Den snabba elektrifieringen ställer större krav på energisystemet. Allt fler aktörer har pekat på vikten av att koppla samman och integrera olika delar av energisystemet – el, gas och fjärrvärme – för att klara utmaningarna.
Nu har Energiforsk sammanställt en förstudie – som har genomförts av Sweco, Rise och Profu – för att undersöka olika möjligheter att koppla samman gas- med el- och värmesystemet för att uppnå synergier i energisystemet. En sektorkoppling definieras här som den teknik som sammankopplar minst två energisystem och omvandlar en energibärare till en annan.
Det finns flera fördelar med sektorkopplingar genom att de kan ge ökad flexibilitet i energisystemet, leda till ökad användning av restvärme och minska utsläppen av växthusgaser.
– Vi har undersökt sex sektorkopplingar och ser att det finns en tydlig potential inom flertalet av dessa och också ett stort intresse i energibranschen, säger Linda Dyab, energimarknadskonsult på Sweco.
Bland annat har man undersökt möjligheten att använda elektrolysörer för att hjälpa till med balansreglering i Svenska kraftnäts transmissionsnät.
– Vi ser att det finns både ekonomisk och teknisk potential om en industri bygger elektrolysörer och vätgaslager lite större än för sin industriella process för att även kunna tillhandahålla balanstjänster till Svenska kraftnät. Vid en kostnad på 3 500 kr/kWe på elektrolysörerna blir det lönsamt utifrån hur marknaden ser ut idag, vilket innebär en affärsmöjlighet för industrin, säger Linda Dyab.
Just balansreglering genom elektrolysörer är den del i projektet som Svenska kraftnät anser är mest intressant för deras del.
– I norra Sverige planeras nu flera stora vätgasprojekt genom Hybrit och H2 Green Steel, vilka kommer att påverka kraftsystemets flöden. Kan de dimensionera sina anläggningar så att det finns större lager, kan det leda till en viktig samverkan i elsystemet, säger Mira Rosengren Keijser, som är kraftsystemanalytiker på Svenska kraftnät och som ingått i styrgruppen i projektet.
– Elsystemet möjliggör att man kan använda elektrolysörer för vätgasproduktion och genom vätgaslager kan industrierna bidra tillbaka med balansresurser till elsystemet. Det är ett tydligt och bra exempel på hur samverkan kan fungera, säger Mira Rosengren Keijser.
I projektet har man även undersökt elproduktion genom vätgas, där vätgasdrivna gasturbiner och bränsleceller kan bidra med spetslastproduktion till elsystemet. Resultatet visar att båda teknologierna har god teknisk potential och ungefär lika höga investerings- och driftskostnader. Som sektorkoppling krävs dock en bättre ekonomisk täckning för att få lönsamhet, för jämfört med fossilt drivna gasturbiner är de fortfarande dyrare.
På sikt kan detta däremot bli lönsamt. EU har beslutat att satsa 430 miljarder euro på vätgas fram till 2030, vilket förväntas leda till att kostnaden för att tillverka vätgas sjunker. Samtidigt kommer klimatkraven att öka. Dessa faktorer kan tillsammans leda till mer gynnsamma förutsättningar för elproduktion genom vätgas.
Ytterligare en vätgasapplikation som har undersökts är att ta vara på restvärme från vätgasproduktionen med elektrolys, som kan användas i fjärrvärmesystemet.
– Överallt där man kommer att ha vätgasproduktion genom elektrolys kommer det också att finnas restvärme. Att ta vara på restvärmen är resurseffektivt, men för att få en uppfattning om huruvida det innebär en effektivisering i det enskilda fallet så är det nödvändigt att utgå från det egna fjärrvärmesystemet, säger Sofia Nyström, analytiker på Rise.
På sikt förväntas förutsättningarna för att ta tillvara restvärmen förbättras ytterligare i takt med att lågtemperaturfjärrvärmesystem blir vanligare och att elektrolysörer som verkar vid högre temperaturer kommersialiseras.
En annan tillämpning kopplat till fjärrvärme är gaspannor i produktionen.
– Det är en teknik med låga investeringskostnader och med höga driftskostnader, vilket kan passa för spetslastproduktion. Det sker redan i fjärrvärmesystem som har tillgång till konkurrenskraftig gasförsörjning. Men för bolag som inte har en utbyggd gasinfrastruktur finns det idag enklare och billigare alternativ, och jag tror därför vi kommer se en begränsad utbyggnad av dessa tillämpningar framöver, säger Johan Holm, konsult på Profu.
För att vi ska satsa på sektorskoppling är det viktigt att vi kan se en potentiell lönsamhet, säger Håkan Skarrie, affärsutvecklare, Kraftringen Nät.
I studien ingår även gaseldad kraftvärme. Det handlar främst om anläggningar som redan idag är kopplade till stamnätet för gas – två exempel är kraftvärmeverken i Malmö och Göteborg, men det skulle även kunna vara anläggningar som på annat sätt är kopplade till biogas eller vätgas.
– I det framtida elsystemet kommer det finnas en stor andel förnybar variabel elproduktion och där blir batterilager och förbrukningsflexibilitet allt viktigare, men det kommer även att krävas mer planerbar elproduktion som inte är väderberoende och som är flexibel. Där kan befintliga gaseldade kraftvärmeverk få en viktig roll, säger Johan Holm.
Däremot kan det vara svårt att få lönsamhet i att bygga nya kraftvärmeverk med gas, men de som finns kvar tjänar elsystemet som lokal effektresurs i två av Sveriges största städer. De är dock designade för att köra 3 000–5 000 timmar om året och om de endast körs 500 timmar om året, blir lönsamheten lidande.
– För fortsatt långsiktig drift behöver bolagen få betalt för den elsystemnytta som de tillhandahåller. Om en sådan ersättning är nödvändig för elsystemet och hur den ska utformas är något man bör undersöka vidare, säger Johan Holm.
Håkan Skarrie är affärsutvecklare på Kraftringen Nät och har ingått i styrgruppen till studien. Han tycker att diskussionerna i projektet har varit givande, och framför allt är det vätgasapplikationerna som Kraftringen är mest intresserat av.
– Vätgas är ett intressant område, som vi nu tittar närmare på. Vi har en del diskussioner i gång, men inga konkreta planer i nuläget. Vätgas har potential att få stor betydelse på energisystemet framöver. Vi har dessutom kompetens inom gas på företaget och en infrastruktur som skulle kunna användas för viss del vätgas även om vätgaslösningarna initialt nog i första hand blir lokala, säger Håkan Skarrie och fortsätter:
– För att vi ska satsa på sektorkoppling med vätgas är det viktigt att vi kan se en potentiell framtida lönsamhet. Priset på utrustningen sjunker, men initialt kommer bidragsfinansiering och styrmedel vara viktiga för att få i gång en marknad. Vi behöver också som energibolag hitta en roll som är relevant för oss och som passar in i bolagets strategi framöver.
Kraftringen distribuerar och säljer el, fjärrvärme och gas i flera skånska kommuner, varav Lund är den största. Företagen har även egen produktion av fjärrvärme och el via kraftvärme och en mindre andel från egna vindkraftverk.
Håkan Skarrie tror att sektorskopplingar blir allt viktigare i takt med att elektrifieringen förväntas öka.
– Att försöka lösa utmaningarna med en kraftigt ökad elanvändning enbart inom elsystemet kommer bli dyrt. Kan vi istället koppla samman energisystemen i högre grad så att de kan avlasta och balansera varandra finns det flera vinster att göra – inte enbart ekonomiska, säger Håkan Skarrie.
Även Mira Rosengren Keijser tror att det kommer att bli fler sammankopplingar av energisystem och tycker att det är bra att Energiforsk har gjort den här genomgången av sektorskopplingar där de visar både potentialen och vilka barriärer som finns.
– Även om det endast är en förstudie, så ger det en bra överblick som vi kan ha nytta av när vi jobbar med stamnätsplanering och bygger scenarier, säger Mira Rosengren Keijser.
Läs mer: Rapporten ”Sektorkoppling för ett mer effektivt energisystem” kan laddas ner på www.energiforsk.se.
Ann-Sofie Borglund
