Energiföretagen förklarar: Så mår elsystemet

Här i vår ”Energiföretagen förklarar” om elsystemet svarar vi på frågan ”Hur mår elsystemet?” och problematiserar kring fem centrala frågeställningar som ofta är en del av den offentliga debatten:

1. Har Sverige effektbrist?
2. Har elsystemet blivit mindre stabilt?
3. Hur mycket bidrar olika kraftslag med till elsystemet?
4. Har intermittent elproduktion drivit orimliga ökningar av balanskostnaderna?
5. Bidrar intermittent elproduktion till anslutningar av fler nya användare?

Den här webbtexten är en kortare version av svar på de här frågorna, den längre versionen hittar du här.

1.    Har Sverige effektbrist?

En del av förvirringen i debatten beror på hur begrepp används, effektbrist är ett exempel. Det kan ibland användas när det egentligen handlar om att beskriva negativ effektbalans eller lokal nätkapacitetsbrist. Men begreppen innebär olika risker för Sveriges elförsörjning och därmed krävs olika åtgärder.

Vi börjar med Effektbrist som beskriver ett extremt kritiskt läge för elsystemet. Det uppstår om produktion, import, lagrad energi och den eventuella strategiska reserven inte möter efterfrågan. Om det uppstår måste Svenska kraftnät koppla bort elanvändning. Den formen av ofrivillig bortkoppling av konsumtion på grund av effektbrist har aldrig inträffat i Sverige, risken har förvisso ökat något, men är ändå låg jämfört med hur det ser ut i andra länder.

Sverige har skarpaste tillförlitlighetsnormen i Europa

Sverige har fastslagit den skarpaste så kallade tillförlitlighetsnormen i Europa. Tillförlitlighetsnormen beskriver hur stor risk för effektbrist som kan accepteras ur ett samhällsekonomiskt perspektiv. Bilden nedan visar det acceptabla antalet timmar per år för effektbrist i ett antal europeiska länder.

Den största risken för att effektbrist uppstår är att tillförseln till södra Sverige är begränsad. Se bilden till nedan om sannolikheten för respektive faktor som påverkar risken för effektbrist mest utan en strategisk reserv.

Fler begrepp om effekt

Ett annat viktigt begrepp i det här sammanhanget är effektbalans som skiljer sig från effektbrist och beskriver om det finns tillgänglig kapacitet – effekt – för att möta efterfrågan i ett elområde givet olika förutsättningar. Om ett elområde har en negativ effektbalans innebär det att för att täcka efterfrågan på el måste den importeras från ett annat elområde eller så kan man utnyttja el som har lagrats vid ett tidigare tillfälle. Negativ effektbalans är normalt i ett sammankopplat system där energi överförs mellan områden för att bemöta efterfrågan. Inom ett elområde behöver således inte elproduktionen alltid täcka efterfrågan, eftersom energi importeras från sammanlänkade elområden. Det svenska elsystemet är till exempel historiskt uppbyggt på att föra el från vattenkraften i norr till förbrukningsområdena i södra Sverige. Det finns en högt effektunderskott i Stockholm Stad och Malmö, men de importerar kraft från andra delar av kraftsystemet för att täcka effekbehovet.

Effektbrist skiljer sig också från det som kallas nätkapacitetsbrist. Med nätkapacitetsbrist avses att det inom ett lokalt område finns begränsningar som medför att överföring av produktion från sammanlänkade områden eller nya anslutningar inte är möjlig. Det vill säga att utrymmet i elnäten för att föra över tillräckligt med el inte kommer att räcka till under ansträngda timmar. I dessa fall är den nya anslutningen, såsom ett nytt datacenter eller fabrik, inte tillåten förrän förstärkningar är gjorda.

2.    Har elsystemet blivit mindre stabilt?

Det finns många sätt att analysera stabiliteten i elsystemet. Ett av de viktigaste är frekvensstabiliteten som handlar om hur mycket eller hur ofta frekvensen avviker från ett välbalanserat system där elproduktion vid alla tillfällen möter efterfrågan. När elproduktionen är större än användningen stiger frekvensen och när användningen är större än produktionen sjunker den. För att upprätthålla ett stabilt kraftsystem behöver produktion och konsumtion löpande anpassas så att frekvensen kan hållas runt 50 Hz. Svenska kraftnät arbetar kontinuerligt för att säkerställa att frekvensen i elsystemet är stabil och inte avviker för mycket från 50 Hz. 

När andelen intermittent kraft ökar i elsystemet, krävs fler eller nya åtgärder av Svenska kraftnät för att hålla frekvensen stabil, åtminstone under en omställningsfas när nya tekniker att balansera kraftsystemet kommer igång. Men det betyder inte att frekvenskvaliteten försämras så länge kraftsystemet i sin helhet har förmågan att hantera det.

Frekvensen är stabil

Enligt studier från Energiforsk, NEPP och Svenska kraftnät finns det få bevis för att en ökad andel intermittent elproduktion har försämrat frekvensstabiliteten. Tidsserier över frekvensen i kraftsystemet visar en hög grad av stabilitet trots att andelen väderberoende elproduktion har ökat snabbt, med andra ord: systemstabiliteten i det svenska elsystemet kan sägas vara god. 

Även om förmågan att producera och överföra rätt mängd el för att behålla en stabil frekvens är den största utmaningen för en stabil elförsörjning så finns det även andra krav.  Det handlar exempelvis om spänningsreglering samt förmågan att hantera störningar.

Ökat samarbete för hög leveranssäkerhet

I takt med att vi bygger ut elsystemet och förändrar vår energimix med en större andel vindkraft, kommer Svenska kraftnät, regionnätsägare och elproducenter att behöva samarbeta för att förbättra och utveckla kraftsystemets förmåga att bibehålla en hög grad av leveranssäkerhet. Detta kan till exempel handla om att samarbeta för att förbättra både elmarknaderna och incitament för att effektivt komplettera den nya energimixen.

Behoven av nya krav på systemstabilitet kan hanteras kostnadseffektivt med känd teknik – förutsatt att vi behåller en effektiv mix av olika tekniker, från vatten- och kärnkraft till vindkraft, batterier, aktiva nätkomponenter och kraftvärme.

Läs mer om dessa i vårt PM om detta.

3. Hur mycket bidrar olika kraftslag till elsystemet?

I debatten om hur mycket olika kraftslag bidrar till elsystemet kan det lätt bli att man fastnar i ett kraftslags olika för- eller nackdelar. Men det är viktigt att se på kraftsystemet som en helhet där olika tekniker bidrar med olika förmågor till en trygg och kostnadseffektiv elförsörjning.

Det finns inte en enskild metod som jämför kraftslag för att bedöma hur de bidrar till en stabil elförsörjning. Men i debatten används ibland begreppet tillgänglighetsfaktor för att jämföra olika krafttekniker. Tillgänglighetsfaktorn visar hur stor andel av ett kraftslags installerade effekt Svenska kraftnät räknar med kan finnas tillgängligt i en ansträngd situation, vilket oftast är vintertid under dygnets mörka timmar med extremt låga temperaturer och därmed ovanligt hög efterfrågan på el.

Eftersom begreppet endast handlar om en stressad vintertimme beskriver det inte hur mycket ett enskilt kraftslag bidrar med till elsystemet generellt, särskilt i kombination med andra förmågor, som styrbar produktion från vattenkraft eller kraftvärme, eller import av el från andra delar av Sverige eller grannländer. 

Total energiproduktion ger relevant bild

Kapacitetsfaktorn är ett annat mått som lätt blandas ihop med tillgänglighetsfaktorn. Den visar hur mycket energi ett kraftslag bidrar med i praktiken utifrån sin kapacitet under en längre period, till exempel ett år, och då inkluderas också bidraget till lagring och export. Detta kan berätta för oss hur effektivt exempelvis ett vindkraftverk är, men det är inte ett bra mått på hur reservkraft, exempelvis ett biogaskraftverk, kan bidra till kraftsystemet, eftersom vi förväntar oss att kapacitetsfaktorn från dessa blir mycket lågt jämfört med deras potential att stödja kraftsystemet under ansträngda timmar. Det kan inte hellre ensamt förklara hur mycket en vindkraftpark kan bidra med till elförsörjningen.  

För att beskriva ett väderberoende kraftslags generella bidrag till kraftsystemet, ger indikatorn total energiproduktion en mer relevant bild, särskilt i det nordiska kraftsystemet där vi bland annat har bra tillgång till energilagring och flexibilitet från vattenkraft och kraftvärme. Alternativt kan man räkna hur mycket energi ett kraftslag kan bidra med jämfört med sina kostnader eller hur tekniken kan bidra till olika stödtjänster och förbättring av elkvaliteten.

Olika kraftslag bidrar på olika sätt till kraftsystemet och det är problematiskt att räkna ut bara en faktor som jämför hur mycket olika kraftslag bidrar med.  Det är energimixen och kraftsystemet i sin helhet som spelar roll snarare än det enskilda kraftslaget.

4. Har väderberoende kraftproduktion drivit orimliga ökningar av balanskostnaderna? 

Med större andel intermittent produktion av el förändras behovet av att balansera kraftsystemet. Detta gäller såväl producenter som måste balansera sin egen kraftproduktion som Svenska kraftnät som utnyttjar balanstjänster för att kunna hålla frekvensen. Kostnaderna för detta fördelas på de aktörer, som vindkraftparker eller andra elproducenter, som förorsakar kostnaderna. Det vill säga, det är inte korrekt att påstå att variabel produktion inte ansvarar för obalanskostnader.

Men är kostnaden för detta orimligt hög och är vindkraften den största faktorn bakom balanskostnaderna? Även om ökad intermittent produktion kommer att leda till fler balanserande åtgärder är det inte klart att det är den främsta och enda faktorn.

Ökade energipriser gav ökade balanskostnader

De ökade balanskostnaderna från 2020 beror i första hand på de ökade energipriserna i Europa som följde efter Rysslands invasionskrig i Ukraina. Kostnaderna har också ökat bland annat för att Svenska kraftnät har fått ett större ansvar för att balansera det nordiska kraftsystemet, ökade upphandlade reservvolymer och att en ny kabel mellan Norge och Storbritannien driftsätts. I den sista betalar Svenska kraftnät för att vara beredd om kabeln oplanerat tas ur drift.

Balanskostnaderna förändrades relativt lite mellan 2022 och 2024 trots att upphandlade volymer ökade. Vidare har det skett förändringar i upphandling av energi för stödtjänster som har lett till stigande priser. Samtidigt är det viktigt att framhålla att i normalläge är balanskostnaderna en relativ liten del av den totala kostnaden för elkunder, som framgår av bilden ovan. Enligt forskningsprojektet NEPP ligger andelen under 3 procent och förväntas minska till cirka 1 procent 2045. Enligt dem och Svenska kraftnät finns det mycket som tyder på att balanskostnaderna kommer att minska när nya resurser kommer in på marknaden.

5.    Bidrar vindkraften till anslutningar av fler nya användare?

Att kunna ansluta fler elanvändare till elsystemet är nyckeln för att kunna möta ett tilltagande behov och därmed en ökad elektrifiering. Det framkommer i debatten resonemanget att den ökade installerade kapaciteten i vindkraften inte har lett till att elanvändningen från nya anslutningar har kunnat öka i samma grad. Poängen skulle vara att vindkraften inte bidrar till ökad elektrifiering, eftersom den maximala elanvändningen under den så kallade topplasttimmen är densamma idag som tidigare. Detta stämmer dock inte eftersom maximal elanvändning inte anger en maximal gräns för hur mycket el som kan konsumeras, utan hur mycket el som faktiskt har konsumerats under topplasttimmen. Det vill säga, inte hur mycket vi kan konsumera och inte hur mycket förbrukning som kan eller får anslutas till kraftsystemet. Faktum är att vi har anslutit ny elkonsumtion samtidigt som den totala konsumtionen har varit ganska stabil över tid.  

Elnätsföretagen gör bedömning

Möjligheterna att koppla in nya användare till elnätet baseras inte på effektberäkningar på nationell nivå – så kallad resurstillräcklighet – utan hänger samman med fysiska begränsningar för överföring av el i det lokala nätområdet. Den tilldelade effekten baseras på så kallade driftsäkerhetsgränser. Det innebär att nätföretag måste bedöma att elsystemet och elöverföringen kan köras stabilt även vid fel på komponenter. Gränserna för driftsäkerheten beror i stamnätet på faktorer som den termiska kapaciteten i nätet, systemförmågor som spänningshållning från utrustning, samt var elproduktion i stamnätet finns i förhållande till flaskhalsarna.

I Svenska kraftnäts prognos ökar elanvändningen i Sverige från 149 TWh år 2024 till 180 TWh år 2028. I hela Norden från cirka 400 TWh till cirka 500 TWh. Ny elanvändning ansluts till Sveriges elsystem kontinuerligt. Se bilden nedan om konsumtion (MW) som fått förhandsbesked att kunna ansluta, både till lokalnäten och regionnäten.

Det finns många förklaringar till att elanvändningen i Sverige totalt sett är relativt oförändrad, till exempel strukturella förändringar i industrin, nedstängningar, energieffektivisering och att elektrifieringen ännu inte har kommit i gång.

Planerbarheten är viktig

Den största utmaningen med att tillåta nya anslutningar till kraftsystemet är inte risken för nationell effektbrist eller mer el från intermittent produktion, utan handlar snarare om hur kraftsystemet lokalt i sin helhet kan leverera nödvändig effekt till nya anslutningspunkter när det behövs. För att lösa det behöver vi öka "planerbarheten" i elförsörjningen till anslutningspunkten. Den elproduktion eller det energilager som då är nödvändigt kan komma från lokala produktionsanläggningar nära användningen eller så kan den överföras från någon annanstans över elnätet. 

Slutsats: Elsystemet kan byggas ut innan 2035 – men åtgärder behövs

Svaren på de fem frågeställningarna visar att elsystemet på ett drift- och leveranssäkert sätt kan utvecklas med mer elproduktion i hög takt innan 2035. Det vill säga, elförsörjningen i Sverige är god. Sverige har ett pålitligt elsystem och är en bra plats för investeringar för elintensiva industrier samt ny elproduktion, såväl idag som de närmaste tio åren. Enligt Svenska kraftnät är det möjligt att öka elanvändningen i Sverige från 149 till 180 TWh mellan 2024 och 2028, och det finns kostnadseffektiva lösningar med befintlig teknik för att behålla kraftsystemets stabilitet även när det växer. Det är viktigt att vi behåller en effektiv mix av olika tekniker, från vatten- och kärnkraft till vindkraft, batterier, aktiva nätkomponenter och kraftvärme.

Den begreppsförvirring om elsystemet som förekommer i debatten ger en missvisande bild och riskerar att skrämma bort viktiga investeringar, både i elproduktion och i industrin. Att gå miste om investeringar är det sista elsystemet behöver för att kunna möta samhällets behov och förväntningar på elektrifiering. 

Fokus borde ligga på åtgärder för att möjliggöra kraftsystemets utveckling fram till 2035, såsom förbättrade stödtjänster, riskavlyft och effektivisering för nätkapacitet samt att ta vara på möjligheten med planerbarhet från olika källor, särskilt i södra Sverige. Det är på det vi borde hålla fokus i debatten.