Elforsk perspektiv 1 2014 by Elforsk

Ett nyhetsmagasin från Elforsk

#1 2014

Sven Jansson ledde det svenska deltagandet i framtagandet av en ny standard för effektiv förvaltning.

Efterfrågeflexibilitet En flexibel elanvändning kan göra en framtida elmarknad med mycket vindkraft mera dynamisk.

Enmegavoltutmaningen Extra höga spänningsnivåer i kraftnäten möjliggör överföringar av el över mycket stora avstånd.

KÄRNKRAFTSRIVNING Lång och komplicerad process att riva kärnkraftverk – Sverige framhålls som föredöme.

Elforsk perspektiv

| 1

LEDAREN

INNEHÅLL # 1 2014

Inga enkla sanningar om smarta elnät

03 Notiser – framtidens smarta nät?

| Elforsk

perspektiv

05 Risk för fler prisspikar

med efterfrågeflexibilitet

06 Dags att se sanningen

08 Enmegavoltutmaningen

– svensk agenda för globalt kraftnät

11 Ny standard för effektiv

finns inga enkla sanningar. Vi behöver bygga mer kunskap om hur tekniken för smarta elnät bäst ska användas i det nya energisystemet.

i vitögat

förvaltning

12 Vattenkraft som nödkraft? 13 Notiser

14 Mer fokus på bränsle-

Energiforsk

Som många vet har Elforsks huvudägare utrett möjligheten att skapa en sammanhållen energiforskningsorganisation med arbetsnamnet Energiforsk. Tanken är att samla den forskning som bedrivs inom Elforsk, Värmeforsk, Svenskt Gastekniskt Center, SGC, och Svensk Fjärrvärmes forskningsprogram Fjärrsyn i ett nytt bolag. I skrivande stund pågår förhandlingar mellan berörda parter om ägaravtal och ägardirektiv för det nya bolaget. Det här är ett naturligt steg att ta. Med mera helhetssyn och systemtänkande ökar förutsättningarna för att klara framtidens utmaningar i energisystemet, och med en sammanhållen energiforskning kan vi effektivisera våra forskningsinsatser till gagn för våra kunder och för samhället i stort.

flexibilitet och cyklisk drift

process att riva kärnkraftverk

19 Notiser 20 Notiser

ELFORSK PERSPEKTIV Utgivare: Elforsk AB Ansvarig utgivare: Magnus Olofsson Producerad av: Kreativ Media AB Text, textbearbetning: Lars Magnell Redaktion: tel 08-15 61 68, lars.magnell@krem.se Grafisk form: Gabriella Lindgren Tryck: Planograf, 2014 Upplaga: 2 000 ex

Magnus Olofsson, vd Elforsk och Värmeforsk

16 Lång och komplicerad

Omslagsbild: Lars Magnell ElforskPerspektiv kan också laddas ner från www.elforsk.se

04 Efterfrågeflexibilitet

Foto: Lars Magnell

ag var på Världsenergikongressen i Sydkorea i höstas. Gräddan av smarta elnätsexperter var samlad. Som vanligt gavs en vag bild av smarta elnät. En afrikansk delegat frågade oförblommerat: ”Kan vi inte lösa detta med flexiblare elanvändning i stället för med smarta elnät?” Modigt, tänkte jag i mitt stilla sinne. Ordföranden i den globala smarta elnätsfederationen, professor Ronnie Belmans, harklade sig och sa det många av oss visste: ”Det är i allt väsentligt flexibilitet vi pratar om.” Han beskrev hur benämningen kommit till för snart tio år sedan. Diplomati i förhandlingar mellan EU och Eurelectric ledde fram till det olyckliga namnet. Hur som helst vill vi att elanvändningen mer ska följa tillgången på el från exempelvis vindkraft. Det är bra. Blåser det mycket ska värmepumpar dra på för allt vad som går och lagra in värme i ackumulatortankar och byggnadsstommar. Men vad händer då i elnäten? Jo, när många grannar har värmepumpar som går för fullt så ökar strömmen genom kablar och transformatorer. Och dubbleras strömmen så fyrdubblas värmeutvecklingen i de strömförande ledarna. Smarta elnät leder då till att nätförlusterna ökar från en redan betydande nivå (förlusterna i dag motsvarar hela den svenska vindkraftsproduktionen). Vad kan då göras? Det finns en enkel lösning. Kablar och transformatorer kan uppgraderas. Kablarna före sista transformatorn kan bytas från 10 kilovolt till 20 kilovolt som ett exempel. Högre spänning ger lägre ström för samma effektbehov. Då minskar förlusterna. Större och effektivare transformatorer kan ersätta mindre. Klenare kablar för lågspänning kan bytas mot grövre. På längre sikt är likström tänkbart. Allt kostar dock. Nu kraftsamlar Sverige och regeringen genom Samordningsrådet för smarta elnät. Erfarenheter från våra forsknings- och demonstrationsprojekt möts. Området är komplext och det

NOTERAT Foto:Statkraft

Varmförzinkat eller rostfritt att föredra Våren 2010

startades Elforskprojektet Korrosionsskydd av bergbultar med inriktningen att ta fram nya krav på korrosionsskydd av bergbult och andra produkter utsatta för sprickvatten från berg med hög kloridhalt. Efter två års provning är rekommendationen att om inte höga klorider i grundvattnet kan uteslutas, ska man överväga bergbultar i rostfritt material eller varmförzinkade bergbultar med epoxibeläggning för mycket lång teknisk livslängd. Detta på grund av att man påvisat att cementens alkaliserande verkan kan försvinna inom två år och att varmförzinkning kan förbrukas snabbt. För en säker bedömning av den tekniska livslängden hos olika bergbultar i bergtunnlar med höga kloridhalter i grundvattnet, är en tvåårig provning alldeles för kort. Därför bör provningen pågå ytterligare några år. Projektets slutrapport 13:91 kan gratis laddas ner från www.elforsk.se

Polymerrelaterade betongproblem Polymera material i kontakt med

betong förekommer i stor utsträckning i både kärnkraftverk och vattenkraftverk. Kunskapen om hur polymera material åldras och korroderar är dock i många fall begränsad. För att få bättre kontroll över hur tidens tand har påverkat materialen har en gemensamfinansierad kartläggning gjorts med finansiering från Elforsks två betongprogram. Att få en klar bild över läget är angeläget eftersom det är både dyrt och komplicerat att byta ut dessa komponenter, särskilt i de fall där de polymera materialen är ingjutna i betongkonstruktionerna. Även konditionen hos fogband och fogmassor kommer att undersökas.

Kartläggningen finns redovisad i Elforsks rapport 13:38 som gratis kan laddas ner från www.elforsk.se

Smart Grids 2010 – 2014 Som en följd av samhällets anpassning för att minska klimatpåverkan är intresset för att utveckla elsystemet i riktning mot nya produktions- och förbrukningsmönster stort. Forskningsprogrammet Smart Grids möter efterfrågan på framtidens elnät genom att göra det möjligt att mäta tillståndet i elnätet. Utav den erhållna informationen ska det sedan gå att detaljstyra elflödet samt utbyta information med prisaktörer. Nyttan av ett smart elnät är uppenbar och fördelar kan återfinnas hos alla aktörer. Kundnytta – Bättre tillförlitlighet, information av ev. elavbrott samt billigare elleveranser. Internnytta – Nätägare och elhandlare kan utföra många av sina

funktioner (reparationer, underhåll, spänningsstyrning, identifiering av bortkopplade kunder och lägre kostnader för eventuella investeringar) betydligt mer effektivt. Samhällsnytta – På systemnivå märks skillnaden i en förändrad produktion och ett annorlunda användningsmönster. Dessutom bidrar Smart Grids med en minskad miljöpåverkan och lägre överföringsförluster. Syftet med programmet är att samordna elbranschens utvecklingsaktiviteter för framtida intelligenta nät inom området Överföring & Distribution. Ta del av programmets rapporter på www. elforsk.se

Nytt program för kärnkraft ENSRIC (Elforsk nuclear safety related I&C program) är namnet på ett nytt forskningsprogram riktat mot kärnkraftens intressenter. Programmet har fokus på säkerhetsrelaterade styr- och kontrollsystem, processer och metoder. Syftet med programmet är att skapa underlag för kärnkraftsindustrin och Strålsäkerhetsmyndigheten som kan underlätta beslut rörande byte av system och metoder med mera. Detta så att en så låg livscykelkostnad som möjligt kan uppnås med bibehållen säkerhetsnivå. För mer info, kontakta: Monika Adsten, Elforsk monika.adsten@elforsk.se

Elforsk på Facebook Glöm inte att läsa om och gilla Elforsk på Facebook.

Elforsk perspektiv

| 3

Foto: Siemens

Efterfrågeflexibilitet – framtidens smarta nät? En flexibel elanvändning kan kapa effekttoppar och göra en framtida elmarknad med mycket vindkraft mera dynamisk. Genom att låta eluppvärmda hushåll och stora fastighetsägare anpassa sin elanvändning efter de faktiska elpriserna kan elsystemet klara större variationer i elproduktionen utan behov av reservkraft.

Flera vägar att gå

Ett sätt att åstadkomma efterfrågeflexibilitet är att stärka nätbolagens roll för att därigenom skapa förutsättningar för framtidens så kallade smarta nät. Det vill säga lokalnät som både distribuerar och tar emot elkonsumenternas mikroproduktion av el, el från lite större vindkraftverk och solkraftanläggningar och el från energilager. En annan väg att gå är att i stället ge elhandlarna (elleverantörerna) en stärkt roll för att därigenom skapa förutsättningar för en mer flexibel elanvändning. Rapporten redogör också för en modell med upprättandet av kapacitetsmarknader. 4

| Elforsk

perspektiv

Men, menar Johan Linnarsson på Sweco som står bakom rapporten: Det är i nuläget svårt att se hur efterfrågeflexibilitet skulle kunna bli verkligt med nuvarande regelsystem på elmarknaden. – Som det ser ut i dagsläget har de centrala aktörerna på elmarknaden – elhandlare och nätägare – ofta mer att förlora än att vinna på ett system med ökad efterfrågeflexibilitet. Ett annat problem är att de nödvändiga förändringarna som krävs för att införa ett system med flexibel elanvändning i flera fall innebär minskad frihet för aktörerna på marknaden och mer detaljreglering. Men det finns också i sig risker förknippade med de olika systemvarianterna av efterfrågeflexibilitet som nämns ovan. Det kan till exempel ifrågasättas om det är lämpligt att ge en reglerad aktör som nätbolagen ett så starkt inflytande över en elmarknad med efterfrågeflexibilitet. Man kan också fråga sig om det över huvud taget är möjligt att i så fall utforma en reglering som ger nätföretagen incitament att agera samhällsekonomiskt optimalt, säger Johan Linnarsson. Skulle i stället elhandlarna vara huvudpart i en modell för efterfrågeflexibilitet så finns frågetecken även där. Den uppenbara nackdelen är att elhandlare inte har någon kontroll över eller ansvar för den fysiska elleveransen. Det skulle också krävas en hel del administration för att ge dem det underlag som krävs för att kunna

planera inköp och fakturering av kunder utspridda över landet. Kapacitetsmarknader

Foto: Fortum

Fältförsök visar att det finns en betydande reglerresurs hos vanliga elkunder. En miljon eluppvärmda villahushåll har en reglerkapacitet på minst 2 000 MW, upp eller ner vid noll graders utomhustemperatur. Det konstateras i Elforsks senaste rapport i ämnet som ger en heltäckande bild av den flexibla elanvändningens möjligheter, hinder och alternativa utvecklingsvägar. Om utbyggnaden av vindkraft och solkraft fortsätter att öka kraftigt kommer troligtvis efterfrågeflexibilitet kunna konkurrera med reglering i befintliga kraftverk och sannolikt också i vissa fall med investeringar i ny topplastproduktion och investeringar i nät, lyder en av rapportens slutsatser.

Många skulle nog hävda att den lämpligaste model- Johan Linnarsson len för en mer flexibel elanvändning vore upprättandet av en kapacitetsmarknad. Erfarenheter från bland annat USA visar att efterfrågeflexibilitet har goda förutsättningar att till låga kostnader kunna konkurrera med elproduktion på marginalen via kapacitetsauktioner. – Men det är inte helt lätt att utforma regler för en kapacitetsmarknad som medger att elanvändning och produktion konkurrerar på lika villkor. Svårigheterna att optimera efterfrågeresponsen med hänsyn till både marknad och elnät blir heller inte självklart mindre bara för att en ny marknad införs, säger Johan Linnarsson. En annan svårighet för etablerandet av en mer flexibel elanvändning är att krav på en anpassning av regelverken kring elmarknaden just nu kommer från många håll samtidigt. Detta exempelvis när det gäller skapandet av gemensam nordisk slutkundsmarknad och införandet av en EU-gemensam energimarknad.

Flexibel elanvändning kan bli en viktig del i skapandet av framtidens så kallade smarta elnät. Om stora grupper eluppvärmda hushåll förmås anpassa sina inköp av el efter det för stunden rådande elpriset kan effekttoppar kapas och elsystemet bli mindre sårbart för svängningarna i den variabla elproduktionen.

Risk för fler prisspikar med efterfrågeflexibilitet

Inte aktuellt nu

Rapporten Övergripande drivkrafter för efterfrågeflexibilitet, 12:73, kan gratis laddas ner från www.elforsk.se

Flexibel elanvändning På en elmarknad som den nordiska, en så kallad energyonly-market, finns normalt sett inga incitament att begränsa sin elanvändning under höglasttimmar. Detta eftersom det underliggande elbörspriset bara ger en marginell påverkan på slutkundspriset. Eftersom ingen betalar för effekt finns därför en teoretisk risk för att tillgången på el inte kan matcha efterfrågan. För att lösa detta problem kan man bygga ut kapaciteten i systemet med mer reglerkraft (dyrt) eller till exempel avtala med elkunderna om att avstå elanvändning när efterfrågan på el är som högst.

Efterfrågeflexibilitet måste bli en del av elbörsens prisbildning för att inte störa elmarknaden. Det visar simuleringar av eluppvärmda hushålls elanvändning. Utan elbörskoppling riskerar den flexibla elanvändningen bland annat att skapa pristoppar i stället för att som avsett kapa dem. Foto: Privat

Men man får heller inte glömma bort att det i dagsläget inte finns något egentligt behov av att aktivera potentialen för efterfrågeflexibilitet på den nordiska elmarknaden. Vattenkraften klarar att reglera betydligt större volymer variabel kraft än idag. Så det dröjer innan behoven kommer att materialisera sig. – Men det är ändå viktigt att ställa realistiska förväntningar på vad en modell med efterfrågeflexibilitet kan ge inom ramen för nuvarande regelverk. Vi bör också ha en beredskap att genomföra nödvändiga förändringar för ett mer dynamiskt elsystem, menar Johan Linnarsson. Han tycker att det är positivt att det händer så mycket på tekniksidan när det gäller styrning och övervakning. Detta samtidigt som allt fler elkonsumenter faktiskt får möjlighet till timvis mätning och avräkning. – Jag tror att den här utvecklingen kommer att drivas av elkonsumenterna och aktörerna på elmarknaden, och inte som hittills från politiker och tillsynsmyndighet.

Det har antagits att flexibel elanvändning eller så kallad efterfrågeflexibilitet, ett system där elkunderna mot kompensation avstår att anBjörn Berg vända el under höglasttimmar eller timmar med högt elbörspris, kan införas utan att involvera elbörsen. Men nu visar simuleringar som gjorts i Elforsks Market Designprogram att ett sådant system knappast skulle kunna förverkligas. Efterfrågeflexibilitet utan koppling till prisbildningen på elbörsen kan bara fungera upp till en viss gräns. Med upp till 100 000 aktiva kunder blir både kundnyttan och samhällsnyttan betydande. Men när effekten av 700 000 aktiva elkunders deltagande simulerades blev resultaten de motsatta. När så många elkunder samtidigt flyttar sina laster från normala höglasttimmar (typiskt på morgonen och tidiga kvällen) för att undvika i förväg aviserade höga elbörspriser uppstår nya efterfrågetoppar och prisspikar vid andra tidpunkter. Skapar instabilitet Därmed försvinner själva syftet med den flexibla elanvändningen. I stället för att stabilisera systemet och utjämna priserna blir systemet mera oförutsägbart. En annan negativ effekt av detta är att tilltron till elbörsen Nord Pool skadas, vilket kan få mycket allvarliga följder, menar Björn

Berg, en av studiens rapportförfattare. – Dessutom kan mycket av handeln och besluten komma att flyttas närmare produktionstimmen, vilket skulle försvåra planeringen och kunna leda till större behov av reglerkapacitet. Men studien pekar också på att efterfrågeflexiblitet kan fungera bra under förutsättning att den blir en del av de bud som styr prisbildningen på den så kallade dagen-före-marknaden (day ahead) på elbörsen. Men även i detta fall finns ett hinder att ta hänsyn till: När många aktiva hushålls potentiella effektminskningar blir en del av handeln på börsen och därmed prisbildningen minskar prisvariationen på spotmarknaden. – Därmed minskar eller försvinner också incitamenten för att anpassa sin efterfrågan på el, det finns inte längre några pengar att tjäna på att flytta elanvändningen från höglasttimmar till låglasttimmar, konstaterar Björn Berg som menar att man måste skapa andra incitament för att aktiva kunder även i fortsättningen ska flytta last. Aktiva kunder som gör nytta i systemet måste belönas även när priset är konstant om det är systemekonomiskt lönsamt. Även andra delar av marknaden, till exempel balansmarknaden, elnätsägarna och till viss del reglermarknaderna, skulle kunna tillgodogöra sig denna så kallade samarbetande flexibilitet. – Det kommer att bli den aktör som betalar bäst för flexibiliteten som kommer att få tillgång till denna potential, menar Björn Berg.

Handel på Nord Pool Handeln på elbörsen delas upp i en marknadsplats för dagenförehandel (day ahead market) och en marknadsplats för handel under leveransdygnet

(intra day market). Handeln på elbörsen föregås av budgivning med köp- respektive säljbud per elmarknadsområde. Inom elbörsen kallas

elmarknadsområde, anmälningsområde (vid budgivning), prisområde (efter avslutad handel) eller elbörsområde (allmän beteckning).

Elforsk perspektiv

| 5

Dags att se sanningen i vitögat Är vi för naiva eller oengagerade inför svårigheterna att ställa om energisystemet? Forskare i projektet NEPP, som regelbundet tar pulsen på energimarknaden i Norden, befarar att vi inte klarar omställningen till ett hållbart energisystem om vi inte vågar se verkligheten som den är. Dessa tankegångar framförs även av World Energy Council.

et gäller att ha realistiska förväntningar på vad världen i ett kortare perspektiv kan åstadkomma när det gäller övergången till ett hållbart och klimatneutralt energisystem. Och det gäller att fatta välavvägda beslut kring omställningen – och det helst redan idag – om den ska kunna bli framgångsrik. Det menar Bo Rydén som leder forskningsprojektet North Europeen Power Perspectives, NEPP. – Ska vi kunna forma realistiska framtidsbilder, som verkligen kan vägleda i omställningen, får de inte baseras på önsketänkanden och orealistiska föreställningar om enkla lösningar, framhåller han.

Vill ange framgångsfaktorer

NEPP:s roll är dock inte att skriva på näsan vad politiker och elmarknadsaktörer bör göra utan att genom forskningen peka på möjliga vägar och troliga utvecklingsscenarier för el- och energisystemen i Sverige, Norden och Europa, understryker Bo Rydén. – Vår uppgift är att visa på hur en balanserad och effektiv utveckling kan åstadkommas. Forskningen ska ange framgångsfaktorer som leder till denna utveckling. Det kan gälla nya marknadsregler, valet och utformningen av politiska styrmedel, vägval vid dimensionering och drift av det tekniska systemet med mera. 6

| Elforsk

perspektiv

Myter

NEPP:s forskning har upprepade gånger tydliggjort de mycket stora utmaningar som en omställning av energisystemet innebär, till exempel när det gäller vårt stora beroende av fossila bränslen vars dominans sannolikt inte kommer att brytas inom en överskådlig framtid. Även World Energy Council (WEC) är inne på samma linje och menar till och med att det är dags att avliva ett antal myter om energisituationen i världen. Detta om vi ska ha en verklig chans att möta klimathotet. Den ståndpunkten framförs nu av organisationen som en uppmaning till världens ledare och andra energimarknadsintressenter med inflytande (se fotnot). Mer konkret handlar det om att bemöta de förenklade slutsatser om energiförsörjningen som kan försvåra omställningen till ett system med ”trygg, miljömässigt hållbar energiförsörjning med överkomliga energipriser.” De föreställningar eller myter som WEC beskriver överensstämmer väl med NEPP:s egna slutsatser kring de mycket stora utmaningar som en omställning av energisystemet medför, konstaterar Bo Rydén. – Av den anledningen har vi tagit fram ett material där våra och WEC:s slutsatser jämförs och där vi också listar det som vi menar är de verkligt stora utmaningarna.

Vad är det då för myter som WEC vill ta av daga? Här är några exempel:

”Vi kan minska de globala utsläppen av växthusgaser med 50 procent till 2050” Enligt World Energy Councils scenarier kommer vi i bästa fall att se nästan en fördubbling av växthusgaserna år 2050. I värsta fall kan utsläppen bli fyra gånger så höga. ”Tillgången på fossila bränslen minskar” De fortsatta upptäckterna av nya reserver och framväxten av nya teknologier som både möjliggör utvinning av okonventionell olja och gas och bättre utvinning av existerande källor har redan ökat de tillgängliga fossila resurserna med en faktor fyra. Denna trend kommer att fortsätta. ”Nuvarande affärsmodeller och marknader fungerar väl” WEC:s analys visar att nuvarande marknads- och affärsmodeller är oförmögna att hantera en ökande andel förnybar energi, decentraliserade system och växande informationsarkitektur. Fossil förbannelse

Slutsatserna ovan överensstämmer som sagt med NEPP:s egna analyser. När det gäller möjligheten att begränsa utsläp-

Foto: Setxind Foto: Lars Magnell

Ska vi kunna hejda växthuseffekten måste vi avstå från att utnyttja en stor del av fossilbränslena pen av växthusgaser, så att nivån 450 ppm (parts per million) inte överskrids, skriver NEPP att utmaningarna är så stora att man kan ”argumentera för att möjligheten att lyckas fullt ut i omställningen till år 2050 är mycket begränsad.” – Faktum är att även en måttlig omställning innebär stora utmaningar, kommenterar Bo Rydén. Hur förhåller ni er till WEC:s konstaterande att det inte kommer finnas någon brist på fossila bränslen inom en överskådlig framtid?

– Ska vi kunna hejda växthuseffekten måste vi avstå från att utnyttja en stor del av fossilbränslena eller satsa stort på infångning och lagring av koldioxid (CCS). Men dagens utveckling tyder på att vi går åt motsatt håll. Vår analys visar att fossilbränsleanvändningen på jorden, i synnerhet i fossilbränslerika länder som Kina, Ryssland och Indien, ökar i långt större utsträckning än användandet av förnybar energi och det måste vi förhålla oss till på ett realistiskt sätt. Tyvärr skulle man kunna se det som att det vilar en fossilbränsleförbannelse över möjligheterna att lyckas i det globala klimatarbetet, säger Bo Rydén. När det gäller den tredje punkten ovan, som berör marknadens förmåga att hantera stora mängder förnybar energi i systemet, pekar NEPP:s analys

på att vare sig den avreglerade nordiska marknaden eller elmarknaderna på kontinenten är anpassade till dagens situation. – Elmarknaderna har i grunden formats under helt andra betingelser än de som råder i dag, och är inte anpassade för att möta morgondagens utmaningar. Investeringar i produktion har skett i skydd av monopolliknande strukturer. En stark underliggande drivkraft för producenterna har varit att skapa ett leveranssäkert system. Trots att vi haft en avreglerad elmarknad i Norden i mer än 15 år kvarstår denna grundläggande produktionsstruktur, konstaterar Bo Rydén. Men betyder det här att vi kommer att misslyckas med att hejda uppvärmningen och missa tvågradersmålet? – I projektet har vi inga andra ambitioner än att peka på de möjligheter som finns att begränsa utsläppen av växthusgaser så att klimatmålen kan nås. Men vi pekar också på att det krävs en betydande handlingskraft för att nå ända fram. Personligen kan jag dock tycka att det är angeläget att även ha en beredskap för att målen inte kommer att nås och inför de påfrestningar på samhället som detta kan komma att medföra, säger Bo Rydén För mer läsning se www.worldenergy.org (nyckelord: ”time to get real”) och www.nepp.se

Forskningsprojektet NEPP har som mål att fördjupa kunskaperna om det framtida nordiska elsystemet och den framtida elmarknaden som en följd av övergripande faktorer, till exempel europeisk och nordisk energioch klimatpolitik. Elforsk är projektvärd för NEPP och projektet samfinansieras av elföretagen, Energimyndigheten, Samordningsrådet för smarta elnät, Svenskt Näringsliv med flera.

Bo Rydén har en mångårig erfarenhet som utredande konsult inom framför allt energisektorn. Uppdragsgivare är energiföretag, kommuner och myndigheter i Sverige. Genom företaget Profu, där han är delägare, har han också genomfört ett antal uppmärksammade internationella projekt för Nordiska Ministerrådet, IEA och EU. Så här säger han själv om verksamheten: ”Vi kan inte presentera lösningar som är uppe i det blå. För mig handlar det ofta om nationella eller internationella tvärvetenskapliga projekt. Det är en förmån att få möjligheten att belysa komplexa frågor från flera håll. Idag har energifrågorna oftast bäring på en rad områden i vårt samhälle. Med tvärvetenskapliga arbetsmetoder är jag trygg i min analys och i mina slutsatser. De lösningar som vi presenterar måste gå att genomföra, med allt beaktat; miljö, ekonomi, teknik, politik och vad den enskilda medborgaren kan acceptera.”

Elforsk perspektiv

| 7

Extra höga spänningsnivåer i kraftnäten möjliggör överföringar av el över mycket stora avstånd, vilket är en förutsättning för att kunna hantera stora volymer variabel elkraft från avlägsna platser. I dag planeras för luftledningar som klarar över en miljon volt. Men för att förverkliga morgondagens långväga och kanske till och med transkontinentala energileder behövs även likströmskablar med extremt hög spänning.

Enmegavoltutmaningen – svensk agenda för globalt kraftnät

lsystemen och kraftledningsnäten i Europa behöver moderniseras och byggas ut. Dels för att de i många fall är tämligen åldersstigna, i genomsnitt 60 år, men också för att elnäten numera ska klara en allt större andel variabel elproduktion från vindoch solkraft som ska överföras över stora avstånd. Detta till exempel från avlägsna vindkraftsparker till havs. En kommande gemensam europeisk elmarknad med mer sammankopplade nät, nya effektiva överföringsförbindelser mellan Norden, kontinenten och på sikt kanske Nordafrika förutsätter därtill transmissionssystem med högre kapacitet än idag. Det är

Enmegavoltutmaningen Elforsks initiativ till en innovationsagenda för utvecklingen av nästa generations likströmkabelsystem kommer att publiceras under första delen av 2014. Elforsk står för projektledningen och industri, akademi, institut och myndigheter deltar aktivt i arbetsgrupper. ABB, Borealis, Chalmers, KTH, Power Circle, Svenska Kraftnät, SP, STRI och Vattenfall deltar direkt i utarbetandet av agendan.

| Elforsk

perspektiv

ur klimatsynpunkt och av effektivitetsskäl angeläget att främja en sådan utveckling, menar till exempel EU-kommissionen. Innovationsagenda

Mot denna bakgrund har Elforsk tagit initiativ till att tillsammans med andra aktörer på elmarknaden ta fram en strategisk innovationsagenda, kallad Enmegavoltutmaningen, för utvecklingen av nästa generations likströmskabelsystem för spänningsnivåer på en miljon volt (1 MV). Målet är ett kabelsystem med en överföringskapacitet som är cirka fyra gånger högre än idag och som därmed kan matcha luftledningarnas kapacitet. Att nå dit är en stor utmaning eftersom dagens likströmskablar med polymerisolation som mest klarar ungefär en tredjedel så hög spänning. Hur ska man då nå de högre nivåerna, och vem ska göra jobbet? De frågeställningarna behandlades nyligen på ett seminarium i IVA:s regi, som en del i arbetet med den ovan nämnda innovationsagendan. ABB som deltar i detta arbete är som många vet ett av världens främsta företag på elkraftområdet och en pionjär när det gäller högspänd likström (HVDC). På seminariet redogjorde Magnus Callavik, teknisk chef för affärsområdet kraftnätssystem (Grid System), för hur företaget ser på utvecklingen och

möjligheten att höja spänningsnivåerna i kabelsystemen. – Vi börjar nu nå gränsen för de spänningsnivåer som är möjliga med dagens material och teknik. Vi kan inte öka isolationsskikten i kabeln hur mycket som helst för att ytterligare höja spänningshållfastheten. Gör man det med nuvarande material blir kablarna alltför otympliga för att kunna hanteras. Därför behöver vi möta den här utmaningen med bland annat ny materialteknik, vi behöver ett teknikgenombrott. Annars kommer det i bästa fall dröja decennier innan vi har en kabel som klarar 1 megavolt (MV). Troligtvis är det inte alls möjligt att nå dit med dagens material, sade Magnus Callavik. Globala nät

Att behovet av högre spänning redan gör sig påmint är tydligt, ABB får ofta förfrågningar om kabel som klarar högre spänning, upplyste Magnus Callavik. Det visar sig också om man ser till trenderna i den globala elförsörjningen. Nu planeras transmissionssystem i Kina med spänningsnivåer på hela 1 100 kilovolt, för såväl likström som växelström. Med så hög spänning blir det ekonomiskt möjligt att överföra el över avstånd på som längst 5 000 kilometer. De kinesiska nätinvesteringarna behövs för att kunna utnyttja energikällor i Kinas

Magnus Callavik, teknikansvarig för ABB:s affärsområde kraftnätssystem (Grid System), tror på en kraftigt ökad efterfrågan på företagets likströmskabel, inte minst ABB:s patenterade HVDC-light. Foto: Lars Magnell

Vi börjar nu nå gränsen för de spänningsnivåer som är möjliga med dagens material och teknik. västra delar, till exempel vattenkraft, för energianvändning i de stora städerna i landets östra delar. En enda kraftledningsgata kommer i dessa vidsträckta energileder ha en kapacitet på över 13 gigawatt (GW). – De här investeringarna bereder väg för en kommande utbyggnad av transnationella transmissionsnät och en sammankoppling av kontinenternas elnät, trodde Magnus Callavik. Men även i till exempel Tyskland planeras för nya ”högspänningskorridorer” med högspända likströmsledningar från norr till söder. Behoven är i det närmaste akuta på grund av Tysklands mycket stora andel elproduktion från vindoch solkraft och de påfrestningar som avvecklingen av landets kärnkraft leder till. Idag räcker inte näten till utan mycket av elen måste

ta omvägar via grannländerna. Men, problemet i det övervägande tätbebyggda Europa och då inte minst i Tyskland är att den folkliga acceptansen många gånger är svag när det gäller byggandet av nya kraftledningar. Risken är därför stor att de nödvändiga investeringarna i ny överföringskapacitet drar ut allt för långt på tiden. Av den anledningen kommer sannolikt stora delar av nya transmissionsförbindelser att behöva byggas med markförlagd kabel och HVDC-teknik, trodde Magnus Callavik. Vilket ytterligare visar på behovet av kabelsystem som klarar högre spänningsnivåer än i dag. Alltjämt polyeten

Begränsningarna med dagens kabelteknik är som nämns ovan till stor del ett mate-

rialproblem. Redan idag är de kablar som används för överföring under vatten med de högsta spänningsnivåerna för klumpiga för att kunna hanteras på land. Hur ska då problemet tacklas?

Ulf Gedde, KTH-professor vid institutionen för fiber- och polymerteknologi, leder en grupp forskare som fått i uppdrag att hitta nya möjliga materiallösningar för högre spänningsnivåer. Utgångspunkten är den i dag vanligast förekommande kabeln som har ett tätskikt av tvärbunden polyeten (PEX, XLPE). Kännetecknande för polyetenplasten är att den har hög isolationsförmåga men låg elektrisk ledningsförmåga, vilket är utmärkta egenskaper i en högspänningskabel. – Problemet är att med högre spänningsnivåer ökar också temperaturen i Elforsk perspektiv

| 9

Foto: ABB

Extremt högspända likströmsnät som sammanbinder länderna kring Östersjön, Nordsjön och Medelhavet och kanske vidare till Asien, så ser visionen om ett kommande globalt kraftnät ut.

Foto: Lars Magnell Foto: Borea

Ulf Gedde, KTH-professor vid institutionen för fiber- och polymerteknologi, leder en grupp forskare med uppdrag att ta fram ett nytt, robust polyetenmaterial för kabel som klarar höjda spänningsnivåer utan att skadas.

Sverige var först i världen med överföring av el över långa sträckor och på havsbotten. Låt oss se till att Sverige också blir det land som lägger den sista pusselbiten till ett globalt elnät.

isoleringen vilket i sin tur ökar ledningsförmågan. Därför kan spänningsnivåerna för närvarande inte öka så mycket mer. Materialets ledningsförmåga måste minskas med en faktor 10 jämfört med dagens bästa XLPE-material för att klara en ökning av spänningen från 320 kilovolt till 1 000 kilovolt, konstaterade Ulf Gedde inledningsvis. Målet för forskningen är att få fram ett mycket robust polyetenmaterial, med hög elektrisk hållfasthet, hög renhet, goda långtidsegenskaper (minst 50 år) och inte 10 | Elforsk perspektiv

minst en jämn kvalitet. Ulf Gedde tror att nyckeln till framgång bland annat handlar om att använda nanoteknologi. – Med hjälp av mycket små partiklar kan vi skräddarsy material som innehåller stora inre ytor, uppemot hundra kvadratmeter per gram. Ytorna kan fungera som depåer och uppsamlare. Det skapar stora möjligheter för kemisk ingenjörskonst. Ett annat angreppssätt är att utveckla speciella ämnen, så kallade spänningsstabilisatorer, som gör materialet mer tåligt för spänning. – Vi jobbar med att ta fram självläkande/självrenande material som oskadliggör defekter på egen hand, förklarade Ulf Gedde, och tillade att han trodde att möjligheterna att lyckas med denna ”enmegavoltutmaning” är goda. Man skulle kunna tillägga att förutsättningarna också är goda, elkraftteknik är ju en svensk paradgren. Det är många innovationer inom elkraften som blivit exportsuccéer. Ett i tid närliggande exempel är förstås just ABB:s banbry-

Begränsningarna med dagens kabelteknik är till stor del ett materialproblem. Här en likströmskabel för mycket höga spänningsnivåer med tätskikt av tvärbunden polyeten (PEX, XlPE).

tande HVDC-teknik. Från Elforsks sida framhålls också att en målsättning med den aktuella innovationsagendan är att den ska kunna bidra till att kabelteknologi blir ett strategiskt forskningsområde som kan lägga grunden för nya svenska exportframgångar. – Sverige var först i världen med överföring av el över långa sträckor och på havsbotten. Låt oss se till att Sverige också blir det land som lägger den sista pusselbiten till ett globalt elnät. På så sätt kan vi också bidra till att möta klimatutmaningen och samtidigt skapa nya högteknologijobb i Sverige, sade Elforsks Helena Sellerholm, som leder arbetet med den nya innovationsagendan, i en kommentar efter seminariet.

Foto: EON

Elnät är en förvaltningstillgång där tillämpning av den nya ISO-standarden kan vara ett viktigt stöd när beslut om till exempel underhåll ska fattas.

Stora värden finns knutna i infrastrukturanläggningar som kraftverk, elnät, järnvägar, gruvor med mera. En ny standard som gör det lättare att förvalta tillgångsresurser av detta slag finns nu utgiven sedan 15 januari som nytt ledningssystem för tillgångar i ISO 55000-serien.

Ny standard för effektiv förvaltning Foto: Lars Magnell

En av initiativtagarna och tillika ordförande för det svenska deltagandet i ISO 55000 är Sven Jansson, ansvarig för programområdet Överföring och disSven Jansson tribution på Elforsk. Han berättar att han länge funderat på hur elbolagen och kraftbolagen kan hitta nya lösningar för att effektivisera elnäten och bedriva underhåll på ett optimalt sätt. – Elnäten är exempel på en tillgång som är ganska hårt reglerad av myndigheterna. Förbättringsprojekten blir ofta tekniskt inriktade, men det är också viktigt att analysera metoder och val av åtgärder. Behöver man till exempel byta ut vissa delar av näten, eller krävs det en total nyinvestering? I det beslutsfattandet blir standarden ett viktigt stöd, framhåller Sven Jansson. Standard med bredd

Den nya standarden är en standard för företagsledningen och är därför övergripande och koordinerad med mer praktiska och detaljerade standarder för underhåll av byggnader, vägar, energioch vattenförsörjning med mera. Även om tyngdpunkten ligger på fysiska tillgångar finns även gränsytor mot andra företags-

tillgångar, bland annat immateriella tillgångar som patent. – Standarden är väldigt bred. Jag tycker att den passar för alla typer av organisationer och verksamheter, inte bara storföretag eller infrastruktur, säger Sven Jansson. Inom kommuner och landsting ser han framför sig hur ISO 55000 kan komma till nytta vid förnyelsebeslut kring allt från sjukhus till avloppssystem. – I standarden finns verktyg för ett strukturerat tänkande. Riskanalystänkandet är en röd tråd i standarden. Om man tänker långsiktigt kring nybyggnationer och underhåll av till exempel ett daghem går det kanske att undvika att daghemmet ersätts av baracker några år senare. Skapa rutiner

Utöver Elforsk har flera andra svenska organisationer deltagit i standardiseringsarbetet, däribland Vattenfall och Tetra Pak. Tillsammans lyfte svenskarna fram frågor kring bland annat riskaspekter, goodwill och kundperspektiv och bidrog till att dessa områden fick ett stort genomslag i standarden. Själv ägnade Sven Jansson mycket tid åt definitioner och översikts-dokument. Han arbetade hårt för att kommittén skulle använda en lättbegriplig engelska, så att både förhandlingar och översättningar skulle förenklas. – En av standardens styrkor är att

den ger mer ordning och reda i olika rutiner. Man skulle kunna säga att den rätt tillämpad skapar förutsättningar för ett kontinuerligt förbättringsarbete i de organisatoriska processerna, ungefär som bilindustrins arbete med Kaizen, säger Sven Jansson.

ISO 55000 ISO 55000-serien är en ny ledningssystemstandard för förvaltning av tillgångar. Standarden består av tre delar: ISO 55000 ”Asset management – Overview, principles and terminology” ISO 55001 ”Asset management – Management systems – Requirements” ISO 55002 ”Asset management – Management systems – Guidelines for the application of ISO 55001” Exempel på verksamheter, utöver energianläggningar, som kan omfattas av den nya standarden är vägar och järnvägar, gruvor, tekniskt avancerade fastigheter, fjärrvärme, pappersbruk, vatten, fabriker, kommuner, landsting, mjukvaruproducenter med flera.

Elforsk perspektiv

| 11

Foto: Matton

Vattenkraft som nödkraft?

Vattenkraftens stora fördelar i det här sammanhanget är att kraftgenereringen sker på en annan plats än vid kärnkraftverket.

Dieselaggregat, batterier och gasturbiner ska garantera elström till kärnkraftverken även om strömmen skulle försvinna från nätet. Men kan man bredda reservkraftsystemen ytterligare, kanske med vattenkraft? Den frågeställningen har nyligen utretts i en Elforskstudie. Ett antal alternativa kraftkällor och deras lämplighet som kompletterande reservkraft i kärnkraftverk har studerats. I rapporten konstateras att inga särskilda kraftkällor föreskrivs i de lagar och föreskrifter som styr kärnkraftverkens verksamhet. Men ett krav som Strålsäkerhetsmyndigheten ställer är att säkerhetssystemen ska vara diversifierade, vilket betyder att det ska finnas olika reservkraftsystem som fungerar på olika sätt och inte är beroende av varandra. Det ska därtill råda enkelhet och pålitlighet i säkerhetssystemen. Sammantaget har tio olika kraftkällor undersökts inklusive de dieselgeneratorer, batterier och i viss mån gasturbiner som idag tjänar som reservaggregat på kärnkraftverken. Fokus i studien är de diversifieringsvinster som kan uppstå om dessa reservkraftkällor kompletteras med andra i sammanhanget mer okonventionella kraftslag. Med diversifieringsvinster menas att de olika kraftkällorna inte är känsliga mot samma händelser. Detta främst med avseende på yttre händelser som extrem vind, extrem nederbörd, jordbävning med mera. Bedömningsfråga

En generell utgångspunkt i studien är att en installation av kompletterande reservkraft inte ska leda till orimligt komplexa tillkommande konstruktioner på eller vid kärnkraftverket. – Diversifiering är ett effektivt sätt att motverka uppkomst av fel med gemensam orsak. Men teknisk diversifiering riskerar också att göra en anläggning mer komplex, vilket kan vara negativt för säkerheten. Det gör att graden av diver12 | Elforsk perspektiv

sifiering i praktiken alltid blir en bedömningsfråga, där olika värden delvis står mot varandra, säger rapportförfattaren Magnus Lenasson. Av de kraftslag/kraftkällor som undersökts bedöms termoelektriska element*, ångturbiner med intern ångkälla och vattenkraft kunna ge stora diversifieringsvinster i förhållande till befintliga reservkraftkällor. Den som sticker ut som mest intressant i det sammanhanget är vattenkraften. – Vattenkraftens stora fördelar i det här sammanhanget är att kraftgenereringen sker på en annan plats än vid kärnkraftverket och att den inte är baserad på förbränning och därmed inte kräver förbränningsluft. Vi har tittat på vattenkraftverk inom en radie av cirka fem mil från de svenska kärnkraftverken. För åtminstone Ringhals och Forsmark finns tillräckligt stora vattenkraftverk i området, exempelvis Älvkarleby i närheten av Forsmark. Nackdelarna med vattenkraft är att det ska gå att genomföra en eventuell säkerhetsklassning av befintliga komponenter i vattenkraftverket och att man måste säkerställa att man kan få kraften därifrån till kärnkraftverket. Detta skulle i så fall genomföras som en snabbomkopplingsautomatik och en dedikerad jordkabel till kärnkraftverket. Beroende av huvudprocessen

I jämförelse med vattenkraften har kraftkällorna termoelektriska element och ångturbin med intern ångkälla nackdelen att de inte kan användas som ordinarie säkerhetsklassad växelspänningskälla utan bara som komplement till befintliga kraftkällor. Detta beror på att de är beroende av värme respektive ånga från

huvudprocessen, vilket inte finns tillgängligt under exempelvis kall avställning av reaktorn. – Termoelektriska element har även nackdelen att de inte kan laddas upp som ett batteri när växelspänning finns tillgänglig. Det gör att de bara fungerar så länge resteffekten i reaktorn är tillräckligt hög. Införandet kräver dessutom en del tillkommande konstruktioner för att försörja elementen med värme från processen, konstaterar Magnus Lenasson. När det gäller ångturbin med intern ångkälla skulle en sådan kunna ge goda diversifieringsvinster, eftersom den inte behöver förbränningsluft. Nackdelen är att tillräckligt med ånga måste finnas tillgängligt i processen. Kraftkällorna bränsleceller, stirlingmotorer svänghjul samt ångturbin i externt kraftverk bedöms av olika anledningar inte kunna fungera tillfredsställande som komplement till befintliga reservaggregat. Tanken med rapporten är att den ska kunna användas för att sätta fokus på att det, givet vissa förutsättningar, finns kraftslag som kan komplettera konventionella kraftkällor och ge goda diversifieringsvinster. I andra hand att den ska kunna användas som ett kunskapsunderlag, dels vid nyinvesteringar i kärnkraft, men också vid större reinvesteringar när det gäller nödelförsörjningen på befintliga kärnkraftverk. Det ska avslutningsvis tilläggas att svensk kärnkrafts säkerhetssystem allmänt betraktas som mycket tillförlitliga. Rapporten Jämförelse av olika kraftslag som nödelförsörjning vid kärnkraftverk, Elforsk rapport 13:87, kan gratis laddas ner från www.elforsk.se

* Termoelektriska element är komponenter som utan rörliga delar producerar el från värmeskillnader.

NOTERAT Foto: Ripasso

Det behövs mer tillämpad kunskap om solceller

Världsrekord i solkraft Det svenska solkraftföretaget Ripasso Energy har satt världsrekord med sin soldrivna stirlinggenerator. 32 procent av den totala solenergin omvandlades till el. Det är upp till tre gånger mer än dagens solcellsteknik kan erbjuda. – Vår teknik har en verkningsgrad som är upp till tre gånger högre än andra solkraftsteknologier. Det gör att vi kan komma ner rejält i kostnad och konkurrera med priset mot många andra energislag – till och med kolkraft, kommenterar Gunnar Larsson, vd och en av grundarna till Ripasso Energy.

Utlysning för deltagande i solelprojekt

Källa: Energimyndigheten

Skuggproblematik

Skuggeffekten av snö som lägger sig över en solcellspanel, och den minskade elproduktion som detta leder till, är ett exempel på något som programmet funnit angeläget att studera. – Snö är något man måste ha med i beräkningarna när man ska kalkylera antalet kilowattimmar som man kan räkna med att få ut av sin solcellsanläggning. Målet i det här projektet är att kunna ta fram en beräkningsmodell som kan uppskatta minskad solelproduktion på grund av snötäckning eller till och med ökad produktion tack vare reflektioner från snön, berättar Monika Adsten. Ett annat projekt ska titta på hur man med olika typer av styrning och elektronik kan göra solcellssystem mindre känsliga för skuggor. Målet är att ta fram en handbok som rekommenderar olika lösningar beroende på vilken skuggproblematik man har på sin fastighet.

Mer egen användning

Två andra projekt ska öka kunskapen kring hur behovet av el ser ut i förhållande till solinstrålningen i både flerbostadshus och kommersiella fastigheter. Att kunna öka användningen av den solel som fastighetsägaren själv producerar är i dagsläget mer ekonomiskt fördelaktigt än att skicka ut solelen på elnätet. Kylsystem ska särskilt undersökas, då kylbehoven oftast samvarierar med solelproduktionen. Utöver elbranschen och Energimyndigheten bidrar bygg- och fastighetsbranschen, universitet, konsultföretag, Svenska Byggbranschens Utvecklingsfond med flera till projektens finansiering. Totalt handlar det om 3,1 miljoner kronor. För mer information se www.solelprogrammet.se Foto: Lars Magnell

Energimyndigheten har avsatt 8 miljoner kronor för svenskt deltagande i 2014 års utlysning inom det europeiska samarbetet ERA-NET on Solar Electricity: Implementation of the Solar Energy Industry Initiative. Svenska företag och forskningsaktörer kan söka stöd för internationella forsknings- och utvecklingsprojekt inom områdena solceller och termisk solel. Industriell medverkan kommer att väga tungt vid utvärderingen av ansökningar. 17 europeiska länder och regioner deltar i utlysningen med en sammanlagd budget på cirka 12 miljoner euro.

Det behövs ny kunskap kring solceller och installationer av solcellssystem. Genom SolEl-programmet finansierar därför Energimyndigheten i samverkan med Elforsk och andra branschaktörer, projekt som ska tillföra just detta. – Vi har en viktig roll när det gäller att ta fram tillämpad kunskap kring solceller. Det finns ett stort intresse från arkitekter, fastighetsägare, elbolag och solcellsinstallatörer med flera kring dessa frågor, säger, programledaren Monika Adsten, Elforsk.

Foto: Phoenix Solar

Ripassos teknik bygger på stirlingmotorer som utvecklats av Kockums.

Hur påverkar snö och skuggor produktionen av solel, och hur kan man på ett säkrare sätt beräkna sin produktion av solel? SolEl-programmet bidrar med 2,9 miljoner kronor till fem projekt som ska tillföra ny kunskap kring installation och användning av solceller i bebyggelsen.

Monika Adsten, Elforsk

Elforsk perspektiv

| 13

Mer fokus på bränsleflexibilitet och cyklisk drift Materialteknik för termiska energiprocesser är namnet på ett nytt samverkansprogram för forskningen kring pannmaterial och processlösningar i biobränsleeldade kraftvärmeverk. Målet för forskningen är bland annat förbättrad driftflexibilitet, reglerbarhet och tillgänglighet.

Programmet är liksom det nyligen avslutade Konsortium Materialteknik för termiska energiprocesser, KME, främst inriktat på materialteknik. Mer konkret handlar det om att möta de materialproblem, framför allt korrosion, som begränsar ett effektivt utnyttjande av klimatneutrala och lite svårare bränslen. – På det stora hela blir det nya programmet en fortsättning av verksamheten inom KME. Vi kommer fokusera något mer på bränsleflexibilitet och tillgänglighet än tidigare. De ekonomiska förutsättningarna för elproduktion förändras över tid och det kan idag finnas en osäkerhet kring nyttan med att enbart satsa på höga ångdata och förbättrad elverkningsgrad, säger Elforsks Bertil Wahlund som förestår programmet. – Frågeställningar som bränsleflexibilitet, lastflexibilitet och ökad tillgänglighet bedöms få ökad relevans framöver. Vi prioriterar därför snarare på bibehållen verkningsgrad för sämre bränslen än en generellt ökad verkningsgrad, även om en hög verkningsgrad alltid är forskningsmässigt relevant och kommer finnas kvar som mål, förtydligar Bertil Wahlund. Bränsleflexibilitet, lastflexibilitet och ökad tillgänglighet bedöms få ökad relevans, enligt Elforsks Bertil Wahlund, som förestår det nya programmet.

14 | Elforsk perspektiv

Foto: Lars Magnell

Även gasturbiner

Tidigare programperioder inom det gamla KME-programmet har haft som

Frågeställningar som bränsleflexibilitet, lastflexibilitet och ökad tillgänglighet bedöms få ökad relevans framöver. vision att också bidra till tillkomsten av en demonstrationsanläggning med höga ångdata och hög elverkningsgrad. Den visionen tonas mot bakgrund av bland annat ovanstående ned något, även om den forskningsmässigt fortfarande är aktuell och relevant. En annan viktig anledning till att inte ensidigt fokusera på uppförandet av en fullskalig demonstrationsanläggning är att ett investeringsbeslut i slutändan måste tas av det energibolag som ska vara värd för anläggningen. Något sådant beslut finns inte idag. Trots det planeras för ett modellanläggningskoncept för höga ångtemperaturer (upp till 600 grader) och för kraftvärmedrift under nuvarande programperiod. För att nå dit måste ett antal material- och korrosionsproblem först lösas eller verifieras. Den forskning som hittills gjorts inom KME visar att ytterligare

höjning av ångdata kan vara möjlig genom val av korrosionsbeständiga material men att även konstruktion av panna och optimal placering av de mest korrosionsutsatta delarna är viktiga åtgärder. Programmet kommer också att initiera projekt där prestandaförbättrande materialfrågor för såväl ångturbiner som gasturbiner ska studeras. Konkret handlar det om att få fram material och ytbeläggningar som är optimerade för att klara en betydligt mera oregelbunden (cyklisk) drift än idag, framför allt i gasturbiner. – Siemens i Finspång ser det som en mycket viktig strategisk utvecklingsfråga att utveckla en gasturbin som klarar cyklisk drift, och som därmed kan balansera en ökad andel sol och vind i energisystemet, som de kan sälja på en internationell marknad, framhåller Bertil Wahlund.

Inriktning under programperioden Programmet kommer som övergripande inriktning behandla följande områden och frågeställningar under programperioden 2014-2017:

Området omfattar eldstads- och överhettarkorrosion, nya överhettarmaterial och konstruktionslösningar, samt korrosion i economiser och luftförvärmare.

• Utveckling av mer effektiva, flexibla och lönsamma termiska processer för förnybar el- och värmeproduktion. Området omfattar processteknisk utveckling, materialtekniska processlösningar, exponeringar, tester och försök med materiallösningar och additiver. Omsättning av tidigare forskningsresultat kommer också att ske, exempelvis inom korrosionsområdet och nya överhettarlösningar.

• Bränsleflexibilitet och ökad möjlighet att använda förbränningstekniskt svårare bränslen med bibehållen prestanda.

• Utveckling och ökad kunskap kring korrosion och erosion på rökgassidan i pannor, vid användning av förnybara bränslen och avfall.

• Prestandaförbättrande materialfrågor för gasturbiner och ångturbiner. Området omfattar utveckling och ökad kunskap kring avancerade material för gasturbiner och ångturbiner i högtemperaturapplikationer. Här kommer också material och ytbeläggningar för framtida industriella gasturbiner som är optimerade för krav avseende cyklisk drift för att balansera sol och vind behandlas.

Så har vi nytta av forskningen om materialteknik För oss ger den här typen av forskning en mycket bra möjlighet att samverka med alla nivåer i utvecklingskedjan ända från forskning till användare av högtemperaturmaterial inom energisektorn. KME och dess fortsättning var och är ett mycket viktigt verktyg och hjälper oss att styra våra resurser och därmed nå resultat snabbare. Bo Jönsson, Sandvik Heating Technology

Med hjälp av program-

mets forskning kan vi till exempel kostnadseffektivt testa nya material och additiv för att på ett bättre sätt klara av den högtemperaturkorrosion som speciellt överhettarna i kraftvärmepannorna utsätts för. Det ger förutsättningar för en högre tillgänglighet på pannorna och bidrar till ett kunnande på högskolorna som gör att viktig forskning kan styras mot de problem och forskningsområden som vi inom kraftvärmebranschen har behov av. Med hjälp av KME-projekten så har ett nätverk mellan oss och högskolorna, i detta fall Chalmers, byggts upp, som kan vara till stor nytta både för industrin, när behov av forskningsresurser finns, och för dem.

Anna Jonasson, EON Värme Sverige

KME-programmet

har under nästan 20 år varit ett utmärkt sätt för industrin att samarbeta med forskare från högskolor och institut. Vi har på ett snabbt och effektivt sätt kunnat starta långsiktiga forskningsprojekt med skickliga forskare. Den här kombinationen av industrirelevanta projekt, forskningshöjd och effektivitet är en oslagbar kombination och jag hoppas verkligen att det kommer att fortsätta framöver. Pamela Henderson, Vattenfall/adjungerad professor KTH Elforsk perspektiv

| 15

Barsebäcksverket befinner sig i det som kallas servicedrift. Vi håller byggnaderna intakta och underhåller de processystem som måste vara i drift.

Foto: Felix Gerl

Lång och komplicerad process att riva kärnkraftverk – Sverige framhålls som föredöme Nu närmar sig våra kärnkraftverk obönhörligt pensionsåldern. Omkring år 2025 beräknas R2-reaktorn vid Ringhals att falla för åldersstrecket. Då har det gått 50 år sedan den fasades in på nätet. Men först ut att rivas är Barsebäcksverket.

tt riva ett kärnkraftverk är inte som att jämna en vanlig industrianläggning till marken. Det är komplicerat och innebär logistiska utmaningar. Det framkom på Elforsks årliga kärnkraftsseminarium i början av året, som denna gång hade just avveckling och rivning av kärntekniska anläggningar som tema.

Barsebäck i servicedrift

Trots att kärnkraftverket Barsebäcks båda reaktorer stängdes av redan år 1999 respektive 2005 har rivningen av anläggningen ännu inte inletts. Tvärtom pågår en hel del andra aktiviteter på verket, som ligger vackert vid Öresund bara några mil från Malmö och Köpenhamn. Det kunde Leif Roth, chef för Barsebäcks rivningsplan, meddela. Anläggningen ägs genom bolaget Barsebäck AB av både Vattenfall och EON. 16 | Elforsk perspektiv

– Barsebäcksverket befinner sig i det som kallas servicedrift. Vi håller byggnaderna intakta och underhåller de processystem som måste vara i drift. Strålsäkerhetsmyndigheten ställer fortfarande höga krav på vår verksamhet i sina föreskrifter, vi är fortfarande en kärnteknisk anläggning även om kraftverket är avställt och inget kärnbränsle finns kvar, upplyste Leif Roth. Den första etappen av rivningen inleds tidigast 2016 med kapning av komponenter som finns inne i de båda reaktortankarna. Det övriga rivningsarbetet inleds tidigast 2021 och beräknas ta sju år. Ett skäl till att det är svårt att riva tidigare är att det i dag inte finns kapacitet att ta hand om rivningsavfall i slutförvaret SFR vid Forsmark. Svensk Kärnbränslehantering, SKB, arbetar med förberedelserna inför en utbyggnad av förvaret som beräknas vara klar tidigast år 2023.

Fram till dess att kärnkraftverket börjar rivas ska det bevaras i gott skick och det avfall som finns lagrat på anläggningen ska tas omhand. Strålsäkerhetsmyndigheten har tillsyn över att detta görs på ett strålsäkert sätt. – Under servicedriften vill vi vara till så stor nytta som möjligt för kärnkraftbranschen. Anläggningen var i mycket gott skick när den stängdes och är fortfarande i praktiken intakt. Barsebäck är därför en idealisk plats för utbildning och vi har för närvarande en omfattande utbildningsverksamhet för tekniker, meddelade Leif Roth. Små mängder aktivt material

Någon gång i framtiden ska också Sveriges övriga kärnkraftverk avvecklas och rivas. Först ut blir troligtvis Ringhalsverkets andra reaktor som togs i drift år 1975, vilket beräknas ske omkring år

På det stora hela anses Sverige i jämförelse med andra länder ha en väl utvecklad plan för avvecklingen av befintliga kärnkraftverk.

2025 då den varit i drift under 50 år. Sveriges äldsta reaktor är dock Oskarshamnsettan som fasades in på nätet redan år 1972. Rivningsstudier utarbetade gemensamt av SKB och kärnkraftföretagen, som ska vägleda i avvecklingsarbetet, finns redan för samtliga anläggningar. Utöver Barsebäck handlar det om kärnkraftverken i Oskarshamn, Forsmark och Ringhals utanför Varberg. Totalt rör det sig om 12 reaktorer som ska jämnas med marken. Det mesta av rivningsmassorna är helt utan radioaktivitet och kan tas om hand som vilket industriavfall som helst. Sverige har satsat hårt på att undvika kontamination av byggnadsdelar, till exempel genom att belägga anläggningsdelar med epoxibeläggning, vilket gör att en större del av betongmassorna enklare kan friklassas. Resterande material är metall- och betongskrot som blivit kontaminerat under åren i drift. Större delen innehåller mindre mängder radioaktivitet och är vad man kallar lågaktivt avfall, annat är medelaktivt. Tanken är att allt rivningsavfall som kräver slutförvaring från de svenska reaktorerna ska placeras i slutförvaret för kortlivat radioaktivt avfall, SFR, i Forsmark. Osäkert om kostnaden

Kostnaden för att riva ett kärnkraftverk är något som har debatterats mycket. Internationella jämförelser har gjorts bland annat med Tyskland där rivningar visat sig bli dyrare än de svenska uppskattningarna. I de rivningsstudier som nu gjorts uppskattas kostnaden per kärnkraftverk till mellan fyra och sju miljarder kronor. – Den största skillnaden mellan oss och till exempel Tyskland är hur avfallssystemet är uppbyggt. I Tyskland tar man ner delar i mindre komponenter vilket tar längre tid och kostar mer. Vi tänker använda större behållare och har ett fördelaktigare system ur ett avvecklingsperspektiv, upplyste Leif Roth som uppgav kostnaden 4,3 miljarder kronor för att riva de två reaktorerna i Barsebäck. Men resultaten från rivningsstudierna ger bara en referenskostnad. När SKB ska uppskatta kostnaderna i den plankalkyl som ska lämnas till myndigheterna i början av året kommer ett påslag för osäkerheter att göras.

Inspirerat EU-direktiv

På det stora hela anses Sverige i jämförelse med andra länder ha en väl utvecklad plan för avvecklingen av befintliga kärnkraftverk och en välfungerande finansieringsmodell för rivning och slutförvar med mera. I dag betalar kärnkraftsägarna i genomsnitt 2,2 öre per kilowattimme i avgifter till kärnavfallsfonden som just nu innehåller cirka 50 miljarder kronor. 37 miljarder har redan tagits ur fonden, bland annat för byggandet av SFR i Forsmark, fartyg för transport och forskning. Enligt beräkning behövs totalt 136 miljarder kronor. – Det återstår därmed 49 miljarder att finansiera, upplyste Per-Arne Holmberg

från SKB. Sveriges arbete med slutförvaring av använt kärnbränsle har rönt stort internationellt intresse, inte minst för hur det har skett i dialog med lokala intressen (boende i Forsmark och Oskarshamn). EU:s kärnavvecklingsdirektiv som nu implementeras i medlemsländernas lagstiftningar har påverkats en hel del av det svenska systemet, menade Gabor Szendö från Miljödepartementet. – En viktig princip i lagstiftningen är att ”förorenaren betalar”, det vill säga att den som ägnar sig åt kärnteknisk verksamhet inte kan lämna över ansvaret till någon annan part eller land, sade Gabor Szendö om en av de vägledande principerna.

Så rivs ett kärnkraftverk Det slutliga målet för rivningen av ett kärnkraftverk är att området där anläggningen står skall friklassas efter att myndigheternas uppsatta miljömål har uppfyllts. Friklassning innebär att ett objekt undantas från fortsatt reglering ur strålsäkerhetssynpunkt. En förutsättning är att innehållet av radioaktiva ämnen är så lågt att det kan ses som oskadligt från strålsäkerhetssynpunkt. När det gäller Barsebäckverket kommer rivningen att påbörjas med att de delar av anläggningen som är radioaktiva monteras ner och skickas iväg för

slutförvar till SKB. Bränsleelementen är redan idag borttagna. Material kommer även att skickas till CLAB (Centralt mellanlager för använt kärnbränsle) i Oskarshamn och till SVAFO i Studsvik för behandling och dekontaminering. När alla radioaktiva komponenter är ute ur anläggningen tar rivningen av byggnaderna vid. De rivningsmassor som blir över används främst för återfyllnad av marken i och runt anläggningen. De kan även komma att forslas iväg och användas till nya vägar eller liknande markarbeten. Källa: Barsebäck Kraft

I steg 1 river man stora komponenter som reaktortank, rör, rördelar och transformatorer. I steg 2 tar man bort kondensorer och turbin. I steg 3 demonteras elsystem, motorer och pumpar. Slutligen innebär steg 4 att man river byggnaden.

Elforsk perspektiv

| 17

Foto: Lars Magnell

Henrik Stridman från företaget SVAFO, som ägs gemensamt av kärnkraftsföretagen, berättade om den stora utmaningen med att riva Ågestaverket samt forskningsreaktorerna i Studsvik och uranutvinningsverket Ranstad.

Barsebäcksverket befinner sig i det som kallas servicedrift. Byggnaderna hålls intakta och de processystem som måste vara i drift underhålls, upplyste Leif Roth, chef för Barsebäcks rivningsplan.

Det är en ganska stor utmaning. Vi måste bland annat återskapa historik och dokumentation kring anläggningarna och vi har en ganska komplex föroreningssituation att ta hänsyn till. Sveriges första reaktor

Utöver ovan nämnda reaktorer finns även ett mindre kärnkraftverk som också är under avveckling och vars rivning ska påbörjas omkring år 2020. Det är Ågestaverket utanför Farsta söder om Stockholm, som var Sveriges första kraftproducerande reaktor. Anläggningen byggdes för att producera el och förse Farsta med fjärrvärme, och var i drift under åren 1964–1970. Ansvariga för rivningen av anläggningen i Ågesta samt forskningsreaktorerna i Studsvik och uranutvinningsverket Ranstad är företaget SVAFO, som ägs gemensamt av kärnkraftsföretagen. Henrik Stridman från företaget redogjorde för de utmaningar och svårigheter som detta arbete innebär. – Det är en ganska stor utmaning. Vi måste bland annat återskapa historik och dokumentation kring anläggningarna och vi har en ganska komplex föroreningssituation att ta hänsyn till, eftersom vi i forskningssyfte har använt oss av många olika nuklider, sade Henrik Stridman. Elforsks seminarium bjöd även på 18 | Elforsk perspektiv

intressanta redogörelser för rivningen av den brittiska anläggningen Sellafield och för segmenteringen av reaktortankens interna delar vid det spanska kärnkraftverket José Cabrera. Sellafield är världens mest komplexa och tätbebyggda kärntekniska anläggning, belägen vid Irländska sjön i nordvästra England. Verksamheten är främst inriktad på upparbetning av uttjänt kärnbränsle, men anläggningen rymmer också två äldre reaktorer som håller på att rivas. Edwin Matthews från Sellafield Ltd berättade om det mycket omfattande och långdragna arbetet med att avveckla och riva olika anläggningar på området. Uppskattningsvis kommer hela avvecklingsprocessen vid Sellafield kosta mer än 70 miljarder pund. Det finns olika metoder att riva ett kärnkraftverk. I Barsebäck har man bestämt sig för att använda den så kallade rip and ship-metoden, vilken innebär att man river anläggningen i större stycken, man tar till exempel ut och transporterar bort reaktortanken i ett stycke. Ett annat sätt är att använda sig av så kallad segmentering, vilket innebär

att materialet som ska rivas sågas och skärs ner i mindre beståndsdelar. Denna metod användes av Westinghouse och svenska Studsvik för att hantera reaktortankens interna delar vid det spanska kärnkraftverket José Cabrera. Per Segerud, Westinghouse Sweden, berättade om uppdraget och de utmaningar som är involverade i processen. Bland annat krävs mycket långa förberedelsetider vilka inbegriper att anläggningen först genomgår en virtuell segmentering. Men Per Segerud betonade att det ändå mest handlar om att riva på konventionellt sätt. Faktum är att rivningar av kärnkraftverk har blivit en miljardindustri som lockar många företag att erbjuda sina tjänster och metoder. Finns det då någon forskning på området, undrade seminariemoderatorn Tomas Wall avslutningsvis. Nja, av svaren från föredragshållarna Leif Roth och Henrik Stridman att döma, så vilar kunskapen ännu så länge mest på hittills gjorda erfarenheter. Men nog bör här föreligga forskningsbehov som kan påverka olika aspekter av avvecklingsarbetet.

NOTERAT Illustration: Svenska elvägar

Svenska effektreserven utvärderad Elvägar för tunga fordon Trafikverket, Vinnova och Energimyndigheten

samarbetar i ett projekt i syfte att utveckla, demonstrera och utvärdera elvägar* som en möjlig metod att minska användningen av fossil energi i det svenska transportsystemet. Elvägar är ett koncept som utvecklats betydligt under de senaste fem åren. Tekniken är nu så mogen att den troligen kommer att kunna demonstreras eller implementeras runt om i världen under de närmaste åren. Förutom att det är ett sätt att utveckla miljösmarta transporter, så utnyttjar elvägar också det befintliga vägnätets kapacitet för att möta transportefterfrågan på ett begåvat sätt, och till jämförelsevis låg investeringskostnad. Källa: Energimyndigheten * Se också Elforsks rapport 10:54, Trådbussar och trådlastbilar – Kunskapssammanställning, som finns att ladda ner från www.elforsk.se

Svenska kraftnät har på

regeringens uppdrag följt upp den pågående avvecklingen av Sveriges effektreserv för el. I en ny rapport konstaterar Svenska Kraftnät att de förutsättningar som låg till grund för 2010 års riksdagsbeslut om upprättandet av en effektreserv alltjämt är giltiga. Timmätningsreformen, elområdesindelningen, något ökad priskänslighet hos större industrikunder och ökad integration med omvärlden är förändringar som pekar i rätt riktning. Rapporten föreslår dock att Svenska Kraftnät ska få full frihet att avgöra effektreservens sammansättning, det vill säga relationen mellan produktionsreserver och förbrukningsreduktioner. – Den svenska effektreserven är närmast att se som en utökad störningsreserv avsedd att hantera de extrema situationer som kan uppkomma vid mycket kall väderlek och bortfall av stora produktionsanläggningar. Det är något helt annat än de kapa-

Självläkande elnät Energimyndigheten har

beviljat 15 miljoner kronor i stöd till Gotlands Energi AB för etapp 2 av utvecklingsprojektet Smart Grid Gotland. Nya installationer ska ge ett ”självläkande” nät som kan ge minskad avbrottstid till kunderna. I den andra etappen av projektet ska Gotlands Energi bygga om det existerande landsbygdselnätet för att åstadkomma ett elnät som automatiskt kan delas in i sektioner med hjälp av data från nätet och information från skyddsutrustning. På så vis vill man kunna lokalisera

och isolera fel i nätet. Genom automatisk omkoppling i nätet kan elen sen ta andra vägar för att så få användare som möjligt ska drabbas av elavbrott. – I etapp 2 av projektet kommer vi testa kostnadseffektiva tekniker som i framtiden kan användas för att optimera elnätet för hållbar elproduktion. Med bättre övervakning och självsektionering kan elkvaliteten höjas och tillgängligheten öka, säger Jenny Larsson, vd på Gotlands Energi.

Den svenska effektreserven är närmast att se som en utökad störningsreserv avsedd att hantera de extrema situationer som kan uppkomma vid mycket kall väderlek och bortfall av stora produktionsanläggningar. citetsmarknader som nu diskuteras på kontinenten och som handlar om att i stor skala subventionera sådan baskraft som subventionerna till förnybar elproduktion har gjort olönsam, konstaterar Svenska Kraftnäts generaldirektör Mikael Odenberg. Rapporten finns att ladda ner från www.svk.se Källa: Svenska Kraftnät

Genom automatisk omkoppling i nätet kan elen sen ta andra vägar för att så få användare som möjligt ska drabbas av elavbrott.

Källa: Energimyndigheten

Elforsk perspektiv

| 19

NOTERAT

Per Laurell hedersdoktor Högskolan i Gävle har utsett Per Laurell, vd för Gävle Energi, till hedersdoktor. Per är ledamot i Elforsks styrelse där han verkat under flertalet år. – Elforsk gratulerar Per till den välförtjänta utnämningen som är ett erkännande för hans stora insatser för forskning och innovationer inom energiområdet, säger Elforsks vd Magnus Olofsson, i en kommentar. Mer information finns på www.hig.se

Foto: högskolan i Gävle

Luftvärmepumpar – nu ännu effektivare I januari i år

skärptes ekodesignkraven på energieffektivitet för nya luftluftvärmepumpar. Pumparna måste klara av att ge minst 3,8 kilowattimmar värme för varje kilowattimme el de använder. Det betyder att årsvärmefaktorn, som visar hur effektiv pumpen är, måste vara 3,8 eller högre.

Ekodesignkrav och energimärkning skärps successivt. – Ekodesignkrav och energimärkning skärps successivt för att ge tillverkarna fortsatta incitament till produktutveckling och för att underlätta för konsumenter att kunna välja bra och välfungerande produkter, säger Anna Johansson, enhetschef Resurseffektiva produkter på Energimyndigheten. Källa: Energimyndigheten

Äldre betong har högre hållfasthet

Det är främst tryck- och draghållfasthet som undersökts men även elasticitetsmodulen och viktminskningen har mätts. Totalt gjordes tre olika gjutningar med samma betongrecept. Resultaten visar tydligt att nygjuten betong uppvisar en större hållfasthetsminskning än äldre betong vid temperaturbelastningar. Det är inga stora hållfasthetsminskningar som uppvisas i tryck och det kan till och med urskiljas en ökning i tryckhållfasthet vid en temperaturbelastning på 93° C respektive 120° C. Draghållfastheten uppvisar en minskning

för de nygjutna provkropparna medan den äldre betongen har fått en svag hållfasthetsökning. Resultaten för de nygjutna betongproverna stämmer bra överens med tidigare studier inom området. Reaktorn på ett kärnkraftverk är innesluten i en stor spännarmerad betongkonstruktion, den så kallade reaktorinneslutningen, vilken under drift utsätts för förhöjda temperaturer. Enligt gängse standard bör temperaturerna 66° C respektive 93° C betraktade som gränsvärden beaktas noggrant.

Foto: Hans Blomberg

I ett examensarbete inom Elforsks Betongprogram har tester på betong som utsatts för moderata temperaturbelastningar, mellan 20 och 120 °C, utförts. Syftet med testerna är att ge en bättre bild av hur betongen i reaktorinneslutningar påverkas i drift.

Rapporten Betongens hållfasthet vid moderata temperaturbelastningar, Elforsks rapport 13:84, kan gratis laddas ner från www.elforsk.se.

Elforsk AB bildades 1993. Det övergripande syftet med verksamheten är att rationalisera den branschgemensamma forskningen och utvecklingen.

Besöksadress: Olof Palmes gata 31

Företagets verksamhet är organiserad i de sex programområdena Vattenkraft, Kärnkraft, El- och Värmeproduktion, Överföring och Distribution, Användning samt Omvärld och System.

Telefon: 08-677 25 30

Elforsk ägs av Svensk Energi och Svenska Kraftnät.

Elforsk AB, 101 53 Stockholm

20 | Elforsk perspektiv