksamhet i Sverige. Figur 7.1 återger hur stor andel av företagen som har verksamhet inom var och en av de åtta kategorierna. Att totalen uppgår till mer än 100 procent beror på att kategoriöverskridande verksamheter är vanligt förekommande och att ett företag därmed kan vara verksamt inom flera kategorier. Som framgår av figuren är kompetensen spridd relativt brett över de åtta kategorierna vilket tyder på en bred kompetens inom smarta elnät. De företag som identifierats återfinns också inom mer än 40 branschkoder, som dessutom i sig är väldigt breda. En slutsats som kan dras av detta förhållande är att smarta elnät med rådande definition knappast kan betecknas som en egen bransch. 101

104 Vem gör vad i Sverige? Kategorin avancerad mätinfrastruktur med 40 procent utgör den ledande kategorin, följt av kundsystem för förbrukarflexibilitet och energieffektivisering, där 30 procent av samtliga företag är verksamma. Vid intervjuerna har mjukvara kopplat till avancerad mätinfrastruktur lyfts fram som ett område där Sverige har styrka. På hårdvarusidan finns däremot få svenska leverantörer inom avancerad mätinfrastruktur. I detta sammanhang bör även nämnas de teknikspecifika styrkor som flera av de intervjuade lyfter fram men som inte tydligt framgår vid en jämförelse av antalet företag. De gäller t.ex. elkraftsystem inklusive styr- och reglersystem. Därutöver framhävs genomgående Sveriges kompetens inom IKT. Anledningen till att kategorin integration av IKT inte har en större andel i kartläggningen kan bero på att detta inte klassats som en primär kompetens utan istället ingår som en komponent i de andra kategorierna. En annan förklaring skulle kunna vara att det finns ett betydelsefullt antal företag som skulle kunna agera inom smarta elnät men som ännu inte gör det. När det gäller företagens storlek 8 visar kartläggningen att det finns en högre andel företag i de större storlekskategorierna inom smarta elnät jämfört med det totala antalet företag i Sverige, som till 95 procent utgörs av mikroföretag vilket framgår av figur Storlekskategori enligt EU:s definition baserad på företagsomsättning. Uppgifterna om omsättning är omräknade från USD baserat på växelkursen den 31 december för året uppgifterna avser. 102

105 Vem gör vad i Sverige? Ser man till hur mikroföretagen fördelas mellan IEA:s kategorier framgår att kundsystem för förbrukarflexibilitet och energieffektivisering omfattar drygt 40 procent av alla mikroföretag. Inom transmissionssystem för övervakning, styrning och kontroll är denna andel lägst med 10 procent. De medelstora företagen är däremot jämnt fördelade över IEA:s kategorier. De stora bolagen utgör cirka 20 procent av företagen dvs. cirka 25 företag. Här återfinns till exempel ABB, Ericsson och Electrolux men även ett antal konsultföretag, som Sweco, Tieto och ÅF och underhållsföretag som YIT. Vid kartläggningen har även uppgifter om företagens etableringsår inhämtats. Resultatet visar att en lägre andel företag grundats de senaste åren inom smarta elnät jämfört med totalt i Sverige. Man måste dock ta hänsyn till att antalet nygrundade företag har varit mycket högt de senaste åren. Under de drygt tre senaste åren har 40 procent fler företag grundats i Sverige än under tioårsperioden Dessutom växer området smarta elnät inte enbart genom nyetableringar utan även genom att redan etablerade företag breddar sin verksamhet till att även omfatta smarta elnät. Av samtliga kartlagda företag etablerades 35 procent före 1990, 25 procent grundades under , 25 procent under perioden och 10 procent från 2010 och fram till i dag. Dessa siffror innebär en relativt jämn nivå av nyetablering över tiden. Det finns också en indikation på att andelen företag som etablerats sedan 2009 är störst i just de kategorier vars affärspotential utvecklats relativt nyligen, nämligen inom de två kategorierna kundsystem för förbrukarflexibilitet och energieffektivisering och laddinfrastruktur 103

106 Vem gör vad i Sverige? för elfordon. Tillsammans står dessa två kategorier för cirka 50 procent av nyetableringarna sedan När det gäller geografisk spridning av företagen återfinns som väntat de identifierade företagens huvudkontor till övervägande del i Stockholmsregionen, Västra Götaland och Skåne (totalt cirka 70 procent av företagen). Det stämmer överens med företags geografiska spridning i Sverige överlag, men koncentrationen till storstäderna verkar vara ännu större inom smarta elnät. 104

107 8 Pågående forsknings- och demonstrationsverksamhet Sverige har en lång och framgångsrik tradition av forskning och utvecklingsprojekt inom både elkraftteknik och IKT som i dag ligger till grund för Sveriges framskjutna position inom forskningen kring smarta elnät. Många projekt har varit ett resultat av en välfungerande samverkan mellan högskolor/universitet, näringsliv och offentlig sektor. Ett numera etablerat begrepp för denna innovationsmodell är trippelhelix. Ett exempel på hur man framgångsrikt har kunnat bygga upp ett elkraftkompetencentrum som finansierats av både näringslivet och offentliga medel är Centrum för elkraftteknik vid KTH (EKC2). Forskningsverksamheten inom EKC2 bedrevs vid fyra avdelningar på KTH:s skola för Elektro & Systemteknik i tät samverkan med ett antal deltagande industripartner. Kompetenscentret bildades för snart tjugo år sedan på initiativ av dåvarande Nutek med syftet att stärka Sveriges konkurrensförmåga och skapa industriell förnyelse genom att stimulera ett ökat samarbete mellan högskolor/universitet och svenskt näringsliv. Utveckling av HVDC-tekniken, från storskaliga laboratorieförsök till beställning av världens första HVDC-länk till Gotland är ett annat exempel på hur samverkan mellan forskning och näringsliv utvecklats till framgångsrika kommersiella produkter. Utvecklingen av HVDC-teknik har en fortsatt viktigt roll i utvecklingen av smarta elnät, trots att det nu är 60 år sedan den uppfanns. Ett tydligt tecken på detta är att MIT Technology Review 1 i år rankade en ny brytare för högspänd likström som en av tio tekniska innovationer, som förväntas påverka den framtida utvecklingen mest. Sverige har en fortsatt stark position inom teknikområden som är relevanta för utvecklingen av det framtida smarta elsystemet och

108 Pågående forsknings- och demonstrationsprojekt har lyckats hävda sig bra i internationella jämförelser och utlysningar. Sverige deltar till exempel i två stora europeiska innovationsprojekt och blev utvald i hård konkurrens. Dessa så kallade Knowledge and Innovations Communities (KIC) inom Hållbar Energi (KIC InnoEnergy) och inom IKT (EIT ICT Labs) beskrivs mer detaljerat i det följande. Sverige är också en aktiv deltagare i många internationella forskningsprojekt, främst inom EU:s ramprogram. Även inom internationella samarbetsorganisationer, såsom europeisk och internationella standardiseringsorgan har Sverige en aktiv roll. De viktigaste av dessa samarbeten beskrivs i korthet i detta avsnitt. 8.1 Universitet och högskolor med utbildning relaterad till smarta elnät Chalmers tekniska högskola På Chalmers finns i dag ett stort antal arbetsgrupper som utför forsknings- och utvecklingsverksamhet inom området smarta elnät. Nedan ges en sammanfattning över de mest relevanta pågående forskningsprogrammen inom detta område. Storskalig förnybar elproduktion och integration i nätet SmartEl Chalmers Energy Initiative är ett samlat strategiskt forskningsprogram som under perioden finansieras med medel från regeringens särskilda satsning på strategiskt viktig forskning. SmartEl är en av fyra satsningar inom detta samlade program. SmartEl undersöker och föreslår lösningar för de utmaningar som det framtida kraftsystem står inför, så som storskalig integration av förnybar elproduktion. Programmet är upplagt som en tvärvetenskaplig forskningsplattform som involverar forskare från olika områden vid Chalmers samt från SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut. Följande specifika forskningsprojekt inkluderas i SmartEl: Kraftproduktionssystem och transmissionsnätverk: Inom detta projekt utvecklas metoder som kan analysera storskalig integrering av förnybar energi i elproduktions- och transmissionssystem 106

109 Pågående forsknings- och demonstrationsprojekt under olika antaganden om mål för minskning av CO 2 -utsläpp och mängden förnybar energi, där hänsyn också tas till försörjningstryggheten och konkurrenskraft. Vindkraft och dess integration i nätet: Inom detta forskningsprojekt utvecklas metoder för att hitta de mest kostnadseffektiva lösningarna för konstruktion och planering av enskilda vindkraftverk och vindkraftsparker och för att kunna ansluta vindkraft till elnätet, med syftet att öka tillgänglighet och robusthet, minska underhållskostnader och öka försörjningstryggheten. Material och diagnostik för högspänningsnät: I detta forskningsprojekt tas modeller fram för tillförlitliga, miljövänliga och säkra komponenter i kraftnät för installationer utomhus. Diagnostiska online metoder för att kontinuerligt kontrollera och förmedla information om kvalitetsstatusen av de elektriska nätverkskomponenterna kommer också att utvecklas. Kraftsystem och transmission: Inom detta forskningsprojekt utvecklas förbättrade metoder för konstruktion och drift av transmissionsnätet i syfte att möta nya utmaningar i form av ökad förnybar elproduktion. Chalmers bedriver även samarbetsprojekt med exempelvis E.ON och Göteborgs stad där olika aspekter av smarta elnät ingår. Inom ett större samarbetsprojekt med E.ON kring framtida energisystem ingår bl.a. en förstudie för ett smart nätlaboratorium, inriktat på samarbete mellan IKT och elteknik. I samarbetet med Göteborg Energi ligger fokus inom uthålligt energisystem med t.ex. projekt inom laddning av elfordon och smarta mätare. I samarbetet ingår också en stor satsning inom vindkraft med en demonstrationsanläggning som består av en 4 MW vindturbin och en HVDC-station som kommer att anslutas till vindkraftverket. Chalmers är även värd för svensk tekniskt vindkraftcentrum, Swedish Wind Power Technology Centre (SWPTC) där forskning bedrivs i nära samarbete med industrin och där t.ex. ett projekt studerar konsekvenserna av nya nätverkskoder. 107

110 Pågående forsknings- och demonstrationsprojekt Kungliga tekniska högskolan - KTH Elkraftteknik samt Information och kommunikationsteknik är två forskargrupper vid KTH, som utför forskning med anknytning till smarta nät. Nedan redogörs för denna verksamhet. Elkraftteknik Inom området elektroteknik finns forskargrupper inom elkraftsystem och marknader, elektrotekniska komponenter och högspänningsteknik, elektrisk energiomvandling (främst kraftelektronik), samt drift och automation av kraftsystem, inklusive kommunikationssystem för dessa ändamål. Forskningen genomförs i stort sett på fyra olika institutioner: Institutionen för elektriska energisystem bedriver forskningsprojekt inom teori och metoder för generering, överföring, distribution och konsumtion av elenergi. Viktiga forskningsområden är bland annat effektflöden, kraftsystemsdynamik, tillförlitlighet, nya kraftsystemkomponenter, elkvalitet och analys av elmarknader. Institutionen för elektroteknisk teori och konstruktion där verksamheten omfattar forskargrupper som arbetar med elektromagnetisk teori, diagnostiska tekniker för elektrisk isolering, användning, modellering och mätning av magnetiska material och supraledare, elektromagnetisk kompatibilitet och metoder för sannolikhetsbaserad bedömning av tillförlitlighet i elkraftsystem och komponenter. Institutionen för industriella informations- och styrsystem bedriver till elkraftsystemet relaterad forskning inom områdena systemarkitektur, cybersäkerhet, och informationssystem för kraftsystemstyrning. Dessa forskningsområden har vuxit fram ur avdelningens långvariga samarbete med utvecklare och användare av industriella styrsystem, särskilt inom eldistribution och transmission. Institutionen för elektrisk energiomvandling bedriver forskning inom hybrida drivsystem för fordon, samt kraftelektronik för nättillämpningar, typiskt inom HVDC och FACTS med fokus på att skapa lösningar med låga effektförluster. 108

111 Pågående forsknings- och demonstrationsprojekt Förutom dessa fyra avdelningar, bedrivs forskning relaterad till smarta elnät även vid Institutionen för reglerteknik, som bl.a. utvecklar algoritmer för energioptimering i smarta hem i Norra Djurgårdsstaden. Forskningen inom smarta elnät vid denna avdelning fokuserar framför allt på grundläggande frågeställningar kring distribuerad reglering av elnät, optimering och reglering av energianvändning i byggnader, kommunikationsinfrastruktur för smarta elnät samt cybersäkerhet för reglersystem. Arbetet inom detta område bedrivs ofta genom starka samarbeten med framförallt UC Berkeley och ETH Zürich samt med andra grupper inom KTH. Dessutom finns vid KTH ett flertal enheter med forskning inom smarta byggnader och smarta städer samt kopplingen däremellan. Information och kommunikationsteknik Inom Institutionen för integrerade komponenter och kretsar bedrivs verksamheten med relevans för smarta elnät. Detta gäller framför allt forskning kring kiselkarbid för höga spänningar eller höga temperaturer i kretstillämpningar. Kiselkarbid tål höga spänningar och kan användas i elbilar och framtidens transformatorer (Solid State Transformers) m.m. Man forskar även på supraledande komponenter, och genomför elektriska mätningar vid låga temperaturer och stora magnetiska fält. Denna forskning förväntas bidra till utveckling av framtidens supereffektiva kablar för överföring av elektricitet. Inom området finns även specifika satsningar, kallade kompetenscenter, såsom ACCESS Linnaeus Centre, SweGrids och EKC2. EKC2 är dock numera avslutat. Eftersom även andra högskolor än KTH ingår i dessa forskningssamarbeten beskrivs dessa under egen rubrik i avsnitt Lunds tekniska högskola - LTH På LTH bedrivs forskning som är relaterad till smarta elnät främst på Institutionen för elektro- och informationsteknik (EIT). På EIT finns sammanlagt sex stycken forskningslaboratorium som har mer eller mindre anknytning till smarta elnät: elektronik, kommunikation, nätverk och säkerhet, bredbandskommunikation, teoretisk elektroteknik samt signalbehandling. En eller flera forskargrupper är knutna till varje laboratorium. Därutöver driver eller medverkar 109

112 Pågående forsknings- och demonstrationsprojekt institutionen i olika forskningscentra som sammanflätar flera forskargrupper och den närliggande industrin. EIT är också den huvudsakliga akademiska plattformen för lokal industri inom telekommunikation. Mycket av den forskning som utförs på EIT blir slutligen standarder och produkter producerade av företag med intressen inom smarta elnät såsom Ericsson. Avdelningen för industriell elektroteknik och automation Avdelningen för industriell elektroteknik och automation (IEA) bedriver forskning inom elnät, förnybar elproduktion och elfordon. Metodområden är automationsteknik, kraftsystemanalys och simuleringsteknik. Övergripande mål för verksamheten är anpassning av befintliga elnät och utveckling av nya elnät dels för anslutning av stora mängder förnybar elproduktion, dels för elvägar. Utöver nationella projekt medverkar avdelningen också i projekt som leds av Danmarks Tekniska Universitet (DTU). Automation for Integration of Renewables (AIR) är ett doktorandprojekt helfinansierat av E.ON Elnät. Koordinerad spänningsreglering där nya elmätare används för spänningsmätning ökar mängden vindkraft och solel som kan anslutas i elnät på mellan- och lågspänningsnivå. Metoder för nätplanering av sådana aktiva nät studeras också. I samarbete med E.ON Elnät simuleras vindkraft och solel i ett verkligt nät i Skåne och dessutom genomförs fältprov med vindkraft i ett mellanspänningsnät i Småland. ICT-Platform for Sustainable Infrastructures (ICT-PSI) är ett samarbete med institutionerna för reglerteknik på LTH och KTH finansierat av Stiftelsen för strategisk forskning (SSF). Projektet syftar till att genom användning av IKT och reglertekniska metoder minska risken för strömavbrott och förkorta tiden för de avbrott som inträffar. Formella metoder inom reglering och optimering utnyttjas för system av hög ordning. Realtidssimulatorn ARISTO från Svenska Krafnät används som demonstrator, vilket även är en möjlighet för det danska projektet Secure operation of sustainable power system (SOSPO) där IEA deltar. Projektet som domineras av Danmarks tekniska universitet (DTU) fokuserar på driftsäkerhet i ett framtida 110

113 Pågående forsknings- och demonstrationsprojekt elsystem med 100 procent förnybart och använder IKT och reglertekniska metoder för att nå detta mål. Slide-in är ett projekt om elvägar med stöd av Energimyndigheten som sammanför ett tiotal företag och myndigheter relevanta för elektriska transporter på spår och väg. Inom projektet har IEA föreslagit en utformning av nätanslutning av elektriska vägar samt studerat hur detta nät och matande nät påverkas av fordonen som matas av systemet. ipower finansieras av Danmarks strategiska forskningsråd. IEA ingår i ett konsortium med 35 partner, däribland Dong Energy, Vestas, DTI och universitet i Danmark, USA och Irland. Projektet utvecklar teknik för att med främst flexibel förbrukning kunna hantera begränsningar i distributionsnät samt för att på systemnivå kunna hantera de 50 procent vindkraft som planeras till 2020 i Danmark. IEA har en mindre roll i projektet som utnyttjar kompetens på IEA inom nya elmätare samt inom nätanslutning av småskalig elproduktion Uppsala universitet Uppsala universitet har en omfattande forskning kring energiförsörjning och förnybar energi. Universitetet genomför grundforskning inom dessa områden liksom tillämpad och industrinära forskning och teknikutveckling. Förutom ansvaret för koordineringen av programmet STandUP, som beskrivs i avsnitt 8.2.4, så är andra viktiga forskningsområden t.ex. solcells- och batteriforskning. Vissa delar testas i större skala ute på fältet, till exempel i vågkraftsoch vindkraftsparker. Energiforskningen vid Uppsala universitet har nära koppling till materialforskningen vid Ångströmlaboratoriet. Inom forskningsområdet funktionella material studeras material som har specifika mekaniska, elektroniska, kemiska eller biologiska funktioner som kan få sin användning inom nya smarta elnätsteknologier. Ett konkret exempel är den batteriforskning, som bedrivs vid Ångström Advanced Battery Centre vid Uppsala universitet. Här forskar man bl.a. kring utvecklingen av litium-jon-batterier och högenergitäthetsbatterier som ska utvecklas med hjälp av organiska material för framtida hållbar energilagring. 111

114 Pågående forsknings- och demonstrationsprojekt Den breda forskningen inom IKT bl.a. beträffande datorteknik, systemteknik, mobil kommunikation och beräkningsvetenskap har tillämpningar inom industri eller andra vetenskaper med bäring på smarta elnät. Uppsala universitets forskning inom IKT är ledande på ett flertal områden och utgör en plattform och kunskapsbas av stor strategisk betydelse för angränsande områden. Forskning inom inbyggda datorsystem och trådlösa nätverk inbegriper nyckelteknologier som bedöms ha mycket stor strategisk betydelse för funktionaliteten i de smarta elnäten Luleå tekniska universitet - LTU På Luleås tekniska universitet finns det flera forsknings- och innovationsområden med betydelse för smarta elnät. Vatten- och vindkraft och frågor runt energieffektivisering av industri och samhälle är viktiga strategiska områden för LTU. Forskningen inom ämnet elkraftteknik på LTU riktar sig framförallt mot integrering i elnätet av förnybar elproduktion och energivänlig förbrukning. Flera av forskningsprojekten handlar direkt om smarta elnät eller har anknytning till smarta elnät. Några exempel är: Ökning av acceptansgränsen för ny produktion med hjälp av lagring och kommunikation studeras i ett samarbetsprojekt med bland annat STRI och VB Elnät inom High Voltage Valley. Som del av projektet byggdes det en anläggning för att testa nya styralgoritmer och kommunikation; anläggningen innehåller bland annat ett batterilager och den senaste kommunikationsteknologin. Övertoner från vindkraft och PV anläggningar studeras i två olika doktorandprojekt och i ett nyligen avslutat europeiskt projekt. Forskningen är en kombination av mätningar och simuleringar. Växelverkning mellan elnätskommunikation (en viktig del av infrastrukturen för smarta elnät) och utrustning hos kunder har studerats i samarbete med Skellefteå Kraft. Syntetisk tröghetsmoment kommer att studeras i ett doktorandprojekt med tillämpning på banmatning och stora transmissionssystem. 112

115 Pågående forsknings- och demonstrationsprojekt Andra områden som har anknytning till smarta elnät är forskning kring intelligenta industriella processer som bl.a. syftar till en minskad energianvändning, möjliggörande IKT och smarta maskiner och material. Centrum för distansöverbryggande teknik är ett forsknings-, design- och innovationspartnerskap mellan Luleå tekniska universitet och IT-industrin Linköpings universitet Den forskning med anknytning till smarta elnät som bedrivs vid Linköpings universitet fokuserar främst på smarta elnät ur ett samhällsperspektiv. En del av forskningen handlar t.ex. om hur olika tekniska lösningar påverkar vårt vardagliga agerande och hur förändringar i tekniska system möjliggörs. 8.2 Svenska forskningsprogram och samarbeten inom smarta elnät ELEKTRA En viktig finansiär för forskning vid de elkrafttekniska institutionerna är det nationella forskningsprogrammet Elektra. Elektra finansieras av Energimyndigheten och elkraftsbranschen via Elforsk. Programmet omfattar totalt 80 miljoner kronor för de kommande fyra åren ( ), varav Energimyndighetens stöd är 32 miljoner kronor. Den nya etappen av Elektraprogrammet ska bidra till omställningen av energisystemet i hållbar riktning, medverka till färre elavbrott samt effektivare elnät och energianvändning. Programmet innehåller forskningsprojekt med stor relevans för industrin och samhället. Utlysningarna inom Elektraprogrammet vänder sig till alla svenska lärosäten där den största delen av pengarna går till forskarstuderande inom elkrafttekniska ämnen. 113

116 Pågående forsknings- och demonstrationsprojekt Svenskt centrum för smarta elnät och lagring - SweGRIDS SweGRIDS (Swedish Centre for Smart Grids and Energy) är en nationell plattform för forskning och utveckling inom området elkraftteknik och lagring. Huvudpartner är KTH, Uppsala universitet, ABB och Vattenfall. Det är en långsiktig satsning på 10 år som påbörjades Forskningsprojekten har en stark koppling till innovationsprojekt som påbörjats av den svenska noden i KIC InnoEnergy inom temaområdet smarta elnät och lagring. Det huvudsakliga syftet är kompetensförsörjning genom att utveckla den vetenskapliga kunskap och teknik som det svenska och europeiska elnätet kräver. SweGRIDs huvudsakliga fokus är finansiering av doktorandforskningsprojekt vid universitet och högskolor KTH ACCESS Linnaeus Centre Autonomic Complex Communication Networks, Signals and Systems (ACCESS) är ett av Europas ledande forskningscenter inom nätverkande system. Centret har en tioårig finansiering från Vetenskapsrådet och är Sveriges största Linné-center. Centret har en årlig forskningsbudget om drygt 100 miljoner kronor som finansieras av Vetenskapsrådet, EU, VINNOVA, Stiftelsen för Strategisk Forskning (SSF) och Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse (KAW) och består av över 55 disputerade forskare och över 100 doktorander. Centret utgör en betydande del av den grundläggande forskningen inom komplexa kommunikationsnätverk och system i Sverige. Forskningsområden som omfattas är cyber-physical systems, kommunikationsinfrastruktur, big data, nätverksbaserade tjänster och säkerhet STandUP for Energy STandUP for Energy är ett samarbete mellan Uppsala universitet, KTH, Sveriges lantbruksuniversitet och Luleå tekniska universitet. Forskningsprogrammet bildades som resultat av regeringens satsning på högkvalitativ forskning inom områden av strategisk betydelse för samhälle och näringsliv. De övergripande målen för STandUP for Energy är att minska kostnaderna för storskalig förnybar elproduk- 114

117 Pågående forsknings- och demonstrationsprojekt tion till konsumenterna, samt att utveckla kostnadseffektiva och energisnåla hybrid- och elfordon. Inom STandUp bedrivs forskning inom ett flertal områden med anknytning till Smarta Elnät. Inom området flexibla överföringsnät utvecklar man nya teknologier för en effektiv och flexibel styrning av kraftsystemet, förbättrade flexibla överföringssystem och kraftomvandlare samt ny design av traditionella komponenter som klarar framtida krav i ett mer flexibelt energisystem. Målet med projekt inom området infrastruktur för konsumentvänliga elkraftssystem, är utveckling av driftsäkra distributionsnät som tillåter småskalig elproduktion, centrala laddningsstationer för elfordon samt energilagring och metoder för optimering av kommunikations- och IT-infrastruktur för nya konsumenttjänster. Projekt kring smart automation och skydd av elnätet syftar till att göra nätet driftsäkert vid anslutning av en stor mängd variabla energikällor till elnätet så som vind- och solenergi North European Power Perspectives NEPP Forskningsprogrammet North European Power Perspectives (NEPP) tar ett helhetsgrepp kring förändringar inom elmarknad, elproduktion, efterfrågan samt elnät. Deltagare är KTH, Elektriska energisystem, Chalmers, Uthålliga energisystem och elteknik, Profu och Sweco. Programmet finansieras av Energimyndigheten, Svenska Kraftnät, Svenskt Näringsliv och ett flertal elföretag via Elforsk. Forskningsprojektet startades 2011 och pågår till Forskningsfokus är frågeställningar om den framtida nordiska elmarknaden och elsystemet i perspektivet av en ökad integration mot en större sammanhängande europeisk elmarknad. Ett viktigt inslag i programmet är syntesarbete i ett systemperspektiv High Voltage Valley HVV High Voltage Valley (HVV) är en neutral samverkansplattform i Ludvika där storföretaget ABB, de mindre företagen i regionen, Sveriges ledande tekniska högskolor och offentliga aktörer samverkar för att stärka regionens position inom överföring av elektrisk energi baserat på elkraftteknik. High Voltage Valley är en 115

118 Pågående forsknings- och demonstrationsprojekt del av det regionala utvecklingsbolaget AB Samarkand2015. Aktuella forskningsområden är smarta elnät och förnybar energi. 8.3 Forskningsorganisationer och forskningsinstitut Forskningsorganisationer och forskningsinstitut är leverantörer av behovsmotiverad FoU. De samverkar med universitet och högskolor genom kunskapsutbyte och kompetensuppbyggnad och förser näringslivet med efterfrågade kunskaper, produkter och tjänster. Forskningen utförs dels som samarbetsprojekt mellan universitet och näringsliv dels som rena konsultuppdrag. I Sverige finns det flera forskningsorganisationer och forskningsinstitut som bedriver verksamhet inom smarta elnät, varav de viktigaste beskrivs i detta avsnitt Elforsk Elforsk samordnar behovsdriven forskning och utveckling som är branschgemensam för elbranschen. Elforsk är organiserat som ett aktiebolag och ägs av Svensk Energi och Svenska Kraftnät. Verksamheten inom Elforsk bedrivs i form av enskilda projekt och samlade ramprogram. Smart Grid programmet och Market Design programmet är två ramprogram där projekt inom smarta elnät för närvarande genomförs. Inom Smart Grid återfinns tekniska projekt kring smarta nätlösningar, medan man inom Market Design tittar på frågeställningar kring kund- och förbrukarflexibilitet. Förslag till FoU-insatser kommer till stor del från företagen som via Svensk Energi är delägare till Elforsk, men även från externa samarbetspartner. Förslagen värderas bland annat med stöd av programråd och utvecklas i samråd med tänkbara kunder och genomförare. FoU-insatserna offereras sedan till ägarkretsen, och andra tänkbara intressenter, med en tydlig beskrivning av den förväntade nyttan. Elforsk är ingen projektutförare utan beställer genomförandet av företag i ägarkretsen, av högskoleinstitutioner, tillverkare eller konsulter. 116

119 Pågående forsknings- och demonstrationsprojekt Knowledge and Innovation Communities - KIC Europeiska institutet för innovation och teknik (EIT) är en institution inom EU som inrättades Den bildades för att främja integration mellan forskning, utbildning och innovation, den s.k. kunskapstriangeln. EIT verkar genom stöd till s.k. Knowledge and Innovation Communities (KIC) med syfte att stärka utbildningsmiljön och därmed öka Europas konkurrenskraft genom tillgång till kompetent personal och ett innovativt forskningsklimat. Dessutom finns tydliga mål om att verksamheten även ska leda till nya produkter, patent, företag och olika forskningspublikationer. Initiativet är en långsiktig satsning som sträcker sig in i EU:s nästa budgetperiod. Det finansiella stödet till de KIC som inrättats sker genom EIT, deltagande industripartner, nationella offentliga medel och finansiärer samt universitet och högskolor. Sverige ha varit framgångsrikt och är med i två av de första tre utvalda KIC-områdena, bägge två med projekt inom smarta elnät. Det ena, EIT ICT Labs, ska utveckla framtida IKT-lösningar för bl.a. smarta energisystem, men även titta på framtidens städer och transportsystem. Det andra, KIC InnoEnergy, fokuserar på framtagande av nya tekniker för ett hållbart energisystem och ett klimatneutralt Europa, där det svenska kompetensklustret är ansvarigt för de tematiska områdena smarta elnät och elektrisk lagring. KIC InnoEnergy KIC InnoEnergy är organisatoriskt indelat i 6 tematiska och geografiska noder, av vilka Stockholm-Mälardalen utgör en nod med tematiskt ansvar för Smart European Electricity Grid and Electric Storage. Huvudparterna i den svenska noden är ABB, Vattenfall, KTH och Uppsala universitet. Ytterligare partner utgörs av Svenska Kraftnät, Power Circle, Fortum, Ericsson, Logica, STRI, SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut, Seabased, Elforsk, Technion, STING, och Nova. Den svenska noden inom InnoEnergy drivs i bolagsform, med de svenska huvudparterna som ägare. Verksamheten kan indelas i innovationsprojekt, utbildningsprogram och entreprenörskap. Långsiktigt ska den svenska noden skapa den nya kunskap och teknik som krävs för att utveckla framtidens elsystem. 117

120 Pågående forsknings- och demonstrationsprojekt Innovationsverksamheten i InnoEnergy är indelad i ett antal tematiska program: SMARTPOWER (smarta kraftnätsystem från producent till konsument), INSTINCT (IT-verktyg för smarta elnät), CIPower (styrbara och intelligenta kraftkomponenter), STORAGE (elektrisk energilagring) och MATERIAL (material till smarta elnät). Dessa program är pan-europeiska till sin karaktär p.g.a. engagemang från flera olika organisationer i Europa. Till den svenska noden har man också knutit ett doktorandprogram inom smarta elnät och lagring som ingår i KIC InnoEnergys doktorandskola. Studerande från samtliga sex noder inom området smarta elnät och lagring kan delta i detta program. Forskningsutbildningen är kopplad till innovationsprojekt, varför samtliga studerande förväntas delta i dessa och doktorandprojekten är utformade för att vara till hjälp i innovationsprojekten. KIC InnoEnergys verksamhet är nära knuten till SweGRIDS men det ska betonas att InnoEnergy inte finansierar forskningsverksamhet, utan endast innovations- och kommersialiseringsaktiviteter. Samverkan mellan InnoEnergy och SweGRIDS syftar alltså inte till att skapa ytterligare finansiering för forskningen, utan istället till att underlätta kommersialisering av forskningsresultat. EIT ICT Labs Innovationsområdet smarta energisystem berör många aspekter av det framtida smarta elnätet. EIT ICT Labs ska utveckla framtida IKT-lösningar för såväl energisystem som framtidens städer och transportsystem. Verksamheten fokuserar på IKT som den viktigaste möjliggöraren för innovationer inom smarta energisystem och smarta nät och omfattar användarmedverkan, affärsmodeller och IKTbaserad teknisk infrastruktur. Det europeiska Virtual Smart Grid Laboratory (EVSGL) är ett nyckelprojekt inom programmet smarta energisystem. Målet är att utveckla ett pan-europeiskt virtuellt laboratorium och skapa en plattform med ett brett applikationsområde vad gäller informationsutbyte och engagemang. Svenska deltagare är KTH, Svenska institutet för datavetenskap (SICS) och Ericsson. Andra europeiska partner inkluderar Imperial College London, TU Delft, TU Berlin, Finska statens tekniska forskningscentral (VTT), det nederländska forskningsinsitutet för matematik och datavetenskap (CWI), det 118

121 Pågående forsknings- och demonstrationsprojekt tyska forskningscentret för artificiell intelligens (DFKI), flera Fraunhofer-institut samt Siemens och Deutsche Telekom Research Institutes of Sweden AB RISE RISE är statens ägarbolag för ägande och delägande i 18 tekniska industriforskningsinstitut. Det statliga stöd som RISE AB erhåller finansierar i huvudsak strategisk kompetensutveckling vid instituten. Syftet är att institutsgruppen ska bygga upp strategisk kompetens och vara en attraktiv samarbetspartner till näringslivet i forsknings- och innovationsverksamhet. RISE Research Institutes of Sweden är ett nätverk av forskningsinstitut som i global samverkan med akademi, näringsliv och samhälle, genom forskningsexcellens och innovation syftar till att skapa nytta, tillväxt och konkurrenskraft. Forskningsinstituten som ingår i RISE är samlade i fyra forskningskoncerner som i sin tur består av flera forskningsinstitut. De fyra forskningskoncernerna är SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut, Swedish ICT, Innventia och Swerea. SP och Swedish ICT arbetar inom området smarta elnät och presenteras närmare nedan. Sveriges Tekniska Forskningsinstitut - SP SP-koncernen med närmare medarbetare har som affärsidé att skapa, använda och förmedla internationellt konkurrenskraftig kompetens för innovation och värdeskapande i näringslivet och för en hållbar samhällsutveckling. Inom SP finns kompetens inom flera områden med direkt anknytning till smarta elnät såsom olika energieffektiviseringstekniker, mätteknik och energisystemanalys. SP är det enda anmälda organet för elmätare i Sverige som är en förutsättning för att ha verksamhet inom det mätningsdirektiv som finns inom EU och som även påverkar Sverige. Mätningsdirektivet är i första hand inriktat mot de mätare som används för lågspänningskunder (i första hand hushåll). SP har sedan flera år tillbaka varit aktiv inom standardiseringen som bl.a. handlat om smarta mätare. Inom elkraft/högspänningsområdet har SP en i flera avseenden världsledande verksamhet med deltagande i flera EU-forskningsprojekt t.ex. för att utveckla ny mätteknik för HVDC. Förutom 119

122 Pågående forsknings- och demonstrationsprojekt egna laboratorieresurser har SP utvecklat metoder och resurser för mätningar i fält upp i megavolt-området. SP arbetar även med forskningsprojekt kring förbrukarflexibilitet där man bl.a. undersöker hushållens energianvändning, byggnaders möjligheter och betydelse samt lagring av energi. Vidare arbetar SP med analys av alternativ marknadsutformning för att möjliggöra nya affärsmodeller i relation till användarflexibilitet. SP bedriver också forskning inom IKT-området med beröring till smarta nät. Detta gäller särskilt trådlös kommunikation och programvaru- och informationssäkerhet med en breddning mot det angränsande området smarta hem, inte minst avseende människateknik interaktion och tvärfunktionell funktionalitet. Swedish ICT Swedish ICT har fyra dotterbolag; Acreo, SICS, Interactive Institute och Viktoria. Swedish ICT samlar de svenska forskningsinstituten inom IKT-området samt framställer, förädlar och förmedlar forskning för effektivare och kommersialiserad teknik. SICS Swedish ICT SICS Swedish ICT är en obunden forskningsorganisation med 90 kvalificerade forskare inom ett brett spektrum av områden, t.ex. framtidens internet-teknologier, storskaliga nätverksbaserade applikationer, optimeringsteknologi och mobila tjänster. Forskningen genomförs i nära samarbete med industrin och det internationella forskningssamhället. SICS Swedish ICT medverkar också till den högre utbildningen av tekniker och forskare inom området datavetenskap genom att doktorander kan genomföra sin forskarutbildning på SICS Swedish ICT. Forskningen fokuserar för närvarande främst på följande områden: Datornät, plattformar, metoder, datorkommunikation, distribuerade system Transport, logistik, industriella tillämpningar, intelligenta system Design, tjänster, människa-datorinteraktion. 120

123 Pågående forsknings- och demonstrationsprojekt Interactive Institute Swedish ICT Interactive Institute Swedish ICT är ett experimentellt IT-forskningsinstitut som utmanar traditionella perspektiv och tankesätt genom att kombinera konst, design och ny teknik i forskningsprojekt och strategiska initiativ i samarbete med partner från akademi och näringsliv STRI STRI är en oberoende teknikkonsult som har ett ackrediterat högspänningslaboratorium beläget i Ludvika. STRI är involverat i flera FoU-aktiviteter och standardiseringsarbete relaterade till smarta elnät, framför allt på högspänningssidan. Förutom testanläggningar för högspänningsprov har STRI en s.k. Micro Grid FUD (Forskning Utveckling Demonstration) anläggning under uppbyggnad för att testa olika tillämpningar för smarta elnät tillsammans med förnybar elproduktion, elbilar samt energilagring. Kunderna omfattar förutom svenska nätföretag, elproducenter, industrier och myndigheter även internationella företag från leverantörssidan. 8.4 Svenska demonstrationsprojekt För närvarande pågår ett flertal pilot- och demonstrationsprojekt inom smarta elnät i Sverige. Ett urval av de större demonstrationsprojekt som pågår eller planeras presenteras i detta avsnitt Smart Grid Gotland Syftet med projektet Smart Grid Gotland är att utveckla och testa ett antal lösningar för ett förbättrat distributionsnät för el. Det som gör projektet unikt på många sätt är att ny teknik testas i befintliga nät. Projektet ska visa på energi- och kostnadseffektiva sätt att modifiera nätet utan att göra omfattande nätförstärkningar. Istället är det främst bättre styr- och övervakningssystem samt aktiv kundmedverkan, som ska möjliggöra större mängder förnybar el, med 121

124 Pågående forsknings- och demonstrationsprojekt högre leveranssäkerhet och elkvalitet, och till en rimlig kostnad och kostnadsfördelning för alla deltagande parter. Projektet genomförs av det lokala energibolaget Gotlands Energi (GEAB) tillsammans med Vattenfall, ABB, Svenska Kraftnät, Schneider Electric och KTH, med Energimyndigheten som viktig finansiär och samarbetspartner Norra Djurgårdsstaden Norra Djurgårdsstaden (Stockholm Royal Seaport) är en ny stadsdel i Stockholm som beräknas vara fullt utbyggt med lägenheter till Den nybyggda stadsdelen har en stark miljöprofil och fokuserar på bl.a. effektiv energianvändning. Norra Djurgårdsstaden är utvalt som ett av 18 stadsutvecklingsprojekt som ingår i Clinton Climate Initiative's globala program för klimatpositiv utveckling 2. Till stadsdelsutvecklingen har man knutit en innovationsarena, Norra Djurgårdsstaden Innovation, som Stockholms stads exploateringskontor ansvarar för. I dag driver flera företag, organisationer och staden olika FoUprojekt inom Norra Djurgårdsstaden, där samarbetet regleras i ett samarbetsavtal mellan Norra Djurgårdsstaden Innovation och projektägaren. Flera av FoU-projekten omfattar ett flertal samarbetspartner där både företag, organisationer, stadens förvaltningar samt akademi ingår. Stadsdelen Norra Djurgårdsstaden fungerar därmed som ett pilotområde för utvecklingsprojekt och innovativ miljöteknik, samt för att pröva och verifiera nya affärsmodeller och kommersialiserbara koncept. I dag driver Fortum, Ericsson, Swedish ICT och flera av stadens förvaltningar olika FoU-projekt inom smarta elnät Hyllie Stadsdelen Hyllie i Malmö är ett demonstrationsprojekt inom områdena hållbara städer och smarta nät. Genom informationsteknik försöker projektdeltagarna integrera befintliga energisystem för en ökad energieffektivisering i stadsdelen. 2 Stockholms stad, 2012: PM 2012: RI (Dnr /2012): Förlängning av överenskommelse med Clinton Climate Initiative. 122

125 Pågående forsknings- och demonstrationsprojekt Visionen är att Hyllie ska utvecklas till Öresundsregionens klimatsmartaste stadsdel och blir en global förebild för hållbar stadsutveckling. Detta ska uppnås genom en fullskalig demonstration där Hyllies olika energisystem, med hjälp av bland annat interaktiv informationsteknik och visualisering, testas för att optimera områdets totala energianvändning. Detta görs bl.a. genom att integrera befintliga system för energi, vatten, fjärrvärme, energilagring med mera. Fullt utbyggt planeras området omfatta cirka bostäder och nästan lika många arbetsplatser. Projektet bedrivs i samarbete mellan Malmö stad, E,ON och VA SYD (VA SYD är ett kommunalförbund med ansvar för vatten- och avloppsverksamhet i Malmöregionen) Kraftsamling Smarta Nät i Västra Götalandsregionen Kraftsamling Smarta Nät är ett initiativ med partners från forskningsvärlden, offentliga organisationer och företag. Satsningen syftar till att stimulera innovation och nya marknader inom smarta nät i Västra Götaland, med fokus på användarsidans funktioner och behov. Kraftsamling Smarta Nät är under 2013 ett samarbete mellan Business Region Göteborg, Chalmers tekniska högskola, Innovatum AB, Högskolan i Skövde, Johanneberg Science Park, Naturbruksgymnasiet Sötåsen, SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut och Västra Götalandsregionen. Satsningen projektleds av SP. Kraftsamling Smarta Nät finansieras av miljönämnden och regionutvecklingsnämnden i Västra Götalandsregionen samt deltagande parter. Kraftsamling Smarta Nät består av flera delprojekt och många aktörer i kreativ samverkan. Demonstrationsprojekt har en central roll, särskilt när det gäller att möjliggöra för företag och institutioner att snabbt testa lösningar för smarta nät i befintlig struktur. Här kommer man t.ex. att testa system som minimerar effekttoppar och förskjuter energibehovet över dygnet t.ex. i större bostadsområden eller industrianläggningar. Projektets övergripande mål är att etablera Västra Götaland som en kunskapsregion inom smarta nät och användarflexibilitet. På sex års sikt är målet att skapa mätbar tillväxt och nya jobb inom regionen. 123

126 Pågående forsknings- och demonstrationsprojekt 8.5 Internationella samarbetsprojekt Svensk deltagande kan noteras för ett antal större europeiska forskningsprojekt inom det nuvarande sjunde ramprogrammet inom området smarta elnät. I detta avsnitt ges några exempel på sådana pågående forskningsprojekt med svenskt deltagande ADDRESS ADDRESS är en akronym för Active Distribution network with full integration of Demand and distributed Energy RESourceS. Projektet startade den 1 juni 2008 och kommer att pågå i fem år. Svenska deltagare är ABB och Vattenfall. ADRESS är ett demonstrationsprojekt som omfattar 400 kunder och som utgår från ett användarperspektiv i ett försök att få mindre kommersiella kunder att delta aktivt på marknaden genom innovativa kommersiella arrangemang. Projektet uppmuntrar konsumenterna att tillhandahålla tjänster till olika deltagare i energisystemet baserat på pris och/eller förbrukningssignaler. Detta underlättas av teknik som installeras hos kunden eller hos en aggregator. Projektet syftar till att öka kundflexibiliteten, förbättra systemets tillförlitlighet, säkerhet och effektivitet, samt att skapa lönsamma affärsmodeller Grid4 EU Grid4EU projektet syftar till att visa upp Europas "state of the art" inom smart elnätsutveckling genom pilotprojekt vid sex demonstrationsanläggningar, varav ett i Sverige. Fokus ligger på förbättringar på distributionsnivå. Projektets mål är att bidra till ökad integrering av distribuerad produktion i medel- och lågspänningsnät, att uppnå högre tillförlitlighet genom bl.a. kortare återhämtningstider m.m. Det svenska demonstrationsprojektet, som genomförs i Uppsala, ska fokusera på utveckling av system för övervakning av distributionsnät för lågspännings baserat på avancerad mätarinfrastruktur och intelligent utrustning i den sekundära transformatorstationen. 124

127 Pågående forsknings- och demonstrationsprojekt Green emotion Projektet Green emotion kommer att ansluta till pågående regionala och nationella initiativ för ökad mobilitet med elfordon, där Sverige deltar genom staden Malmö som är en av projektpartnerna. Projektet består av nio demonstrationsprojekt och förutom olika tekniska lösningar kopplade till elfordon har projektet också som avsikt att demonstrera integrationen av el-mobilitet i elnätet och bidra till en förbättring och utveckling av nya och befintliga normer för detta gränssnitt. Som en del av projektet, kommer man bedöma olika laddningslösningar och effekterna av olika elbilar för elnätet DISCERN DISCERN är en förkortning för Distributed Intelligence for a Cost Effective and Reliable Distribution Network Operation och är ett EU-projekt med bl.a. Vattenfall och ABB som svenska deltagare. En del av DISCERN-projektet kommer, parallellt med Smart Grid Gotland-projektet, att genomföras på Gotland. DISCERN-projektet är tänkt att testa kostnadseffektiva sensorlösningar och jämföra sensorsystem. En av frågeställningarna är hur väl man kan övervaka nätet med sensorer som är betydligt billigare än de som används i projektet Smart Grid Gotland. DISCERN startar 2013 och ska slutföras

128

129 9 Framtidsmöjligheter för smarta elnät På övergripande nivå kan nyttan eller möjligheterna med smarta elnät betraktas från två olika perspektiv. Ur ett elsystemperspektiv handlar det om att öka förmågan att hantera nya tekniska förutsättningar orsakade bl.a. av nya typer av elproduktion, förändring i förbrukningsmönster och ökade krav på hela kraftsystemets effektivitet och tillförlitlighet. Ur ett kundperspektiv är i stället den tydligaste nyttan att smarta elnät gör det möjligt att öka kundernas inflytande genom att skapa förutsättningar för fler aktiva val på marknaden. Det kan t.ex. handla om att aktivt styra sin förbrukning eller att utnyttja nya produkter och tjänster som bl.a. kan bidra till ökad energieffektivisering. Självfallet finns det en stark koppling mellan de två perspektiven. På en väl fungerande marknad bör det som ökar effektiviteten i elsystemet också komma kunderna till godo. När vi diskuterar nyttan med smarta elnät är det ändå användbart att diskutera dessa två perspektiv separat. De möjligheter som smarta elnät kan förväntas erbjuda i framtiden redovisas alltså nedan utifrån dessa två perspektiv. 9.1 Utmaningar och möjligheter ur ett energisystemperspektiv Utmaningar och möjligheter ur ett systemperspektiv relaterad till ny produktionsteknik och förändringar i kraftsystemet kan grovt indelas efter följande tre målsättningar: Underlätta introduktion och utnyttjandet av icke styrbar förnybar elproduktion Bidra till effektreduktion och till att kapa effekttoppar 127

130 Framtidsmöjligheter för smarta elnät Bidra till ökad effektivitet, förbättrad elkvalitet och driftsäkerhet i elnätet Utmaningar, möjligheter och nytta relaterad till var och en av dessa målsättningar hänger intimt ihop. Åtgärder som bidrar till effektreduktion kan underlätta utbyggnad av förnybar elproduktion. Distribuerad lokal elproduktion kan under vissa omständigheter bidra till spänningsstabilitet etc. I takt med att andelen förnybar icke styrbar elproduktion ökar kommer utmaningarna ur ett elsystemperspektiv att bli mer och mer uttalade. Behovet av att utnyttja ny teknologi för att på ett kostnadseffektivt sätt hantera dessa utmaningar förväntas således också öka i framtiden. Behovet av att investera i smarta elnät är således beroende av hur den förnybara elproduktionen kan förväntas utvecklas i framtiden. Avgörande för utbyggnadstakten av den icke styrbara förnybara elproduktionen är givetvis marknadsförutsättningarna, som i stor utsträckning styrs av de politiska mål och styrmedel som lagts fast. Vad gäller de nationella marknadsförutsättningarna på kort sikt är det i första hand de mål och den kvotplikt som ställts upp inom elcertifikatsystemet som förväntas styra utvecklingen. Introduktionen av ett gemensamt elcertifikatsystem med Norge gör det dock i viss mån svårt att bedöma den framtida produktionsutbyggnaden i Sverige av icke styrbara produktionskällor som soloch vindkraft och därmed omfattningen av de utmaningar som kommer att behöva hanteras i det framtida elsystemet. Det finns dock tydliga indikationer på att dessa utmaningar kan förväntas bli omfattande på såväl nordisk som europisk nivå Kraftsystemets framtida utveckling Så som nämnts i avsnitt 6 pekar utvecklingen inom den nordeuropeiska kraftmarknaden på att Norden i framtiden kan komma att spela en viktig roll som nettoexportör av kraft till Kontinentaleuropa. Exporten kan bli väsentligt större än i dag. Anledningen är framförallt de förväntade komparativa fördelarna för ny förnybar elkraft som finns i Norden relativt många andra europeiska länder. I en framtid där de europeiska klimatambitionerna präglar elsystemets utveckling är det därmed kostnadseffektivt, i ett europeiskt perspektiv, att bygga ut elproduktion i Norden och öka 128

131 Framtidsmöjligheter för smarta elnät exporten till kontinenten. Detta är en samstämmig bild som förmedlas i såväl Energimyndighetens långtidsprognos från som i ett flertal scenarioanalyser där olika grad av klimatambitioner förutsätts. Exempel på sådana analyser är NEPP-scenarierna, Nordisk ETP 2, Naturvårdsverkets Färdplan 2050 samt Pathwaysprojektet 3. En faktor som ytterligare förstärker denna utveckling är att utbygganden av ny kraft förväntas expandera snabbare än den nordiska elförbrukningen, vilken antas stagnera eller öka långsamt. Efter 2030 kan man förvänta sig en nordisk elexport på 20 TWh/år i fallet med måttliga klimatambitioner. Med mycket höga klimatambitioner kan exporten bli betydligt högre än så. I flera av ovan nämnda scenarioanalyser indikeras en nordisk export på TWh/år i scenarier med mycket kraftiga klimatambitioner. En annan tydlig förändring som redovisas i de flesta scenarioberäkningar är omfattande förändringar av produktionsmixen såväl i Norden som i Europa. Förändringen drivs både av Europas åldrande kraftverkspark samt energi- och klimatpolitikens påverkan. Andelen förnybar elproduktion förväntas öka rejält. Det är då framför allt vindkraft som växer, men även biobränslebaserad elproduktion. På lång sikt kommer också solel i vissa scenarier att ge stora bidrag. Ur ett smarta elnäts-perspektiv är särskilt utvecklingen för de icke styrbara förnybara elproduktionsalternativen av intresse. I TWh räknat kan man förutse mycket stora tillskott av icke styrbar elproduktion i Europa. Till år 2030 kan expansionen bli av storleksordningen 150 TWh och till 2050 hela 250 TWh. Som exempel på liknande analyser för enbart Sverige kan nämnas resultat från sceneriet Green Policy i NEPP-programmet. Detta scenario, som förutsätter starka politiska instrument för främjande av förnybar elproduktion i såväl Norden som i Europa, ger en utbyggnad i Sverige till 37 TWh för 2030 och 55 TWh för (För mer detaljer kring scenarierna i NEPP se bilaga 1). Om man betraktar de nordiska och europeiska elproduktionssystemen ur ett kapacitetsperspektiv, så blir de framtida utmaningarna ännu tydligare eftersom t.ex. vindkraft har relativt liten energiproduktion i förhållande till den installerade kapaciteten på grund av relativt få fullasttimmar under ett år. Den stora installerade effekten i den icke styrbara elproduktionen indikerar de utmaningar 1 I Energimyndighetens långsiktsprognos från 2012 bedöms svensk elexport uppgå till 25 TWh/år Nordic Energy Technology Perspectives, Nordisk energiforskning och IEA. 3 Pathwayprojektet drivs av Chalmers i nära samarbete med NEPP. 129

132 Framtidsmöjligheter för smarta elnät som elsystemet står inför. Produktionen från exempelvis vindkraftverk kan variera från liten till stor på kort tid och på ett delvis svårprognostiserat sätt, vilket kräver snabb anpassning av övrig produktion eller konsumtion till dessa växlingar. Med nuvarande marknadsmodell kommer sannolikt kraftiga prissvängningar bli en följd av detta. Förutom produktionssvängningarnas omfattning är osäkerheten kring hur ofta dessa situationer uppträder ytterligare en svårighet. Det gör att investeringar i produktionsanläggningar för topplast eller i lösningar för att möjliggöra förbrukarflexibilitet blir mycket osäkra. De förändringar i det nordiska produktionssystemet som indikerats här pekar också på omfattande behov av nätutbyggnad vilket även tydligt framgår av olika analyser som genomförts, bland annat Svenska Kraftnäts perspektivplan Det handlar både om utbyggnad av decentraliserad elproduktion som ställer krav på nätutbyggnad/förstärkningar i distributionsledet och om utbyggnad av ytterligare överföringsförbindelser till resten av Europa för att hantera den stora nordiska elexporten. Hur stora utbyggnaderna behöver vara relaterar alltså i hög grad till den framtida energi- och klimatpolitiken och de styrmedel som blir konsekvensen av den. För att möjliggöra kraftigt ökad elexport kommer det också krävas förstärkningar av elnäten inom de berörda länderna. Samtidigt är det viktigt att betona att smarta elnät gör det möjligt att integrera mer förnybar elproduktion i det existerande elsystemet och härigenom begränsa eller skjuta upp kravet på nätutbyggnad. En stor andel av den förnybara produktionen kommer att anslutas på distributionsnätnivå. Här är möjligheten att undvika eller skjuta upp nätinvesteringar genom smarta elnätslösningar särskilt intressant. En ytterligare potential är en starkare sammankoppling mellan el och fjärrvärme Detta kraftigt ökade inslaget av icke styrbar elproduktion i Norden och Europa kommer att ställa ökade krav på reglerkraft. Ur svensk och nordisk synpunkt handlar det om hur långt vattenkraften (och transmissionsnätet) räcker för att reglera ut variationer i efterfrågan och i annan produktion. Givetvis kan även termisk elproduktion inklusive kärnkraft användas för denna reglering, men det medför högre priser eftersom kostnaderna för termisk reglering är högre än för vattenkraften. Grovt förenklat kan man säga att om de timmar reglerförmågan i vattenkraften räcker kommer prisvariationerna bli små eftersom vattenkraftens reglerkostnad normalt är låg. Lönsamheten att 130

133 Framtidsmöjligheter för smarta elnät investera i flexibilitet på efterfrågesidan och i annan topplastproduktion blir liten, medan lönsamheten i nät- och utlandsförbindelser blir god. De timmar reglerförmågan i vattenkraft inte räcker kommer det att krävas att andra, dyrare resurser, hjälper till att reglera systemet och då blir i stället prisvolatiliteten hög. Risken är också att mycket av den termiska kraften fasas ut, både av åldersskäl och till följd av att elpriset inte längre räcker för att motivera att hålla kapaciteten i drift vid de minskande drifttider som kan förutses. Om sådan utfasning sker kan man agera på olika sätt. Man kan enkelt uttryckt antingen acceptera de dramatiska elprisvariationer som det skulle leda till, eller förändra elmarknadens regler så att bibehållen termisk kapacitet görs lönsam genom någon form av fast ersättning för kapacitet. Skulle det exempelvis införas en kapacitetsmarknadsmodell i Tyskland som stimulerar investeringar i topplastanläggningar kan prisbild och handelsmönster förändras radikalt TWh vindkraft ett räkneexempel Hur stor andel vindkraft man kan ha i ett kraftsystem beror på många faktorer. Begränsningar sätts av möjligheten att balansera systemet effektmässigt, men även av sådant som förmåga till spänningshållning, pendlingsdämpning och robusthet mot störningar. Vilka delar i systemet som blir begränsande beror i hög grad på hur systemet är uppbyggt och var man lägger systemgränserna. För att på ett tydligt sätt belysa de utmaningar som en hög andel förnybar och icke styrbar elproduktion innebär med fokus på balansering av systemet, redovisas här ett räkneexempel med 30 TWh vindkraft i det svenska elsystem som tagits fram av NEPP. Med några få undantag får elproducenter bara betalt när man faktiskt producerar 4. För att motivera producenter att variera produktionen för att möta efterfrågevariationer måste elpriserna variera. Varierande priser är också helt avgörande för att producenter ska vara intresserade av att investera i kraftverk som inte används så ofta. Utan variationer i priserna skulle producenterna välja att producera så jämnt som möjligt och produktionsapparaten skulle dimensioneras för denna jämna produktion. 4 De systemansvariga betalar producenter för de reserver som krävs för att upprätthålla leveranssäkerheten vid plötsliga fel (störningsreserver). I Sverige finns också en upphandlad effektreserv på maximalt MW. Detta är dock en temporär lösning som ska vara avvecklad till år En liknande effektreserv finns också i Finland. 131

134 Framtidsmöjligheter för smarta elnät Behovet av produktion som används sällan kan illustreras med ett s.k. varaktighetsdiagram över nettoförbrukningen av el. Med begreppet nettoförbrukning avses den elförbrukning som återstår när icke styrbar produktion, så som vindkraft, subtraherats från verklig elförbrukning. I nedanstående två figurer visas nettoförbrukningen 2011 med dagens vindkraftsproduktion och nettoförbrukningen 2011 uppräknat till en årsproduktion för vindkraften på 30 TWh. 132

135 Framtidsmöjligheter för smarta elnät I diagrammen visas efterfrågan för el minus vindkraftsproduktion i Sverige år 2011 uttryckt i MWh/h för årets samtliga timmar, där timmarna är sorterade så att timmen med det högsta värdet kommer längst till vänster i bilden, o.s.v. Ju spetsigare kurvan är desto svårare är det att få ekonomi i de investeringar i produktion och nät som krävs för att upprätthålla leveranssäkerheten eftersom driftstiden blir mycket kort var det MW som användes kortare tid än 55 timmar. För att få lönsamhet i investeringar som används så sällan krävs mycket höga priser de timmar kraftverken faktiskt används. Mycket skulle således vara vunnet om exempelvis de sista MW skulle kunna kapas genom förbrukarflexibilitet. Det bör nämnas att också för förbrukarflexibilitet i denna storleksordning krävs investeringar bl.a. i kundanläggningar där nyttan givetvis måste motsvaras av kostnaderna. Det är därutöver viktigt att notera att problemet mildras av att vi har möjlighet att importera kraft när behoven i Sverige är som störst. Om vi tar hänsyn till import var det bara 850 MW som användes kortare tid än 55 timmar

136 Framtidsmöjligheter för smarta elnät Om vi i stället studerar nettoförbrukningen 2011 med 30 TWh vindkraft ser vi att kurvan blir ännu spetsigare. I detta exempel användes MW kortare tid än 35 timmar. Förutom höga priser finns det ytterligare ett problem med en spetsig efterfrågekurva. Eftersom det till slut bara kommer att finnas en producent som har kraft att sälja, kommer denna producent kunna sätta i princip vilka priser som helst. En diskussion om missbruk av marknadsmakt är ofrånkomlig. Därutöver innebär en situation med en låg förbrukning och mycket vindkraft en särskild utmaning. Med 2011 års väder och förbrukning samt 30 TWh vindkraft skulle det ha varit cirka 20 timmar då nettoförbrukningen understeg vattenkraftens lägsta möjliga produktion. I verkligheten uppstår dessutom stabilitetsproblem när andra kraftverk behöver reglera ner kraftigt. Smarta elnäts möjligheter att underlätta de utmaningar som en omfattande vindkraftsutbyggnad skulle innebära kan således sammanfattningsvis identifieras inom tre områden: Bidra till hantering av den kontinuerliga balanshållningen. Dimensionera systemet så att det är leveranssäkert även de timmar som vindkraft och solkraft ger ett litet tillskott men efterfrågan är hög. Dimensionera systemet så att timmar med hög vind/solkraftproduktion och låg elförbrukning inte leder till instängd produktion och priskollaps. 9.2 Möjligheter från ett kundperspektiv Ur ett kundperspektiv handlar nytta och möjligheter relaterade till smarta elnät i första hand om att kunden kan få ett ökat inflytande över den egna elförbrukningen genom bl.a. lättillgänglig information och kunskap och fler valmöjligheter utifrån sina egna behov. Detta kan ske genom att: Förutsättningar skapas för fler valmöjligheter och konkreta kunderbjudanden på marknaden. Förutsättningar skapas för mer flexibla nättariffer. Energieffektivisering och minskad energiförbrukning underlättas. 134

137 Framtidsmöjligheter för smarta elnät Effektivare användning av egenproducerad el underlättas. Med smarta elnät och smarta mätfunktioner kan kundernas val i större utsträckning styras av de faktiska kostnaderna för elproduktion och distribution, som varierar över tiden men som de flesta kunder hittills inte påverkats av, och det värde kunden tycker att elen har i olika situationer. Kunden kan välja att både konsumera och producera el eller utnyttja lagring när det är bäst för honom/henne. Genom att det kan vara intressant för vissa kunder att minska sin förbrukning under topplast blir prisspikarna mindre branta vilket gynnar hela kundkollektivet. En reduktion på 3 5 procent i efterfrågan under en timmes pristopp kan reducera energikostnaderna för den timmen med procent. En mer priskänslig efterfrågesida bidrar också till att minska möjligheterna att utöva marknadsmakt särskilt vid topplastsituationer, vilket är ytterligare en positiv bieffekt Drivkrafter för förbrukarflexibilitet Förbrukarflexibilitet kan ge kunderna en reell makt över sina kostnader om elförbrukningen styrs utifrån prissignaler eller andra preferenser med hjälp av timvis mätning och avräkning. Så länge kunden debiteras efter en standardiserad profilkurva, finns det inga ekonomiska incitament för förbrukarflexibilitet. Detta är ett hinder i dagsläget eftersom mätning med tillräcklig tidsupplösning ännu ofta saknas. Både hushållskunder och industrikunder har sett positivt på en framtida möjlighet att styra effekten under någon eller några timmar vid tillfälligt höga spotpriser så länge incitament till förbrukarflexibiliteten finns 5. Drivkrafter för hushållskunder och industrikunder skiljer sig åt, liksom hinder och möjliga lösningar. Kostnaderna förknippade med förbrukarflexibilitet är relativt låga för hushållskunder. För industrikunder är den alternativa kostnaden en central del i resonemanget och kan skilja sig mycket mellan industrier, konjunkturer och produktionslägen. Det är viktigt att betona att kunderna också kan ha andra drivkrafter än rent ekonomiska för att aktivera sig på elmarknaden. 5 Förutsättningar och drivkrafter för olika typer av elkunder att justera förbrukningsmönster och minska sin elförbrukning idag och i framtiden, preliminär rapport från NEPP, maj

138 Framtidsmöjligheter för smarta elnät Exempel på sådana drivkrafter kan vara miljö, samhällsansvar, önskan om oberoende samt andra attityder och normer. Avgörande för de allra flesta kunder är också kravet på enkelhet. På sikt finns stora möjligheter för nya tjänster när smarta elnät kopplas ihop med smarta hem. Viktiga tillämpningar är smarta vitvaror (prices to devices), fjärrstyrning av t.ex. belysning, larmfunktioner etc. Man talar om internet of things. Ännu är dessa marknader svaga och kostnaderna relativt höga, men stora utvecklingsinsatser görs världen över så på sikt kan här finnas stora möjligheter. Utöver kundernas drivkrafter, är det viktigt att drivkrafter för de olika marknadsaktörerna existerar. Rollerna för kunder, elhandelsföretag och balansansvariga, elnätsföretag och systemoperatören skiljer sig i hög grad, men har alla potential att påverka förekomsten av förbrukarflexibilitet. Det är inte enkelt att kommunicera till hushållen hur förbrukarflexibilitet fungerar, relaterade tariffer eller riskfördelningen, med vilka åtgärder elförbrukningen kan påverkas osv. Däremot är kommunikationen ett viktigt verktyg för att få kunderna att bli delaktiga. De måste få den korrekta information de behöver på ett sätt som är kundanpassad och koncentrerad. För mätning, kommunikation och kunskapsöverföring behövs således smarta mätare och någon form av återkopplingsgränssnitt till elanvändaren. Återkopplingen kan ske direkt eller indirekt. Med direkt återkoppling avses kommunikationsgränssnitt såsom mätare eller monitorer som ger information momentant. Direkt återkoppling möjliggör att elkonsumenter i realtid kan observera påverkan av ett konsumtionsval på elförbrukningen, t.ex. på- eller avslagning av en hushållsapparat. Med indirekt återkoppling syftas på information som blir tillgänglig till kunden efter att den behandlats, såsom webbaserad återkoppling eller elfaktura. Det är fortfarande möjligt för elkonsumenten att i efterskott observera hur stor påverkan potentiella laststyrnings- eller energieffektiviseringsåtgärder har haft på elkonsumtionen och relaterade kostnaderna. För att nå långsiktiga resultat krävs både indirekt och direkt återkoppling. Återkopplingen har stor betydelse som inlärningsverktyg och förstärker effekten av andra informations- och rådgivningsinsatser. Det har i ett flertal forskningsprojekt visats att kundernas medvetenhet och engagemang ökar med rätt återkoppling. 136

139 Framtidsmöjligheter för smarta elnät Potential för förbrukarflexibilitet genom laststyrning För att kunna bedöma vilka förutsättningar för förbrukarflexibilitet som finns på elmarknaden måste de viktigaste kundkategorier betraktas separat. Viktiga kundgrupper är hushållskunder, fastighetskunder och industrikunder och möjligheterna till förbrukarflexibilitet för dessa kundgrupper har särskilt studerats inom ramen för samordningsrådets uppdrag till NEPP. Potentialen för förbrukarflexibilitet är betydande men beror på många variabler, såsom temperatur- och elprisvariation, produktionsprocessen och konjunkturläget m.m. Bland hushållskunder är småhus med elvärme av central betydelse för förbrukarflexibilitet, eftersom värmelasten är möjlig att kortsiktigt variera utan komfortpåverkan. Bland industrin är elintensiva företag de som kan anpassa sin last mest. Den tekniska potentialen bland hushåll uppskattas av NEPP till minst MW, vilket ungefär motsvarar en genomsnittlig effektminskning på 3 kw i Sveriges samtliga eluppvärmda villor 6. Potentialen bland större fastigheter, såsom köpcentra, kontorsverksamhet, skolor samt industrilokaler, till cirka 200 MW och potentialen bland svenska industriföretag uppskattas till närmare MW. Utifrån prisantagandet om en besparing vid laststyrning på 3 10 kr/kwh under i genomsnitt 40 timmar per år antas en ekonomisk potential för att skapa en effektreduktion på minst MW existera. Det bör dock betonas att det inte handlar om en uthållig effektreduktion, utan en genomförbar neddragning av effekten under i storleksordningen 1 3 timmar. Produktionsreserver för mer långsiktiga produktionsbortfall kommer fortfarande att behövas. Därmed är inte förbrukarflexibilitet genom laststyrning en heltäckande lösning, vilket är viktigt att betona Synergieffekter genom ökad energieffektivisering Vid lyckad introduktion av kundanpassad infrastruktur för förbrukarflexibilitet kan ytterligare nyttor realiseras, t.ex. energieffektivisering genom automatiserad styrning och inlärning via återkoppling av information samt övervakning av drift som resulterar i en mer anpassad elförbrukning. 6 Utöver denna potential finns också en viss potential för annan styrbar hushållsel. Denna har dock inte inkluderats i den preliminära potentialbedömning som genomförts av NEPP. 137

140 Framtidsmöjligheter för smarta elnät Det kommersiella värdet i moderna styrsystem ligger inte främst i möjligheten att flytta laster utan i stället i möjligheten att spara el och i den trygghet det innebär att ditt energisystem övervakas och eventuella fel snabbt kan upptäckas. En förbättrad reglering av uppvärmningen sänker energiförbrukningen på flera olika sätt. Med jämnare temperaturreglering kan man som användare välja en generellt sett lägre inomhustemperatur utan att man upplever komfortproblem. För hus med värmepumpar gäller även att styrsystemet minimerar användningen av ren el vid topplast utan i stället utnyttjar byggnadens naturliga värmetröghet. Slutligen kan minskning av elförbrukningen ske genom temperatursänkning vid semesterresor och ökad energimedvetenhet. Sammantaget uppskattas därför energieffektiviseringen från denna typ av system till cirka procent. När styrningen är automatiserad kan optimeringen även göras gentemot mycket små prisskillnader. Därutöver kan anläggningen t.ex. programmeras så att den styr hårdare (med komfortpåverkan) när prisskillnaderna är större. Det ekonomiska utfallet av en sådan styrning skiljer sig dock mycket från ena året till det andra. Med maximalt 15 kwh värmeförflyttning och en enklare varmvattenstyrning, låg under 2010 besparingspotentialen för ett genomsnittshushåll med elvärme i spannet kronor men endast på kronor under Tidsberoende nättariffer (t.ex. lågpris vardagar samt helger) stärker väsentligt den ekonomiska nyttan med laststyrning. Tillsammans med en sådan tariffstruktur ligger motsvarande besparingspotential för laststyrning på kronor för 2010 och kronor för Utmaningar Utmaningar för ökat kundinflytande och förbrukarflexibilitet är inte bara förknippade med kundernas acceptans utan det finns också ett flertal mer institutionella hinder. Dessa hinder berör såväl marknadsstrukturer och reglering som infrastruktur och mer institutionella förhållanden. 7 Elforsk, Pilotstudie i Vallentuna, Reflektioner rörande affärsmodeller för förbrukarflexibilitet och självlärande prognosstyrning för kundanpassad effektreglering, rapport 12:48,

141 Framtidsmöjligheter för smarta elnät Elmarknaden är i viss mån fragmenterad med olika prissättningsmodeller och avtalsparter. Elnätsföretagen upplever också begränsade incitament för investeringar i smarta elnät, vilket är något som behöver omhändertas i den framtida nätregleringen. Frågan om att hålla fast vid en energy only -marknad eller införa någon form av kapacitetsmarknad är också central. En kapacitetsmarknad i någon form möjliggör ersättning i förväg, förbättrar förutsättningarna för aggregatorer att agera på marknaden, men leder till stabilare priser som undergräver incitamenten för nyinvesteringar. Vidare krävs en infrastruktur som möjliggör mätning och avräkning med tillräcklig tidsupplösning. För en kund som debiteras/avräknas efter en standardprofil finns inte något ekonomiskt incitament att flytta förbrukning vid belastningstoppar. Slutligen behöver marknaden utformas så att det blir möjligt att få med förbrukarflexibilitet i prisbildningen/optimeringen. På dagens marknad kommer förbrukarflexibiliteten in efter att spotpriserna är satta dagen före driftstimmen. Härigenom ökar riskerna för ökade kostnader för de balansansvariga och för systemoperatören, vilket i sin tur kan undergräva incitamenten för elhandelsföretagen att erbjuda denna typ av tjänst. 139

142

143 Bilaga 1 North European Power Perspectives scenarier 1.1 Bakgrund Flera av aspekterna kring utmaningar och möjligheter med smarta elnät har uppdragits åt North European Power Perspective (NEPP) att utreda. I detta arbete har utgångspunkten till viss del varit de scenarioanalyser som genomförs inom ramen för NEPP. Dessa scenarier ingår dock inte i rådets uppdrag till NEPP. Scenarierna och analyserna finns publicerade i sin helhet på NEPP:s webbplats 1. NEPP scenarierna hanterar inte olika geografiska områden. Däremot kommer problemställningar relaterade till områdesindelning att hanteras i det fortsatta analysarbetet inom uppdraget till NEPP tillsammans med prisområden samt hantering av nätbegränsningar/ flaskhalsar. Nedan följer en kortfattad beskrivning av huvudscenarierna och NEPP:s undersökning av hur EU:s klimatpolitik kan påverka de nordiska energi- och elsystemens utveckling mot Det är dock viktigt att framhålla att det förutom NEPP:s scenarier finns många andra relevanta scenarier med fokus på utvecklingen inom energi, klimat, miljö och samhälle som samordningsrådet kommer att förhålla sig till i det egna scenarioarbetet. Exempel på sådana analyser är Boverkets Vision för Sverige 2025, Svenska Kraftnäts Perspektivplan 2025, Energimyndighetens långtidsprognos, WWF:s The Energy Report 100 procent Renewable Energy by 2050, World Business Council s Sustainable Development Vision 2050 och många fler. Vissa betydelsefulla trender och osäkerheter förekommer i de flesta scenarioanalyser. Dessa kan kortfattat beskrivas enligt följande:

144 Bilaga 1 1. Olika former av gröna scenarier (mer eller mindre) för en omställning till ett mer hållbart samhälle. 2. Klimatpolitiska ambitioner och miljöpåverkan där förändringarna kan drivas via klimat- och energimål men även baseras på naturens respons. Inom klimat- och miljöpåverkan ingår även befolkningstillväxt och vilka konsekvenser denna får eller kräver. 3. Ekonomins framtida utveckling inklusive tillväxtområden och tillväxtländer. 4. Teknisk utveckling och innovationer där både forskning och spridning av resultat samt kommande nya tekniker och innovationer i olika utsträckning kan påverka utvecklingen, till exempel ny förnyelsebar energiproduktion (sol-, vind- och havsenergi), energieffektivisering och elektrifiering av transportsektor. 5. Globala maktförhållanden där dagens tillväxtländer spelar olika stor roll i utvecklingen. 6. Konsumtionsmönster och värderingar där konsumentens roll i samhällsutvecklingen ges olika betydelse för utvecklingen. 1.2 NEPP:s huvudscenarier Kortfattat består NEPP-scenarierna av fyra huvudscenarier som är uppspända i de två dimensionerna policy och teknik. Med fokus på policy kan scenarierna sammanfattas enligt nedan. 1. Referens Scenario som analyserar hur EU:s klimat- och energimål kan nås med hjälp av nuvarande policyåtgärder. 2. Climate Market Scenario som analyserar en situation med en mer gemensam global klimatambition som tillåter global utsläppshandel och vilken betydelse en sådan situation har för utvecklingen av energisystemet med fokus på ett ambitiöst definierat klimatmål. 3. Regional Policy Scenario som analyserar betydelsen av regionala skillnader inom policyområdet där politisk styrning är central och mer orienterad kring efterfrågan och dess betydelse för utvecklingen av energisystemet mot ett ambitiöst definierat klimatmål. 142

145 Bilaga 1 4. Green policy Scenario som fokuserar på ett högt användande av förnyelsebara energiresurser och analyserar konsekvenserna av ett sådant energisystem i termer av kostnader, utsläpp, nyttjande av resurser och hanteringen av icke styrbar energiproduktion i systemet. I referensscenariot utgår man från en omkring 60-procentig minskning av koldioxidutsläppen fram till 2050 jämfört med 2005 (för elproduktionen). I de övriga scenarierna är klimatambitionerna ännu högre, mellan procents minskning för utsläpp av koldioxid som härrör från elproduktion. I kombination med olika antaganden om teknikutveckling, styrmedelspolitik och efterfrågan på el fås de fyra utvecklingsvägar som visas i figur 1. Till grund för dessa utvecklingsvägar ligger scenariostudier från andra organisationer såsom IEA World Energy Outlook 2035, Power Choices of EURELECTRIC 2050 och EU:s färdplan för ett utsläppsnålt samhälle 2050 vilka analyserades för att kartlägga de fundamentala koncepten hos scenarierna samt identifiera likheter och skillnader mellan dem. 143

146 Bilaga Klimatpolitikens påverkan på de nordiska energioch elsystemen I NEPP-projektet undersöks närmare och grundligare hur den av EU stipulerade klimatpolitiken kan påverka de nordiska energioch elsystemens utveckling mot I figur 2 visas resultat från modellberäkningar för ett referensscenario med relativt måttliga ansträngningar på klimatområdet, där prisutvecklingen på koldioxid inte når de nivåer som man räknar med för att uppfylla de ambitiösa reduktionsmålen på omkring procent som EU-kommissionen satt upp till och med Koldioxidpriser antas här nå cirka EUR/t efter Modellresultatet är hämtat från det pågående NEPP-projektet och visar dels den nordiska, dels den nordeuropeiska kraftproduktionen (Norden+Tyskland+Polen). Enligt modellberäkningarna minskar koldioxidutsläppen från el- och fjärrvärmeproduktion i detta fall med omkring 50 procent i Norden respektive omkring 40 procent i Norden+Tyskland+Polen, till och med El-efterfrågan antas fortsätta att öka långsamt som en följd av fortsatta effektiviseringar på användarsidan. Aktiviteten inom den nordiska elintensiva industrin antas öka något och elanvändning inom transportsektorn antas inte öka signifikant. På produktionssidan konstateras att kärnkraftsproduktionen i Norden ökar till följd av en femte, sjätte och sjunde reaktor i Finland samtidigt som effekthöjningar genomförs i Sverige. Förnybar kraftproduktion ökar också mestadels beroende på de stödsystem som finns i dag. Till följd av stigande fossilbränslepriser och koldioxidpriser når elpriserna så pass höga nivåer efter år 2030 att vissa förnybara kraftslag blir lönsamma även utan extra stöd. Av samma skäl byggs koldioxidinfångning och lagring (så kallad Carbon Capture and Storage, CCS) ut i Tyskland och Polen under sista modellåret. Då den nordiska bruttoelförbrukningen ökar långsammare än produktionen ger beräkningarna ett bestående kraftöverskott, i storleksordningen 20 TWh på lite längre sikt, som exporteras till Kontinentaleuropa. 144

147 Bilaga 1 Ett alternativt scenario med betydligt högre ambitioner på klimatområdet inom EU ger ett betydligt högre elpris (över 50 EUR/t år 2030 och över 100 EUR/t år 2045) och en mer offensiv teknikutveckling för t.ex. elektrifiering av industriella processer och transportsektorn, se figur 3. Den nordiska elintensiva basindustrin antas behålla sin konkurrenskraft på lång sikt. El för transportändamål antas i detta fall vara något större än i föregående scenario. De beräknade koldioxidutsläppen från el- och fjärrvärmeproduktion minskar i detta scenario med omkring 90 procent i Norden respektive omkring 85 procent i Norden, Tyskland och Polen till och med 2050, vilket är en signifikant skillnad från föregående scenario. Skillnaden är också betydande när det gäller utbygganden av förnybar elproduktion, vilket beror på det klart högre elpriset vilket ökar lönsamheten för investeringar i förnybar elproduktion. I ett nordeuropeiskt sammanhang antas dessutom Norden ha komparativa fördelar för ny förnybar elproduktion, t.ex. goda vindförhållanden, biobränsleresurser, utbyggda fjärrvärmenät för biobränslebaserad kraft och ny vattenkraft, i huvudsak i Norge. Detta tillsammans med en stagnerande elförbrukning leder till ett rejält nordiskt kraftöverskott på i storleksordningen TWh. 145

148 Bilaga 1 En analys av utvecklingen för den nordiska elproduktionskapaciteten (installerad effekt) i två av de fyra huvudscenarierna, Referens och Green Policy, som utnyttjas i NEPP presenteras i figur 4. Den stora skillnaden i kapacitetsutbyggnad är tydlig. I referensfallet ökar kapaciteten relativt långsamt medan den i det gröna scenariot ökar rejält. Orsaken är den mycket stora expansionen av variabel förnybar elproduktion, som blir lönsam i det gröna scenariot. Samtidigt behålls en relativt stor del av den termiska kapaciteten. Utnyttjningstiden för dessa anläggningar minskar dock. 146