Elsimulator

Här får du möjlighet att bestämma över Sveriges elproduktion. Utmaningen ligger i att ha tillräckligt med effekt när efterfrågan är som störst och att samtidigt hålla koll på miljökonsekvenserna. Du bygger – du bestämmer!
  • Produktionsscenarier

    Nuläget - Nuläget

    Elproduktionen i Sverige idag

    Sveriges elproduktion består idag av i kärnkraft, vattenkraft, kraftvärme och vindkraft. Enligt Svenska Kraftnäts kraftbalansrapport 2019 uppnår dagens system inte effektbalans under en normalvinter (därav varningen i diagrammet). Gasturbiner som ingår i störningsreserven har exkluderats.

    Scenario 1 - Läget år 2020

    Endast 6 reaktorer i drift.

    6 kärnkraftreaktorer fortfarande i drift (F1, F2, F3, O3, R3 och R4). R2 stängs senast 31 dec 2019 och R1 senast 31 dec 2020.

    Vindkraft utbyggd till ca 10 000 MW.
    Övriga samma volym som nuläge.

    Scenario 2 - Läget år 2040?

    Visar ett hypotetiskt system som är 100 procent förnybart, med undantag av gasturbiner som används för att garantera leveranssäkerheten.

    I detta scenario byggs vattenkraften kraftigt och orörda älvar tas i anspråk för att klara behovet av reglerkraft. Vindkraft täcker resten av energibehovet. Kraftvärme antas i detta scenario använda hundra procent biobränsle.

    Kärnkraft och oljekondens avvecklas.

    Gasturbiner installeras för att garantera leveranssäkerheten vid en extrem vinter, sk tioårsvinter, så i den bemärkelsen är detta system egentligen inte 100 procent förnybart.

Kärnkraft

0MW
Intervall 1 - ingen till halverad kärnkraft
Intervall 2 - halverad till oförändrad kärnkraft
Intervall 3 - ökad kärnkraft
Intervall 4 - upp till dubblerad kärnkraft
Intervall 5 - nästan all energi från kärnkraft

Vattenkraft

0MW
Intervall 1 - kraftigt minskad vattenkraft
Intervall 2 - kraftigt minskad vattenkraft
Intervall 3 - minskad vattenkraft
Intervall 4 - oförändrad till ökad vattenkraft
Intervall 5 - ny vattenkraft byggs i skyddade älvar

Sol

0MW
Intervall 1 - ingen till ökad solenergi
Intervall 2 - timvis hög andel solenergi
Intervall 3 - timvis hög andel solenergi
Intervall 4 - timvis överskott från solenergi
Intervall 5 - timvis överskott från solenergi

Vind

0MW
Intervall 1 - minskad vindkraft
Intervall 2 - oförändrad eller ökad vindkraft
Intervall 3 - omkring dubblerad vindkraft
Intervall 4 - upp till tredubblad vindkraft
Intervall 5 - tidvis stora överskott från vindkraft

Kraftvärme

0MW
Intervall 1 - minskad eller oförändrad kraftvärme
Intervall 2 - ökad kraftvärme
Intervall 3 - dubblerad kraftvärme
Intervall 4 - tredubblad kraftvärme
Intervall 5 - fyrdubblad kraftvärme

Gas

0MW
Intervall 1 - gas används idag som reservkraft
Intervall 2 - ny gasproduktion
Intervall 3 - ny gaskraft
Intervall 4 - ny gaskraft
Intervall 5 - ny gaskraft

Kol

0MW
Intervall 1 - Sverige saknar idag kolkraft
Intervall 2 - Sverige saknar idag kolkraft
Intervall 3 - Sverige saknar idag kolkraft
Intervall 4 - Sverige saknar idag kolkraft
Intervall 5 - Sverige saknar idag kolkraft

Olja

0MW
Intervall 1 - olja används idag som reservkraft
Intervall 2 - ny kapacitet med oljekondens
Intervall 3 - mer än sjudubblad oljekondens
Intervall 4 - mer än tiodubblad oljekondens
Intervall 5 - omkring femtondubblad oljekondens
  • Detaljerat resultat

    Summering effekt

    Installerad effekt

    Den högsta produktionskapaciteten (effekt) hos den installerade. Enhet megawatt (MW).

    Tillgänglig effekt

    Den produktionskapacitet (effekt) som är tillgänglig när elbehovet är som störst. Enhet megawatt (MW).

    Genomsnittlig utnyttjandegrad

    Den genomsnittliga utnyttjandegraden (kapacitetsfaktor) av varje energiproduktionsanläggning. Högst är 100% vilket skulle betyda att anläggningen gick på högsta effekt dygnet runt, året runt.

    Alla anläggningar körs så mycket det går utom olja och gas som vi kör så lite som möjligt utan att det uppstår ett underskott på energi i systemet.

    Energiproduktion

    Energi producerad i varje anläggning. Enhet är terawattimmar (TWh), en terawattimme är en miljard kilowattimmar (kWh).

    Miljökonsekvenser

    Summering av miljökonsekvenserna.

  • Frågor och Svar

    Hur hanteras import/export?

    Simulatorn räknar med att tillfälliga överskott exporteras som vid behov importeras senare.

    Varje megawatt (MW) elproduktionskapacitet kan bara användas av ett land åt gången. Riktigt kalla dagar skapar ofta brist också i våra grannländer så varje land behöver tillräckligt med kapacitet för att klara effekttoppar.

    Räknar ni med energibesparingar?

    Vi räknar med dagens elbehov. I framtiden kan behovet av el både öka och minska.

    Effektivare användning av elenergi ger ökad ekonomisk konkurrenskraft vilket leder till ekonomisk tillväxt som i sin tur historiskt sett alltid gett högre efterfrågan på el.

    Räknar ni med lagring av el?

    Vi har inte räknat med lagring av el i nuvarande versionen av Simulatorn.

    Ett energilager skapar energiförluster på motsvarande 25 procent vilket gör att mer energi behöver produceras än om ett energilager inte används.

    Räknar ni med smarta elnät?

    Nej, men införande av smarta elnät ändrar grundläggande inte på våra beräkningar.

    Solenergi har ingen tillgänglig effekt?

    Tillgänglig effekt i simulatorn beräknas vid tidpunkten då efterfrågan på el är som störst. I Sverige inträffar detta kalla dagar mellan klockan 7-8 på förmiddagen. Eftersom solen inte har gått upp vid denna tidpunkt på vintern kan solpaneler inte producera någon ström då.

  • Så har vi räknat

    Här kommer en beskrivning av hur vi har räknat ut effekt, energi och energiöverskott.

    Effekt

    Effekten är ett mått på energiproduktionskapaciteten hos en elproduktionsanläggning. Effekten kan delas upp i tre delar.

    1. Installerad effekt
    2. Medeleffekt
    3. Minsta tillgängliga effekt

    Installerad effekt (Watt) är helt enkelt den högsta effekt som produktionsanläggningen kan producera. Medeleffekt beräknas genom att ta energiproduktionen (Wh) för en viss period (exempelvis ett år) och dela med antalet timmar för perioden (ett år är 365x24=8760 timmar).

    Minsta tillgängliga effekt är den effekt som sannolikt finns tillgängligt vid tidpunkten för den högsta elförbrukningen. I Sverige inträffar den högsta elförbrukningen ungefär klockan 7 på morgonen under kalla vinterdagar.

    För att beräkna tillgängligheten för olika kraftslag används Svenska Kraftnäts årliga balansrapport. Det högsta effektbehovet vid en normalvinter är 26 700 MW men vid en s.k. tioårsvinter kan effektbehovet uppgå till 27 700 MW. Tabellen nedan visar prognosen för installerad effekt vid årsskiftet 2019/20 (Svenska Kraftnät). Notera också att vi räknar bort den delen av gaskraften som ingår i störningsreserven (ca 1360 MW):

     

    Kraftslag Installerad effekt Tillgänglig effekt Tillgänglighetsgrad
    Vattenkraft 16 318 13 400 82%
    Kärnkraft 7 710 6 939 90%
    Solkraft 745 0 0%
    Vindkraft 9 648 868 11%
    Gasturbiner 219 197 90%
    Gasturbiner i störningsreserven 1 358 0 0%
    Olje-/kolkondens 913 822 90%
    Olje-/kolkondens otillgängligt för marknaden 520 0 0%
    Mottryck/kraftvärme 4 622 3 536 77%
    Mottryck/kraftvärme otillgängligt för marknaden 450 0 0%
    Summa 40 503 25 762 -

     

    Kolkraft och solenergi

    I våra beräkningar gör vi bedömningen att kolkraft har motsvarande tillgänglighet som kärnkraft och gasturbiner nämligen 90%. För solenergi har vi valt att noll procent finns tillgängligt när effektbehovet vintertid är som störst. I Malmö går solen upp klockan 08:30 och går ner 15:37 vid midvintersolståndet den 21 december. Högst effektbehov uppstår vintertid före åtta och efter sexton då det alltså i hela Sverige fortfarande är mörkt.

    • Kolkraft, 90% tillgänglig effekt.
    • Solenergi, 0% tillgänglig effekt.

    Svenska Kraftnät räknar med att det under vintern 2019/2020 finns 745 MW installerad solenergi i Sverige.

    Beräkning av reglerkraft

    När vi beräknar energi så startar vi först med hypotesen att alla anläggningar med låga produktionskostnader körs så mycket som möjligt. All produktion i icke-styrbara produktionsanläggningar som överstiger årsmedelproduktionen antas gå på export. Vind och sol i det nordiska elsystemet är ofta korrelerat så därför går det inte att importera just dessa kraftslag senare i obegränsad omfattning. Begränsningen till medeleffekten bedöms ändå vara generöst tilltaget.

     

    Elbehov minus produktion utan reglerkraft minus export ger alltså behovet av reglerkraft.

     

    Vattenkraften antas kunna användas fullt ut som reglerkraft även om det i genom vattendomar och andra fysiska begränsningar i praktiken inte är möjligt. När vattenkraften inte räcker till kan gasturbiner eller annan reglerkraft köras under begränsad tid. Reservanläggningar som vissa gasturbiner och oljekondenskraftverk beräknas köras i försumbar omfattning. Kärnkraft och kolkraft, när den finns, beräknas köras så många timmar som möjligt (ca 8 000 timmar per år).

    Förenklingar

    Simulatorn är tänkt att ge en känsla för begreppen installerad effekt, tillgänglig effekt och relationen till total energiproduktion. Vi tar inte hänsyn till följande saker

    • Överföringsförluster
    • Begränsningar i elnätet
    • Begränsningar i vattenkraftens reglerförmåga
    • Bara delvis tagit hänsyn till begränsningar för import/export

    Dessa avgränsningar har gjorts för att göra simulatorn enkel att använda och ge största möjliga förståelse utan avkall på trovärdigheten i det större perspektivet.

    Bränsle

    Bränsleåtgång enligt följande tabell:

    Produktionstyp Bränsle (gram/kWh) Källa
    Kärnkraft 0.005 Vattenfall
    Kolkraft 379 IEA
    Oljekondens 331 Novator
    Bioeldad kraftvärme 1000 Novator
    Naturgas 187 EPA

    Vindkraft, solenergi, och vattenkraft beräknas inte använda något bränsle.

    Avfall

    Kärnkraft genererar vid produktion avfall i form av använt kärnbränsle. Kolkraft och bioeldade kraftverk genererar fast avfall i form av aska.

    Produktionstyp Avfall (gram/kWh) Källa
    Kärnkraft 0.005 Vattenfall
    Kolkraft 37 Novator
    Bioeldad kraftvärme 15 Novator

    Övriga produktionsslag antas ha lågt eller inget fast avfall.

    Koldioxid CO2

    Alla produktionsslag ger upphov till koldioxidutsläpp vid byggnation, bränsleutvinning, drift, rivning, etc. Utsläpp beräknas enligt livcykelmodellen. I första hand har vi använt Vattenfalls beräkningar och i andra hand valt andra källor. Koldioxidutsläpp i simulatorn beräknas enligt följande tabell

    Produktionstyp Koldioxidutsläpp (gram/kWh) Källa
    Kärnkraft 5 Vattenfall
    Kolkraft 881 IEA
    Oljekondens 993 Novator
    Bioeldad kraftvärme 15 Vattenfall
    Naturgas 515 EPA
    Vindkraft 15 Vattenfall
    Vattenkraft 9 Vattenfall
    Solenergi 46 Wikipedia

    Vattenkraft potential

    Källa: SMHI Vattenkraft orörda älvar, Potential totalt (TWh) 35 Nyttjande tid (h) 4000 Fördelat på fyra älvar baserat på flöden ger följande potential per älv.

    Älv Flöde (m3/s) Procent Energi (TWh) Effekt (MW)
    Torneälven 388 35% 12.4 5 662
    Kalixälven 295 27% 9.4 4 292
    Piteälven 167 15% 5.3 2 420
    Vindelälven 249 23% 7.9 3 607
    Summa 1 099 100% 35 15 981
  • Mer om elnät

    Elnät används för att distribuera el från elproducenter till konsumenter. Kostnaden för elnäten beror i huvudsak på två faktorer, avstånd mellan produktion och konsumtion och hur effektivt elledningarna utnyttjas (kapacitetsfaktor).

    Ett elnät med korta avstånd mellan produktion och konsumtion ger ett relativt billigare elnät jämfört med ett elnät med långa avstånd.

    Långa avstånd ger också betydande överföringsförluster. En tumregel är att 6-10 procent av elen förloras per 1000 km i en 400 kilovolt högspänningsledning.

    Enligt världsbanken är de genomsnittliga förluster för svenska elnätet 7 procent eller ungefär 10 TWh vilket är jämförbart med vindkraftens produktion 2013.

    Ett elnät med korta avstånd och hög utnyttjandegrad per ledning är därför avgörande för att hålla kostnaderna och överföringsförlusterna så låga som möjligt.

    För en vanlig elkund är elnätskostnaderna inte sällan högre än kostnaden för själva elen (elhandelskostnaden).

  • Ordlista

    • Effekt
      • Effekt är ett mått på hur snabbt energi kan produceras eller konsumeras. Effekt mäts i enheten Watt (W), kilowatt (kW=1000W), megawatt (MW=1000kW) eller gigawatt (GW=1000MW). Hästkrafter (hk) är också ett mått på effekt. En hästkraft motsvarar ungefär 0,74kW.

    • Elektricitet
      • Elektrisk ström uppstår när elektriska laddningar flödar från en punkt till en annan. Elektrisk ström mäts i ett visst antal laddningar per sekund eller columb per sekund (C/s) även kallat ampere (A).

        Verkningsgraden i en elektrisk motor är teoretiskt 100 procent. Elektriska motorers höga verkningsgrad och elektricitetens möjlighet att transporteras över stora avstånd gör elektricitet så praktisk.

        Ett vattenfall i norra Sverige kan med genom elektricitet driva en tvättmaskin i Stockholm med mycket hög verkningsgrad. Elektriska motorer har som tumregel en verkningsgrad på 90 procent. Ett elnät har en verkningsgrad på ungefär 93 procent. Total verkningsgrad från vattenfall till tvättmaskin blir därför 90%x93%x90%=75%.

    • Elsimulator
      • Det som du ser här under
    • Energi
      • Energi är ett mått på den mängd elektricitet eller arbete som har producerats eller kan produceras. Energi kan varken förstöras eller skapas utan bara omvandlas. Energi har alltid en riktning. Från hög koncentration till låg koncentration. Energi kan alltså bara utföra mekaniskt arbete eller producera el en enda gång.

        Grundenheten för energi är en Watt per sekund (Ws) eller Joule. En timme har 3600 sekunder varför 1 kWh motsvarar 3600 Joule. I elproduktionssammanhang är megawattimmar (MWh=1000 kWh), gigawattimmar (GWh=1000 MWh) och terawattimmar (TWh=1000 GWh=1 miljard kWh) vanligt förekommande mått på en viss mängd förbrukad eller producerad energi.

    • Entropi
      • Entropi är ett fysikaliskt begrepp som bland annat säger något om förmågan hos energi att utföra mekaniskt arbete. Ju lägre entropi ett system med en viss total energi har, desto större förmåga till mekaniskt arbete finns hos systemet. Entropin hos ett ämne ökar med temperaturen, men entropiförändringen per grad går (om man bortser från materialtillståndsförändringar) långsammare ju högre temperatur ämnet har. Därför har ett system med stora interna temperaturskillnader generellt sett har lägre entropi än ett system med samma energi men jämnare temperatur. Vid den absoluta nollpunkten (-273 grader celcius) råder den lägsta möjliga entropin. Entropin i ett slutet system kan aldrig minska, utan minskad entropi förutsätter att energi tillförs systemet utifrån. Alla former av friktion, värmeläckage och blandning av gaser eller vätskor leder däremot till ökad entropi, även i ett slutet system. På jorden pågår ständigt processer som leder till ökad entropi, men effekten av dessa uppvägs tack vare energiutbytet med världsrymden, där solen hela tiden tillför energi som driver entropisänkande processer.

    • Verkningsgrad
      • Verkningsgraden är ett mått på hur mycket av energin omvandlas till mekanisk energi. Den teoretiskt bästa möjliga verkningsgraden hos en så kallad värmemotor, dit bland annat ångturbiner räknas, bestäms av kvoten mellan temperaturminskningen under omvandlingen och temperaturen före omvandlingen enligt denna formel: 1 - Tc / Th

        Eftersom högsta temperaturen begränsas av vad stål i turbiner tål och lägsta temperaturen begränsas av utomhustemperaturen så kan verkningsgraden i en värmemotor aldrig bli 100%. Verkningsgrad för värmemotorer är i intervallet 30% och 60%.

  • Intervjuer
  • Hjälp