The Energy Endgame

New nuclear power in the US has proven expensive so renewable energy (RE) advocates are pointing this out with glee, with little care for what it means in terms of climate change. ”New nuclear has lost on economics.” That’s their story, and there is some truth to it, obviously. However, just as solar power costs are falling, nuclear costs would fall in series production. Could nuclear actually prove cheaper in a full-scale transformation of US electricity generation? The answer is yes and this post will elaborate on such energy endgame scenarios! (My blog is otherwise Swedish-language, but I made an exception for this post. Please let me know if you’d like a Swedish version as well.)

The chart below is using standard 20% cost reductions per doubling of cumulative volume produced (this is called Swanson’s law for solar, but is a more general feature of all industrial scaling). For solar and wind, it starts with the 2017 values for global generation and Lazard’s mean values for costs. As Lazard use world class solar siting, costs are also provided scaled to a US capacity factor more indicative of e.g. the populous Eastern US. For nuclear power, the chart starts with the two new AP1000 reactors that have planned completion dates in the early 2020-ies.

(A number of possible objections to this graph will be treated under a separate heading below.) As can be seen, 16 reactors could get US reactor costs down to current Eastern solar costs. If the current US fleet is replaced by around a 100 reactors, current US wind costs can be met. Generally, nuclear could be cheaper than a similar cumulative volume of solar and wind, and this is before taking account of the huge additional costs of a high-penetration intermittent RE grid, such as storage, continent-wide grids, curtailment and so on. The graph shows that a full-scale transformation of US electricity by nuclear power could have costs down to 3 cents/kWh.

Huge nuclear cost reduction potential

The two new AP1000 reactors now under construction in the US are using a new design, are built with immature supply chains and are navigating untested and partly unknown regulatory terrain. However, the AP1000 design makes extensive use of modularization of plant construction. The idea is to perform more of the work in factories and less on the construction site, and to allow a lot of the construction site work to run in parallel. A stated goal of the design was to have a plant construction time of 36 months. The current builds are scheduled to be done after about 9 years, however. Utter failure?

No, well, disappointing perhaps, but what could you expect when you build something for the first time? It should be obvious that for any product, you can’t produce the very first item you need faster and cheaper by first building a factory to produce it in. Nor can you hope to  timely and efficiently assemble a complex product in parallel on the first attempt with inexperienced personnel. The Chinese, however, has managed to build n-th of a kind reactors in less than four years without similar careful design to allow for modularization, factory manufacturing and construction parallelization. My own Sweden has historically reached such short construction times as well, and so has other countries for their most successful builds. It’s provably feasible to go below 4 years! Having personnel at hand for only a third of the time will obviously have a major impact on total salaries paid. It will also greatly reduce the interest accrued during the construction period, which has a huge effect on LCOE (as Lazard is assuming quite high rates).

Objections

Objection: Solar is cheaper than that. I’ve read about far lower PPAs!
Answer: Yes, but such PPAs are based on, and even themselves constitute, explicit and implicit subsidies. Lazard’s LCOEs are higher because without the de-risking provided by the subsidies and the guaranteed prices, interest rates that would be needed for bankability would be far higher than they currently are.

Objection: Nuclear is already cheaper than that.
Answer: Yes, the Chinese nuclear FiT is lower than that for Chinese solar. Also the Finnish industry is going for 5 cent nuclear power with their next nuclear plant, but they finance it at lower interest rates with Russian help and they don’t go for a first-of-a-kind plant. Even the US Vogtle costs are arguably lower than in the graph. But again, high interest rates assumed by Lazard are not taking account of the de-risking provided by government guarantees and tax breaks. So that’s why Lazard’s LCOE for the US is pretty high.

Objection: Nuclear shouldn’t start at 17 TWh. It’s a mature technology that’s producing more than 2000 TWh annually every year.
Answer: Learning effects have been fully rolled back in the US by a more than 30-year construction hiatus, unravelled supply chains, new design blueprints and revamped regulation. So learning is starting anew and the previous chapter outlines a few reasons why there’s a huge cost reduction potential from this starting point.

Objection: Nuclear doesn’t have a 20% learning rate. It has negative learning!
Answer: This is simply not true historically. At times, with series production and stable regulatory environments, learning effects has been had. Nuclear power is not magical. All industrial products have learning if you scale with determination.

Objection: The nuclear curve starts at a US starting point and the solar/wind curves start at a global starting point. Isn’t this unfair?
Answer: Well, the costs are all US according to Lazard. The volumes are global for solar and wind and local for the US, but OTOH, the AP1000 had no completed reference plant anywhere at construction start, so the volume could be seen as global too.

Objection: The US costs could be lower if a lot of AP1000 reactors could be sold outside of the US, helping at least with learning for the manufacture of components.
Answer: Yes, true. But then you’ll simply look a bit further down the cost curve.

Objection: Solar and wind costs are not comparable to nuclear costs because nuclear power is worth more. It’s providing baseload power that has higher average per-kWh-value in spot markets.
Answer: Yes, that’s true. And solar and wind has more external costs for balancing, and is far more difficult to use for deep decarbonization.

Objection: There’s not enough cheap uranium to feed a huge number of nuclear plants.
Answer: There is, easily, but that’s a topic for another blog post.

Objection: Solar and wind are cheap enough, so why take the risk of nuclear power?
Answer: Nuclear accidents are overhyped and actually quite mild, but that is also a topic for another blog post. More importantly, solar and wind may look cheap enough on a per-kWh basis in windy/sunny locations, but, again, deep decarbonization requires a lot more for these powersources. Lazard shows almost double solar costs when you bundle a solar plant with just two hours worth of battery storage.

Objection: Nuclear is too slow. We need to get rid of fossils now.
Answer: Nuclear has so far, in pioneer countries, scaled faster than solar and wind has in its pioneer countries. France decarbonized its electricity in less than two decades with nuclear. True, to get these learning effects really going, we can’t do all reactors in parallel, but mainstream forecasts don’t see any quick RE solution either.

Conclusion

Even if the new builds in the US obviously isn’t a financial success, there’s a clear and rational path forward for a determined reactor build effort. The US can, on it’s own, drive costs down sufficiently for the endgame to be superior to that for RE. Most smaller countries however need to tap into pre-existing industrial learning effects of larger nations, as they can’t reach the volumes needed to drive industrial learning very far. A lot of countries are doing just that, with UAE being successful with Korean builds, Russia having a number of reasonably priced nuclear exports, and China starting to compete as well. The rumours of nuclear’s death have been greatly exaggerated.

Tydlig val-retorik FTW

Häromdagen hade P1 morgon en partiledarutfrågning av Stefan Löfvén inför valet. Jag ger er min transkribering av ett utbyte om klimatet som börjar vid 34m20s och mitt förslag på vad han kunde svarat istället.

Verklig intervju

Journalist: Anta, Stefan Löfvén, att du träffar ett ungt par som vill be dig om råd. De våndas över sin önskesemester, de frågar dig: ”Kan vi flyga till Thailand med gott samvete?” Vad svarar du då?
SL: Ja, öh, det går ju flyg till Thailand och då öh, …
Journalist: Ja, det är klart men det förstår du att jag inte menar.
SL: … och då kan de flyga.
Journalist: Ja det förstår jag att du menar men kan de göra det med gott samvete? Du förstår att jag menar det?
SL: … och nu betalar de också, öh, flygskatt som gör att då betalar de också, öh, för det utsläpp som flyget faktiskt medför, och det tycker jag, det tycker jag är schysst.
Journalist: Så ditt svar är, ditt råd är att de …
SL: Nejmen, nejmen, en statsminister sitter inte och ger råd till ett ungt par om de vill flyga. Det går flygplan till Thailand, vill de åka till Thailand, flyg till Thailand och ha roligt men ni betalar också för det utsläpp som som flyget medför.
Journalist: Men tycker du att vi måste flyga mindre?
SL: Vi, eh, hela transportsektorn måste släppa ut mindre och därför ska transportsektorn, öh, betala för, öh, det som man, det som man gör och eh, vi kommer också att arbeta sig till att vi får in betydligt mindre miljövänligare bränsle till flyget.

Det fortsätter lite till i samma stil. Notera att jag egentligen tycker att Löfvén svarar med en vettig inriktning, men retoriken och ordningen lämnar mycket i övrigt att önska. Det är fixat i följande text:

Fiktiv intervju

Journalist: Anta att …
SL: Ja, absolut, klart de ska flyga med gott samvete!
Journalist: Hur menar du!? Flygets klimatutsläpp är ju enorma!
SL: Vi socialdemokrater anser att den här typen av frågor måste lösas på ett samhälleligt plan. Det har vi gjort förut; exempelvis kan lyssnarna gå in på Youtube och hitta en intervju av Olof Palme från 1975 där han motiverar kärnkraftssatsningen med klimathotet, bland annat. Det var både framsynt och framgångsrikt, långt innan miljöpartiet var ens påtänkt, och något som gjort att vi i decennier haft halva CO2-utsläppen mot många jämförbara länder som Tyskland. Och svenskarna kunde öka sin elanvändning rejält!
Journalist: Menar du att folk ska bete sig hursomhelst och strunta i klimatet!? Alla ska använda allt bränsle de kan lägga vantarna på?
SL: Socialdemokraterna har alltid bejakat välstånd och ny teknik. Vi har helt enkelt inte samma asketiska moralistiska ådra som vår högt värderade regeringspartner har. Jag tror också att de allra flesta förstår att klimatet inte räddas genom att de mest engagerade 5-10-20%-en hela tiden försöker slå knut på sig själva för att leva klimatsmart. Vi socialdemokrater ser det som vår uppgift att samhällsproblemen löses på ett för medborgarna okomplicerat sätt, med minsta möjliga och rättvist fördelade bördor.
Journalist: Då får du gärna förklara hur!
SL: Vi har börjat med en flygskatt. Det är ett trubbigt instrument, men vi jobbar med EU och internationella samarbeten för att försöka få till vassare normala bränsleskatter på flyget. Det innebär att vi har börjat ge prissignaler till konsumenterna på ett sätt som gör att flyget blir mindre gynnat i förhållande till exvis bilismen. Så enkelt ska det fungera rent allmänt: Skatter på fossilt ska ge prissignaler så att man inte behöver analysera vartenda beslut i en ytterligare dimension utan helt enkelt kan gå på priset precis som man brukar. Det som är fossiltungt ska helt enkelt vara dyrare.
Journalist: Så ni tänker alltså höja skatterna på flyget för att tvinga folk att resa mindre?
SL: Nej, vi vill bara minska det dåliga, nämligen fossilanvändningen, och inte det goda, dvs den meningsfulla fritiden. Det ideala är att flyget blir bränslesnålare och börjar blanda in biobränslen eller bränslen som skapas med energi från fossilfria energislag som kärnkraft. Vi vill få till en god spiral av skatteökningar på fossilt som kompenseras med minskad fossil användning och som därmed ger en låg total prispåverkan för hushållen. Det vore ganska likt hur det fungerar med bilar – vi europeer betalar ungefär lika mycket för bensinen som amerikaner, eftersom de har dubbelt så törstiga bilar och vi har dubblat bensinpris. Det finns fördelar med att ha det som vi, särskilt om man ser till miljön.
Journalist: Så du menar att man kan äta kakan och ha den kvar? Att vi inte måste anpassa oss? Är inte det ganska orealistiskt?
SL: I slutänden så kan vi inte leva annat än hållbart, förstås, men exakt hur det kommer se ut kan vi inte veta idag. Det jag säger är, återigen, att vi bejakar välstånd och tekniska lösningar. Vi bygger inte hållbara system genom individuell skuld och skam, utan genom resultatinriktat och positivt politiskt arbete.

Okej, så mitt alternativa svar är INTE exakt vad jag skulle svarat själv, utan ett försök att leverera en rak och tydlig argumentation som skiljer ut sig och som passar med gamla socialdemokratiska grunder.

Ocker eller klimatkompensation

Ehrenberg är en framgångsrik och besjälad bidragsentreprenör som varit ganska omskriven på sistone pga att hans ETC-imperium fått presstöd på oriktig grund och nu upplever ekonomiska problem då detta åtgärdats av myndigheterna. Det här inlägget handlar inte om detta, utom om hans ETC-sfärs erbjudande om ”klimatkompensation” byggd på solceller.

Poängen med erbjudandet är att man donerar pengar som ETC bygger solceller för i Sverige, och detta påstås minska CO2-utsläppen. Påståendet granskas senare i denna text, men låt oss först granska priset:

En resa Arlanda-Heathrow ToR för en person släpper ut 798 kg CO2 och för detta tar Ehrenberg 567 kr enligt deras webbshop. Det ger vid handen att hans variant på klimatkompensation kostar ca 710 kr/ton.

Förr gick det att köpa utsläppsrätter från det europeiska systemet ETS som privatperson, men jag hittar inget just nu (du som läser får gärna tipsa i kommentarsfälten). De stora siter som säljer klimatkompensation till privatpersoner som jag hittar just nu är Zeromission (242 kr/ton) och klimatkompensera.se (185-360 kr/ton). Båda dessa ansluter sig till certifierade klimatkompenseringsprojekt, till skillnad från ETC som kreativt räknat fram klimatnyttan på egen hand och tar ett 2-4 gånger högre pris.

Att ta ett ohemult överpris må ju vara hänt, om marknadsföringen är hederlig och produkten håller vad den lovar. Läsaren får själv bedöma om följande är falsk marknadsföring eller inte, från ETCs hemsida:

”500 kr i klimatkompensation betyder 100W solceller i en solcellspark. Den producerar 100 kWh per år och innebär en minskning av utsläppen på jorden. Jämfört med kolkraft betyder solceller en minskningmed 1 100g per kWh. Jämfört med gaskraft ligger kompensationen på 400g per kWh. Vi räknar därför med en reduktion med cirka 700g per kWh i den nordeuropeiska elmixen. (Och det är den vi tillhör i Sverige).

Efter ett år har du alltså kompenserat 70 kg koldioxidutsläpp. Efter tio år 700 kg. Och efter 20 år 1400 kg. För att inte gå alltför långt i framtiden räknar vi därför med att du ska kompensera ditt utsläpp på 10 år. Det är det pris vi anger i kalkylatorn ovan.”

Ehrenberg påstår alltså, med ett enormt mått av godtycke, att en kWh solcells-el i Sverige ersätter ca 0.5 kWh kol och 0.5 kWh gas. Trots att svensk produktion domineras av vattenkraft, kärnkraft och vindkraft. Trots att ett lägre pris på el (när vi donerar pengar till solceller) ökar efterfrågan och minskar incitamenten att behålla reaktorer och bygga fler vindsnurror. Trots att vi har ett system med europeiska utsläppsrätter som syftar till att hålla utsläppen på en förutbestämd kurva. (Fler solceller gör utsläppsrätterna billigare.)

En annan godbit i marknadsföringen är denna:

”Vi monterar i ETC:s solcellsparker i Sverige och på stora tak (ofta kommunala tak). Vår idé är att börja där vi bor och verkar och först senare montera solceller i andra länder.  Klimatnyttan är lika stor var solcellen än monteras. (Men den är kanske lönsammare i soliga Iran, men det är inte vinster vi jagar. Det är minskade utsläpp.)”

Så det gör lika mycket klimatnytta att montera en solcell i Sverige som i Iran, där solinstrålningen är dubbelt så hög och elen produceras av gas och olja? Yeah, right!

Notera för övrigt priset på 500 kr för 100 watt solceller. Ehrenberg söker förstås alla övriga bidrag som går att få och säljer elen som produceras, gärna till egna kunder hos ETC El för ett överpris, och tar dessutom in dessa extra gratispengar från folk som vill klimatkompensera, motsvarande drygt 50 öre/kWh för de första tio åren. Visst, hans svar skulle troligen vara att pengarna går till solceller och ju mer som kommer in desto mer solceller blir det. I mina ögon ser det ändå rätt illa ut.

Jag rekommenderar alla med dåligt samvete att köpa sina klimatkompensation någon annanstans än i ETCs webbshop!

Låt rättsväsendet fokusera

Sverige är ju ett strålande land på många sätt och de flesta av oss lever i stor fred och välmåga, men det är svårt att blunda för att vi har vissa problem när det gäller rättsväsendet. Polisen fyller inte utbildningen, våldtäktsutredningar läggs på hög för att de många gängmorden sväljer resurserna, gruppvåldtäkter i Malmö saknar gärningsmän, blåljusmyndigheter utsätts för bakhåll och retirerar, vi lyckas inte utvisa ”statslösa” kriminella eller kriminella vars hemländer vägrar ta emot dem.

Rikspolischefen vädjar nu om allmänhetens hjälp med anledning av de senaste skjutningarna och Stefan Löfven har ”bett Morgan Johansson” att sätta sig ner med polisledningen för att se om det är ”något ytterligare vi kan göra”. Här tänkte jag hjälpa till litegrann. Här kommer ett antal mer eller mindre radikala förslag för att snabbt stärka rättsväsendets levererade samhällsnytta. Känsliga läsare varnas, vissa förslag kommer troligen upplevas som magstarka. Jag presenterar förslagen direkt här i punktform, och ägnar sen ett litet förklarande stycke åt varje förslag:

  • Nedprioritera uppgörelser som saknar kollateralskada.
  • Förenkla domstolsförhandlingarna.
  • Avkriminalisera offerlösa brott.
  • Etablera kontroll med den våldsnivå som krävs.
  • Optimala straffskalor och påslag vid upprepad kriminalitet.
  • DNA-tester och utvisningar av kriminella icke-medborgare.
  • Höj polislönerna.
  • Gillra fällor för våldsbrott/skadegörelse.

Nedprioritera uppgörelser som saknar kollateralskada

Idag blir alltså våldtäktsmål liggande utan utredning, men i Malmö hade man 150 personer som jobbade med 13 mordfall för ett år sen. Så sent som idag säger rikspolischefen till Ekot angående uppgörelserna i den undre världen: ”Vi jobbar allt vad vi kan över hela Sverige” på detta. Jag föreslår att de slutar med det! Nedprioritera gängkriminella uppgörelser och lägg utredningsresurserna på annat. Givetvis ska ingen vara rättslös och om utredningen av en uppgörelse är lätt att göra ska den givetvis drivas i mål (med minsta möjliga ansträngning). Det är ett utmärkt sätt att spärra in farliga personer.

MEN, om ett mord eller våldsbrott uppenbart är inomkriminell och utredningen inte är lätt att ta i mål, och om attacken inte skadade tredje man, lägg då ner utredningen i ett relativt tidigt skede pga ”brist på spaningsuppslag”. Ägna de frigjorda resurserna till brott där folk utanför gängen är offer och lägg heller ingen kraft på att medla och lugna ner. Det är liksom ingen nackdel att det är riskabelt att vara kriminell.

Förenkla domstolsförhandlingarna

Extremfallet är kanske terrorattentatet på Drottninggatan och Akilov. Utredningen och domstolsförhandlingen är i mina ögon oförsvarligt omfattande. Jag begriper självklart att man måste sätta in rejäla resurser för att gräva efter medhjälpare och uppviglare. Det jag däremot inte accepterar är en 9000 sidor lång förundersökning om ett enkelt fall med en enda gärningsman och en rättegång som börjar 13 februari och avslutas 7 juni efter att nästan alla skadade och anhöriga till döda fått prata ut om sina upplevelser. Om domstolsförhandlingen har en terapeutisk verkan, gott så, men det får inte ta extra resurser! Finns överväldigande bevisning, låt åklagaren sammanfatta denna och genomför rättegången på 2-3 dagar. Det hade säkert gått att klara upp ett relativt stort antal andra brott om kraften lagts rationellare.

Avkriminalisera offerlösa brott

Offerlösa brott är oftast äckel-relaterade. Droghandel, sexköp/koppleri, barnporr etc. Enklast är att helt enkelt avkriminalisera och låta poliserna jobba med riktiga brott. Nu har också en förundersökning inletts mot komikerna bakom Mr Cool, vilket inte bara bortkastad möda, utan även ett slag mot yttrandefriheten. (Jag funderar på att skriva ett blogginlägg om det nya ”det är inte ok”-samhället, men hinner inte på ett par veckor nu.)

Etablera kontroll med den våldsnivå som krävs

Polisen utmanas allt oftare, och de tycks ha instruktioner att de-eskalera, backa etc. Man har enorma problem att hantera ungdomar i grupp, men även enskilda:

Problemet här är inte att poliserna är kvinnor, för vilken polispatrull som helst kan råka ut för en grupp proffswrestlare som man svårligen kan dominera i en kram-kamp.

Grundregeln måste alltid vara denna: använd den mängd våld som behövs för att säkert och i tid (innan ytterligare skador uppstår) etablera kontroll. Svensk polis bör antagligen ha tasers för såna här fall. Att gå på med batong eller sätta en kula i honom är mindre attraktivt, men om man måste så måste man. Att ge honom så mycket rörelsefrihet som han fick är enligt min mening inte försvarligt.

Om en grupp ungdomar kastar sten eller plundrar affärer, däremot, så bör polisen troligen använda sina skjutvapen tills dess att brottsligheten upphör. Rent allmänt sätter vi lite för stort värde på livet i Sverige.  Jag har full respekt för att killen i filmen kanske har en psykos eller liknande och man vill förstås undvika att ta livet av honom, men polisen måste prioritera kontroll och ska vara instruerade att etablera kontroll.

Vi måste också självklart återupprätta arealtäckande polisnärvaro. Många poliser på gatan och blotta misstanken om att det finns no-go-zoner måste bort!

Optimala straffskalor och påslag vid upprepad kriminalitet

Först lite grundläggande teori: Straff spelar roll, tvärtemot vad vissa ideologer påstår, och befolkningen reagerar på hårdare straff genom att begå färre brott och mindre grova brott. Steven D Levitt vid Chicago-universitetet (medförfattare till boken Freakonomics, som för övrigt rekommenderas varmt) har gjort en utmärkt översikt.

Vi har också färsk forskning som visar att tuffare straffskalor är verkningsfulla:

”Indeed, we find that in states where punishment-severity schedules are steeper, an increase in the slope of this schedule is associated with a significant reduction in the average offense level. Moreover, we find that steeper schedules are associated with relatively fewer inmates committing more serious crimes.”

Den här forskningen bör användas till att sätta optimalt verkningsfulla straffskalor ur både avskräcknings- och preventionshänseende, men även med hänsyn till kostnaden för inspärrning. Upprepad kriminalitet bör ge straffpåslag med exvis dubbla strafflängden om det kan visas fungera brottspreventivt.

Koppla även rätten till bidrag till straffregistret för att inte ge yrkeskriminella en bekväm ekonomisk plattform.

DNA-tester och utvisningar av kriminella icke-medborgare

Tiden fram till medborgarskap är en sorts prövotid och med tanke på att vi har dålig koll på identiteter etc så är DNA-register ett vettigt sätt att få bättre koll. Det kan även ha den positiva bieffekten att misstankarna INTE riktas mot närmaste flyktingförläggning så fort något händer.

Icke-medborgare som begår grövre brott bör fortsatt dömas till utvisning, bland annat för att den som begår brott här kanske skulle vara en relativt skötsam medborgare i sitt hemland där den sociala kontrollen fungerar annorlunda. Om vi anser att vi inte kan utvisa en brottsling pga skyddsskäl, så bör förvaringen upprätthållas tills dess personen antingen formellt saknar skyddsskäl, eller själv accepterar att resa tillbaka till sitt hemland.

Höj polislönerna

Eftersom vi har problem med rekrytering och avhopp är detta ganska självklart. Dessutom är det billigt eftersom bara ca tre promille av de sysselsatta är poliser. Polismyndigheten får bara ~24 mdr av statsbudgetens ~1000 mdr. I ett första steg bör man höja lönerna med kanske 20%. En uppvärdering tycks ha påbörjats, men det kan definitivt gå snabbare.

Gillra fällor för våldsbrott/skadegörelse

Man ska självklart försöka hålla sig långt bort från gråzonen av brottsprovokationer där folk kan lockas att bli förstagångsförbrytare, men polisen bör kunna gillra fällor, både för att snabbare få bort vanekriminella från gatorna och för att öka risken för den kriminelle vid varje brottstillfälle.

Sammanfattning

Det kortsiktiga målet med förslagen är att rättsväsendet ska få högre verkningsgrad och fokus (vilket rimligen förbättrar arbetsmiljön i sig – det måste vara demoraliserande för poliser att känna sig otillräckliga och att inte ha rätt verktyg). En gemensam nämnare för de flesta av mina förslag är ”hårdhet”, men hämnd och repression är något jag egentligen helst undviker, allt annat lika! Det långsiktiga målen är istället självklart att försvara enskildas liv och egendom, samt att stärka tilliten i samhället. Inte minst de som bor i socioekonomiskt utmanade områden ska veta att rättsväsendet alltid kan hjälpa dem. De ska kunna skapa affärer och andra näringar på hemmaplan utan att att oroa sig för rån och bråk. Alla ska kunna gå på gatorna i hela landet i relativ trygghet.

Elbilens genomslag

Mitt inlägg om elbilens samhällsekonomi visade att elbilarna är långt ifrån att fungera ekonomiskt. Det kan förändras och här följer några olika resonemang om tidshorisonter.

Tillväxten hittills

Svensk elbils-tillväxt såg bra ut 2012-2015 – på tre år tiofaldigades nybilsmarknaden från 0.1% till 1%. Därefter har tillväxten varit mycket blygsam, eventuellt för att många sugna elbilsköpare skickade pengar till Tesla för en köplats till Model 3. (Källa SCB):Globalt är tillväxten stabilare, men den nuvarande försäljningnivån är proportionellt ungefär som den svenska. Grafen nedan visar inte bara rena elbilar, utan även plug-in-hybrider. Fördelningen rena elbilar/hybrider är ca 66/33. (Källa: intressant McKinsey-rapport)Det är inte helt lätt att dra några slutsatser av detta. Utvecklingen har drivits av ett lyxsegment samt subventioner, vilket innebär att den riktiga massmarknaden är en bit bort. Men en 30-procentig årlig försäljningstillväxt skulle göra att plug-in-hybrider och rena elbilar utgör ca 18% av försäljningen 2027. Det är lite optimistiskt men inte helt orimligt, nu när hybriddrift står i begrepp att ta dieselbilens plats för för de som vill betala lite mer för lite billigare bränsle.

Bra-nog-uppskattning

Det krävs en hel del för att elbilar ska få riktigt rejält genomslag. Faktorerna sammanfattas i den här bilden:

Nissan Leaf lanserades 2011 med 24 kWh och har sedan dess uppgraderats till först 30 kWh och nu 40 kWh med likartat pris och oförändrad formfaktor hos batterierna. Snabbladdningseffekten kvarstår på 50 kW. Denna batteritillväxt har alltså tagit sju år, och för att sälja den här bilen till first-adopters har det krävts en supermiljöbilspremie på 40,000 kr.

Om vi antar att utvecklingen fortsätter i samma takt tack vare industriella läreffekter som sänker tillverkningskostnaderna, så kan Leafen vid oförändrat pris ha ett batteripack på ca 70 kWh för modell-år 2025. Vid det laget bör snabbladdning på bortåt 120-150 kW börja bli mainstream. Dessa egenskaper borde duga för gemene man. 70 kWh motsvarar ca 40 mils räckvidd och efter en sån sträcka är det ändå läge att ta en halvtimmes bensträckare och matpaus för att köra vidare. Tesla har också bevisligen lyckats sälja dyra lyxbilar med ungefär den kapaciteten.

Tyvärr är oförändrat pris år 2025 inte attraktivt. Staten kan inte fortsätta lägga 40′-60′ kr i subvention per elbil och Leafen idag kostar hela 370,000 kr före subvention. (Kronan är svag.) Om vi tänker oss ytterligare sju år, dvs fram till 2032, så kan Nissan växla in de interna kostnadssänkningarna i lägre utpris istället för i större batteristorlekar. Antagligen kan man då komma ner under 300,000 kr, kanske neråt 270,000 kr vid en fördelaktigare kronkurs. Kombinera med en bränsle- och underhållsbesparing på 10,000 kr/år och väldigt attraktiv prestanda och komfort, så har vi en vinnare. Snabbladdningsnätet kommer då också vara betydligt finmaskigare och övriga faktorer som modell-tillgänglighet och familiaritet kommer också finnas på plats. Det här ger vid handen att den rena elbilen har en chans att nå riktig mainstream och bred acceptans under första halvan av 2030-talet.

Batterikostnader

BNEF uppskattar att tillverkarna idag kan göra batteripack för $209/kWh. Men om vi ser på Ford Focus Electric i USA med 33.5 kWh för $29k i USA och jämför med bensin-basmodellen av Focus som kostar $18k, och tänker oss att mellanskillnaden är batteripriset, så ger det vid handen att Ford säljer batteripacket till kund för $330/kWh. Om vi antar samma $18k i baspris utan batterier för Leaf, Model 3 samt Chevrolet Bolt så tycks alla dessa sälja vidare batteripack till kund för ca $300-340/kWh!

Det kan verka dyrt, men som jag förstår det är 50% en ganska rimlig och normal ökning mellan tillverkningskostnad och utpris. Billtillverkaren måste också täcka R&D, marginal, distribution, försäljnings- och reklamkostnader, garanti mm. Jag har tidigare haft uppfattningen att elbilar är ganska överprissatta, men jag måste tyvärr ompröva den ståndpunkten vid närmare betraktelse.

Industriella läreffekter brukar handla om en fast procentuell kostnadsreduktion för varje fördubbling av drifttagen volym. Det är svårt att få fatt i historiska data, men om vi antar att vi har en försäljningsutveckling med 30%-ig tillväxt i GWh räknat så ger det en fördubbling av kumulativ volym på 2.5 år ungefär. Vid 20% kostnadsreduktion per volymfördubbling så ger det oss en kostnadshalvering till 2025, dvs utrymme att exvis öka Leaf-kapaciteten till 80 kWh vid oförändrat pris. Det är bara aningen mer optimistiskt än min Leaf-extrapolation ovan till 70 kWh till 2025.

Slutsatser

Olika extrapoleringar av kostnadsutveckling, tillväxt mm, som iofs alla i grunden bygger på någon sorts förväntan om fortsatta batterikostnadsreduceringar, ger likartade resultat med ett mycket kraftigt genomslag, troligen dominans, för plug-in-bilar någon gång under första halvan av 2030-talet. Detta under antagandet att kunderna nöjer sig med ca 70-80 kWh, tre gånger snabbare snabbladdning samt en hanterlig prisdifferens mot vanliga bilar.

Det här är en global utveckling som Sverige pga sin litenhet inte kan påverka nämnvärt. Ca 79 miljoner bilar såldes i världen år 2017, varav 1.2 miljoner plug-in-bilar. I Sverige såldes knappt 400,000 bilar totalt samma år.

Global solstatistik 2018

I förra blogginlägget gav jag en övergripande bild av energiproduktionen i världen efter släppet av BP-rapporten. Detta inlägg fokuserar på sol-el. Sol-elen globalt utgjorde cirka 1.7% av all el-genering och 5% av all fossilfri el år 2017:

Den årliga tillväxten i genererad sol-el har sjunkit från 2008-2012-nivån på över 50% årligen till mer beskedliga, men fortfarande kraftiga, ca 30% idag:En kärnreaktor producerar runt 8 TWh/år, beroende på storlek. Precis 10 länder har nått en solcells-produktion som överstiger den nivån. Föga förvånande är de ekonomiska jättarna störst även på solceller:Pionjärländer, dvs de som har hög andel sol-el eller väldigt stor sol-produktion, har historiskt tenderat att plana ut på ganska låga andelar sol-el:Som synes har USA och Kina egentligen inte imponerande mängder sol-el i förhållande till sin storlek – de har hela tiden legat ungefär på världssnittet. Japan och Chile har just seglat upp som länder med relativt hög penetration sol-el. Det blir spännande att se var de planar ut – särskilt Chile borde kunna nå högre än europeiska pionjärer tack vare väldigt hög solinstrålning. En orsak till utplaningen är annars den mättnad man kan man se i tyska elproduktionsgrafer:Notera hur man dumpar ganska mycket sol-el på grannarna.

 

Framtiden

Hos vissa grupper finns det en närmast religiös övertygelse om att sol-el nu är den billigaste energikällan och att allt som står ivägen för fullt genomslag är fossil-lobbyns makt över politikerna. Tyvärr har inte den typen av konspirationsteorier någon verklighetsförankring, och även om sol-elens kostnader nu är överkomliga så är det måttligt hett med en energikälla som producerar så ojämnt och slumpartat.

Då solcellerna har en penetration (marknadsandel) på bara cirka 1.7% globalt så finns dock höjd att växa. Världen har lagt ca 150 miljarder USD på solceller årligen de senaste sju åren enligt GTM/BNEF:

Min gissning är att den nivån kommer upprätthållas kommande år, vilket leder till en fortsatt stadigt sjunkande procentuell tillväxttakt trots sjunkande kostnader enligt ”Swansons lag”. 2018 kommer landa på cirka 2% global penetration vid ca 500 GW totalt installerad effekt. 4% penetration kommer nås 2022 vid ca 1000 GW installerad effekt. Men sen dröjer det till 2028 innan vi når 8% penetration och 2000 GW installerad effekt, därefter 2039 för att nå 16% penetration och 4000 GW installerad effekt. (Total global elgenerering växer med ca 2.7% årligen, vilket jag inte tagit hänsyn till i penetrationssiffrorna som alltså kan bli snarare 12% år 2039.) Min kristallkula ser alltså följande graf: Och den blå linjen är mitt optimistiska scenario som inte tar hänsyn till att såna här kurvor brukar gå över i en S-form med utplaning. Det hör också till saken att Kina just har bromsat tillstånden för nya solparker vilket förutspås leda till kraftigt minskad utbyggnad på den i särklass största marknaden.

 

 

Global energistatistik 2018

Igår släpptes BPs årliga rapport Statistical Review of World Energy. Det finns de som börjar fräsa konspirationsteorier när källan är ett oljebolag, men detta är kanske den mest högkvalitativa, ansedda och citerade källan i sitt slag. Jag har utgått från BPs råa siffror och snickrat ihop en uppsättning grafer som visar den globala utvecklingen.

Glädjande nog ökade energikonsumtionen i världen med ca 2.2% förra året. I nedanstående graf kan man se hur det såg ut per energikälla. (Icke-termiska källor som vattenkraft, solceller och vindkraft justeras upp av BP genom att multiplicera med cirka tre för att bli jämförbara.)

Som synes är vindkraft och solceller fortsatt väldigt små. År 2017 uppgick de tillsammans till totalt ca 2.65% av primärenergin, en ökning från 2.22% året innan. Med den takten tar de alltså 4-5% marknadsandel per decennium.

Förra året ökade naturgas mest, följt av olja:Att naturgasen ökar är inte så konstigt. Det är den ideala partnern till slumpkraft (dvs sol och vind). Naturgas-verk är väldigt billiga att bygga och produktionen i dem kan relativt lätt justeras så att bränsle sparas när det är bra produktion i slumpkraft-verken. En politisk bonus är att naturgas bara ger halva CO2-utsläppen mot kol, vilket gör att man relativt billigt kan reducera utsläppen enligt plan genom att göra sig långsiktigt beroende av denna energikälla.

Från millennieskiftet har den fossila andelen av energiproduktionen minskat obetydligt från 87% till 85%. Samtidigt har den totala energiproduktionen ökat kraftigt, så fossilerna växer fortfarande:

Förra året växte den fossila energiproduktionen ca 1.5% (trots att året innan dess hade en dag extra pga skottår). Det här får givetvis förutsägbara konsekvenser för CO2-utsläppen:CO2-utsläppen hade inte rört sig särskilt mycket några år, men tog 2017 ett skutt uppåt igen och ökade med ca 1.6%, justerat för skottår.

Om man vill avsluta med att vara lite positiv mot slumpkraft, så kan man betrakta deras tillväxter i en logaritmisk graf:Här ser man att vindkraft idag ligger på ca 1.9% av primärenergin (vilket inte är samma sak som andel av elektriciteten), och solkraft ligger på ca 0.75%. De ligger alltså på ungefär samma punkter på kurvan som kärnkraft låg på ca 1977 respektive 1973. Grafen visar att den procentuella tillväxten fortfarande är hyggligt god för dessa energislag och om man inte kände till intermittens-problematiken skulle detta, trots de små absoluta volymerna, ge anledning till långsiktig optimism.

Återkommer med ytterligare statistik kring viktiga detaljer.

Elbilens samhällsekonomi

Folk tycker olika om elbilar, uppenbarligen. En del av spektrumet representeras av en fackföreningsboss i Sydkorea, som säger:

“Electric cars are disasters. They are evil. We are very nervous,”

Orsaken är att facket förutspår att uppåt 70% av jobben kan gå förlorade i sydkoreanska bilfabriker pga elbilens betydligt enklare drivlina. Ändå är det förstås så att elbilarnas högre kostnader indikerar att det totalt sett krävs fler arbetstimmar och genererar större utsläpp av CO2 att skapa en elbil pga batteri-tillverkningen. Det här blogginlägget är tänkt att göra en realistisk beräkning på elbilarnas ekonomi ur ett samhällsperspektiv.

Ingångsvärden

För att räkna ut den samhällsekonomiska skillnaden i kostnad mellan elbil och bensinbil behöver vi hitta oskattade kostnader för batterier och drivmedel. BNEF redovisar en genomsnittlig batteripacks-kostnad idag på ca $209/kWh. Bensinen verkar kosta ca 50 cent/liter på amerikanska spotmarknader, och elen ca 3.5 cent/kWh. Ett ytterligare ingångsvärde är en killgissning om att en batteribil sparar ca $1000 genom förenklad drivlina i övrigt.

Om vi antar att en bensinbil drar 0.5 liter/milen och att en elbil drar 1.8 kWh/milen, så sparar samhället kostnader på 0.5*50-1.8*3.5 = 18.7 cent/mil.

Break-even

Här har jag plottat den sträcka som krävs för att man ska nå samhällsekonomiskt break-even med sänkta bränslekostnader, som funktion av batteristorlek:

Det är ganska tydligt att även bilarna med minst batteripack mycket svårt att nå break-even idag. För nya Leafen på 40 kWh har vi en samhällsekonomisk break-even först vid ca 40,000 mil. För att en elbil på 80 kWh ska bära sig samhällsekonomiskt efter 20,000 mil krävs att batterikostnaderna halveras två gånger(!).

Miljövinster

Genomgången ovan tar inte hänsyn till miljövinster. Här finns en genomgång av miljökostnaderna för traditionell privatbilism och i Sverige placeras luftkvalitets-kostnaderna på runt 320 miljoner euro och klimatkostnaderna på 1-4 miljarder euro. Med tanke på ca 5 miljarder mil avverkade på våra vägar årligen, så handlar det om ca 8 cent/mil i luftkvalitetsvinst och 20-80 cent i potentiell klimatvinst, att jämföra med 18.7 cent/mil i bränsle-vinst.

Klimatvinsten är omdebatterad, dels eftersom en del inte tror på klimathotet och dels eftersom man kan driva elbilar med kolkraft. Om man bara tittar på luftkvalitetsvinsten så sänker det break-even-punkten med ca 30%. Om man antar luftkvalitetsvinst plus maximal klimatvinst så når man break-even redan vid 7000 mil för 40 kWh.

Andra effekter

Jag har inte räknat med ränta ovan. En ränteberäkning missgynnar elbilen, som har en stor initial kostnad.

En samhällsekonomisk effekt som är lite svår att värdera är elbilens tendens att förändra bilarnas egenskaper i övrigt. En elbil kanske inte alltid ersätter en motsvarande liten och snål bensinbil, utan en betydligt större och törstigare. Batteribilarna leder till en annorlunda tradeoff när det gäller storlek, aerodynamik, materialval/vikthänsyn, däckval (lågfriktion etc) och detta kan, med lite god vilja, ses som samhällsekonomiskt positivt.

Elbilar bör vara lite billigare att underhålla, eftersom inte lika mycket i drivlinan kan gå sönder, och eftersom man slipper olje- och filterbyte. Ändå bör försäkringskostnaden vara högre, eftersom mer av kostnaden ligger i bilen, snarare än i bränslet, och bilens kostnad givetvis påverkar försäkringspremien.

Slutsatser

En rå kostnadsberäkning ger vid handen att rena elbilar innebär en rejäl samhällsekonomisk förlust, särskilt vid lite större batteripack, och att break-even är relativt långt borta. Beroende på hur man värderar miljöeffekter mm kan elbilarna eventuellt ändå motiveras samhällsekonomiskt.

För mig står det ändå klart att elbilen är vägen framåt, inte minst pga diverse attraktiva egenskaper hos eldrift (som tystnaden, mindre vibrationer, pålitlighet, linjär och kraftig acceleration mm) uppväger en del merkostnader. Trots det innebär den samhällsekonomiska nackdelen en stor utmaning när det gäller uppskalningen av rena batteribilar. Jag planerar ytterligare inlägg som tittar i kristallkulan när det gäller elbilens genomslag framöver samt framtida batterikostnader.

CO2-utsläpp och hjärnsläpp

Snickrade ihop två grafer som visar utvecklingen i CO2-utsläpp i framförallt de stora europeiska länderna. Graferna omfattar de fem största ekonomierna i EU, samt USA och Sverige som referenser. USA får vara med pga sin storlek och ledande roll i västvärlden, Sverige pga, well, det är vårt land och är intressant av det skälet.

Deras CO2-utsläpp per capita sedan millennieskiftet ser ut såhär (källor BP-rapporten + Gapminder):Notera att grafen har en logaritmisk skala för att visa procentuella förändringar tydligt (samma procentuella förändring ger samma lutning oavsett utgångspunkt).

Det vi ser är relativt välkänt. USA ligger högt, men reducerar i takt med övriga procentuellt sett. Kolkraftens förlovade land Tyskland ligger stabilt mycket högt i ett europeiskt perspektiv, medan kärnkraftsländerna Sverige och Frankrike självklart ligger lågt.

Förändringarna blir tydligare om vi använder index 100 för år 2000:

Det är värt att nämna de viktiga faktorerna och strategierna i respektive land:

  • USA reducerar hyggligt genom att tränga ut kol med frackad naturgas.
  • UK går bäst genom en medveten satsning på att avskaffa kolkraften.
  • Tyskland är sämst i klassen genom att agera grönt föregångsland som satsar helhjärtat på att lägga ner kärnkraft.
  • Frankrike och Sverige reducerar bra, trots att man inte har den lågt hängande frukt som fossil elproduktion innebär, utan måste jobba med ffa transporter och fossilanvändande industri. (Intressant nog sker den svenska reduktionen under mandatperioder då regeringen inte samarbetar med miljöpartiet.)

Det mesta tyder på att den här utvecklingen kommer fortsätta på likartat sätt de närmsta fem åren eller så. USA fortsätter med frackingrevolutionen och drygar dessutom ut naturgasen framöver med lite mer vind och sol. Tyskland har fortfarande en handfull stora reaktorer att lägga ner. UK satsar på nya reaktorer och lite offshore-vind. Sverige och Frankrike fortsätter pressa CO2-utsläppen inom transporter och industri.

Global vindkraftsutbyggnad

GWEC, vindbranschens globala samarbetsorganisation, släppte idag statistiken för 2017. År 2015 byggdes ca 64 GW vind, 2016 byggdes ca 55 GW och 2017 sjönk utbyggnaden vidare till 53 GW.

Första paragrafen i pressmeddelandet innehåller texten ”The 2017 market remained above 50 GW […]”. Det är alltså en sorts seger att man lyckas hålla sig kvar över 50 GW, vilket tyder på att det skett en viss tillnyktring sedan 2015, då organisationen hade väldigt optimistiska prognoser:Det här betyder att den procentuella tillväxten sjunker och nu är nere på ca 10%:År 2009 var det sista då man med visst fog kunde hävda att vindkraften hade ”exponentiell tillväxt”. Sedan dess har man etablerat sig allt tydligare i den ”linjära” mittersta delen av en S-kurva. Om man krasst antar att 55 GW är den typiska byggtakten och livslängden är 25 år, så kommer vi plana ut kring 1300 GW total global kapacitet, vilket med 30% kapacitetsfaktor räcker till ca 3500 TWh, motsvarande ca 15% av världens elproduktion idag.

Vindkraftsel är idag billigare än solcells-el, men solcellerna växer ännu exponentiellt. Solcellerna växte häromåret med i storleksordningen 100 GW, och vindkraften växer som sagt i storleksordningen 50 GW. Med tanke på att vindkraften har ungefär dubbelt så hög kapacitetsfaktor (dvs producerar ungefär dubbelt så mycket energi per installerad watt), så byggs energislagen idag ungefär jämnbördigt. Med tanke på att även solcellerna producerar intermittent så förutspår jag att deras utbyggnadstakt också är nära sin peak.