Tallriksmodell för elsystemet
Tallriksmodellen för elsystemet fungerar på samma sätt som tallriksmodellen för kost – båda behöver en balanserad mix för att fungera optimalt. För att säkerställa både leveranssäkerhet och låg systemkostnad, krävs en mix av olika kraftslag med varierande förmågor. Detta balanserade förhållningssätt, kallat tallriksmodellen, är grundläggande för ett robust och effektivt elsystem.
Kraftslagens roller i ett balanserat elsystem
För att förstå de olika komponenterna i tallriksmodellen för elsystemet är det viktigt att känna till de specifika förmågorna hos varje kraftslag. Väderberoende energikällor som vind och sol har låg produktionskostnad och bidrar till att göra ett balanserat system billigare. Flexibla kraftslag, främst vattenkraft, kan snabbt justera sin produktion för att kompensera när väderförhållanden gör att vind- och solkraften inte producerar så mycket. Planerbara kraftslag, som kärnkraft och kraftvärme, ger stabilitet både genom att kunna anpassa produktionen utifrån behoven och genom att i likhet med vattenkraften bidra med de olika systemtjänster som behövs för att elsystemet ska fungera som minskar behovet av flexibilitet och utbyggnad av elnätet.
Denna samverkan mellan väderberoende, flexibla och planerbara kraftslag säkerställer en stabil och kostnadseffektiv energiförsörjning som även minskar behovet av elnätutbyggnaden. Tillsammans skapar de ett robust och balanserat elsystem, som bygger på principerna i tallriksmodellen.
Systemperspektiv
Det är viktigt att inte bara titta på produktionskostnaderna utan också på de totala kostnaderna för ett specifikt elsystem, de s.k. systemkostnaderna. En balanserad mix kan minska behovet av flexibilitet och energilagring och därmed sänka de totala systemkostnaderna. Det är viktigt att alla kraftslags förmågor värderas korrekt på elmarknaden för att möjliggöra pålitlig och långsiktig leverans i linje med klimatmål.
Skillnaden mellan fossilfritt, förnybart och fossilt
När vi talar om elproduktion handlar begreppen fossilfritt, förnybart och fossilt om vilken typ av energi som omvandlas till elektricitet, inte om själva kraftverken, dammarna eller anslutningarna m.m. Det vi ofta tänker på som förnybart är sol, vind och vatten. Biomassa i form av kvistar, bark och sågverksrester etc räknas också som förnybart eftersom nya träd som växer upp återbinder den koldioxid som släpps ut när biomassan eldas. Kärnkraftens bränsle baseras på uran, ett metalliskt grundämne som finns i berggrunden nästan överallt och därmed återfinns vid nästan all gruvbrytning. Uran är oerhört energitätt även i jämförelse med exempelvis olja. De fossila bränslena brunkol, stenkol, olja och gas består av organiska kol-väteföreningar, djur och växter, som ombildats under jordens långa historia.
I alla led i kraftproduktion, oavsett kraftslag, kommer det uppstå fossila utsläpp när både kraftverken och materialet som behövs ska tillverkas, underhållas och slutligen rivas då allt material ska tas omhand. För att räkna ut dem så genomförs analyser av fossila utsläpp i alla led från ax till limpa vilka sedan delas med mängden producerad el. Det kommer alltså skilja sig åt inte bara mellan kraftslag utan även mellan länder. Det svenska kraftsystemet består i huvudsak av vattenkraft, kärnkraft och vindkraft. Jämfört med brunkolseldad kraftproduktion så har den svenska produktionen livscykelutsläpp på mellan en femhundradel och hundradel av vad brunkolet har per producerad kilowattimme el.
Frågor och svar
Vattenkraft är ett flexibelt sätt att producera el. Även om kraftvärme hjälper till under kalla perioder, är det vattenkraften som är mest flexibel. Den kan snabbt öka eller minska sin kraftproduktion när vi behöver mer eller mindre el. Det är användbart när vi inte har lika mycket vind- eller solenergi, eller när efterfrågan på el förändras. Det här gör att vi kan anpassa oss dynamiskt till förändringar i energiförsörjningen. Gasturbiner kan också vara flexibla, men de är dyrare att driva på grund av höga bränslekostnader.
Det behöver hela tiden vara balans mellan hur mycket el som används och hur mycket el som produceras, det kallas efterfrågeflexibilitet.
Vind- och solkraft är starkt beroende av vädret men ger den absolut billigaste produktionen när förhållandena är rätta eftersom de inte har några bränslekostnader.
Kärnkraft, vattenkraft och kraftvärme är pålitliga kraftslag genom att det är planerbara och kan enkelt anpassas för att möta elbehovet. De kan placeras nära användarna och kräver inte lika mycket flexibilitet eller omfattande elnätsutbyggnad.
Elnätet är infrastrukturen som överför el från producenter till hushåll och företag. Systemets olika delar påverkar varandra och ställer även olika krav på elnätet. En balanserad mix av väderberoende, flexibla och planerbara kraftslag är avgörande för ett fossilfritt, samhällsekonomiskt, leveranssäkert och konkurrenskraftigt elsystem.
Energilagring används för att balansera och lagra energi.
- Vattenkraftens magasin lagrar energi i en helt annan skala och till en bråkdel av kostnaden jämfört med alla andra sätt.
- Batterier är en annan form av energilager som fortfarande är dyra, men som kan bidra med väldigt snabb och exakt frekvensreglering samtidigt som även kan användas som ett lager när elproduktionen överstiger efterfrågan.
- Fossilfri vätgas kräver mycket energi för att produceras men är nödvändigt inte minst som råvara för kemisektorn och i produktionen för fossilfritt stål. Med hjälp av vätgaslager planerar många att kunna dra nytta av de väderberoende kraftslagens varierande produktion.
Vind- och solkraft, som båda är fossilfria, producerar billig el vid goda väderförhållanden. Mängden producerad el beror på väderförhållandena. Vindkraft producerar el genom att omvandla rörelseenergin i luften med sina rotorblad som i sin tur driver en generator medan solpaneler omvandlar solenergin i en kemisk process. Vindkraften står för 20% av Sveriges elproduktion, solkraften någon procent.
Vattenkraft är fossilfri och dess vattenmagasin fungerar som stora energilager vilka säkerställer både en stabil elförsörjning och som reglerkraft upp till ett par veckor när de väderberoende kraftslagen inte producerar. Vattenkraftens stora generatorer bidrar med svängmassa och andra nödvändiga tjänster så att kraftsystemet fungerar. Vattenkraft producerar el genom att omvandla vattnets rörelseenergi i en turbin som i sin tur driver en generator. Vattenkraften står för 40% av Sveriges elproduktion.
Kärnkraft är fossilfri och dess bränsle har en väldig högenergitäthet som inte är jämförbart med något annat. Den levererar en stabil elförsörjning och gör det möjlighet att använda mer av vattenkraften som reglerkraft till den väderberoende produktionen. Kärnkraftens stora generatorer bidrar med svängmassa och andra nödvändiga tjänster så att kraftsystemet fungerar. Svängmassa är den roterande massan i generatorer som hjälper till att stabilisera elnätets frekvens. Energin omvandlas till el genom att vatten förångas och driver en tursbin som i sin tur driver en generator. Kärnkraften står för 29% av Sveriges elproduktion.