100% förnybar energi i det Svenska El-Energisystemet Svensk Vindkraftförening 30 års Jubileum och stämma, Kalmar-salen, Kalmar

Transkript

1 100% förnybar energi i det Svenska El-Energisystemet Svensk Vindkraftförening 30 års Jubileum och stämma, Kalmar-salen, Kalmar 13 maj 2016 Lennart Söder Professor Elektriska Energisystem, KTH

2 Sveriges elproduktion år 2015, Totalt 159 TWh, export: 22 TWh Vindkraft, 16,5 TWh Kärnkraft Kraftvärme Ind. Kraftvärme Vattenkraft Kondens

3 Juni-2014 Rapport om balansering Studerar: Balansering från timme till timme. Ingen kärnkraft. Hög vind+sol / låg elförbrukning Låg vind+sol / hög elförbrukning Vattenkraftsreglering Effektvärden kommenteras Överföring Kan laddas ner från KTH:s hemsida enligt nedan EXCEL-fil för beräkningar

4 Feb-15: Effektfrågan April-16: Marknad

5 Tre utmaningar i ett kraftsystem med stor andel sol- och vindkraft: C1: Håll den kontinuerliga balansen C2: Hantera situationer med stor mängd variabel produktion. C3: Hantera situationer med liten mängd variabel produktion. 5

6 Om 100% förnybart Svensk Elproduktion: Totalt 145,6 TWh (Framtiden: samma nivå som 2011) 40%

7 x 10 4 C3: Underskotts-situation låg sol+vind: januari MWh/h Elförbrukning Vattenkraft Vindkraft Solkraft Värmekraft Förbrukning från 14 januari till 30 januari Hög vind è minska kraftvärmen

8 Energinivå [MWh/h] C3: Underskotts-situation (årsbasis) Max nivå: MW Antal timmar med behov: 765 h Energi: TWh Antal timmar med behov av mer produktion Kostnad för detta: 1,5 öre/kwh

9 Effektfrågan fysisk lösning Behov beror på förbrukning och andra kraftverk Flexibel förbrukning Smarta elnät Import Använd batterier Flexibel laddning av elbilar eller V2G Extra kapacitet i kraftvärmen Gasturbiner (drivs med, t ex, etanol/biodiesel) è - Fysisk lösning finns!! - Men vem betalar? = marknad

10 C2: Överskotts-situation (augusti) Elförbrukning Vattenkraft Vindkraft Solkraft Värmekraft MWh/h Förbrukning från 1 augusti till 10 augusti Inte OK: pga 83% gräns, min-vattenkraft, min-kraftvärme

11 C2: Överskotts-situation (augusti) Elförbrukning Vattenkraft Vindkraft Solkraft Värmekraft MWh/h Förbrukning från 1 augusti till 10 augusti Nu OK: pga 83% gräns, min-vattenkraft, min-kraftvärme

12 C2: Överskott under ett år Max nivå: 9510 MW Antal timmar med behov: 860 h Energinivå [MWh/h] Energivolym: 1.63 TWh Antal timmar med överskott/möjlighet till export

13 Överskott fysisk lösning Flexibel förbrukning Smarta elnät Exportera Ladda batterier Flexibel laddning av elbilar Elpannor i fjärrvärmen och/eller ersätt t ex pelletsvärme Power-2-gas Spill è - Fysisk lösning finns!! - Men vad är rationellt?

14 Marknads-design för 100% förnybart Lennart Söder Professor Elektriska Energisystem, KTH

15 Effektfrågan fysisk lösning Behov beror på förbrukning och andra kraftverk Flexibel förbrukning Smarta elnät Import Använd batterier Flexibel laddning av elbilar eller V2G Extra kapacitet i kraftvärmen Gasturbiner (drivs med, t ex, etanol/biodiesel) è - Fysisk lösning finns!! - Men vem betalar? = marknad

16 Effekt-toppar MWh / h De sista 500 MW extra effekt behövdes bara 1 år av 20 Kommer marknaden ta den risk som det innebär att tillföra effekt om man bara får betalt några timmar vart 20:e år? LS16

17 Upplägg - 2 Fortsatta diskussioner bygger på tre prognoser: 1. Konsekvens av dagens marknad 2. Förutsättningar för åtgärder 3. Resulterande åtgärder

18 Prognos 1 konsekvens av dagens marknad 1. Elpriserna kommer vara fortsatt låga under de kommande åren 2. Dock kommer dessa påverkas något uppåt eftersom R1-R2 och O1- O2 stängs (+ 2-4 öre/kwh). (-14 TWh: ) (Kärnkr-Finland?) 3. Kärnavfallsavgiften kommer öka med åtminstone det som SSM föreslår, dvs +1,3-2,6 öre/kwh 4. Möjligen sänks effektskatten för kärnkraft något? 5. Dock krävs större investeringar i kärnkraftverken för att få dessa att fortsätta producera el 6. Dessa bedöms inte lönsamma för de två äldsta reaktorerna F1-F2, så dessa stängs också. (endast 4-5 år yngre än R1-R2): (-15 TWh) 7. Detta leder till något högre elpriser, men samtidigt måste då kärnavfallsavgiften ökas ytterligare för övriga kärnkraftverk 8. I omvärlden (Tyskland-UK-Danmark-Finland) fortsätter utvecklingen med fler kraftverk med låga marginalkostnader (ingen vill ha energibrist och de aktuella kraftverken har låg MC).

19 Prisutveckling för kol och svenskt elpris. Ändrad energibalans i Sverige: Kompenseras med handel Dvs priskänsligheten utomlands är central för priset i Sverige Fossila bränslen på marginalen

20 Prognos 2 förutsättningar för åtgärder = resultat av dagens marknads-parametrar Om ca 5+ år, 2021+: O1-O2, F1, R1-R3 stängda: årsproduktion : -29 TWh Vindkraftens årsproduktion (utan vidare åtgärder) + 2 TWh? Vattenkraft: normalår Elpriset har ökat något pga stängda kärnkraftverk (export ändrad till import) samt något högre fossilpriser. Ny kärnkraft i Finland Stängning av O1-O2 + R1-R2 har inte lett till oacceptabelt ökad risk för effektbrist, men att även stänga F1+R3 (2100 MW) leder till en bedömd ej acceptabel risk för effektbrist Kärnkraften går inte lika bra som tidigare (äldre reaktorer). Diskussion om säkerheten pga internationella incidenter Oro för både energi- och effekt-försörjning ( självförsörjning )

21 Prognos 3 resulterande åtgärder Om ca 5+ år, 2021+: Låga elpriser + risk för energibrist /självförsörjning è utökat certifikat-system (annars import-beroende ) Detta leder framför allt till mer vindkraft då denna har lägst kostnad, vilket därmed inte löser effektfrågan Svenska kraftnät får i uppdrag att: Kontinuerligt uppskatta risken för effektbrist Om den inte är acceptabel så ska de göra långsiktiga upphandlingar så att den hålls acceptabel. EI får i uppdrag att se till att inte den övriga marknadens incitament påverkas av SvK:s åtgärder

22 Bonus-slides Lennart Söder Professor Elektriska Energisystem, KTH

23 Effekt-toppar MWh / h De sista 500 MW extra effekt behövdes bara 1 år av 20 Kommer marknaden ta den risk som det innebär att tillföra effekt om man bara får betalt några timmar vart 20:e år? LS23

24 Dagens lagstiftning: Lag (2003:436) om effektreserv Den myndighet som enligt 8 kap. 1 första stycket ellagen (1997:857) har systemansvaret för el (den systemansvariga myndigheten), har ansvaret för att en effektreserv om högst megawatt finns tillgänglig. Effektreserven ska skapas genom att den systemansvariga myndigheten ingår avtal dels med elproducenter om att ställa ytterligare produktionskapacitet till förfogande, dels med elanvändare och elleverantörer om minskad elförbrukning. Miljö- och energidepartementet har tidigare i år remitterat ett förslag om att lagen (2003:436) om effektreserv ska förlängas till och med den 15 mars 2025

25 Dagens lagstiftning: Föreslagen: Förordning om effektreserv Kommentar: Särskilda skäl är inte definierat men troligen (tror Lennart kanske?) så innebär det att Svenska Kraftnät, för att undvika effektbrist, bör fortsätta att upphandla 2000 MW (om det behövs)?

26 Fråga: Vad betyder Särskilda skäl Kansliråd: Ett uttryck som särskilda skäl är, och ska vara, allmänt hållet och är därför svårt att precisera ytterligare. Bakgrunden till att ett sådant uttryck förs in i en författning är ofta att det är svårt att i förväg ta höjd för alla möjliga fall som inträffar i praktiken. Det är inte ovanligt att regeringen i exempelvis en författningskommentar ger exempel på vad som kan vara särskilda skäl när det gäller en konkret bestämmelse, men det handlar då inte om en uttömmande uppräkning. Det kan i framtiden uppkomma situationer då det framstår som okontroversiellt att effektreserven bör vara större än 750 MW. Genom bestämmelsens utformning skapas en ventil för sådana fall. Mer konkret än så är det svårt att vara. Ordet särskilda markerar dock att det verkligen ska handla om fall där det är tydligt att en större effektreserv är motiverad.

27 Effekt-toppar Aktiverad effektreserv: gånger/vinter MWh / h Effektreserven täcker maximalt de sista 2000 MW LS27

28 Effekt-toppar MW MWh / h Om Effektreserven täcker sista 2000 MW : Vilka kraftverk täcker resten? LS28

29 Effekt-toppar MW MWh / h Om Effektreserven täcker sista 2000 MW : Vilka kraftverk täcker resten? Centralt att priset blir högt när effektreserven används! LS29

30 Förutsättningar för en energy-onlymarknad och aktiva konsumenter = inte kapacitets-marknad 1. Priset måste tillåtas vara så högt så att: Producenter har ett intresse att investera i produktion som används mycket sällan! Elsäljare har ett intresse att uppmuntra sina slutkunder att vara flexibla = minska konsumtion ibland 2. Om man har strategisk reserv Man måste välja nivå: Ju mer effektreserv desto lägre pris När effektreserven används måste priset vara så högt att det motiverar investeringar.