Avhandling | 18 aug 2022

Elis har utvecklat metod som kan minska spillet av förnybar el

Elis Nycander, KTH, utvecklar i sin avhandling verktyg och metoder som kan bidra till att minska spillet av förnybar el.

Efter att ha tagit en civilingenjörsexamen i teknisk fysik vid Uppsala universitet började Elis Nycander doktorera i elkraftsystem och elmarknader vid KTH. I våras blev han klar och arbetar sedan dess som kraftsystemanalytiker på Svenska kraftnät.

Precis som många andra elsystem runt om i världen är det svenska under stor förändring. Konventionella icke förnybara kraftverk fasas ut till förmån för ökad andel förnybar produktion som vind- och solkraft. De sistnämnda är produktionsslag som är väderberoende, vilket skapar en rad utmaningar när det gäller planering och drift av elnätet.

Vi bör ha en planering som gör att elnät och produktion byggs på ett så effektivt sätt som möjligt. Jag hoppas att min forskning och modell kan bidra till det.

– Ibland kan nätet till exempel inte ta tillvara på hela den potentiellt möjliga produktionen från förnybara källor, utan att man måste spilla en del energi. En viktig fråga är hur man i rimlig utsträckning ska kunna begränsa spillet, säger Elis Nycander.

Behov av att spilla förnybar el kan ha en mängd olika orsaker. Några exempel:

• Låg efterfrågan på el
• Begränsad överföringskapacitet
• Konventionella kraftverk behöver vara igång för att bidra med svängmassa och reserver för att hantera störningar i elsystemet och balansera produktion och förbrukning
• Begränsningar i den övriga produktionens förmåga att möta variationer hos den förnybara produktionen.

Om spillet blir allt för högt påverkar det lönsamheten för förnybar produktion och skapar ett ineffektivt resursutnyttjande.

– Om spillet beror på brist på överföringskapacitet mellan områden med hög produktion och hög förbrukning kan det minskas genom att bygga ut överföringskapaciteten. Detta kan dock ta lång tid. Frågan är också vad som är den optimala överföringskapaciteten.

Jämfört med många andra länder har Sverige hittills haft ett elsystem som varit lätt att reglera på grund av en stor mängd vatten- och kärnkraftkraft. Andelen väderberoende förnybar elproduktion är fortfarande relativt låg jämfört med många andra länder, vilket har gjort att det tidigare inte har varit nödvändigt att spilla förnybar energi i någon större utsträckning, enligt avhandlingen. Det håller nu på att förändras.

I sin forskning har Elis Nycander bland annat undersökt i vilken utsträckning det vid en fortsatt kraftig utbyggnad i Sverige av exempelvis vindkraft kommer att vara nödvändigt att spilla förnybar energi och vilka begränsningar i elnätet som orsakar detta. Men också hur elmarknader och nätkoder bör utformas för en effektiv planering och drift av elsystemet som gör att spillet inte blir större än nödvändigt.

I avhandlingen konstaterar han att en effektiv integrering av förnybar elproduktion kräver verktyg för både långsiktig planering för utbyggnad av elsystemet och för kortsiktig driftplanering, och utvecklar verktyg och modeller som kan användas för att förbättra sådan planering.

– Jag har med hjälp av en elmarknadsmodell undersökt hur mycket spill det behövs och hur mängden påverkas om man till exempel ökar överföringskapaciteten mellan norra och södra Sverige, säger Elis Nycander, och berättar att överföringsbegränsningarna har stor påverkan på den nödvändiga mängden spill.

– Även om det finns en del osäkerhet i simuleringarna kan man med hjälp av min elmarknadsmodell och historiska resultat bland annat se hur olika scenarier påverkar flöden och priser och var man till exempel behöver bygga ut överföringskapaciteten. Den kan också användas för att studera hur storskalig lagring av el påverkar systemet.

Ett stort problem i dag är att utbyggnaden av elnätet och elproduktionen inte alltid går hand i hand.

Jag har med hjälp av en elmarknadsmodell undersökt hur mycket spill det behövs och hur mängden påverkas om man till exempel ökar överföringskapaciteten mellan norra och södra Sverige.

– Den som till exempel vill bygga en vindkraftspark kan välja plats utifrån var det finns lämplig mark, bra vindförhållanden och var det är lätt att få tillstånd, men utan att behöva ta hänsyn till eventuella flaskhalsar i elnätet. Samtidigt kan producenter lägga ned befintlig produktion om den inte anses lönsam, även om den är viktig för stabiliteten i elnätet.

– Vi bör ha en planering som gör att elnät och produktion byggs på ett så effektivt sätt som möjligt. Jag hoppas att min forskning och modell kan bidra till det.

Text: Mikael Bergling