Optimal andel intermittent kraft

En rapport som räknat fram optimala nivåer av sol och vind i Nordvästeuropas elsystem publicerades i senaste numret av The Energy Journal. Ett antal poänger som jag försökt driva hem på bloggen bekräftas och belyses ytterligare. Mycket trevligt! Författaren, Lion Hirth, skrev sin doktorsavhandling inom området ”The Economics of Wind and Solar Variability” och forskar hos Potsdam-Institute for Climate Impact Research. Det är alltså en grön non-profit med huvudsakligen tyska offentliga anslag, men här verkar forskningsstöd även utgått från Vattenfall, vilket innebär att de flesta gröna tänkare slutar läsa här.

Värdet av produktionen sjunker snabbt när utbudet av intermittent el blir så stort att den på allvar börjar konkurrera med sig själv. Hirth finner att i nordväst-europa är den optimala andelen vindkraft just nu cirka 2%, vilket ökar till cirka 20% om kostnaderna faller med ytterligare 30%. När det gäller solceller är läget ännu värre: ”Solar power has a marginal value of about 75 €/MWh at low penetration, compared to LEC of currently 180 €/MWh, hence its optimal share is zero.” LEC betyder ”levelized energy cost”, dvs kostnaderna inklusive allt. Vid en kostnadsreducering för solcellsinstallationer på 60% blir den optimala andelen ändå bara 2%!

Författaren konstaterar det självklara, att ”grid parity” blir en suboptimering:

”Some authors claim that solar power becomes competitive once it reaches “grid parity”, which is usually understood as costs falling below end-consumer price. However, grid parity has little to do with economic efficiency. Not only does this measure ignore electricity price heterogeneity (recall section 2), but also that retail electricity prices comprise mainly taxes, levies, and grid fees. Since decentralized solar generation saves at best marginal amounts of grid costs, the market value is the appropriate electricity price to evaluate solar power with.”

Om vind vore baskraft (constant-kurvan) skulle den optimala andelen vara så hög som 60-70% vid en kostnadsreducering på 30%. Nu är den inte det och därför blir optimal nivå bara 20%. Dessutom hjälper det bara marginellt att perfekt kunna förutsäga vindkraftsvariationerna i förväg (certain-kurvan).

wind-variability

Författaren har också utrett hur lagringslösningar påverkar den optimala nivån. Han konstaterar att fördubblad pumpad vattenkraft à 14 mdr per år bara ökar den optimala andelen från 20% till 22%. Orsaken? ”They are usually designed to fill the reservoir in about eight hours while wind fluctuations occur mainly on longer time scales.” Författaren skriver det inte, men min observation är att den situationen är ännu värre för batterier.

Förbättrad transmissionskapacitet, då? Jo, man kan dubbla för 8 mdr per år (låter väldigt billigt, men ok), men det gör ingen stor skillnad heller:

interconnects

 

Ett pris på CO2-utsläpp ger en ökad optimal nivå på vindkraft och solceller, men icke-monotont eftersom ett pris över en viss nivå antas trigga igång investeringar i kärnkraft och CCS (carbon capture and storage):

co2-price

 

På samma sätt konstaterar Hirth att ”Lowering gas prices by half (“shale gas”) has a similarly expected effect, dramatically lowering optimal wind deployment. Surprisingly however, doubling gas prices reduces the optimal wind share.” Orsaken är att höga gaspriser också triggar investeringar i kol och kärnkraft som har lägre variabla kostnader, vilket gör det ganska ointressant att försöka spara bränsle med vindkraft. (Jag har argumenterat för det tidigare på bloggen: vindkraft är främst ett sätt att dryga ut naturgas, och Hirth gör exakt den observationen.)

Artikeln har denna graf för optimal vindkraftsandel under olika bivillkor:

sensitivity

 

Slutligen konstateras att systemkostnaderna i nordväst-Europa under höga CO2-skatter blir 13-25% högre om man exkluderar CCS och kärnkraft, vilket motsvarar kostnader på 150-300 miljarder per år. Dessutom kommer CO2-utsläppen bli 100-200% högre med förnybart jämfört med kärnkraft/CCS-alternativen.

Det är dyrt, men inte alls politiskt otänkbart. Därför tror jag personligen att det kommer bli så – det är den enklaste politiska vägen. Kanske 45% vindkraft, 15% solceller och resten naturgas, vattenkraft och biomassa. De grönröda väljarna är inte gratis, precis.

  •  
  •  
  •  
  •  

2 reaktioner på ”Optimal andel intermittent kraft

  1. Hoppas verkligen du har fel ang den framtida europeiska energimixen. Har du bra pejl på hur de politiska vindarna blåser i Europa ang kärnkraft-vindkraft ?

    Tyskland är väl ett ”lost cause” med sin energivändning. (de bygger väl för övrigt kolkraft hellre än gas?)
    Likaså Danmark med vindkraftsatsningar.
    Hur är det med Frankrike? De har väl en lång historia av mycket kärnkraft. Håller på att backa ur?

    Kan man inte hoppas på att gamla sovjetstaterna skyr (rysk)gas?

    Övriga medelhavsländer?

    1. Problemet är att i västeuropa är de politiska vindarna inte allt. Man har satt upp orimliga byråkratier och säkerhetskrav som man inte förmår rulla tillbaka, samtidigt som elmarknaderna avreglerats åtminstone delvis, och det gör varje reaktor till en enormt riskfylld och segdragen batalj, vilket också driver kostnaderna uppåt. Vindarna behöver bli extremt kärnkraftspositiva för att rulla tillbaka säkerhetskrav och byråkrati.

      Du har helt rätt i att lite fattigare länder i öst inte har riktigt samma situation. Där bygger man kanske fortfarande statligt och har inte låtit byråkrati och regleringar rusa iväg ännu. Då har man helt andra förutsättningar, när byråkratin inte är konfrontativ och ett självändamål, utan mer inriktad på att främja utveckling.

      Frankrike håller på att backa på att backa ur kärnkraft. 🙂 Där finns hoppet kvar än så länge, men det återstår att se om de har institutionell förmåga kvar att serieproducera reaktorer. Industriell förmåga är underordnat – här handlar det om hur smidiga institutionerna är.

Kommentera

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *