Så påverkas energisystemet av en storskalig expansion av solel

Transkript

1 Så påverkas energisystemet av en storskalig expansion av solel Erik Axelsson

2 Nyligen avslutat projekt på Profu Utbyggnad av solel i Sverige Möjligheter, utmaningar och systemeffekter Förutsättningar för och systemeffekter av kraftig expansion av solel i Sverige. Via Energiforsk, SolELprogrammet. Med Chalmers. Mer om projektet finns att läsa på Energiforsks hemsida: energiforsk.se/program/solel/projekt/utbyggnad av solel Resultatblad finns även på vår hemsida: profu.se/solel.htm Rå version av rapport finns tillgänglig på Energimyndighetens hemsida. Sök tex på eller systemeffekter

3 Slutsatser Finns mycket tillgänglig yta, och intresset är stort. Ekonomin varierar och regelverk är snårigt Ca 3 8 TWh solceller kan vara kostnadseffektivt nivå i Sverige, och det beror på en rad förutsättningar.

4 Syntesbild från projektet Möjligheter Yta (tak, fasad och fristående) Intresse Ekonomi Stöd Befintligt Regler och styrmedel avgör Ekonomi och elnät avgör Utveckling i teknik och omvärld avgör,1, GW Regelverk och stödets utformning Systemaspekter Elnät Hinder

5 Så påverkas elsystemet av en expansion av solel 1. Så kan elpriset påverkas 2. Vad är kostnadseffektiv mängd solceller i Sverige utifrån ett systemperspektiv 3. Påverkan på elproduktion och koldioxidutsläpp

6 Elpriset och solcellernas intjäningsförmåga

7 Elproduktion i Sverige TWh Sverige Vattenkraft Kol Gas Vind Bruttoelanvändning Kärnkraft Olja Biobränsle, torv, avfall Sol+övr förnybart

8 Balans och elpris under två sommarveckor KK+Vind (35 TWh)+Sol (15 TWh) Mycket vind (6 TWh)+Sol (15 TWh) Two summer weeks Two summer weeks GW EUR/MWh GW EUR/MWh nuclear CHP CHP BP+Other condensing BP+Other condensing wind nuclear wind hydro solar hydro solar load El. price, EUR/MWh SE2 load El. price, EUR/MWh SE2

9 Balans och elpris under två vinterveckor KK+Vind (35 TWh)+Sol (15 TWh) Mycket vind (6 TWh)+Sol (15 TWh) Two winter weeks Two winter weeks GW EUR/MWh GW EUR/MWh nuclear CHP CHP BP+Other condensing BP+Other condensing wind nuclear wind hydro solar hydro solar load El. price, EUR/MWh SE2 load El. price, EUR/MWh SE2

10 Stor skillnad i utfall beroende på tillgången till (övrig) variabel elproduktion och styrbar kapacitet 1 9 EUR/MWh Utfasning av styrbar kapacitet ökar antalet högpristimmar Mer vindkraft ökar antalet lågpristimmar (35 6 TWh) 1 15 TWh 15 TWh utan KK 6 TWh vind

11 ..eller beroende på om omvärlden gör samma resa eller inte EUR/MWh Kraftig ökning av antalet lågelpristimmar 1 2 TWh 2 TWh +15% i omvärlden Ökad efterfrågeflexibilitet kan också dämpa variabiliteten på elmarknaden! (ingår inte i modellanalysen)

12 Intjäningsförmågan för olika kraftslag påverkas KK+Vind (35 TWh)+Sol (15 TWh) Mycket vind (6 TWh)+Sol (15 TWh) EUR/MWh % i omvärlden EUR/MWh TWh 1 TWh 15 TWh 2 TWh 5 TWh 1 TWh 15 TWh Average Wind Solar CHP Average Wind Solar CHP

13 Kostnadseffektiv nivå av solceller

14 Solcellsinvesteringar i svenska hushåll Iteration mellan hushållsmodell och elproduktionsmodell kring år 23 Viktiga antaganden Alla hushåll investerar Perfect foresight Rörliga avgifter för nät: 23 EUR/MWh Investeringskostnader 12 EUR/kWp (för PV) 15 EUR/kWh (för batteri) Tre framtida scenarier Green Policy Regional Policy Climate Market

15 Vilken mängd solceller ser modellen som lönsam? Elproduktion i Sverige (referensfall) Solelsproduktion (ref+känslighetsanalys) TWh Sverige Vattenkraft Kol Gas Vind Bruttoelanvändning Kärnkraft Olja Biobränsle, torv, avfall Sol+övr förnybart TWh Ref Myndighetens förslag på strategi: 7 14 TWh Snabbare tekn utveckl Tidigare utfasning av stödsystem Dagens subventioner fram till och med 235 (därefter utfasning). I övrigt bygger referensfallet på bränsle och CO2 priser från EC, 216 ( Energy and transport trends to 25 ). Solceller 15 kr/kw idag. Ref kostnred: 35% (215 23) 4% (215 24) Känsl.analys: 4% (215 23) 4 5% (215 24)

16 Förändring i kraftproduktion och resulterande koldioxidnytta

17 Liten förändring i Sverige Förändring i kraftproduktion i Sverige I Sverige ersätts vind och lite biokraft. Netto ökar dock produktion, dvs ökad export / minskad import. TWh/år Förändring i kraftproduktion, Sverige Solkraft sv Fossilt Kärnkraft Förnybart

18 Ersätter en del förnybart i Norden Förändring i kraftproduktion i Norden I våra Nordiska grannländer ersätts främst vindkraf.t Senareläggning av kärnkraft. 15 Förändring i kraftproduktion, Norden 1 TWh/år 5 5 Solkraft sv Fossilt Kärnkraft Förnybart

19 På kontinenten ersätts även fossil kraft Förändring i Nordeuropa På kontinenten ersätts till stor del fossilt i början av modellperioden. I slutet även vind (samt lite sol och biokraft). Koldioxidnytta minskar med utveckling av omvärldens energisystem. 15 Förändring i kraftproduktion, Nordeuropa 1 TWh/år Solkraft sv Fossilt Kärnkraft Förnybart

20 Koldioxidnytta med solceller Koldioxidkonsekvens Stor nytta den första tiden, ca 4 kg/mwh till 245. Koldioxidnytta minskar med utveckling i omvärlden. Koldioxidminsknng (kg/mwh)

21 Slutsatser av systemstudien Systemstudierna visar att det är kostnadseffektivt med omkring 3 8 TWh solel i Sverige på mellanlång sikt (till ca 235), beroende på kostnadsutveckling och omvärldsförutsättningar. Vid högre nivåer än så tilltar problematik t.ex. i form av kannibalism samt kostnader i elnätet. Kostnadseffektiv mängd beror på hur väl man kan integrera, med t.ex. efterfrågsanåtgärder och batterier.

22 Om du vill veta mer Mer om projektet finns att läsa på Energiforsks hemsida: energiforsk.se/program/solel/projekt/utbyggnad av solel Resultatblad finns även på vår hemsida: profu.se/solel.htm Rå version av rapport finns tillgänglig på Energimyndighetens hemsida. Sök tex på eller systemeffekter

23

24 Ekonomi för solceller Återbetalningstid (år) Småhus Flerbostadshus Litet företag Elproducent Rak återbetalningstid Räntepåverkad återbetalningstid

25 Produktion och förbrukning (brutto) i Norden 2 omvärldsutvecklingar 2 KK+Vind (35 TWh)+Sol (15 TWh) 2 Mycket vind (6 TWh)+Sol (15 TWh) TWh 1 TWh Swe Den Fin Nor Nuclear Hydro Biomass, peat and waste Wind Solar Coal+lignite Gas Peak Demand Swe Den Fin Nor Nuclear Hydro Biomass, peat and waste Wind Solar Coal+lignite Gas Peak Demand Relativt mycket variabel elproduktion och tillgång till kärnkraft (4 reaktorer ca 3 TWh) Mycket variabel elproduktion utan kärnkraft

26 Solcellsinvesteringar i svenska hushåll Green Policy har fokus på förnybar elproduktion. Regional Policy har mål för CO2, förnybart och energianvändning. Climate Market har fokus på CO2 utsläpp.

27 Elnätsägarna: finns plats mer solel Generellt är man positiv till solceller. Hittills har problemen varit små, och elnätet tål en markant ökning av solel Osäker på var gränsen för åtgärder går och vad kostnaderna kan bli Det finns en flertal åtgärder för de problem som kan tänkas uppstå Incitament för att investera i smarta elnät är svagt Översikt över potentiella problem och möjliga åtgärder

28 Hur mycket solel kan elnätet svälja? Ansats 1: Installerad effekt motsvarar i snitt hushållens eget behov, dvs ca 1 W/hushåll. Ger ingen nettoproduktion i lokalnäten. Uppskalat till alla hushåll ger detta ca 4 GW, eller 4 TWh, dvs ca 3 %. Kamp (213) Anm: just nu ser inte solutbyggnaden ut så, snarare blir det av granneffekt kluster med mycket solel, och potentiellt nettoproduktion i lokalnäten. Ansats 2: I t.ex. Tyskland har man kommit till en situation när elnätsåtgärder behövs för fortsatt solelexpanion (Deutsche Energie Agentur, 212). 214 hade Tyskland 7 % sol och 11 % vind. 7 % sol i Sverige motsvarar ca 1 TWh.