Förnybart skalar inte

Under de bästa åren i mitten på 80-talet plockade kärnkraften åt sig cirka 2% av den globala elmarknaden per år. Sol och vind däremot har tillsammans kapat åt sig cirka 0.5% per år de senaste åren. Relativt sett växer alltså sol och vind idag cirka en fjärdedel så fort som kärnkraften gjorde innan den paralyserades av skräck och byråkrati.

Elproduktionen totalt i världen växer med cirka 3% per år, vilket betyder att sol och vinds sammanlagda 0.5% tillåter fossilkraften fortsätta att växa i absoluta tal. Såhär har tillskotten sett ut på senare år:

tillskott2015

Exponentiellt hopp

Många tror stenhårt på sol och vinds ”exponentiella tillväxt” och förutspår att fossilkraften snart är historia. Man tror att vi står inför ett snabbt teknikskifte vid en kostnadsmässig ”tippingpoint”, likt de vi sett med LCD-skärmar, smartphones mm. Jag skulle givetvis bli själaglad om det stämde, men det allra mesta tyder på att expansionen kommer att fortsätta en liten tid och sen få pyspunka.

Faktum är att pyspunkan redan inträtt för vindkraften. Jag har tidigare berättat att den har en linjär tillväxt sedan 2009, dvs ungefär samma mängd ny vindel varje år, vilket gör att man med en livslängd på 25 år kommer plana ut kring 10% av dagens elproduktion. Även om man dubblar detta så duger det inte långt – särskilt inte med tanke på att elproduktionen totalt sett växer.

Solceller däremot växer fortfarande enligt en kurva som med lite god vilja skulle kunna beskrivas som exponentiell, med cirka 38% per år. Med en fortsatt sådan tillväxt skulle solen gå från 3 promille av energin idag till 100% år 2032. Exponentialfunktioner är kraftfulla grejor! Men det kommer inte att ske, eftersom även solen kommer få pyspunka.

Ekonomin

Ett kvardröjande problem för solceller är ekonomin. Utbyggnaden fortfarande sker vid en låg nivå och den är policydriven, snarare än marknadsdriven. FN rapporterar i sin översikt att solcellsmarknaden år 2014 låg på $150 mdr och gav 46 nya GW medan vindmarknaden låg på $100 mdr och gav 49 nya GW. Det här visar hur dyrt sol är, särskilt om man betänker att vindkraft ger åtminstone dubbelt så mycket energi per installerad watt.

Jag nämnde förut att sol och vind växer med 0.5% av elproduktionen, medan all el växer med 3%. För att sol och vind ska börja krympa övrig elproduktion och därmed rädda oss från klimathot och partikel-utsläpp, så skulle sol och vind behöva knapra in 2% av befintlig elproduktion plus de 3%-en vi ser i ökad total elproduktion, dvs totalt 5% per år. Sol- och vindinstallationer skulle alltså behöva 10-faldigas, från $150+$100 mdr till $2500 mdr/år, för att i en god takt ta oss ur knipan. (Och detta bara på el-sidan. Sen har vi oljan och all industriell användning av fossil energi att ta itu med.)

$2500 mdr är 3% av BNP, vilket är oerhört mycket att lägga på en omställning inom el-sektorn, men om det bara vore denna kostnad som var problemet så skulle det ligga inom det möjligas gräns, särskilt med förhoppningar om fortsatta kostnadsreduktioner och BNP-höjningar. Tyvärr är det inte hela historien.

Intermittensen

Vindkraftsleveransen i Sverige såg ut såhär 2014, som andel av konsumtionen:

wind-by-hour-2014

Sorterat per timme som andel av konsumtionen ser det ut såhär:

sorteradvind2014

För solceller är det mycket, mycket värre:

sorteradsol2014

Nu får man erkänna att länder närmare ekvatorn har en lite bättre solkurva eftersom solskenet är mer utspritt säsongsmässigt och eftersom en del av lasten består av air conditioning, men det är fortfarande betydligt sämre än vindkraftens kurva. Dessutom kan man betänka att en hel del solcellsel kommer användas till just precis mer A/C.

Som jag påpekat i flera andra inlägg, så betyder det här att vindkraftspenetrationer över ca 20% och solcellspenetrationer över ca 10% gör att spotpriset på el inte kan finansiera nya installationer ens om kostnaderna är mycket lägre än idag. Elen kommer nämligen vara i stort sett värdelös vid gynnsamt väder. Drömmen om att dessa energislag ska bära sig utan stöd kommer därför aldrig uppfyllas. Tillskott av intermittent el utöver dessa nivåer ger upphov till allt mer strandad produktion som inte kan användas till något – att Danmark producerade 140% vind-el härom månaden är ett exempel. Det funkar för ett lilleputt-land som Danmark, omgiven av absorberande jättar, men det funkar inte för större elområden.

Externa kostnader

En hög andel intermittent kraft ger även upphov till andra kostnader: Övriga kraftverk kan inte läggas ner eftersom de behöver täcka upp när vädret inte ger någon sol+vind, men allt material och alla kostnader som gått till bygget av dessa andra kraftverk, samt all personal som måste vara på standby, måste slås ut på mindre produktion och kommer ge riktigt höga priser under dessa perioder. Denna mindre produktion kommer vara mindre bränsle-effektiv i genomsnitt eftersom kraftverken sällan kan gå för fullt. Därmed motverkas bränslebesparingen delvis av ineffektiv drift och fortsatta investeringar i annan produktionskapacitet.

Sedan har vi förstås kostnaderna och miljökonsekvenserna för all den extra nätkapacitet som byggs för att mildra effekterna av intermittensen. Exempelvis ska man bygga en elkabel för att balansera skotsk vindkraft med norsk vattenkraft. 1400 MW kabel ska kosta €2 miljarder, vilket betyder att kabeln är lika dyr som motsvarande vindkraftskapacitet.

Nästa hopp

För några år sen skuttade förnybart-hoppet från vind till sol. När solen tydligt gått över i sin linjära fas kring 2020 så kommer förnybart-hoppet skutta vidare till något annat, kanske batteri-teknik. (Idag finns nämligen inte på kartan att lagra el billigt, men om det gick så skulle givetvis intermittens-invändningen bli svagare.) Gud förbjude att vi skulle bygga några små oansenliga fabriker som klyver atomer istället för att köra ett nytt chickenrace mot klimatet med nästa gröna favorit.

  •  
  •  
  •  
  •  

25 reaktioner på ”Förnybart skalar inte

  1. Bra analys! Tänkte invända att en kombination av betydligt billigare intermittent kraft och genombrott i billig energilagring skulle kunna rita om kartan med lite tur (läs mycket tur). Men det fick du ju visst med det också. 🙂

    Däremot finns det ju inget som tyder på att detta skulle hända i tid, och det är inte ens klart från first principles att det går att lagra sådana kvantiteter energi billigt nog, så allt annat än att expandera kärnkraften är ju verkligen ett chicken race, bra beskrivning!

  2. Hej,
    Jag skulle tycka det vore intressant att få reda på vart du har fått datan för solelproduktionen i Sverige. Har inte sett någon sådan data sammanställt förut. Så det skulle vara intressant att få reda på vart du har fått den ifrån. Förövrigt tycker jag nivåerna för solproduktionen verkar lite låga. Beror det på att du bara har tagit med det som levereras ut på nätet?
    Hälsningar
    Johan

      1. Jag håller inte riktigt med. Att bara ta överskottet som levereras ut ger en felaktig bild. Visst det omkullkastar inte helt och hållet din graf men ger mycket mer negativ bild än om all solel skulle inkluderas. Detta eftersom cirka 95 % av den svenska solcellseffekten är kopplad till en specifik kund och eftersom det är först när man producerar mer el än man gör av med i byggnaden som det sker en leverans ut på nätet. Det innebär att du i din graf inte får med alla de timmar där elproduktionen från solceller bidrar till elkonsumtionen inför anslutningspunkten, men inte räcker till att producera ett överskott. Jag anser därför att din graf är felaktigt presenterad eftersom den ut som om solen bidrar med en mycket lägre andel av vår totala elkonsumtion och under betydligt färre timmar än om man skulle räkna med den egenkonsumerade elen.

        Hälsningar
        Johan

        1. Sedan så ska det väl påpekas att det enligt min kännedom inte finns någon statistik över den egenproducerade och egenkonsumerade elen (oavsett kraftslag) i Sverige. Så att få fram en korrekt bild av solenergins andel av konsumtion per timme går väl tyvärr inte. Men jag tycker du borde nämnt bakgrunden till din graf eftersom det finns en svaghet i den.

          Hälsningar
          Johan

          1. I min förra kommentar glömde jag att tacka för påpekande, så jag gör det nu. Tack! Som sagt, ska uppdatera min bloggpostning baserat på SVKs svar.

        2. Jag förstår vad du menar och köper ditt resonemang under förutsättningen att ”överskottsel” ingår i statistiken under den rubriken. Jag är dock tveksam till att den förutsättningen gäller. I SVKs beskrivning av statistiken står följande:

          ”Ospecificerad produktion
          Under denna rubrik återfinns produktion / inmatning av el från solceller, återmatningsenergi från järnvägsdrift, nettoberäknad produktion där inte mätning finns på generatorn (inom icke koncessionspliktigt nät) etc.”

          Syftning och exakt betydelse är lite oklart för mig, men det kan vara så att inmatning av överskotts-solel hamnar under den rubriken, medan sol-rubriken isåfall bara innehåller fristående parker. Jag har skrivit till SVK och bett om ett förtydligande kring vad som ingår under sol-rubriken i statistiken. Om svaret är enligt din misstanke ska jag uppdatera min bloggpostning med info om detta.

          Jag har tidigare summerat och plottat dygnsdistributionen av sol-el och den ser ”frisk” ut, men det är klart att höjden på kurvan (graf tre i länk) skulle kunna vara överdriven av den mekanism du beskriver:
          http://nejdetkanviinte.se/2015/01/14/solceller-vs-sverige/

          1. Jag tittade lite snabbt i dina grafer från det länkade inlägget och de ser vid ett första ögonkast rimliga ut. Just den effekt-dipp mitt på dagen som du simulerat fram vid hög andel solceller börjar man se i Kalifornien i dagsläget. Det innebär självklart ett en utmaning med så snabba rampbehov i effekt när solen går ner. Nu hoppas man där att batterilagring hos mikroproducenterna ska lösa problemet. Om det blir så blir intressant att följa.

            Hälsningar
            Johan

  3. Jeppen kostnaden för solceller på ett hustak kommer att sjunka, effektiviteten kommer även att öka.
    Varför får vi inte ha konkurrenter till kärnkraft?
    Solel kan lagras i elbilar som även du äger, ena timmen lyser solen och nästa timme tar vi el från bilens batteri.

    Man kan även göra om el till vätgas och lagra det och sen köra bilarna på det.

    1. (tog bort kommersiell länk) Vi får gärna ha konkurrenter till kärnkraft. Det jag vill är att man ska inse kraftslagens olika begränsningar så att man inte slarvar bort klimatet på tron om solcellernas obegränsade skalbarhet. Som elbils-ägare är jag rädd om mitt batteri och vill inte spela jojo med det. Vätgas-samhället har dålig verkningsgrad.

      1. Man kan göra söder tak till ett hel solcelltak, länken var bara ett exempel på lösningar.

        Alla tak som har den möjligheten borde användas.
        Ditt batteri måste inte användas, man kan lagra energi i dammar med mera, att solenergin varierar är inget problem det kan lätt lösas med flera tekniker.
        Vätgas har dålig verkningsgrad men det är bättre än diesel.
        Lagra el som vätgas och tillverka lastbilar som går på vätgas.

        Om vi i framtiden kan tillverka solceller som är riktigt billiga och har hög verkningsgrad så har vi en hållbar lösning på energiförsörjningen, dagens kärnkraft kan då tas bort.
        Nästa generations kärnkraft som använder dagens avfall kan vara bra för avfallet försvinner.

        1. Det finns många tekniska möjligheter, Hans, men den här bloggen handlar lite om att göra matten för att visa vad som är rimligt och orimligt att skala upp. Visa gärna dina siffror. 🙂

          1. Alla hustak med söderläge kan montera solel.
            Vad solceller kostar i framtiden kan ingen veta, det som är troligt är att priserna sjunker och verkningsgraden ökar.
            Det är bara en tidsfråga till det verkligen är lönsamt.
            Just nu är inte ens kärnkraften lönsam med dagens låga elpris.
            Några beräkningar har jag inte.
            Det lär räcka med 3% av Sahara för att täcka vårt energibehov.
            Om solceller i framtiden kan producera all vår energi då är frågan varför vi ska ha kärnkraft.
            Nu behövs kärnkraften och vi kan behöva nästa generations kärnkraft för att bli av med dagens avfall.

            Ett tak måste alla hus ha.

          2. En panel är på cirka 275 watt, så Clinton utlovar cirka 137 GW sol i USA år 2020. Vilket, om man gör matten, ger i storleksordningen 4% sol-el i USA, dvs mindre än 1% marknadsandel per år. Det är ytterligare en bekräftelse på min realistiska syn. Inte ens bästa valfläsket ger något hopp.

          3. jeppen
            redovisa siffrorna menar du av elproduktionen eller av all energi.
            Jag kan inte något om deras energi.

            Vi kan bygga ännu mer tänker du förbjuda det?

            Det lär räcka med 3% av Sahara för att täcka vårt energibehov.
            Varför får inte alternativ finnas?

          4. Hans, med all respekt, använd google och en miniräknare och kontrollera vad jag skriver. Då får du också reda på vilka siffror jag använder och utvecklar en metodik som gör att du kan förstå allt mer av energidebatten. (Varför för du vidare ”en halv miljard solpaneler” om du inte begriper vad det innebär i sitt sammanhang?)

  4. Hej
    Tänkvärt inlägg! I din första graf framgår att tillskotten av el har en avtagande tendens.
    Fortsätter det så planar tillskottselen ut på noll eller en låg nivå, verkar ju osannolikt.
    Eller så får vi en lugnare tillväxttakt i den närmaste framtiden.
    Intressant är att vindkraftsökningen har minskat påtagligt 2013-2014(pyspunkeffekt?)
    eller möjligen ett rejält hål?
    Satsningen på vindkraft, speciellt havsbaserad, känns minst sagt osäker. Det kommer
    att bli dyrt MYCKET dyrt.

    1. Jag tror att det är för tidigt att spå en långvarigt minskad ökningstakt i global elproduktion, men vi får se. Det beror en del på Kina, förstås. Vindkraften hade ett uselt 2013, delvis pga en paus i amerikanska subsidier, men ett mycket bättre 2014, så jag är rätt säker på att energitillskottet från vindkraft kommer se bättre ut 2015. Men fortfarande är vindkraften väldigt blek.

      1. Ja ditt inlägg 14/2 visar ju på att installerad vindkraft 2014 gick upp till ca 51000 MW så 2015 skulle kunna bli ett skapligt år. Vi får se.
        F.ö. har jag hört att en del större aktörer börjat få kalla fötter vad gäller havsbaserad vindkraft, dock tydligen inte Vattenfall ännu. Illavarslande kanske?
        Livslängd o servicekostnader är svåra grejer att veta på längre sikt. Byta växellåda på vintern på nordsjön – helst inte.

        1. Ja, att Vattenfall fortsätter slösa bort intäkterna från svenska anläggningar är lite beklämmande. Skulle önska att tentaklerna drogs in och Vattenfall nöjde sig med svenska anläggningar framöver. Om inte, så bör Vattenfall privatiseras. Statliga bolag ska inte leka bort pengar.

          1. Med den mono/oligopolsituation som gäller för el i Sverige idag så är det hugget som stucket om Vattenfall står kvar som statsägt eller blir privatiserat. I slutänden är det i alla fall kunderna som får betala. Kunder, som vad gäller anläggnings- och distributionskostnader inte har en möjlighet att rösta med fötterna.

            Kanske är det det scenario som till slut kan göra solcellselen konkurrenskraftig i form av egnahemsanläggningar och klippt lina.
            Men det blir i så fall en billigare lösning på en mycket högre kostnadsnivå än vad det skulle ha kunnat bli i landet (och som vi dessutom en gång hade…Spilld mjölk!)

  5. Att det inte investeras i vindel – beror väl främst på att det inte investeras i elproduktuion alls. Och det är ju korrekt eftersom vi just nu har ett rungande överutbud av just el med priser på under 10 öre / kilowattimme i Juli t.ex.

  6. Kommentar ffa till Johan.
    Även om solelsstatistiken skulle kompletteras på det sått som du föreslår så skulle det inte ändra på grundproblemet. Nämligen den att mest solel produceras i Sverige då minst elbehov finns, då priset på el är som lägst. Detta påverkar (negativt) möjligheten att kunna räkna hem de investeringar som kommer med solcellsproduktion av el.
    Som exempel på att detta gäller så lägger t.ex. kärnkraftverkens ägare in de driftstopp (för bränslebyte, andra översyner, etc) under sommaren för att det bortfall av produktion kostar ”minst” då effektbehovet är som minst.
    Är det då så viktigt med ekonomin? Ja det är det, och i det samhälle som de som står i främsta ledet och argumenterar för grön elproduktion (sic!) förespråkar skulle det vara än mer tydligt. Där skulle ekonomin vara fixerad vid en viss volym, och de resurser vi lägger på att generera el är resurser som vi inte kan använda till något annat. Detta förhållande gäller givetvis i det samhälle vi har idag, med dess expanderande ekonomi, men i och med att successivt mer ekonomiska resurser skapas år från år, så är dagens samhälle lite mer förlåtande vad gäller strategiska felsatsningar.

Kommentera

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *