Transcript Smarta elnät i Sverige
2011
Smarta elnät i Sverige
Pontus Hedén och Emma Lundblad Institutionen för Energivetenskap MVKN10 Energitransporter 9/29/2011
Sammanfattning
Med miljömål som säger att vi ska öka andelen förnyelsebara energikällor och samtidigt minska energianvändning, krävs smarta elnät. För att kunna ersätta fossila bränslen med förnybara energikällor krävs alternativ krävs en reservkraft för när vinden har mojnat eller solen inte visar sig. Alternativet är att införa någon typ av energilager där energin kan sparas och omvandlas till el vid behov. Det krävs inte bara ny teknik utan även ett förändrat beteende hos konsumenterna. I och med smarta elnät kan privatpersoner enkelt producera och sälja egen el och vilket innebär ett större engagemang och förståelse för energisituationen. Alla beståndsdelar i dessa är av vikt för att målen ska uppnås. 2
Innehållsförteckning
3
1 Inledning
År 2007 fattades ett beslut av Europeiska Rådet som kallas 20-20-20-målen. Dessa gäller för hela EU och innebär att utsläpp av växthusgaser ska minska med 20 procent jämfört med år 1990, minst 20 procent av energin som används skall vara förnybar och energieffektiviteten skall öka med 20 procent jämfört med prognosen för 2020. Dessa tre mål skall uppnås senast år 2020.
1 Målen delas upp på medlemsländerna utifrån deras förutsättningar. Sverige är ett av de länder som har fått ett högre individuellt mål på 40 procent minskade växthusgasutsläpp. Vad gäller energieffektivisering ligger Sveriges, precis som EUs, mål på 20 procent.
2 Andelen förnybar energi i Sveriges energiproduktion uppgick 2009 till 44,7 procent 3 . Från EU har Sverige fått ett direktiv med bindande mål om att fram till 2020 öka andelen förnybar energi till minst 49 procent 4 . Utifrån detta har Sverige satt upp ett nationellt mål om att till 2020 öka andelen till 50 procent. Det har även satts upp en nationell planeringsram för utbyggnaden av vindkraft. Enligt den ska det 2020 produceras 30 TWh vindkraft, varav 20 TWh landbaserad och 10 TWh havsbaserad 5 . Detta kan jämföras med energiproduktionen från vindkraft 2009 som då stod för 2,5 TWh 6 . Vindkraft, tillsammans med andra förnybara energikällor såsom solenergi, är en oförutsägbar energikälla med stora variationer i elproduktionen. Vindhastigheten kan ändras väsentligt över ett dygn. För att kunna hantera en utbyggnad av vindkraften måste elnätet kunna balansera oregelbundenheten. Även om inte vindkraften kommer att byggas ut till 30Twh till 2020 så ökar andelen förnybar energi stadigt och med det kommer ett smartare elnät (smart grid) att behövas.
7
2 Smarta elnät
Definitionen av smarta elnät i EU är ”
Det nya elnätet som ska kunna hantera alla användare och deras behov och samtidigt klara hållbar och säker produktion av el
” 8 . Begreppet smarta elnät innefattar alltså inte bara elnätet utan alla funktioner i ett elsystem. Delar av
innehållet i ett smart elnät visas i Figur 1. Elnätet inkluderar sålunda både producenter och
konsumenter av el och har teknik för att hantera informationsöverföringar dem emellan. Smarta elnät kan även ha betydelse för att nå framtida miljö- och klimatmål.
9 1 Regeringen 2011A 2 Energimyndigheten 2011A 3 Energiläget 2010 4 Regeringen 2011B 5 Regeringen 2011B 6 Energiläget 2010 7 ABB 2011A 8 ABB 2011C 9 Elsäkerhetsverket 2011 4
Figur 1 Översikt över ett smart elnät 10 .
International Energy Agency uppskattade i sin rapport “
Energy Technology Perspectives 2010
” att den globala utvecklingen av smarta elnät ska kunna sänka CO 2 -utsläppen i hela världen med mellan 0,9-2,2 miljarder ton årligen fram till 2050 11 . Detta kan jämföras med Sveriges totala utsläpp av koldioxid 2009, vilket uppgick till 47 miljoner ton 12 .
2.1
International Smart Grid Action Network
Vid klimatmötet i Köpenhamn 2009 initierades forumet Clean Energy Ministerial (CEM), där Sverige ingår. För att främja hållbar energiteknik lanserade CEM 2010 tio initiativ, varav ett var det internationella programmet International Smart Grid Action Network (ISGAN) 13 . Den 31 mars 2011 fattade regeringen ett beslut om att Sverige ska delta i ISGAN 14 . Programmet ska innebära ett mångsidigt samarbete mellan länder för att förbättra och utveckla smartare elnät. Det ska också inspirera länder att sätta högre nationella mål än de annars skulle göra, samt hjälpa dem att snabbare göra framsteg mot dessa mål. I gruppen finns starka och inflytelserika länder såsom: USA, Kina, Ryssland, Indien, Japan med flera.
15 ”
Utvecklingen av smartare elnät är viktigt för att klara energiomställningen och en effektivare elanvändning. Att Sverige medverkar i detta program ser jag som en strategisk satsning för att både stärka elkonsumenternas ställning och kunna ligga i framkant av utvecklingen vilket också kan möjliggöra för exportintäkter, nya jobb och tillväxt
” säger näringsminister Maud Olofsson i ett uttalande i samband med att regeringen fattade beslut om Sveriges deltagande i ISGAN.
16 10 Larsson och Ståhl 2011 11 Clean Energy Ministerial 2011 12 Ekonomifakta 2011 13 Clean Energy Ministerial 2011 14 Regeringen 2011C 15 Clean Energy Ministerial 2011 16 Regeringen 2011C 5
3 Elnät 3.1
Dagens nät
Sveriges elnät sträcker sig från norra till södra Sverige i ett välutvecklat system som på cirka 100 år har nått en längd av 48 200 mil, motsvarande 13,2 varv runt jorden. Den totala längden är fördelad till 60 procent jordkabel och 40 procent luftburen ledning. Nätet är uppdelat i stamnät, regionnät och lokalnät. Stamnätet ägs av det statliga affärsverket och myndigheten Svenska Kraftnät och transporterar el från de stora kraftverken med en spänning på 400 kV. Elen går långa sträckor i stamnätet tills den når regionnäten där spänningen transformeras till mellan 130 och 20 kV. Denna del ägs av energibolag varav E.ON Sverige AB, Vattenfall AB och Fortum Power and Heat AB utgör majoriteten. Vidare transporteras sedan elen till lokalnätet där den successivt transformeras ner till 0,23 kV eller 230 V. Nu är våra hushåll redo att ta emot el med lagom spänning.
17 En översiktlig bild
av elnätet kan ses i Figur 2 nedan.
Figur 2 Dagens elnät från elproducent till konsument 18 .
I dagens elnät produceras elen centralt i stora anläggningar såsom vattenkraftverk där produktionen följer efterfrågan 19 . Det betyder att produktionen planeras utifrån hur mycket som har konsumerats vid motsvarande förhållanden tidigare. Om elen skulle ta slut finns ett antal reservkraftverk redo att startas upp 20 . Ett sådant reservkraftverk är det naturgaseldade Öresundsverket i Malmö 21 . Kraftflödet i nätet går enbart från producent till konsument 22 . 17 Svensk Energi 2011 18 EON 2011A 19 ABB 2011B 20 ABB 2011C 21 EON 2011B 22 ABB 2011B 6
3.2
Sveriges framtida elnät
I framtidens elnät kommer elproduktionen att dels ske på stora centrala anläggningar, men även på mindre lokala och kraftflödet går inte bara i en riktning utan i flera, se figur 3. Det betyder att konsumenten även kan vara producent. Både EU-krav och nationella drivkrafter kommer leda till mer förnybar energi som i sin tur leder till större variationer i nätet. De smartare näten hanterar detta genom ökad transmissionskapacitet och en mer flexibel användning hos konsumenterna 23 . Det kommer även att ställas krav på en balanserad reservkraft eller utveckling av energilager, se avsnitt 3.2.4 24 . Som tidigare nämnts följer i dagsläget elproduktionen efterfrågan, men i ett framtida, smartare nät kommer efterfrågan att följa produktionen istället och konsumenterna kan styra sin användning med hjälp av ny teknik. Driften av elproduktionen kommer, tack vare ny teknik, i större utsträckning vara baserad på information i realtid 25 . En förutsättning för ett smartare elnät är att konsumenter och industrier blir delaktiga i anpassningen av elanvändningen mot produktionen. Det betyder att elkrävande processer som inte är nödvändiga stängs av när belastningen på nätet är hög och körs när det finns stor tillgång på förnyelsebar el istället. För att det ska kunna genomföras krävs smarta elmätare hos konsumenterna och smarta styrsystem hos industrin.
26
Figur 3 Översiktlig bild över funktioner i ett Smart elnät 27 .
23 ABB 2011B 24 ABB 2011C 25 ABB 2011B 26 ABB 2011C 27 Fortum 2011 7
3.2.1
I hemmet
Ett smart elnät är inte fullkomligt utan hemmens bidrag. Ett hem blir smart genom intelligenta ellösningar och att de boende är aktiva elreducenter. Idag byggs redan energisnåla hus, ett första steg i riktning mot smarta hem, men även dessa kan bli bättre. Enkla knapptryckningar och alla lampor släcks i huset, värmen sänks med några grader, standby-apparaterna stängs av, markiser och persienner rullas ned för att minska värmestrålningen genom fönstren. Detta är bara några exempel på hur elförbrukningen kan minskas på enkla sätt. 28 Nio av tio svenskar är positiva till att sälja överskottsel till elbolagen om det vore möjligt. Vidare vill två av tre att staten ska uppmuntra utvecklingen genom att privatproducenter ska få bättre lönsamhet. Detta visas genom en undersökning genomförd av Fortum och TNS SIFO i juni 2011.
29 Idag är det relativt enkelt att sätta upp solceller och mindre vindkraftverk, vilket fler och fler gör. Somliga lyckas så pass bra att de inte bara täcker sitt egna energibehov utan får el över. Problemet kan vara att den momentana och inte den totala elproduktionen överstiger den momentana elanvändningen. Kanske levererar solcellerna el när de boende i hushållet befinner sig på jobbet och förbrukar energi på annan plats. Alternativen är då att kunna lagra energi eller få ut det på nätet och därmed sälja den till de som behöver. Detta leder till att elpriserna kommer variera beroende på tiden på dygnet, veckodag, årstid, väder samt utbud och efterfrågan. Med varierat elpris kommer kunderna försöka förflytta nödvändig men flexibel elanvändning till när priset är lågt. De kommer också vara mer restriktiva i det onödiga och överflödiga användandet och spara in el och pengar på så vis.
30 För att detta ska bli möjligt krävs det att huset kopplas samman till det smarta elnätet. Då kan ett datorsystem säga till när grön el är billig och med personliga förinställningar kan till exempel tvättmaskinen sättas igång då. Detta lär ske under natten när den totala elkonsumtionen går på sparlåga.
31 Metoden för denna typ av prissättning kallas
Demand Response,
eller
efterfrågestyrning
. Samtidigt som energianvändningen alltså kan minska, behöver inte elnäten överdimensioneras eftersom intensiteten jämnas ut över tiden.
32
3.2.2
Industri
Idag står industrin för ungefär 35 procent av den totala elanvändningen i Sverige 33 och Sveriges industrier kommer att spela en central roll i det smarta nätet. Dels kan mycket göras för att energieffektivisera processerna, men också se till att processer med låg prioritet kopplas bort när tillgången på el är liten. För detta krävs att industrierna förses med smarta styrsystem som kan hantera information i realtid. Industrierna kan, liksom hushållen, även förses med ett energilager som kan användas när tillgången på el är liten. Dessa kan även användas som reserver vid elavbrott för att undvika driftstopp. Industrier i ett smartare elnät kommer att vara både producenter och konsumenter av el, där överskottet av den producerade elen säljs vidare eller lagras.
34 28 ABB 2011D 29 Fortum och TNS Sifo 2011 30 Bartusch et al., 2010 31 ABB 2011E 32 Larsson och Ståhl 2011 33 Energiläget 2010 34 ABB 2011F 8
3.2.3
Att bli elproducent
Rent tekniskt är det idag enkelt för den som önskar att bli elproducent. Först anmäler man sin anslutning till valt elbolag. Täcks det egna behovet, skickas överskottet ut på elnätet och kan användas av grannen. Det som behövs för att mata ut elen och få betalt är en mätare som kan ge timvärde på den levererade elen. Den som producerar mindre el än sin egen totala konsumtion kallas egenproducent och får ha en anläggning som ligger under 63 ampere och 43,5 kW. För egenproducenten återstår det endast att hitta ett elbolag som är villigt att betala för överskottselen. Som kommersiell producent överstiger den producerade elen den totala egna konsumtionen, vilket innebär att elbolaget förlorar en elkonsumerande kund. Därför betalar producenten som regel en avgift till sitt elbolag för mätning, avräkning och rapportering till myndigheter.
35
3.2.3.1
Energipolitik
I skrivande stund behandlar regeringen en rapport från Energimarknadsinspektionen som föreslår ändringar av lagar och regler som skulle innebära att elhandelsföretagen blir skyldiga att ta emot lokalproducerad el och använda nettodebitering. Elnotan skulle då baseras på skillnaden mellan köpt och levererad el hos egenproducenten.
36 Näringsdepartementet har lämnat flera förslag och bedömningar i regeringens proposition
2010/11:153 Stärkt konsumentroll för utvecklad elmarknad och uthålligt energisystem
. Där nämner de att konsumenternas ställning på elmarknaden bör stärkas. De är bland annat positiva till att elkonsumenterna ska ges timmätning av elförbrukningen och egenproducerad förnybar el bör underlättas.
”Ett införande av ett system med nettodebitering kan underlätta en sådan utveckling. Införandet av ett sådant system bör dock utredas närmare innan regeringen kan ta ställning i frågan.”
37 Idag får man enligt Skatteverket inte kvitta skatter mot varandra och nettodebitering är alltså än så länge förbjudet. En samlad grupp bestående av Svensk Energi, LRF, Sero och Svensk Solenergi menar dock att det finns ett sätt att komma runt förbudet. Nettoräkningen skall då göras innan skatterna tas hänsyn till och sedan beskatta nettot med energiskatt och moms.
38
3.2.4
Energilagring
Stora spänningsvariationer i elnäten är problematiska och något man vill motverka för att försämrad stabilitet och elkvalitet skall undvikas. I ett vattenkraftverk är det enkelt att reglera mängden el som ska skickas ut i ledningarna genom att vattenflödet till turbinerna ändras. Ett kolkraftverk fungerar på samma sätt, ju mer el som behövs, desto mer eldas på. Tyvärr gäller inte samma förutsättningar för vindkraft och solceller, där är det naturen som bestämmer hur mycket och när el kan produceras. Elbehovet varierar över dagen och även när solen är i moln och vinden inte blåser, finns elbehovet kvar. Därför krävs det möjligheter att lagra energi för dessa tillfällen. Antalet rena elbilar och hybridbilar, som kombinerar el och bensin, har blivit större med tiden. Vid en elbrist kan bilarnas batteri användas som reserv, förutsatt att de är laddade. Detta är endast en 35 Energimyndigheten 2011B 36 Energimyndigheten 2011B 37 Näringsdepartementet 2011 38 Karlberg 2011 9
dellösning på problemet och täcker inte de stora variationerna, då behövs mer rejäla lagringar. Nedan listas några exempel på hur energi kan lagras vid överskottsproduktion av el.
39
3.2.4.1
Pumpkraftverk
Vatten pumpas upp till en högre altitud och får därmed en högre lägesenergi. Vid behov görs processen omvänt och fungerar som ett vattenkraftverk med vattenflöde genom en turbin. Problemet kan vara att hitta en naturlig plats för installationen. I övrigt är det en gammal metod som delvis har använts i Sverige.
40
3.2.4.2
Litiumjonbatterier
Batterier har sedan länge använts som energilagring. ABB lanserade år 2010 ett energilagringssystem som bygger på litiumjonbatterier. Då kunde det ge en effekt på 20MW i 15-20 minuter 41 . Batterier förbättras kontinuerligt och i år (2011) presenterades en nanoteknik som ska ladda batterierna 40-60 gånger snabbare än vad som tidigare är uppnått. Batterier fungerar i småskalig lagring och nu återstår det att se hur väl det går med den storskaliga. Nackdelen med litiumjonbatterier är det ännu höga priset. 42
3.2.4.3
Vätgas
Idag är det billigaste sättet att producera vätgas genom ångreformering av naturgas, vilket inte baseras på en förnyelsebar energikälla 43 . Ett annat sätt att framställa vätgas är genom elektrolys. El används till att genom elektrolysen sönderdela vatten i vätgas och syre. Vätgasen används sedan i en förbränningsmotor eller till att driva en bränslecell, vilka båda kan generera el. Elektrolys är idag en relativt dyr process och cirka 30-40 procent av energin går förlorad i processen.
44
3.2.4.4
Tryckluft
Komprimerad luft pressas ner i berglager. Tryckluften kan sedan driva turbiner vid behov. Vad som skiljer framtidens tryckluftslager från befintliga är att processen skall försöka göras adiabiatisk. Det innebär att värmen från den komprimerade luften inte försvinner. I skrivande stund pågår ett sådant projekt, ADELE – Adiabatic compressed-air energy storage (CAES) for electricity supply, i Stassfurt, Tyskland. Här skall RWE Power, General Electric, Züblin och DLR försöka öka verkningsgraden från 55 till 70 procent.
45
Figur 4 Ett tryckluftsenergilager som planeras byggas i Tyskland 45 .
39 ABB 2011G 40 Statkraft 2011 41 ABB 2011H 42 Rulison 2011 43 Vätgas Sverige 2011 44 Energigas Sverige 2011 10
3.2.4.5
Svänghjul
En elmotor sätter en kropp i rotation i vakuum och lagrar på så sätt energi kinetiskt. Vid behov omvandlas sedan den kinetiska energin i svänghjulet till el via en generator 46 . I New York finns en anläggning som färdigställdes i juli 2011 som kan lagra 20MW 47 .
4 Projekt
De smarta elnäten är än så länge endast i startgroparna och tekniken måste utvecklas och information spridas. Innovation sker på olika håll i energibranschen och i Sverige pågår nu (2011) två storskaliga projekt för att utveckla smarta elnät, ett på Gotland och ett i Stockholm.
4.1
Smart Grid Gotland
På Gotland pågår ett projekt med att införa ett smart elnät. Första delen av projektet finansieras av Energimyndigheten och Vinnova och är ett samarbete mellan ABB, Vattenfall, Gotlands Energi och KTH. Gotland är lämplig som testplats för ett smartare elnät eftersom ön har en förbindelse till fastlandet med högspänd likström, ett modernt distributionsnät och smarta elmätare hos konsumenterna 48 . Gotland har även en förbindelse med högspänd likström från södra delen av ön till Visbyområdet. Förbindelsen är viktig för att överföra kraft mellan de olika delarna av nätet samt upprätthålla kvaliteten på elen.
49 På Gotland finns över 150 vindkraftsverk med en total effekt på 110 MW och vindkraften beräknas inom kort att kunna täcka Gotlands topplastbehov vid full vindstyrka. För att inte oregelbundenheten i elproduktion ska bli ett problem planeras för ett energilager där vindenergin mellanlagras i litiumjonbatterier. Fler mål med projektet är: 50 förse nätet med ett intelligent styrsystem vilket i dagsläget enbart används i de stora transmissionsnäten undersöka om nätet kan anpassas till laddning av elbilar att möjliggöra för små producenter att leverera el till nätet att undersöka om konsumenternas smarta elmätare kan inkluderas i övervakningen av nätet genom att till exempel larma om elavbrott Tanken är att projektet ska starta i fullskala i början av 2012 om finansiering om 150 miljoner kronor kan säkras 51 .
4.2
Norra Djurgårdsstaden
Projektet Norra Djurgårdsstaden är ett samarbete mellan bland annat Fortum och ABB, men en rad andra företag deltar i projektet som delfinansieras av Energimyndigheten och Vinnova. Målet är att bygga en hållbar stadsdel som ligger i framkant i utvecklingen inom klimat, miljöteknik och hållbar 45 RWE 2011A 46 Beacon Power 2011A 47 Beacon Power 2011B 48 ABB 2011B 49 Alpman 2010 50 Alpman 2010 51 Alpman 2010 11
utveckling. Energianvändning, miljöeffektiva transporter, anpassning till ett förändrat klimat, kretslopp och livsstilsfrågor är de områden där miljöprofileringen är fokuserad.
52
Figur 5 Kartbild över var den nya stadsdelen Norra Djurgårdsstaden ska byggas 53 .
första bostäderna skedde i maj 2011. Totalt ska det byggas 10 000 nya bostäder och 30 000 nya arbetsplatser i området och runt 2025 beräknas det vara klart 54 . Så kallade aktiva hus byggs där det finns system som hjälper konsumenterna att bli energieffektiva genom att spara energi samt använda energin vid rätt tillfälle. Det ska även underlättas för de boende att bli producenter av el till exempel via solceller på hustaket 55 . En målsättning är att 30 procent av hushållselen ska produceras lokalt via solceller, vindkraft eller utnyttjande av överskottsenergi från andra delar av området 56 . Andra delar som ska ingå i projektet är: 57 utveckling av elnätet för att minska förluster och öka kvaliteten på elen i nätet utveckling av en metod för att ansluta fartyg i hamn till det lokala nätet oberoende av vilken elstandard det är ombord, utveckling av ett informationssystem för uppföljning av projektet som även kan bidra med data till framtida forskning utveckling av en metod för att öka konsumenternas medverkan på energimarknaden Norra Djurgårdsstaden är ett av 16 projekt världen över som ingår i Climate Positive Development Programme. Projekten ska bli bra exempel på hur städer kan växa klimatvänligt och visa vägen till en miljövänlig stadsutveckling.
58 52 ABB 2011I 53 Stockholm stad 2011 54 Stockholm stad 2011 55 ABB 2011J 56 ABB 2011K 57 ABB 2011J 58 Norra Djurgårdsstaden - Vision 2030 12
5 Diskussion 5.1
Smarta elnät
Med ett smartare elnät och smarta elmätare blir det enklare att in i detalj kartlägga elanvändningen i samhället. Det leder till att man lättare kan styra elkonsumtionen genom till exempel timdebitering. Följden blir att man kan minska energitopparna och få en bättre spridning av elanvändningen över dygnet. Med en bättre spridning kan de största energitopparna minskas, vilket innebär att elbolagen inte behöver köpa dyr och/eller smutsig el på den öppna marknaden eller starta dyra reservkraftverk. Eftersom elnäten dimensioneras efter den maximala belastningen behöver heller inte dessa byggas lika kraftiga och kostnaden kan därmed hållas nere.
Som konsument får man med en smartare elmätare i sitt hem en bättre insikt i sin elanvändning och hur pass elintensiva olika delar av boendet är. Detta leder till större medvetenhet och möjlighet att påverka sina elkostnader. Egenproducerad el är än så länge relativt nytt och den tekniska utvecklingen är i full gång. Det finns trots allt de som gjort investeringar i egna elproduktionssystem som genererar överskottsel. Denna el levereras ut på nätet efter kontakt med elbolaget. Problemet ligger i att det är svårt att få betalt för elen än så länge. Regeringen är positiv till utvecklingen med privatproducerad el, men det vore bra om det fanns krav på elbolagen att köpa in grön el från privatproducenter om detta fanns att tillgå. Smarta elnät kräver smarta och aktiva användare. För många människor räcker inte skälet ”det är bra för miljön” utan kräver direkt personliga och till exempel ekonomiska fördelar. En möjlighet att göra detta är att ha stora variationer i timdebiteringen. Detta skulle kunna fungera som styrmedel till att minska elförbrukningen vid höga priser, tillika energitoppar, och istället öka användningen när priset är lågt. Endast en liten del av elförbrukningen är så flexibel att den kan flyttas till natten, när priset skulle vara lägre, vilket medför att prisskillnaderna skulle behållas. Dock är frågan hur högt elpriset måste vara för att konsumenterna kommer att ändra sitt beteende. Om prisskillnaden mellan till exempel kväll och natt är små, minskar incitamentet för ett ändrat energibeteende. Blir det nattliga priset för billigt finns risken att folks benägenhet att spara på el minskar och standby blir ännu mer ett alternativ till att stänga av elektriska apparater helt. Det gäller alltså att hitta balansen mellan högsta och lägsta pris. En detaljerad kartläggning av elanvändningen i ett hus kan inskränka på de boendes integritet. Det blir enkelt att hitta rutiner och vanor. När och hur mycket ser de boende på tv? Hur dags går de upp på morgonen? När är huset tomt? När lagar de mat, används mikrovågsugnen ofta? Vilka vitvaror drar mest el/är äldst? Därför är det viktigt att man som privatperson har makt över den information själv eller att den är sekretessbelagd. Tanken med att använda elbilen som reservkälla är god, men det kan diskuteras huruvida det kommer ske och hur bra det vore. Man kan ifrågasätta hur många som kommer ha el- eller hybridbilar i framtiden. Elbilar är ingen självklar ersättare till bensin- och dieselbilen, andra alternativ såsom gas- och etanolbilar finns också med och slåss om framtida marknadsandelar. Om nu ändå elbilen skulle bli mer förekommande finns ändå problemet med laddningen. Det är inte alls säkert att bilen har nått en tillräcklig hög grad av laddning när man vill ha grön el. Det är också troligt att folk vill ladda sina bilar när de kommer hem från jobbet så att de har valfriheten att kunna köra redan på kvällen.Om elbilen får genomslag kommer den bli en ny belastning på elnätet. Även om all laddning 13
skulle ske på natten, vilket i sig inte är helt troligt, skulle detta inte hjälpa till att minska den nutida toppbelastningen eftersom mer el krävs. Belastningen kommer att vara jämnare över dygnet men den totala elanvändningen kommer att vara högre än vad den är i dag, om man bortser från andra energieffektiva åtgärder.
5.2
Energilager
Pumpkraftverk har både topografiska och ytmässiga krav och lämpar sig därför inte som energilager vid småskalig elproduktion eller till havsbaserade vindkraftparker. Däremot finns det potential för pumpkraftverk vid storskaliga landbaserade vindkraftsparker som befinner sig vid någon typ av upphöjningar i terrängen. Ett exempel på tillämpningsområde skulle kunna vara vid vindkraftsparker i svenska fjällvärlden. Pumpkraftverken är inte aktuella i Skåne, som är relativt platt, tätbefolkat och exploaterat. En form av energilager som gör framsteg är litiumjonbatterier. Dessa är effektiva när det gäller att fylla sitt syfte. En klar fördel med litiumjonbatterier är att samma teknik används på många olika ställen, i allt från telefoner till datorer och elbilar. Det medför att de utvecklas snabbare och att de blir billigare. Litiumjonbatterier lämpar sig för energilagring både i stor och i liten skala. Frågan är hur miljövänligt det är att byta ut dem allt eftersom de förlorar sin lagringskapacitet. Möjligtvis kan det vara en fördel att användningen av litiumjonbatterier blir mer storskalig och att återvinningen då kan göras mer effektiv och omfattande. Framställning av vätgas bör ske utan inblandning av naturgas för att det ska vara ett alternativ i miljövänlig energiproduktion. Elektrolys är i dagsläget dyrt men liksom andra tekniker bör priserna sjunka ju mer forskningen och användningen ökar. Den är flexibel och ställer inga krav på lokaliseringen, däremot på säkerheten eftersom vätgas är lättantändligt och explosivt tillsammans med syre. Billig elektrolys skulle innebära att vätgas kunde användas i gasbilar och konkurrera med elbilar. Vätgas direkt till tanken i gasbilen skulle undvika energiförluster vid eventuell omvandling av vätgas till el. Lagring av energi med hjälp av svänghjul och trycklyft är tekniker som i skrivande stund testas i olika delar av världen. Svänghjulen är mer flexibla vad gäller lokalisering medan tryckluftslagren ställer geologiska krav och är därmed inte lika flexibla. Båda teknikerna har potential för att lagra stora mängder energi i Sverige men behöver testas, utvärderas och utvecklas.
5.3
Framtid i Sverige
Att det genomförs två storskaliga projekt i Sverige visar på att många företag har insett vikten av att införa ett smartare elnät och ställa om samhället mot klimatsmartare lösningar. Att även staten har gått in som delfinansiär, genom Vinnova och energimyndigheten, visar på att det finns ett politiskt intresse, inte bara i teorin utan även i praktiken. Om projekten blir framgångsrika åskådliggörs möjligheterna för elproducenter, elbolag, privatpersoner och andra involverade företag att investera i tekniken och utvecklingen av smarta elnät. Det kommer dock vara en lång omställningsperiod innan hela Sverige kan innefattas av ett smart elnät. Omställning kommer att ske successivt, delvis för att informationen först och främst måste nå ut och delvis för att det kommer att krävas stora investeringar. I början kommer den nya tekniken att vara dyr utan statliga subventioner, vilket kan leda till att endast ett fåtal vågar gå i bräschen eftersom de riskerar dyrare och sämre teknik än vad 14
utvecklingen kan frambringa. Detta kan även leda till att det bara är de stora bolagen som har råd och vågar att satsa i början. Sverige som land får anses ha goda förutsättningar för en omställning, detta tack vare att vi huserar världsledande företag såsom ABB som redan anser sig ha tekniker för smarta elnät. Vi är ett ekonomiskt starkt land som uppvisar vilja att satsa på förnyelsebar elproduktion och vilja att framstå och vara ett föregångsland i klimat- och miljöfrågor.
6 Slutsatser
I omställningen till ett hållbarare samhälle bör smarta elnät vara en självklar komponent. Det finns politiska drivkrafter för ett införande av smarta elnät, men det finns fortfarande mycket som behöver göras för att förverkliga att det ska ske så friktionsfritt som möjligt. Sverige är på väg mot smartare elnät och tekniken samt kunskap finns till stor del. Det gäller dock att implementera, utvärdera och förbättra den.
7 Frågor
1.
2.
Ange tre olika typer av storskalig lagring av energi från förnyelsebara energikällor och redogör kortfattat hur de fungerar.
Pumpkraftverk, svänghjul, tryckluft, vätgas och litiumjonbatterier. Se avsnitt 3.2.4
Vad är nettodebitering och varför tillämpas det inte i Sverige?
Nettodebitering innebär att man betalar skillnaden mellan såld och levererad el till elbolaget. Det vill säga, man betalar bara för sin nettokonsumtion av el. Idag får man enligt Skatteverket inte kvitta skatter mot varandra och nettodebitering är alltså än så länge förbjudet
15
8 Referenser
ABB 2011A,
Varför behövs ett smartare elnät?,
http://www.abb.se/cawp/db0003db002698/ec0e694ea5d36127c12577ab0033f066.aspx
hämtad: 2011-09-22 ABB 2011B,
Gotland först med framtidens smarta nät,
http://www.abb.se/cawp/db0003db002698/be5d45ce73178831c125788500384649.aspx
hämtad: 2011-09-25 ABB 2011C, ”
Smart grids”=Smarta elnät,
http://www.abb.com/cawp/seabb361/b823cb445895db5fc12575a5003b1edb.aspx
hämtad: 2011 09-28 ABB 2011D,
Teknik för energisnålare hus och ett enklare liv,
http://www.abb.se/cawp/seabb361/ddfa450ba627b671c125744b0037d75c.aspx
hämtad: 2011-09 29 ABB 2011E,
Aktiva hus och aktiva konsumenter,
http://www.abb.se/cawp/db0003db002698/5654401568583638c12577ab00319b16.aspx
hämtad: 2011-09-29 ABB 2011F,
Vi hjälper industrin att utnyttja energin på bästa sätt
, http://www.abb.com/cawp/db0003db002698/2a46fb4449c84c17c12577ab0030e761.aspx
hämtad: 2011-09-28 ABB 2011G,
Energilager ökar stabiliteten i näten,
http://www.abb.se/cawp/db0003db002698/fd8c2c4ed504943cc12577ab00323fff.aspx
hämtad: 2011-09-24 ABB 2011H,
ABB lanserar SVC Light® med energilager,
http://www.abb.se/cawp/seitp202/59bfc40893fa2e0dc1257713005546da.aspx
hämtad: 2011-09-24 ABB 2011I,
Fakta,
http://www.abb.se/cawp/db0003db002698/4ae2799e78c3dd0bc12578fb004012a6.aspx
hämtad: 2011-09-25 ABB 2011J,
Det här vill vi göra,
http://www.abb.se/cawp/db0003db002698/b34a8c121945a002c12578fb003f1e70.aspx
hämtad: 2011-09-27 ABB 2011K,
Att bo, så här kommer det att bli
, http://www.abb.se/cawp/db0003db002698/a536536ace9337fbc12578fb00419430.aspx
hämtad: 2011-09-27 Alpman Marie 2010,
Gotland får smarta elnät
, publicerad i Ny teknik 24 november 2010 http://www.nyteknik.se/nyheter/energi_miljo/energi/article3021892.ece
hämtad: 2011-09-27 16
Bartusch et al., 2010, Potential of Hourly Settlements in the Residential Sector of the Swedish Electricity – Estimations of Risk Reduction and Economic Result, http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15435071003795857/ hämtad: 2011-09-29 Beacon Power 2011A,
About Flywheel Energy Storage
, http://beaconpower.com/products/about flywheels.asp
hämtad: 2011-09-29 Beacon Power 2011B,
First 20MW Flywheel Plant in Full Commercial Operation
, http://beaconpower.com/company/201107-gallery.asp
hämtad: 2011-09-29 Clean Energy Ministerial 2011,
Fact sheet: International smart grid action network
, Uppdaterad 7 april 2011, http://www.cleanenergyministerial.org/pdfs/factsheets/CEM2_Fact_Sheet_ISGAN_07April2011.pdf
hämtad: 2011-09-27 Ekonomifakta 2011,
Koldioxid
, http://www.ekonomifakta.se/sv/Fakta/Miljo/Utslapp-i Sverige/Koldioxid hämtad: 2011-09-28 Elsäkerhetsverket 2011,
Smarta elnät,
http://www.elsakerhetsverket.se/sv/Press/Nyheter/Smarta elnat/ hämtad: 2011-09-29 Energigas Sverige 2011,
Varifrån kommer vätgas?
http://www.energigas.se/Energigaser/Vatgas/Ursprung hämtad: 2011-09-24 Energiläget 2010, Utgiven av Statens energimyndighet 2009 Energimyndigheten 2011A,
Mål rörande energianvändning i Sverige och EU,
http://energimyndigheten.se/sv/Offentlig-sektor/Tillsynsvagledning/Mal-rorande-energianvandning i-Sverige-och-EU/ hämtad: 2011-09-29 Energimyndigheten 2011B,
Producera din egen el,
http://www.energimyndigheten.se/sv/Hushall/Producera-din-egen-el/ hämtad: 2011-09-26 EON 2011A,
Så här funkar elnätet,
http://www.eon.se/templates/Eon2TextPage.aspx?id=71380&epslanguage=SV hämtad: 2011-09-29 EON 2011B,
Reservkraftverk,
http://www.eon.se/templates/Eon2TextPage.aspx?id=48885&epslanguage=SV hämtad: 2011-09-28 Fortum 2011,
Smarta elnät,
http://www.fortum.com/countries/se/om-fortum/vara-projekt/smarta elnat/pages/default.aspx
hämtad: 2011-09-29 Fortum och TNS Sifo 2011,
Svenskarnas syn på småskalig elproduktion och hur den förändrats de senaste åren,
http://feed.ne.cision.com/wpyfs/00/00/00/00/00/15/95/95/wkr0007.pdf
hämtad: 2011-09-29 Karlberg 2011,
Det ljusnar för nettodebiteringen,
publicerad i Ny teknik 8 mars 2011 http://www.nyteknik.se/nyheter/energi_miljo/solenergi/article3121428.ece
, hämtad: 2011-09-29 17
Larsson, Örjan och Ståhl, Benjamin 2011, Smart ledning; – Drivkrafter och förutsättningar för utveckling av avancerade elnät, Vinnova Analys VA 2011:01, utgiven februari 2011, Vinnova Norra Djurgårdsstaden – Vision 2030. Stockholm stad. Tillgänglig pdf via http://www.stockholm.se/Fristaende webbplatser/Fackforvaltningssajter/Exploateringskontoret/Ovriga-byggprojekt-i innerstaden/Hjorthagen-Vartahamnen-Frihamnen-Loudden/ hämtad 2011-09-30 Näringsdepartementet 2011,
Förslag och bedömningar i regeringens proposition 2010/11:153 Stärkt konsumentkontroll för utvecklad elmarknad och uthålligt energisystem,
Pressmaterial 2011-06-23 http://www.sweden.gov.se/content/1/c6/17/16/37/a2bef579.pdf
hämtad: 2011-09-29 Regeringen 2011A,
Energisamarbete i EU
, http://www.regeringen.se/sb/d/5776/a/117988 hämtad: 2011-09-29 Regeringen 2011B,
Förnybar energi
, http://www.regeringen.se/sb/d/2448 hämtad: 2011-09-22 Regeringen 2011C,
Sverige deltar i program för smarta elnät
, http://www.regeringen.se/sb/d/14479/a/165290 hämtad: 2011-09-29 Rulison, Larry 2011,
The nanoscoop on a battery life,
publicerad 5 januari 2011, http://www.timesunion.com/business/article/The-nanoscoop-on-battery-life-937390.php
hämtad: 2011-09-27 RWE 2011A,
ADELE – Adiabatic compressed-air energy storage (CAES) for electricity supply,
http://www.rwe.com/web/cms/en/365478/rwe/innovations/power-generation/energy storage/compressed-air-energy-storage/project-adele/ hämtad: 2011-09-24 RWE 2011B,
Compressed-air energy storage
http://www.rwe.com/web/cms/en/183732/rwe/innovations/power-generation/energy storage/compressed-air-energy-storage/ hämtad: 2011-09-29 Statkraft 2011,
Pumpkraft,
www.statkraft.se/energikallor/vattenkraft/pumpkraft hämtad 2011-09-30 Stockholm stad 2011,
Norra Djurgårdsstaden,
http://www.stockholm.se/Fristaende webbplatser/Fackforvaltningssajter/Exploateringskontoret/Ovriga-byggprojekt-i innerstaden/Hjorthagen-Vartahamnen-Frihamnen-Loudden/ hämtad 2011-09-25 Svensk Energi 2011,
Elnätet,
http://www.svenskenergi.se/sv/Om-el/Elnatet/ hämtad: 2011-09-27 Vätgas Sverige 2011,
Vanliga frågor,
http://www.vatgas.se/fakta/faq hämtad: 2011-09-29 18