Sveriges elförsörjning, del 1

2009-02-06 11:52, Edited at: 2010-06-11 12:03

Kort om elektricitetens historia

Långt före människan fanns elektricitet i mycket kraftiga urladdningar i form av blixtar som sedan skrämde alla våra förfäder också genom åskknallen. Även om vi idag vet att en blixt är en kortvarig mycket kraftig elektrisk urladdning från åskmoln till åskmoln eller mellan åskmoln och mark har vi all anledning att på allt sätt undvika att bli ”åskledare”. Våra förfäder som inte hade vår kunskap var helt säkra på att det var onda åskgudar som skickade blixt och dunder ner till jorden. Först år 1831 upptäckte en engelsk fysiker fenomenet ”elektricitet”. Ganska länge hade man använt vattenkraft för att driva skovelhjul. De drev i sin tur sågverk och kvarnar. Genom upptäckten av elström lärde man sig att utnyttja det rinnande vattnet för att skapa elektricitet, som man också lärde sig att förflytta genom elnät och använda flera mil bort. Göteborg var först med ett elverk som gjorde att man såg ”stadens ljus” även nattetid. Året var 1884. Idag är den industrialiserade världen mer beroende av elström än av olja både inom hemmen och inom industrin. När vi måste lämna oljan beroende på att oljan tar slut (peak oil) blir elberoendet ändå större. Över 2 miljarder människor på jorden har inte tillgång till elektricitet i dagsläget.

Energi och elproduktion

Om man förenklar lite kan man säga att energi är rörelse eller möjlighet till rörelse. Vi människor får vår energi genom den luft vi andas och den mat vi äter. Ursprungligen kommer nästan all energi från solen. Växterna får sin energi från solen liksom solen ligger bakom luftens syresättning. Solenergi finns lagrad i allt ifrån gröna växter till ved, kol, olja och gas. Solen ger upphov till vind- och vågkraft. De enda nu kända energikällor som inte har solen som direkt upphov är uran, värme från jordens inre och tidvattenkraften. Energi kan inte förstöras, men kvaliteten och möjligheten till ytterligare tillvaratagande försämras under omvandlingarna. När energi från t.ex bensin i en bil har övergått i värme och rörelseenergi blir det allt svårare att fånga upp och återanvända de nya energiformerna. Solenergi kan direkt uppfångas i solceller (el) och solfångare(värme). Så länge det finns liv på jorden och molnen inte stänger ute allt solljus har vi i stort sett obegränsad tillgång till detta energislag. Det är därför som forskningen inom detta område behöver allt stöd i världen.

Elproduktion kan alltså ske på flera olika sätt. Elektricitet är liksom vätgas och i viss mån värme en energibärare. Olika energislag kan genom energibärare(visserligen med effektförluster) transporteras över stora avstånd. Beroende på vilket energislag vi talar om kan det vara mer ekonomiskt att transportera själva energislaget t.ex olja till oljekraftverket istället för att först göra el av den och därefter mata ut den på en elledning. Detsamma kan sägas om gas som vi också transporterar genom långa gasledningar. Förutom i sagans värld är det ju svårt att ”stänga in”solljus och transportera vidare – direkt solenergi måste alltid omvandlas till el eller värme för att kunna transporteras. Värme kan ju bara transporteras kortare sträckor innan den kallnar – det gäller även vattenburen värme.

Värmeenergi får man också genom att i värmekraftverk värma vatten till ånga. Som bränsle används torv, ved, kol, olja, gas, biobränsle, avfall och uran. Ångan sätter en turbin i rörelse som driver en generator, som ger elström.

Lägesenergi finns i flera former. På Island används mycket termisk energi, som är åtkomlig i länder med vulkaniskt aktiv berggrund. Den lägesenergi som används mest i Sverige för närvarande är den energi som finns i vatten som rinner från en högre nivå till en lägre. En vattenturbin ger rörelseenergi till en generator som omvandlar denna energi till elström. Vågkraft, vindkraft, och tidvattenkraft är olika former av rörelseenergi, som också via generatorer kan ge elström.

Solstrålning omvandlas till el i solceller som kan vara kieselbaserade, tunnfilmssolceller och molekylära solceller (Grätzelsolceller) som är under utveckling (bl.a Ångströmslaboratoriet i Uppsala).

Vindkraft, vågkraft, tidvattenkraft, termisk kraft och solenergi är energislag som är förnyelsebara och kan användas utan risker att de tar slut. Torv, kol, olja, gas och uran finns i jordskorpan i begränsad mängd. Kol och uran räcker längst.

Sveriges produktion och konsumtion av elkraft

Elkonsumtionen i Sverige 2008 hamnade på 143,8 TWh. Det är en minskning med knappt 2 procent jämfört med 2007. Produktionen av el ökade med en halv procent, vilket gjorde att vi fick ett nettoöverskott år 2008. Överskottet exporterades.

Preliminär statistik för 2008:

Tillförsel (TWh) 2008 2007

Vattenkraft 68,3 63,7

Vindkraft 2,0 1,4

Kärnkraft 61,3 64,3

Övrig värmekraft 14,2 13,7

Netto export/import -2,0 +1,3

Totalt använt (S) 143,8 146,4

Vindkraften ökade blygsamma 0,6 procent. Minskningen i kärnkraft beror på driftstopp i Ringhals och Forsmark (styrstavar).

Drygt 50 procent av förbrukningen används inom industri , jordbruk och kommunikation. Drygt 20 procent används i privat konsumtion.

Eldistribution (kraftledningar)

”Två hål i väggen” har blivit ett enkelt sätt att få belysning och ström till alla våra elektriska apparater i hemmen. Elintensiva industrier som smältverk och pappersbruk ser ut att få sina ljusbågar respektive massakokare direkt från himlen respektive underjorden. Det är enorma transportleder i form kraftledningar som har gjort det möjligt att transportera el över stora avstånd. Världens första 380 000 (380 kw)voltsledningar driftsattes 1952. Det var elkraftens första ”motorväg”. Den leder strömmen 100 mil från Harsprångets kraftverk till Mellansverige. Det var en världssensation att man kunde sända växelström så långt i ledningar på 25 meter höga stolpar. Harsprånget är fortfarande vårt största vattenkraftverk. De regionala och lokala näten kompletterar stamnätet och för elen vidare ut till stora industrier och mindre förbrukare. De lokala näten har idag en längd på ca 470 000 km och består både av luft-och jordkablar.

Idag består stamnätet av l5 000 km högspänningsledningar. Stamnäten ägs och administreras av Svenska kraftnät i statlig regi. Strömmen slussas sedan ut i regionnäten och slutligen till de lokala näten. De statliga kraftnätsbolagen i Norden (Svenska kraftnät, Stattnet, Fingrid och Energinet.dk) ingår i samarbetsorganet Nordel.

Elpris och elhandel

Priset på elenergi sätts på Nord Pool – navet i den nordiska elmarknaden. Förutom att bedriva kortsiktig handel till s.k.spotpriser kan aktörerna också säkra elpriset mot förändringar i spotpriset genom terminer och optioner. På Nord Pools marknad kan aktörerna säkra elpriset med hjälp av futures och forwards för en tidsperiod på upp till 4 år. Eloption är ett finansiellt instrument för riskstyrning och prissäkring av framtida intäkter och kostnader knutna till handel med elkontrakt. Även bilaterala avtal ( avtal mellan två parter) kan förekomma.

Med alla dessa instrument som styr det rörliga priset (spotpriset) är det inte så konstigt att det för oss konsumenter ganska självklara slutsatserna vi har om priserna inte alltid stämmer med marknaden. Ökad/minskad nederbörd, variationer ifråga om insatsvarornas pris(kol, olja och gas) och högre eller lägre utomhustemperatur är ju faktorer som vi alla kan se eller känna. Om terminssäkringar och riskstyrningar för några år framåt i tiden har gjorts för en stor del av produktionen får dessa faktorer inte genomslag på det rörliga priset förrän efter några år. År 2007 var den totala elproduktionen i Norden 397,3 TWh. År 2005 var handeln på Nord Pools finansiella marknad 786 TWh (där handel med terminer ingår). Någon direkt uppgift om bara terminshandel finns inte - inte heller senare uppgift än 2005. Däremot kan man se på Energimarknadsinspektionens diagram att terminspriserna på Nord Pool succesivt närmat sig spotpriset på samma börs. Möjligen kan man dra den slutsatsen att en stor del av elen säljs med bundna avtal till konsumenterna. Producenterna prissäkrar sedan dessa avtal via terminer. Utrymmet för en egen prisutveckling för spotpriset blir då pga små volymer begränsat och det priset tenderar då att följa terminspriserna.

De senaste två åren har även systemet med utsläppsrätter tillkommit för att styra produktionen mot mindre koldioxidutsläpp. De nyintroducerade elcertifikaten syftar till samma sak, nämligen att ge incitament till att få vindkraft lönsamt och därmed öka kodioxidfria elprodukter. Elcertifikaten påverkar privatkonsumtionsledet och utsläppsrätterna alla som köper el. Kostnaderna för detta stannar inte i produktionsledet utan överförs till konsumtionsledet.

EU driver på utvecklingen mot större gemensamma energimarknader

Idag finns ett antal el-förbindelser som gör det möjligt att överföra el dels mellan de nordiska länderna och dels andra marknader (Tyskland, Nederländerna, Polen, Baltikum och Ryssland). Detta gör att dessa länder har tillträde till den nordiska marknaden Nord Pool och där kan köpa och sälja el till Nord Pools priser. Detta får givetvis till följd att t.ex Vattenfall som producerar mycket kolkraft i Tyskland (EEC-marknaden) för över mycket billig svensk vattenkraftsel till Tyskland och för in dyr kolkraftsel till Nord Poolsbörsen. Fortum kan från Ryssland ofta köpa billig oljekraftproducerad elström och sälja vidare till ett högre pris på den nordiska börsen. Begränsningarna finns bara i ledningskapaciteten mellan länderna. Finns det bara en ledning kan man endast föra över ström mellan de sammanknutna länderna i en riktning åt gången. EU har prioriterat ett antal utbyggnader som skall utöka utbytesmöjligheterna mellan länderna inom EU. Nord Pools marknadens priser och EEC:s (Norra Tyskland) närmar sig snabbt varandra. En begränsning för gemensamma europeiska marknader är att energiförlusterna ökar kraftigt när överföringsavstånden blir längre. De här faktorerna har ändå gjort att konsumenterna på Nord Poolsbörsen inte betalar det billiga vattenkraftspris de skulle ha haft om Sverige eller Norden varit en isolerad marknad. Marknadspriset drivs nästan alltid till en nivå som gör att bränslekostnaden för den dyrare kol-och gasproducerade elen täcks. De stora producentaktörerna på den nordiska elbörsen är få och har oligopolliknande möjligheter att påverka elpriset. Elproducenterna Vattenfall och EON som båda har en nordisk och tysk marknad har mycket stora möjligheter att agera på två börser och på det sättet göra mycket goda vinster.

För en säljare av el på den nordiska börsen kan det ofta också vara ekonomiskt fördelaktigt att i vattenmagasinen spara energi när det är hög nederbörd och ersätta den med kolkraft eller kärnkraft som är svårare att snabbt ställa om mellan hög och låg produktion.

De största elproducenterna i Sverige är Vattenfall, EON(tidigare sydkraft), Fortum (Finland), och Statkraft (Norge)