industriella läreffekter

Det har visat sig att när kumulativ tillverkningsvolym av en vara eller service fördubblas, så sjunker tillverkningskostnaden med en fast procentsats beroende på vara, ca 10-25%. Det kanske inte låter så mycket, men i en stor ekonomi med stora volymer blir kostnadssänkningarna inte sällan enorma. Se exempelvis detta log-log-diagram, via Wikipedia:

Experience_curve_example_Ford_Model_T

Hur uppstår dessa kostnadssänkningar? Jo, arbetarna blir säkrare och mer specialiserade, man utnyttjar utrustningen bättre, man automatiserar, man designar om produkten för att kunna producera den billigare, man upptäcker och fixar svagheter i produktionslinan etc. Detta upprepas om och om igen i hela produktionskedjan. Ibland blir det så billigt att man istället utnyttjar den högre effektiviteten till att höja prestanda eller kvalitetsnivå hos produkten. Ganska självklart egentligen. En nyckelfaktor i den här utvecklingen är konkurrens. Konkurrens ger ett sorts evolutionärt selektionstryck både på produkter och på produktion.

En klok vän påminde mig om Freeman Dysons ord om cyklar:

If you look at bicycles, there were thousands of weird models built and tried before they found the one that really worked. You could never design a bicycle theoretically. Even now, after we’ve been building them for 100 years, it’s very difficult to understand just why a bicycle works – it’s even difficult to formulate it as a mathematical problem.

Som alltid återkommer jag till energiproduktion. En tes jag har är nämligen att kärnkraftens stora akilleshäl, förutom sina utmärkta förutsättningar för skräckpropaganda och fiction, är dess enorma aggregatstorlek.

Betänk följande: Det har producerats cirka 500 kommersiella kärnkraftverk à 100-1500 MW, 500,000 vindsnurror à 100-4000 KW och 500 miljoner solceller à cirka 250 W. Om vi översätter detta till tvåpotenser, så blir det 2^9 kärnkraftverk, 2^19 vindsnurror och 2^29 solceller. Om vi antar att läreffekten är cirka 20% per dubbling, så har kärnkraften kommit ner till ca 10%, vindkraften 1% och solcellerna 0.1% av deras respektive initiala kostnader.

Det finns ingen orättvisa i detta, utan skillnaden är bara en lite speciell konsekvens av energislagens olika skalor. Ändå måste vi inse att dagens 500 reaktorexemplar med stor sannolikhet inte har kommit längre i sin utveckling mot optimal design och produktionseffektivitet än handbyggda cyklar som denna:

cykel

Det är den här insikten som får mig att ifrågasätta trosvissa grönas påståenden om att vindkraft och solceller har mycket större potential för kostnadsminskningar. Visst, läreffekterna kan fortsätta på någon nivå även för dessa, men horisontella vindsnurror med tre vingar är troligen den optimala designen och man verkar ha nått en sweet-spot på 2-3 MW vad gäller storlek. Likaså solceller – visst kommer man förbättra, men de är nästan gratis redan och det som är dyrt nu är övriga komponenter, montering mm. Kärnkraften däremot har antagligen betydligt mer fundamentala produktförändringar framför sig, då vi troligen inte är i närheten av optimal design.

Gröna påpekar skadeglatt att kärnkraft (i väst) blivit dyrare med åren. I det påståendet är däremot några olika sorters orättvisor inbyggda. En sak är exempelvis att de flesta läreffekterna rullats tillbaka för kärnkraft när konstruktionsindustrin i princip försvann på 80- och 90-talen. Nya reaktorer nu, i alla länder utom möjligen Kina och Sydkorea, är att betrakta som specialbyggen med nyutbildad, oerfaren personal, specialtillverkade komponenter, oprövade rutiner etc. Tacka sjutton för att det blir dyrt, iallafall jämfört med hur det kunde vara med mognad och serietillverkning! När Tyskland just tagit 1500 mdr i kostnader för att få igång solcellsindustrin och får beröm för detta så får Storbritannien enorm kritik för att de slösar några tiotals miljarder på att få igång sin kärnkraftsbyggindustri. En annan orättvisa är att byråkrati och irrationell skräck tvingat kk-industrin att överdimensionera säkerhetssystemen samtidigt som en våt filt lagts över FoU och konkurrens.

Som jag ser det är det förstås naturligt att man skalade upp reaktorerna enormt för att minska mängden byråkrati per verk och utnyttja uppenbara skalfördelar. Ändå tror jag att det var ett strategiskt misstag att inte stanna neråt 200 MW eller så. Resultatet blev långsammare dubbleringstakt, mindre konkurrens, kostnadseskaleringar som man alltid verkar få vid stora projekt etc. Dessutom ökade man finansieringsrisken (och därmed räntan) och minskade antalet intressenter med tillräckliga muskler att köpa reaktorer. Givetvis missar man marknader som lokal kombi-generering (fjärrvärme+el), industriell processvärme mm när man inte kan erbjuda små verk. Och sist men inte minst – byråkratin tillåts växa när den verkar på färre och större verk som kan absorbera kostnader – även byråkratier håller sig inom vissa ramar av det som är möjligt.

Som jag nämnt byggdes Oskarshamn 1 i början på 70-talet för cirka 3-4 mdr i dagens penningvärde, eller ca $1/W. (Detta är billigare än systempriserna för vind och sol idag, trots att kärnkraft producerar 2-10 gånger mer energi per watt.) Om läreffekterna fått verka fritt från den utgångspunkten hade vi levt i ett globalt kärnkraftssamhälle idag. Nu gör vi inte det och får leva (och dö) med konsekvenserna.

  •  
  •  
  •  
  •  

7 reaktioner på ”industriella läreffekter

  1. Mycket intressant, har funderat mycket på varför kärnkraftverken måste vara så stora. Det har ju dock byggts en hel del mindre kärnkraftverk för marint bruk. Hittade inte så bra siffror men de verkar vara i storleksordningen 50 MW.

    Det finns förstås olika typer men de som går att få in i en u-båt borde rimligtvis inte vara så stora och gå att massproducera. Sverige borde i så fall behöva ett par hundra verk som utan enorm kostnad borde kunna placeras i urberget om man vill ha hängslen och livrem vid eventuella olyckor.

  2. Nu precis dök det upp ett inlägg på nextbigfuture om en reaktor som är stor som en container och har en effekt på 1 MW. Kostar 2% av utvecklingskostnaderna jämfört med en vanlig mindre reaktor, tillverkningskostnaden står det inget om men den är ju inte färdig än.

    Kräver förvisso ett elpris på ca 2 kronor så jättebilligt är det ju inte men den verkar mest vara tänkt för områden långt från det vanliga nätet. Kommer massproduktion och konkurrens igång så kanske priset kan sjunka på sikt. Sverige skulle väl behöva runt 10000 sådana här reaktorer för att ersätta de befintliga kärnkraftverken så den globala potentialen för kvantitet är i alla fall enorm.

    http://nextbigfuture.com/2014/08/upower-wants-to-make-container-sized.html

    1. Ja, precis. Klarar man 2 kr/kWh om man bygger exempelvis en serie om 10, så ger reaktor nummer 10,000 el för 20 öre/kWh, givet en läreffekt på 20% per volym-fördubbling. Det är sånt vi behöver.

  3. När det gäller kärnkraft så är stordrift en fördel. Att ha 1000 st 1 MW anläggningar istället för en 1 st 1000 MW anläggning skulle innebära att det går åt mycket mer servicepersonal.

    Det finns en fördel med att bara ha små anläggningar och det är att den sekundsnabba back-up som behövs för snabbstopp i en elproduktionsanläggning kan vara mindre och elnätet behöver inte vara lika mycket överdimensionerat.

    I Skandinavien så har vi sekundsnabb back-up på ungefär 700 MW + effekt hos största generator som är i drift. Så när O3 går på full effekt är det ungefär 2 150 MW i back-up.
    När O3 inte är i drift så är det F3 som har största generator och då är det ungefär 1800 MW som behöver vara snabb back-up. (När det gäller snabb back-up så räknas Sverige, Norge, Finland och Själland.

    Det pratas mycket om back-up för vindkraft. Där behöver den inte vara sekundsnabb utan hur mycket effekten kan förändras per timma. Om vi räknar samma område som för snabb back-up, så är det förändring på ungefär 500 MW/h som vindkraften beräknas variera som mest.

    1. Jo, det finns ju ett skäl till att kkv byggs stora – det blir billigare, iaf på papperet och för just den station man bygger just då. Byråkratin är en bidragande orsak. Men som sagt tror jag att 50-200 MW-block har mycket som talar för sig och inte bara elnät som du påpekar. Även mindre risk, serieproduktion, större marknad, passiv säkerhet (små reaktorer är lättare att göra passivt säkra) etc.

      Ja, som jag ser det ligger inte vindkraftens problem främst i sekund- eller ens timvariationerna. Istället handlar det om att vindkraften varierar 5-300% av sitt genomsnitt över dagar, medan kärnkraft varierar kanske 50-125% av sitt snitt. Det gör att elnätet med vindkraft behöver vara betydligt mer överdimensionerat, samtidigt som backup-kraft måste ha betydligt högre installerad effekt (man kan inte lita på cirka 50%, utan bara på cirka 5%).

Kommentera

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *