Ersätt kolkraft med vattenkraft

Genom att bygga ut kärnkraften i Sverige kan vi exportera större delen av vattenkraften till Tyskland. Det skulle varje år minska koldioxidutsläppen i Europa med lika mycket eller mer än Sveriges totala årliga utsläpp. Med lite hjälp från Norge skulle vi till och med kunna kompensera hela Skandinaviens koldioxidutsläpp. Det låter väl ganska intressant?

I min förra krönika (Skänk brunkolen till Tyskland) föreslog jag att Vattenfall skulle skänka brunkolsverksamheten till Tyskland, under förutsättning att den tyska regeringen gick med på att lägga ner verksamheten. Idag tänkte jag titta lite närmare på siffrorna och visa vad som faktiskt är möjligt.

Skillnad på fossila bränslen
Låt oss till att börja med räkna lite på utsläpp från olika energiformer. Att till exempel värma sitt hus med naturgas (metan) är inte så illa. Ett kilo naturgas ger ca 14 kWh och släpper ut 2,25 kg koldioxid. Verkningsgraden vid uppvärmning är inte långt från 100 procent, så vi hamnar på ca 200 gram koldioxid per kWh. Därutöver blir det en del kväveoxider, men inte mycket annat.

Att värma villan med olja är inte så illa det heller. Ett kilo villaolja ger ungefär 12 kWh och släpper ut 3 kg koldioxid. Det blir ca 250 gram koldioxid vid 100 procents verkningsgrad och lite mer om vi räknar med att en del värme går ut genom skorstenen. Oljepannan kräver bättre drag, eftersom den släpper ut en del sot (plus kväveoxider).

Om vi i stället värmer villan med kol får vi mycket större utsläpp av sot, svavel, kväveoxider och andra otäckheter. Dessutom får vi betydligt högre koldioxidutsläpp. Ett kilo kol av bästa kvalitet ger ca 9 kWh och släpper ut ca 3,7 kg koldioxid. Det innebär drygt 400 g koldioxid per kWh vid 100 procents verkningsgrad och kanske 500 g med tanke på att det nu krävs betydligt bättre drag i skorstenen. Med kol av sämre kvalitet, till exempel brunkol, kan koldioxidutsläppen öka ända upp till 740 g per kWh vid hundra procents verkningsgrad och ännu mer i verkligheten.

Gigantiska utsläpp från kolkraftverk
Att använda kol för uppvärmning är alltså illa nog, men när vi använder kol för att producera el blir det riktigt gräsligt. De allra modernaste kolkraftverken kan ha en verkningsgrad upp till 46 procent, men genomsnittet för dagens kolkraftverk är mera beskedliga 28 procent (enligt Vattenfall). En snabb kalkyl visar att man med bästa kolkvaliteten och modernaste kraftverket hamnar på 890 g koldioxid per kWh. Med brunkol lär det vara svårt att komma under ett kilo koldioxid per kWh ens med optimala förhållanden och med genomsnittlig verkningsgrad och brunkol hamnar man snarare på 1,8 kg per kWh. Väldigt långt ifrån de 700 g per kWh som brukar användas i en del beräkningar.

En elbil (Tesla) som ”tankas” med el från kolkraft får på det här sättet koldioxidutsläpp mellan 200 och 400 g per km, alltså dubbelt så mycket som en konventionell bil.

Mer än alla svenska utsläpp
Vattenfalls fyra brunkolskraftverk i Tyskland har en total installerad effekt på ca 8 GW (ett av kraftverken är hälftenägt). Den totala energiproduktionen ligger ett normalår förmodligen någonstans runt 60 TWh, alltså ungefär åttio procent av den svenska vattenkraften (72 TWh förra året). Det är i sin tur knappt hälften av produktionen vid tyska brunkolskraftverk.

60 TWh kolkraft innebär minst 60 miljoner ton koldioxid. Det skall jämföras med de 46 miljoner ton som Sverige släpper ut totalt under ett år, eller de ca 7,5 miljoner ton som alla Sveriges personbilar tillsammans släpper ut under ett år.

Byt mot vattenkraft
Med det här sättet att räkna skulle Sverige faktiskt kunna klassas som helt koldioxidfritt redan om vi exporterar 60 procent av elektriciteten från landets vattenkraft. Det låter vansinnigt, men är faktiskt sant. Och det är långt ifrån omöjligt. Det skulle räcka med en ganska rimlig modernisering och uppgradering av kärnkraften.

Att ersätta hela bortfallet (60 TWh) från Vattenfalls tyska brunkolskraftverk är svårare, men inte ens det är helt omöjligt. Det skulle i så fall innebära att de omräknade utsläppen per svensk skulle hamna på minus 1,5 ton koldioxid.

Varför inte vindkraft?
Om kolkraften är så dålig, varför lägger då inte Tyskland ner den och ersätter med vindkraft och solenergi?
Svaret är enkelt. Det blåser inte hela tiden och solen lyser inte hela tiden. Redan idag har Tyskland installerat vindkraft och solpaneler med en märkeffekt klart över det totala elbehovet. Ändå står vind-, sol-, och bioenergi totalt ”bara” för drygt 25 procent av totalbehovet.

Störst andel vindkraft i världen har Danmark, med drygt 40 procent förra året, men då har också landet ett extremt lämpligt läge (som alla som cyklat i Danmark vet) och kan använda vattenkraften i Sverige som buffert. Hittills har det också varit möjligt att sälja överskottsel under blåsiga dagar, även om priset har varit lågt.

Alltför stora svängar
Det är lätt att se hur problemen med vindkraft ökar i takt med utbyggnaden. Så länge den totala märkeffekten på ett lands vindkraftsinstallationer håller sig under 100 procent av behovet är det inte alltför svårt att reglera systemet. Under de mest blåsiga perioderna kan då vindkraften stå för nästan hela elbehovet och totalt sett hamnar man någonstans runt 20 procent av det årliga elbehovet.

För att komma upp i 40 procent av det totala behovet måste den installerade effekten upp i kanske tre gånger maxbehovet. Det innebär gigantisk överproduktion under blåsiga perioder, samtidigt som man ändå måste producera 60 procent av behovet på annat sätt. Tanken är att kompensera det här med export/import (det blåser alltid någonstans), men i praktiken fungerar det dåligt. Det blir omöjligt att sälja el när det blåser, eftersom grannländerna har ungefär samma väderläge.

Den uppenbara lösningen är förstås att lagra överskottsenergin och använda den när den behövs. Tyvärr har det hittills varit omöjlig att hitta storskaliga lagringsformer som inte är löjligt dyra (batterier) eller alltför miljöpåverkande (dammar och pumpanläggningar). Det handlar om kostnader från några till många kronor per kWh.

Vattenkraft
Allt det här innebär att den befintliga vattenkraften blir allt intressantare. Den kan fungera som buffert till andra energislag och kan hålla ordning på ett svajigt produktionssystem.

Det innebär förstås också att vattenkraften är ekonomiskt oerhört mycket värdefullare än vindkraft. Priset måste rimligen jämföras med andra buffertlösningar, där man normalt sett talar om kronor per kWh i stället för ören per kWh.

De stora problemen med vattenkraft är att det finns så lite av det och att anläggningarna ligger så långt från konsumenterna. I Europa produceras knappt 13 procent (ca 400 TWh) av elektriciteten med vattenkraft och mer än hälften av den kommer från Norge och Sverige (133, respektive 74 TWh). I bägge fallen framför allt från de norra delarna av länderna.

Att transportera energin långa sträckor var tidigare svårt, ineffektivt och dyrt, men är numera bara dyrt. HVDC-tekniken (högspänd likström) innebär att stora mängder energi kan transporteras långa sträckor med mycket hög verkningsgrad. Kablarna kan med fördel förläggas under vatten.

Tyskland har stora problem
Den största användaren av elektricitet i Europa är Tyskland (ca 600 TWh) och Tyskland är också det land som idag har i särklass störst problem med sin elproduktion. År 2000 kom 30 procent av den tyska elproduktionen från kärnkraft, men inom några få år skall den siffran vara nere i noll. Samtidigt kräver miljörörelsen (och alla andra) att de tyska koldioxidutsläppen och den tyska kolanvändningen skall minska.

I media talas ofta och gärna om de stora miljösatsningarna i Tyskland, men sanningen är att utbyggnaden av vindkraft och solenergi knappast ens håller jämna steg med kärnkraftsnedläggningarna. Kolanvändningen inom elproduktionen minskar inte, utan ligger kvar på ca 50 procent, varav mer än hälften brunkol.

Utan kärnkraft är det oerhört svårt att minska koldioxidutsläppen i elproduktionen. Det enda hyfsat enkla sättet är att ersätta dagens kolkraftverk med gaskraftverk och på det sättet halvera utsläppen. Men det är ytterst tveksamt om Tysklands många miljöaktivister skulle acceptera en sådan lösning. Det skulle dessutom göra Tyskland ännu mer beroende av Ryssland.

Svajigt system
I stället fortsätter man att bygga vindkraftverk och solenergianläggningar och låtsas att det skall räcka. Förhoppningen är att kunna generera hälften av elektriciteten på det här sättet, men det kommer i så fall att resultera i ett otroligt svajigt system med jättelik överproduktion under blåsiga och/eller soliga perioder och gigantiska behov av buffertkapacitet däremellan. Att buffra mer än 300 TWh är inte lätt, speciellt om det skall gå snabbt.

En fortsatt massiv tysk vindkraftsutbyggnad kommer att ge mycket intressanta effekter på resten av den europeiska elmarknaden. Framför allt kommer det att finnas väldigt gott om extremt billig elenergi under blåsiga dagar. Alla försök att exportera vindkraft från Danmark eller Sverige blir i det läget totalt meningslösa. Det här måste läggas in i alla investeringskalkyler. Att bygga ny vindkraft i Sverige blir otroligt olönsamt.

Sälj vattenkraft
Till slut måste Tyskland säkert bygga nya stora naturgaskraftverk för att klara basbehovet. Men det finns rimligen också ett stort behov av importerad el för att buffra systemet. Genom att importera kanske 100 TWh snabbrörlig vattenkraftel blir det möjligt att hålla nere svängningarna i systemet och hålla uppe en bild av miljövänlighet.

För Sverige (och Norge) öppnas i och med det en intressant exportmarknad för vattenkraft. Tyskland måste rimligen ta konsekvenserna av att ha målat in sig i ett hörn och det ger Skandinavien en magnifik möjlighet att tjäna pengar och samtidigt göra en stor miljöinsats.

Kärnkraft
För Sveriges del måste det i särklass viktigaste vara att inte följa Tysklands exempel. Om vi lägger ner kärnkraften kan vi inte sälja vattenkraften. Att bygga ut vindkraften är meningslöst eftersom den blir allt olönsammare i takt med att Tyskland bygger ut.

Sverige har alla förutsättningar att bli en stor energiexportör. Vi är sedan många år världsbäst på HVDC-tekniken (ABB i Ludvika) och vi har fortfarande möjlighet att komma tillbaka som teknikland inom kärnkraft. Kombinationen vattenkraft/kärnkraft/HVDC är oslagbar och det borde inte vara omöjligt att på längre sikt sälja ett par hundra TWh elenergi till länder som vill göra sig av med kolkraft.

Och riskerna med kärnkraft? Tja, risken för en tsunami är inte stor i Sverige, jordbävningar har vi inga och det finns ingen tradition av egendomliga och farliga experiment. Det finns nog egentligen inget land som passar bättre för kärnkraft än Sverige.

Gör inte som de andra
Mycket kommer att handla om att inte följa strömmen. Tyskland och en del andra länder kommer att fortsätta att pumpa in gigantiska subventioner till vind- och solenergi. Det innebär att elpriset kommer att fortsätta att vara lågt när det blåser och när solen lyser som mest. Om vi gör som Tyskland kommer vi att tvingas att subventionera olönsamma vindkraftverk, samtidigt som vi inte kan tjäna pengar på att exportera vår vattenkraft.

Om vi gör en ordentlig satsning på kärnkraft (på sikt fjärde generationen) och exporterar vattenkraften kan vi tjäna massor av pengar. Dessutom kan vi minska koldioxidutsläppen i Europa på ett ganska fantastiskt sätt. Redan 50 TWh koldioxidfri el som ersätter kolkraft innebär 50 miljoner ton mindre koldioxid ut i atmosfären per år. Det är mer än vad Sverige släpper ut totalt per år. Tillsammans med Norge borde vi på sikt kunna exportera 150 TWh och ersätta 150 miljoner ton koldioxid. Det är mer än vad Sverige, Norge och Finland släpper ut tillsammans per år.

Tyvärr verkar dagens gröna (och röda) politiker bara intresserade av att satsa pengar på att avveckla kärnkraften och samtidigt få bilisterna att gå över till el. Här talar vi om att spara kanske 4 ton koldioxid per år (av 7,5 ton) på privatbilarna och att öka utsläppen minst lika mycket i och med kärnkraftsavvecklingen. Det känns som ett utomordentligt dåligt utbyte på en vansinnigt stor investering.

Eller vad tycker ni?

10 Responses to “Ersätt kolkraft med vattenkraft”

  1. Tycker som du Göte, sedan länge. Mycket bra och initierad artikel, varför kan inte regering och miljömuppar ta in dig som rådgivare?

  2. Vi tycker som vanligt precis som Du gör, Göte! Din ledare är ett lysande exempel på ett kreativt tänkande ”outside the box”.
    Jag önskar att våra politiker också kunde göra det och inte veligt vara inmålade i ett hörn av sin egen politik utan kraft och förmåga att ta sig ut.

  3. Låt oss anta att Göte har rätt i det han skriver. Det tror jag, och uppenbarligen många med mig. Dom flesta av oss är något åldrade elektronik-ingenjörer som lärt att räkna, och inte bara plus och minus.
    Jag tror nog att det finns många minst lika räknekunniga i regeringens departement. Men det finns också några som kallas POLITIKER. Och politiker i gemen räknar bara med plus och minus, där plus är uppåt i opinion och valresultat, och minus det man fruktar mer än både pest (kolkraft) och kolera (kärnkraft). Resultatet är tyvärr den politiska låsning och strutsmentalitet som vi i dag – och tyvärr också i framtiden – får se resultatet av. Fenomenet drabbar tyvärr inte bara energipolitiken. Jag säger bara: Straffskatt på elektronikproduktion. Say no more!

  4. Jag håller som vanligt i stort sett med. Men här är några funderingar:

    – Behöver vi inte en hel del vattenkraft för egen del för att reglera nätet och klara toppar? Eller ska vår nya kärnkraft vara så överdimensionerad att den klarar topparna (om än inte den snabba regleringen?), dvs att den ofta inte ska köra för fullt? Är det uppenbart att vår vattenkraft räcker både till egna reglerbehov och till att förse Tyskland med baskraft om vi har tillräckligt med kärnkraft?

    – Finns det risk att manövern att i någon mening ersätta Tysk kärnkraft (som blivit omöjlig pga politisk opinion) med svensk kärnkraft kan genomskådas av opinionen och därmed också den bli omöjlig?

    – Borde man inte kunna starta någon ny industri i länder med mycket vindkraft för att dra nytta av extremt billig el som finns ibland? Kanske kan man ha aluminiumverk som bara körs för fullt när det blåser? Eller är investeringarna i sådan industri så stor att de inte alls bli lönsamma om de inte kan köras hela tiden? Att mala trä till pappersmassa är väl också en väldigt elintensiv verksamhet som borde gå att köra intermittent. Eller?

  5. Göte!
    Din artikel är lysande och som jag ser det belyser den vårt gemensamma problem väldigt bra. En gränsöverskridande problematik som vi endast kan lösa med gemensamma krafter.
    Tyvärr finns det fortfarande ekonomiska problem som ingen vill ta i och sist men inte minst politiker som duckar för problematiken.
    Man är sig själv närmast och skiter i hur det går framöver.

  6. Lysande förslag och mycket bra sammanfattning av energiförsörjningsläget. Varför kan ingen av våra folkvalda berätta hur det verkligen ligger till? Be om lite air time med en politiker Göte! Kanske något för UG?

  7. Kul att ni gillar tankarna. Här är ett par kommentarer till Pers funderingar.

    Angående reglerkraft:
    Sveriges elanvändning är väldigt stabil. Idag används större delen av vattenkraften som baskraft och bara en ganska liten del för reglering. Det här är lätt att se på Svenska Kraftnäts sida ”kontrollrummet” http://www.svk.se/drift-av-stamnatet/kontrollrummet/ (fantastiskt bra sida för övrigt).

    Vi har redan dragit ner kärnkraften från ca 50 procent av produktionen till bara drygt 30 procent idag. Det finns massor av marginal uppåt innan vi ens behöver fundera på att reglera kärnkraften. Ökad andel vindkraft innebär förstås ökat behov av reglerkraft, men det kan lösas enkelt genom att inte bygga mer.
    Den lägre elförbrukningen på sommaren kompenseras som vanligt med att reaktorerna då tas ner för underhåll.

    Problemet med kärnkraftsopinionen:
    Om vi lägger en HVDC-ledning raka spåret från de stora vattenkraftverken i Norrland och ner till Tyskland är det svårt att kalla det kärnkraft. Det är betydligt svårare om allt blandas på samma ledningar (som när man köper vindkraftsel från svenska leverantörer). Tyska regeringen bör inte ha några större problem att förklara det här. Naturligtvis finns det en del aktivister som kommer att hävda att exporten medför ökad kärnkraft, men det är nog smällar vi får ta.

    Och till slut om intermittenta fabriker:
    Att producera aluminium eller stål bara när det blåser blir väldigt olönsamt. Det är redan nu svårt att konkurrera med kinesiska (kolkraftsdrivna) smältverk. Så vitt jag kan se är det bästa alternativet att tillverka vätgas av överskottet (hydrolys) och sedan använda vätgasen för att generera el, men också det blir dyrt.

    Om vi sköter korten rätt behöver vi över huvud taget inte konkurrera med billig elkraft, utan bara med dyra buffertlösningar. Det är en fantastisk fördel. Det spelar faktiskt ingen roll vilka reglersystem länder som Tyskland väljer att bygga– de blir alltid mycket dyrare än importerad vattenkraft så länge de är rimligt miljövänliga.

    Enda konkurrenten ekonomiskt är förmodligen snabbreglerade gaskraftverk, men de är inte särskilt effektiva och naturgas är fortfarande ett fossilt bränsle.

    /göte

  8. Men lösningen är väl att använda den extremt billiga enering när den finns för att t.ex generera vätgas som sedan kan användas vid behov.
    Energimässigt säkert inte effektivt men gångbart bland i länder som Tyskland med den opinion de har.

  9. De siffror som jag hört är:

    1000 g/kWh Kolkraft
    500 g/kWh Fossilgas (Naturgas)
    80 g/kWh Solceller
    15 g/kWh Vindkraft
    10 g/kWh Vattenkraft
    5 g/kWh Kärnkraft

    Alla siffrorna är ungefärliga och kan säkert vara en faktor 2, eller mer, fel beroende på hur moderna anläggningarna är och var de ligger. Just solcellerna är en av de mest varierande. 80 g/kWh är räknat på södra Sverige och det blir nästan dubbelt så bra utbyte i en öken i USA eller Medelhavet. Därför ser man ofta ca 40 g/kWh för solceller. Siffran för solceller är räknad på 30 års livslängd.

    För alla energislag gäller det ju också att jämföra befintlig produktion med ny. För fossila bränslen kostar ju anläggningen försumbart jämfört med bränslet. För kärnkraft står bränslet för det mesta och anläggningen för en mindre del. För sol, vind och vatten är anläggningen hela koldioxidkostnaden. Vattenkraften kan vi ju betrakta som koldioxidmässigt avskriven och därmed är kostnaden nära noll. Lagring och/eller balansering av de intermittenta energislagen är inte medräknat.
    Se t.ex: https://www.vattenfall.com/en/file/Livscykelanalys_-_Vattenfalls_elproduktion_i_Norden_11336961.pdf

    Vi har i Sverige ett genomsnittligt utsläpp av ca 20 g/kWh för vår elproduktion. Jag antar att det beror på en del oljeeldade kraftvärmeverk (el+fjärrvärme), reservkraft mm.

    En sådan här tabell gör det så uppenbart hur bra det är med sol och vind i Tyskland och Danmark. Det är också uppenbart hur idiotiskt det är i Sverige.

    Göte föreslår den fantastiskt bra tanken att vi skall tillföra både baskraft och regerkraft åt Tyskland. Att göra en HVDC ’direkt’ till vattenkraftverken är också genialiskt. Tyvärr är en så lång kabel extremt dyr så det tar nog många år att räkna hem den. Det enda sättet att få lönsamhet är att Tyska politiker fortsätter föra en oansvarig och dyr politik samtidigt som Svenska politiker helt plötsligt skulle göra en helomvändning. Tyvärr är det osannolikt och om det mot förmodan skulle hända så kommer säkert några miljöpartister och förstör allt 4 år senare. Lustigt (eller förfärande) nog verkar det bara vara SD som konsekvent står för en vettig energipolitik.

    Ingemar, angående lagring med vätgas.
    Även om inkommande el är gratis när man gör vätgas så blir det väldigt dyr el efter att den är lagrad och konverterad tillbaks till el. Dessutom är det farligt eftersom gasen är så explosiv. Kanske blir det billigare och säkrare i framtiden, men just nu är det inget alternativ.

  10. Jag tittade lite snabbt på HVDC-priser i närtid. Den 62 mil långa HVDC-ledningen från Norge till Tyskland, som skall vara klar 2020, kostar 8 miljarder kronor. 200 mil från Norrland till Berlin kostar kanske 25 miljarder med samma prestanda. Här talar vi dock om betydligt högre kapacitet och förmodligen UHVDC (800 kV) som klarar 9 GW. Priset blir säkert minst 50 miljarder kronor och kanske det dubbla.

    Om vi slår ut 50 till 100 miljarder kronor på 10 år och 45 TWh per år hamnar vi på 11 till 22 öre per kWh. Att producera vattenkraften kostar kanske 20 öre per kWh (högt räknat). Om Tyskland menar allvar med att lägga ner den billiga kolkraften måste man räkna med priser runt en krona per kWh för reglerkraft. Det ger rimligen en saftig vinstmarginal hur man än ser det.

    I Tyskland gick år 2013 mer än 200 miljarder kronor i subvention till förnybar energi. McKinsey räknar i en rapport med att den siffran stiger till 400 miljarder kronor per år efter 2022 (då sista kärnkraftverket skall vara borta). 200 miljarder i subvention för 150 TWh (25 procent av 600 TWh) innebär redan idag drygt 1,30 kronor per kWh. Koldioxidfri reglerkraft är rimligen värd mer.

    En ordentlig UHVDC-satsning skulle dessutom ge ABB i Ludvika en välkommen skjuts. Kanske något att fundera på för industriministern.
    /göte