Förvånansvärt vettig

Sverige har ett politiskt mål att år 2040 ha ett 100 % förnybart elsystem. Vad innebär det, och vilket syfte fyller det? Kommer det rädda klimatet? Dags för mig att utreda!

Till min hjälp tar jag en rapport som Sweco publicerade i somras. Den finns här (pdf) och jag kan rekommendera läsning av den – den är under 50 sidor lång och uppenbart skriven för att en lekman som jag själv ska kunna läsa och förstå den. Jag kommer att beskriva några nyckelpunkter från den i det här inlägget. Och för att det inte ska bli oläsligt långt har jag lagt de flesta utvikningarna i en hemmasnickrad notapparat.

Den som trots dessa herkuleanska ansträngningar att hålla inlägget läsbart kort inte mäktar eller hinner med hela textmassan kan scrolla direkt ned till rubriken ”Så för att sammanfatta”.

En spoiler kan jag komma med redan nu. Nej, att Sverige går över till 100 % förnybart handlar inte det minsta om att rädda klimatet.

El eller energi
Sverige har sedan ett par år en energiöverenskommelse, i vilken ingår målet 100 % förnybart till 2040. Men namnet på överenskommelsen är missvisande. Den handlar om el, inte energi. Det behöver inte alls vara fel att avgränsa problemställningar för att få grepp om dem, men kom ändå ihåg det: här pratar vi specifikt el, inte energi allmänt.

Förnybart i Sverige
Sverige har ovanligt gynnsamma förhållanden för att få till ett 100 % förnybart elsystem. Vi har redan vattenkraft som står för en stor del av vår elproduktion. Sedan är det kärnkraft, och så avsevärt mindre men ändå relevanta mängder förnybar vind. Därefter spridda skurar av annat som inte märks så himla mycket på totalen.
Förnybart i Sverige handlar alltså om att ta bort kärnkraften och ersätta med sådant som räknas som förnybart.

Det är här Swecos rapport (beställd av Skellefteå Kraft) kommer in. Sweco har studerat två scenarier för att nå 100 % förnybart.
Scenario 1 bygger på en väsentligt utbyggd vattenkraft och sedan mest landbaserad vind.
Scenario 2 låter i stort sett vattenkraften vara, bygger ut vind både på land och till havs, kompletterar med solenergi och, förvisso inte förnybart, en ansenlig kapacitet naturgas.

Energi och effekt, bas- och reglerkraft. Och svängmassa.
Innan vi fortsätter, kort om denna underrubrik. När man pratar om förnybar energi är det väldigt ofta producerad mängd energi som nämns. Det är givetvis viktigt. Det är nödvändigt. Men det är inte tillräckligt. El måste produceras när den ska användas[1]. Olika kraftslag har olika för- och nackdelar här.
Kärnkraften är fenomenal på att producera en stor mängder stabil och väderoberoende el, så kallad baskraft, men den är inte så bra på att snabbt variera sin produktion efter förändringar i förbrukning – så kallad reglerkraft. Det går att använda kärnkraft som reglerkraft i viss omfattning, men man låter hellre bli.
Vattenkraften är inte helt väderoberoende, det måste ju finnas vatten i magasinen, men den kan både producera stora mängder baskraft och snabbt variera produktionen för att agera reglerkraft.
Vind- och solkraft är väderberoende i realtid, det vill säga man kan inte lita på dem i någon större utsträckning för baskraft, och de kräver stora mängder reglerkraft.

Svängmassa bör också nämnas, om än bara helt kort[2]. Svängmassa bidrar med en sorts tröghet eller stabilitet i elsystemet som, kan man säga, gör så att störningar inte fortplantar sig så lätt. Med för lite svängmassa riskerar man kollaps i distributionen, och eventuellt skador på ansluten utrustning, när störningar uppstår.
Kärnkraft och vattenkraft bidrar med en stor svängmassa. Vind- och solkraft har i stort sett ingen svängmassa alls.

Mycket av det goda
Jag har inte skrivit ovanstående stycke för att smutskasta vind och sol. I mindre mängder är dess intermittenta och oplanerbara produktion inget problem att hantera på elnätet, men när man börjar skala upp dem till att bli dominerande inslag, ja då uppstår problem[3]. Inte nödvändigtvis ohanterliga problem, men problem som på ett eller annat sätt måste hanteras. Sweco-rapporten pratar en hel del om det.

I scenario 1, det med utbyggd vattenkraft, är det just vattenkraften som får täcka upp det mesta, inte bara genom att bli den fullständigt dominerande producenten av baskraft, utan även genom att stå för reglerkraft när vinden skiftar. Utbyggnaden av vattenkraften handlar mest om att kunna öka effekten temporärt. Sådan potential finns, men som rapporten återkommande nämner:
Detta förutsätter ändrade miljödomar som medger en flexiblare användning av vattenkraften.
Det vill säga, magasinen måste byggas ut och väsentligt kraftigare flöden tillåtas, på ett sätt som i dag bedöms skulle strida mot miljölagstiftningen. Miljöpåverkan lokalt kring älvarna blir inte försumbar. Folk kommer bli arga. Demonstrationer och protester, även från miljörörelsen. Det kan man förstås tycka är ett rimligt pris, men man kan inte komma och säga sedan att det hade vi ingen aaaning om.

I scenario 2 har man hållit sig borta från att på så vis bygga ut vattenkraften. Man har inte heller lika mycket landbaserad vind, men mer av havsbaserad vind och solkraft, och så har man säkrat upp med gasturbiner goda för 5 GW när det är extra tråkigt väder. Fem GW är mycket, samma storleksordning som (men fortfarande mindre än) kärnkraften i dag. Gasturbinerna kommer dock inte användas så mycket, så CO2-utsläppen begränsas.

I båda fallen behöver elnätet byggas ut och om i stor omfattning för att hantera oförutsägbarheten i produktionen.

Dessa två scenarier har alltså modellerats så gott man kan för att ge en prognos inför framtiden. Övergripande blir resultaten ganska lika.

I båda fallen lyckas man nästan hela tiden tillgodose elbehovet. Dock inte hela tiden. Även normala år måste man, åtminstone i södra Sverige, räkna med några timmars blackout då elen helt enkelt inte räcker. Detta även då man tagit reservkraft och import i beaktande[4]. Man har också räknat med en betydande efterfrågeflexibilitet, vilket är en omskrivning för att elanvändare ska förmås att använda el inte när det passar dem själva bäst, utan när det passar elproduktionen bäst.

Elpriserna förutspås bli mycket svängigare än i dag. Jag bryter upp texten med ett upplättande DIAGRAM från rapporten över simulerade veckopriser över året i de två scenarierna, jämfört med priser i scenariot 2015.

Det fanns också ett diagram över simulerade timpriser över året, på sätt och vis mer informativt men också betydligt stökigare. Jag tar det i fotnot [5].
Medelvärdesbildat över hela året räknar man med att elpriserna kommer bli ungefär dubbelt så höga som i dag, men variationen är alltså stor. Inte minst i scenario 2, där solkraft, som solkraft i Sverige gör, genererar som mest effekt när efterfrågan är låg[6].

Okej, det var många större och mindre försvårande omständigheter. Och då har jag sparat kostnaden för utbyggnaden, jag återkommer till den. Men allt kan väl inte vara elände?
Visst måste det väl vara bra att gå över till förnybart?
Tja, ”bra” beror på vad man värderar. Många tänker nog på att rädda klimatet. Men hur är det med det?

Ahem.

Nej. Nej, inte ett dugg. Tvärtom faktiskt.
Tittar man på seriösa livscykelanalyser för utsläpp av växthusgaser så ligger vattenkraft, vindkraft och kärnkraft väldigt nära varandra. Ingen av dem ligger förstås på noll, men de är i princip så nära noll som vi kan komma i dag. Och ja, det inkluderar hela livscykeln inklusive gruvbrytning och i förekommande fall slutförvar.
Solceller är ganska mycket sämre än vår tättrio. Sol leder dock stort över allt fossilt[7].

Det kan alltså se ut som om vi byter kärnkraft mot huvudsakligen vatten och vind, som ligger ungefär lika i CO2. Beroende på scenario kan det tillkomma mer eller mindre sol, som är sämre men inte direkt dåligt, och gas, som är väldigt mycket sämre men som troligen inte kommer användas så mycket att det spelar jättestor roll i slutändan[8]. Alltså, man vinner inget i CO2-väg, men förlorar kanske inte heller? Eller okej, man förlorar kanske en del, men inte så mycket?

Fel igen.

Den stora förlusten syns inte om man bara tittar på svenska utsläpp[9]. Men växthusgaser är globala. Ni vet, think global, act local.
Vi återvänder till reglerkraften. Alltså att snabbt kunna kompensera för svängningar i, bland annat, intermittent produktion som vindkraft. De bästa och mest använda reglerkraftslagen är vattenkraft och gas. Sverige ligger här väldigt bra till internationellt, med vår omfattande kapacitet för vattenkraft. Så länge vi har kärnkraften kvar, och har god överföringskapacitet, kan vi sälja vattenkraft som reglerkraft till andra länder. Dessa andra länder utan massiva mängder vattenkraft skulle annars behövt använda gas som reglerkraft.
Så – och det här är viktigt – om Sverige med en övergång till stora mängder intermittent produktion självt behöver all sin vattenkraft för både ökad produktion totalt och ökad reglerförmåga, då kan vi inte längre sälja reglerkraft till vattenkraftfattigare länder. De länderna måste då använda gas som reglerkraft.
I en första approximation kan man säga att ökat eget reglerbehov i Sverige får samma effekt som motsvarande utsläpp av fossilgas någon annanstans.

Sålunda kommer en svensk övergång till 100 % förnybart att globalt öka CO2-utsläppen, och med svenska mått kommer ökningen bli stor. Jag vill inte försöka mig på några siffror, men det är inte ignorerbara mängder.
Yay?

Här vill jag åter lägga in min vanliga brasklapp. Jag är inte emot förnybar energi generellt. Ska vi fixa klimatet behövs alla CO2-snåla energikällor. Jag välkomnar sol och vind även i Sverige – men i måttliga mängder. Att integrera måttliga mängder intermittent produktion är inget större problem. Det är när man får för sig att göra intermittent produktion till dominerande inslag som problemen uppstår.

Nu är det dags att, som utlovat ovan, ta sig an
Kostnaden för utbyggnad av 100 % förnybart
Sweco har efter bästa förmåga uppskattat kostnaden för båda scenarierna, och de landar ganska lika – det kan avrundas till 1600 miljarder kronor i dagens penningvärde.

Sextonhundra miljarder alltså. Okej. Men – viktigt att notera – det är den totala investeringskostnaden. Investeringar skulle behöva göras även om man inte går över till 100 % förnybart. Men hur mycket?
Svårt att veta. Sweco har själva inte räknat på det (jag har frågat dem). Men vi kan ju alltid göra en gissning, för att få en storleksordning. Så här ser Swecos resultat ut i diagramform, dock fram till 2050:

Låt oss anta att investeringsnivån mellan 1991 och 2010, kanske 2020, är indikativ för behovet om man inte satsar på 100 % förnybart. (Sedan åtminstone tio år har det byggts ut ganska mycket förnybart i Sverige, vilket kan tänkas påverkar siffrorna för de åren.)
Och så är det 33 år kvar till 2050. Man kanske landar på… 600 Gkr? Mellan tummen och pekfingret. Mer kunnigt folk än jag har uttryckt att det kan vara en siffra i överkant. Men ändå. Låt oss köra på den siffran, väl medvetna om att den är en grov gissning.
Då får vi en merkostnad för 100 % förnybart fram till 2050 på, i runda slängar, 1000 Gkr. Tusen miljarder kronor.

Vad hade man annars kunnat göra för tusen miljarder kronor?
En hel del va.
För att bara ta ett exempel, man skulle kunna bygga ny kärnkraft. Vad kostar det egentligen att bygga ett kärnkraftverk? Det är av flera skäl svårt att säga, men Analysgruppen höftar med ca 50 Gkr för en hyfsat stor reaktor. Låt oss anta att de varit för optimistiska, och vi ökar kostnaden med 50 %. Då skulle vi kunna bygga tio helt nya reaktorer, vilket är det maximala enligt svensk lag i dag. Tio nya reaktorer som producerar stora mängder CO2-snål el, mer än vi någonsin fått ut av kärnkraften tidigare. Vi skulle inte behöva förvägra våra grannar klimatvänlig reglerkraft. Och vi skulle fortfarande, efter att ha byggt kraftverken, ha växelpengar pengar över till den där jämrans höghastighetsjärnvägen.

Eller om man tycker att höghastighetsjärnvägen är omotiverat dyr skulle man, utöver sina tio kärnkraftverk, kunna köpa utsläppsrätter för pengarna. Det är ett rent tankeexperiment, men om man räknar med dubbelt så högt pris på utsläppsrätter som i dag (dvs då 100 kr/ton CO2) skulle man på detta vis kunna sätta stopp för utsläpp av 2,5 Gton CO2. Vilket, om man räknar med att Sverige släpper ut ca 60 Mton per år, motsvarar drygt 40 års utsläpp från hela Sverige av i dag.

Men som sagt,
100 % förnybart handlar inte om att sänka CO2-utsläppen. Hade utsläppen varit i centrum hade man kunnat definiera målet som fossilfritt eller hållbart. Men när man säger förnybart, då är målet att bli av med kärnkraften.
Och det kan man ju vilja. Jag tycker det verkar dumt. Jag har skrivit åtskilligt om det, och en bra utgångspunkt är mitt inlägg Förtvivla först i morgon (Ja. Ja, både det och det här inlägget har tagit sina namn från Kjell Höglund.), där jag bland annat länkar till min genomgång av hanteringen av använt kärnbränsle (vilket ändå är ett irrelevant argument i sammanhanget, använt bränsle har vi ju redan även om vi stänger all kärnkraft i morgon). Men det är klart man ändå kan välja att sätta utrotandet av kärnkraft högst på agendan.
Då tycker jag dock man bör vara öppen med att det är målet. Man ska framför allt inte låtsas att man tycker att växthuseffekten är det primära problemet.

Så för att sammanfatta.

• Sverige har ovanligt goda förutsättningar för att gå över till 100 % förnybart.
• Att gå över till 100 % förnybart kommer bli ganska svårt, men det går.
• Att gå över till 100 % förnybart kommer bli ohyggligt dyrt, mycket dyrare än att behålla kärnkraften, men det går.
• Att gå över till 100 % förnybart kommer sannolikt innebära att el inte alltid kommer finnas tillgängligt, och elpriserna kommer i snitt troligen att stiga väsentligt.
• Att Sverige går över till 100 % förnybart kommer något öka CO2-utsläppen inom Sverige, och globalt att med svenska mått öka dem kraftigt.
• Det enda man egentligen uppnår med att få Sverige att gå över till 100 % förnybart är att man blir av med kärnkraften.

Jag ser inget egenvärde i att ha kärnkraft. Däremot är det instrumentella värdet svårförnekat, om man nu tycker att det är viktigt att fixa klimatet.
Jag skulle så hemskt gärna vilja att Sverige i allmänhet och det beslutande Sverige i synnerhet tog sig en allvarlig funderare på: Vad är det egentligen som är vårt viktigaste mål, och vad är det värt att nå det?

Smärre tillägg:
Det mest osäkra i det här inlägget är kostnadsuppskattningen av ”nollalternativet”, alltså de investeringar som skulle behövas fram till 2050 för att behålla nuvarande energimix. Lyckligtvis spelar det för resonemanget inte så stor roll om merkostnaden för 100 % förnybart bli 700, 1000 eller 1300 Gkr. Faktum är att även om merkostnaden vore noll – vilket jag håller för distinkt osannolikt – kvarstår den viktigaste poängen: 100 % förnybart i Sverige skulle ge ökade CO2-ustläpp globalt.

[1] Undantaget förstås om man kan lagra energin. Ett av mycket få realistiska alternativ att i dag göra det i stor skala är pumpkraft, alltså att man pumpar vatten till ett magasin för senare användning som vattenkraft. Sådant antas i scenario 1. Batterier kan fungera lokalt, i liten skala och för korta tidrymder, men är inte ett realistiskt alternativ i stor skala. Varför? För att det skulle ta Teslas Gigafactory nästan precis tusen år att producera batterier så att det motsvarar magasinen hos dagens svenska vattenkraft.

[2] Dels för att inlägget inte ska bli absurt långt, dels för att jag inte är säker på att jag verkligen förstår svängmassa tillräckligt bra för att bre ut mig om det i detalj. Sweco-rapporten ägnar i alla fall en del uppmärksamhet åt begreppet.

[3] En tumregel är att ungefär upp till respektive intermittenta energislags kapacitetsfaktor går det hyfsat bra att hantera, sedan börjar det bli svettigt. Kapacitetsfaktor i sin tur är hur stor andel av tiden som energi produceras. Vind i Sverige ligger på runt 25-40 %. Sol på kanske 10 %.
Detta blir givetvis viktigt för den totala mängden energi man kan plocka ut. Installerad effekt är en sak; när man omvandlar det till hur mycket energi som över tid kan plockas ut måste kapacitetsfaktorn med.

[4] Inte sällan hävdas att när vi i framtiden byggt ut det europeiska elnätet så att överföring mellan länder har mycket större kapacitet än i dag så kommer problemen med tex vindkraftens intermittens att försvinna, för när det blåser någonstans är det stiltje någon annanstans.
Det finns dock skäl att inte vara så optimistisk om det. Visst, i någon mån stämmer det. Men jag har läst en rapport (har tyvärr inte någon länk kvar) där man studerat just detta och sett ganska tydligt att när det blåser mycket tenderar det att göra det i större delen av Europa, och vice versa, är det stiltje så är det ofta lugnt i ett stort område.

[5] Timpriser över året. Svängigt blir det.

[6]  Jag har av den anledningen lite svårt att förstå vad vi egentligen ska med solkraft till i Sverige, åtminstone på elnätet. Dess främsta verkan tycks vara att dumpa elpriserna så att alla producenter går back, inklusive solkraftägarna själva. Det jag kan tänka mig är att man i Sverige, till följd av att elen är billig när solen gassar, börjar installera luftkonditionering i stor skala. Dess behov sammanfaller ju verkligen med solgass. Det skulle öka den totala elförbrukningen och likaså mätbart öka CO2-avtrycket, men kan också vara bra att ha om sommartemperaturerna skenar.

[7]  Exakta siffror beror på vem man frågar, livscykelanalyser är svårt, men en källa så god som någon är Wikipedia (första tabellen).

[8] Den snabbtänkte inser att om gaskraftverken inte kommer användas så mycket kommer de förstås heller inte vara lönsamma att bygga. Det kommer alltså krävas antingen en rejäl subvention av fossilkraft (för att nå 100 % förnybart), eller att man bygger om prissättningen så att man får betalt för att tillhandahålla reservkraft.

[9]  Det har gjorts försök att uppskatta de nationella effekterna. Ett sådant refereras här, där man uppskattar att det skulle leda till en fördubbling av svensk elproduktions CO2-utsläpp.

This entry was posted on onsdag 4 oktober, 2017 at 18:42 and is filed under Energetiskt material, Politik. You can follow any responses to this entry through the RSS 2.0 feed. Both comments and pings are currently closed.