2. Bakgrund

Avsnitt

2.1 Vad är ett elsystem?

I elsystemet levereras kontinuerligt energi från producenter till konsumenter genom ett omfattande överföringsnät. Den för stunden producerade effekten måste alltid vara i balans med det som konsumeras, annars fungerar inte elsystemet. Denna balans upprätthålls främst genom marknadskrafterna bland annat genom balansansvariga, men därutöver genom att SVK ansvarar för att säkra balanserande resurser samt för att upprätthålla driftssäkerhetsgränser. Elsystemet består av tre huvudsakliga beståndsdelar som behöver fungera i samspel med varandra:

Kraftproduktionen bidrar med den elenergi som förs in i elsystemet. De olika kraftslagen har olika egenskaper och bidrar till elsystemet på olika sätt:

• Planerbar produktion kan (givet att inget oförutsett händer) bestämmas på förhand och delvis anpassas till konsumtionens behov. Hit räknas de bränslebaserade kraftslagen så som kraftvärme och kärnkraft, samt även vattenkraften.
• Reglerbar produktion kan snabbt ökas eller minskas för att möta kortsiktiga variationer i de andra kraftslagens produktion eller i konsumtionen. Vattenkraften har denna egenskap och är den främsta reglerresursen i det svenska/nordiska elsystemet.
• Variabel produktion kan inte planeras och vanligen inte heller regleras. Den utgörs av kraftslag där mängden energi som produceras är beroende av vädret. Till dessa kraftslag räknas vindkraften och solkraften.

Konsumenterna förbrukar den el som finns i elsystemet och utgörs av till exempel hushåll och industrier. Konsumenternas roll i elsystemet är under utveckling och de förväntas bli mer flexibla i sin elkonsumtion utifrån marknadssignaler.

Elnätet står för överföringen mellan produktion och konsumtion. Det statliga nätet kallas transmissionsnät, och överför stora kraftflöden mellan olika delar av landet. Utöver detta finns lokala och regionala nät som är anslutningspunkt för de flesta konsumenter och mindre kraftproducenter.

Utöver de tre huvudsakliga beståndsdelarna förväntas energilager få en mer framträdande roll i det framtida elsystemet för att hantera en ökad mängd variabel elproduktion. El måste konsumeras samtidigt som den produceras men med hjälp av energilager, så som batterier och vattenkraftdammar, kan produktionen förläggas till när konsumtionen sker. Storleken på fossilfria energilager, förutom vattenkraften, är idag ännu begränsade.

Sverige är sedan 2011 uppdelat i fyra elområden benämnda SE1, SE2, SE3 och SE4 (se figur 1).[23] Dessa områden fungerar som egna delmarknader med import och export till de omgivande områdena. Snitten i figur 1 är gränser mellan två elområden.

Figur 1 Karta över Sveriges elområden SE1–SE4, snitt 1, 2 och 4 (med maximal kapacitet [så kallad Net Transfer Capacity, NTC]), samt större förändringar avseende olika kraftslags årsproduktion (TWh) och kapaciteten hos tillkomna utlandsförbindelser (MW)

Källa: Energimyndighetens energistatistik (eltillförsel och elanvändningen i Sverige 2022 samt eltillförsel i Sverige efter produktionsslag), Svenska kraftnät, Kraftbalansen på den svenska elmarknaden 2022, s. 10 och Riksrevisionens beräkningar.

2.1.1 Elmarknaden och balanseringen av elsystemet

Det första steget mot en konkurrensutsatt elmarknad togs i Sverige 1996 med syftet att skapa ett effektiviseringstryck på elproduktionen och handeln med el. Inom EU har därefter en vidareutveckling skett med syftet att skapa en gemensam europeisk marknad. En grundtanke med detta arbete är att göra den samlade europeiska elmarknaden mer effektiv genom att ta bort hinder för handel mellan länder. Genom sitt medlemskap i EU är även Sverige med i denna integrationstanke. EU:s styrning tar sig bland annat uttryck i gemensamma regler för marknadens aktörer, krav på ökande kapacitet på förbindelserna mellan unionens länder och att icke-diskriminerande handel ska upprätthållas på dessa anslutningar.[24]

Den el som produceras handlas per timme utifrån principen om tillgång och efterfrågan. Både säljare och köpare lägger bud på marknaden, och priset sätts vid den lägsta nivån där den sålda elen räcker till för att möta konsumenternas efterfrågan. Inom ett elområde är priset alltid detsamma, men priset kan skilja sig från elområdena bredvid om överföringskapaciteten mellan dem inte räcker för att jämna ut priset. Om överföringskapaciteten räcker så blir det samma pris i elområdena.

En producent får betalt för sin el utifrån det pris som gäller inom det egna området. Den eventuella mellanskillnaden till följd av prisskillnader gentemot andra områden får disponeras av SVK som kapacitetsavgifter (flaskhalsintäkter), vilka har av EU föreskrivna användningsområden, till exempel nätutbyggnad.

Elsystemet behöver också balanseras på kort sikt så att produktionen är lika stor som konsumtionen, vilket sker genom att frekvensen i elsystemet hålls vid 50 Hz.[25] Balanseringen görs initialt av kontrakterade balansansvariga som mot ersättning tagit på sig att planera sin produktion och konsumtion i balans. Avvikelser i denna planering justeras av SVK i drifttimmen genom att avropa produktion för att göra den sista balanseringen. För detta ändamål finns ett antal så kallade balansmarknader där SVK vid behov köper både balanskapacitet i form av förmåga att öka/minska produktion eller förbrukning en viss timme och aktivering av balansenergi om behovet finns i realtid. Behovet av denna typ av kompletterande marknader har ökat under de senaste åren, bland annat på grund av att sammansättningen av olika kraftslag i lägre grad bidrar med balanserande egenskaper.[26]

2.1.2 Involverade myndigheter och EU-styrning

Det svenska elsystemet regleras genom den svenska lagstiftningen på området[27] vars utformning i hög grad beror på EU-lagstiftning. Därutöver finns en stor mängd direkt gällande regler inom EU-lagstiftningen.[28] EU-lagstiftningen reglerar i huvudsak utformningen och funktionen av elmarknaden. Därutöver finns ett antal kommissionsförordningar inom områdena anslutning, marknad och drift som syftar till att skapa gemensamma riktlinjer för inblandade aktörer.[29] Utöver detta finns inom den EU-gemensamma energipolitiken särskilda mål som syftar till integration av den europeiska energimarknaden, bland annat genom att främja sammankopplade energinät.[30]

Det har kommit totalt fyra marknadspaket från EU sedan 1996 när arbetet mot en gemensam europeisk elmarknad inleddes. EU-regelverket har utvecklats mot en mer integrerad elmarknad, att säkerställa elmarknadens funktionssätt, säkra drifts- och leveranssäkerheten i elsystemet och att trygga kundernas rättigheter. I det fjärde marknadspaketet som kom 2019 siktade många förändringar på att hantera de nya utmaningarna i elsystemet som kommer med en ökad mängd förnybar kraft samt riskberedskap.[31]

Nedan beskrivs de huvudsakliga statliga aktörerna inom elsystemet:[32]

Regeringen styr riket och har gällande elsystemet ansvar för att föreslå nya lagar och införa regler som bidrar till att förena de tre grundpelarna.[33] Regeringen ansvarar också för implementeringen av EU-lagstiftning i svensk lagstiftning. Regeringen ansvarar vidare för att styra myndigheterna genom instruktion och regleringsbrev.

Affärsverket Svenska kraftnät (SVK) driver, förvaltar och utvecklar transmissionsnätet där överföringen av el sker från producent, via region- och lokalnät, till konsumenterna. SVK är även systemansvarig myndighet för transmissionsnätet, och har det övergripande ansvaret för ett driftssäkert elsystem där det alltid råder balans mellan produktion och konsumtion.[34] SVK får inte äga resurser för produktion av el på marknaden, utan balanserar systemet med den el som erbjuds av marknadsaktörerna.[35] SVK har även möjlighet att inrätta stödtjänstmarknader för att ha tillgång till resurser som kan användas till att upprätthålla driftssäkerheten. Vidare är SVK utsedd elberedskapsmyndighet, vilket innebär att myndigheten ska bidra till att förebygga, motstå och hantera större störningar i elsystemet. SVK:s omvärldsbevakning berör elsystemets helhet med särskilt fokus på försörjningstrygghet vad gäller exempelvis effektbalans och driftssäkerhet.

Energimarknadsinspektionen (EI) ansvarar för tillsyn över aktörer på elmarknaden samt följer upp och analyserar elmarknadernas funktionssätt och föreslår vid behov förändringar i regelverket. EI har även i uppgift att reglera och ge tillstånd för elnätsledningar och elnätstariffer som elnätsbolagen, däribland SVK, tar ut.[36] EI:s omvärldsbevakning berör i huvudsak elmarknaden, elnätsreglering och elkonsumenternas ställning.

Statens energimyndighet (Energimyndigheten) är förvaltningsmyndighet för bland annat frågor om tillförsel och användning av energi i samhället och har i uppgift att bidra med fakta, kunskap och analyser för att främja de energipolitiska målen.[37] Energimyndighetens omvärldsbevakning är bred och omfattar elsystemet i helhet samt den bredare energisektorn. Energimyndigheten har även en tydligare bevakning av hållbarhetsfrågor relativt de andra två myndigheterna.

Det finns också en stor mängd andra aktörer inom elsystemet. En grov uppdelning av dessa kan göras i elproducenter, elhandlare och elnätsägare. Elproducenter producerar el som säljs på elmarknaden. Elhandlare köper el på elmarknaden och sluter elhandelsavtal med elkonsumenter. Elnätsägare äger region- och/eller lokalnät, via vilka elen levereras från transmissionsnätet till konsumenterna.

2.2 Snabba förändringar inom och utom Sverige har påverkat priserna och prisskillnaderna

Den ryska invasionen av Ukraina i februari 2022 medförde en europeisk energikris på grund av att gasleveranserna från Ryssland stördes allvarligt. Ett flertal central­europeiska länder hade ett stort beroende av denna gas för sin energiförsörjning och även som en direkt del av elproduktionen. Elmarknaden har därför påverkats genom att de fossila bränslen som ofta sätter marginalpriset på el i Europa har blivit dyra. Även andra faktorer har påverkat elpriserna i Europa, bland annat torka, nedläggningar av produktion[38] och att det stora antalet kärnkraftsreaktorer i Frankrike har haft dålig tillgänglighet. Sveriges elsystem har ett litet beroende av naturgas, men elpriserna har stigit i södra Sverige till följd av de höga europeiska elpriserna.

Redan innan dessa händelser fanns det dock flera tecken på svagheter i det svenska elsystemet. Trots att det årliga svenska energiöverskottet har stigit så har prisvolatiliteten ökat och en större del av elsystemets marginaler används. Priserna var under 2020 mycket låga, men för första gången uppstod då även betydande skillnader i pris mellan de svenska elområdena.

Diagram 1 De genomsnittliga elprisernas utveckling i de svenska elområdena (öre per kWh) och genomsnittlig skillnad i elpris mellan SE2 och SE4 (procent)

SVK hade under åren 2020 och 2021 svårigheter att nå tillräcklig överföringskapacitet på ett driftssäkert sätt, och tvingades under sommaren 2020 direktupphandla reaktorn Ringhals 1 för att upprätthålla spänningsstabilitet och kortslutningseffekt.[39] Även sommaren 2021 var en liknande upphandling nödvändig, i detta fall upphandlades Rya kraftvärmeverk.[40] SVK hade också svårt att upprätthålla tillräcklig överföringskapacitet på utlandsförbindelserna. SVK begränsade av driftssäkerhetsskäl överföringen på vissa utlandsförbindelser mer än den av EU stadgade regeln om att minst 70 procent av den driftssäkra överföringsförmågan i en utlandsförbindelse ska vara tillgänglig för handel.[41] SVK gavs av EI undantag från regeln för åren 2020 och 2021, men nekades undantag för året 2022 då EU:s tillsynsmyndighet ACER bedömde att undantaget inte var motiverat för att upprätthålla driftssäkerheten. Detta efter att de danska, finska och norska tillsynsmyndigheterna motsatte sig ett fortsatt undantag, vilket hänsköt frågan för avgörande hos ACER.[42]

Beskrivningen ovan pekar sammantaget på att det finns växande utmaningar och svagheter i det svenska elsystemet som uppkommit till följd av en mer långsiktig process innan den europeiska energikrisen inträffade 2022. Denna kris har därefter förstärkt och tydliggjort svagheterna. Nedan beskrivs utvecklingen mot dagens situation i elsystemet.

2.3 Utvecklingen av elsystemet har varit utmanande

Grundstrukturen i dagens elsystem byggdes ut i snabb takt från 1950- till 1980-talet, främst utifrån ingenjörsmässiga avvägningar om en god helhet utifrån fysiska förutsättningar. Transmissionsnätets utbyggnad och placeringen av stora producenter i elsystemet valdes medvetet i förhållande till konsumtionen och elens förväntade flöden. Detta var möjligt inom ramen för den dåvarande elmarknadsstrukturen där olika aktörer hade ansvar för både produktion och leverans av el inom ett geografiskt område.

Införandet av gemensam elmarknad och omställningen till ett fossilfritt eller förnybart energisystem är två långsiktiga och centrala målsättningar för energipolitiken. Omställningen kan sägas innebära att fokus har legat på ekologiska hållbarhetsgrundpelaren i EU:s övergripande mål. Det finns dock en inneboende utmaning i att göra förändringar i det befintliga elsystemet samtidigt som försörjningstrygghet och konkurrenskraft bevaras eftersom det befintliga elsystemet är konstruerat utifrån vissa premisser gällande exempelvis geografisk placering av elproduktionsanläggningar. Med anledning av detta är det bland annat utmanande att i stor omfattning integrera variabel kraft i elsystemet. Det finns samtidigt ett växelspel på så sätt att mer produktion kan ge lägre priser och därmed bättre konkurrensförhållanden. Det kan också ge bättre försörjningstrygghet genom att förnybar energiproduktion är inhemsk och inte bränsleberoende.

2.3.1 Planerbar kraft i söder har ersatts med utspridd variabel kraft och fler utlandsförbindelser

Totalt har stängningar av fyra kärnkraftsreaktorer[43] under åren 2015–2020 medfört att cirka 17 TWh i årsproduktion upphört i den södra halvan av Sverige.[44] Den vindkraft som tillkommit i elsystemet enbart under motsvarande 5-årsperiod har varit i nästan samma storleksordning (cirka 11 TWh). Den snabba produktionsökningen av landbaserad vindkraft pågår fortfarande och har sedan cirka 2018 drivits av en teknik- och marknadsutveckling som inneburit låga produktionskostnader. Vindkraften har dock en annan geografisk spridning, där den snabbaste tillväxten under senare år skett i norra Sverige.

Utvecklingen medför ett ökat överföringsbehov i transmissionsnätet, särskilt med tanke på att den tillkommande produktionen är variabel och därmed medför ett större reglerbehov än den produktion som ersattes. Det innebär, mycket förenklat, att när det blåser lite i södra Sverige så behöver den reglerande vattenkraften i norra Sverige kunna överföras via transmissionsnätet.[45] Spridningen av produktion i ett antal mindre produktionspunkter inom varje elområde har också medfört nya flödesmönster och åtgärdsbehov i transmissionsnätet. Därutöver har också konsumtionsmönstren förändrats på flera sätt vilket gör att kapaciteten in till flera större städer har blivit begränsande. Exempelvis har datacenter dykt upp som stora konsumtionspunkter under de senare åren.[46]

Utlandsförbindelser ger en möjlighet att på ett mer effektivt sätt kompensera för bristsituationer i de sammanlänkade områdena.[47] Samtidigt kan det leda till att priserna i lågprisområden stiger och sjunker i högprisområden, samt kräva investeringar i de nationella elnäten. Under senare år har kapaciteten mellan det nordiska synkronområdet[48] och övriga Europa byggts ut kraftigt. Den ökade kapaciteten till områden som ligger utanför Norden är 5 150 MW sedan 2014, och ytterligare 700 MW planeras tillkomma 2028/29. Sveriges geografiska placering i mitten av det nordiska elsystemet innebär att de flöden som dessa nya förbindelser skapar också på ett betydande sätt påverkar det svenska transmissionsnätet. Tillkomsten av de två norska förbindelserna Nordlink och North Sea link åren 2020 och 2021 har fått särskild betydelse på grund av sin storlek på sammanlagt 2 800 MW. Dessa förbindelser har fördjupat flaskhalsarna i de nord–sydliga och öst–västliga flödena i det svenska elsystemet.

2.3.2 Ökat överföringsbehov i kombination med ett försvagat nät

Den ovanstående utvecklingen har ökat trycket på transmissionsnätet, som trots att SVK ökat sin investeringstakt väsentligt, oftare utgör en flaskhals. Detta framgår bland annat av trenden mot mer och mer överföring över de nord-sydliga snitten mellan de svenska elområdena (se diagram 2). Denna trend är uppåtgående och bidrar till att det under betydligt fler timmar sedan 2020 saknas utrymme för mer överföring eftersom transmissionsnätet har slagit i kapacitetstaket.

Diagram 2 Total årlig överföring i TWh från norra till södra Sverige genom snitt 2 och snitt 4, samt andel av årets timmar då det finns kapacitetsbrist mellan elområdena SE2 och SE3, respektive mellan SE3 och SE4.[49]

Överföringskapaciteten i elsystemet är beroende av ett samspel mellan bland annat elnät och sådan produktion som bidrar med stabiliserande egenskaper.[50] SVK skriver i samband med nedläggningsbesluten av fyra kärnkraftsreaktorer att detta skulle minska kapaciteten mellan norra och södra Sverige (snitt 2) från 7 300 MW till 6 600 MW.[51] I diagram 3 speglas hur den genomsnittliga tilldelade[52] kapaciteten på snitt 2 och 4 sjönk med cirka 800–900 MW vardera från 2017 till 2021, trots driftssättningen av Sydvästlänken som stärkte maxkapaciteten på snitt 4. Under 2022 skedde ett tydligt trendbrott med en uppgång på 5–600 MW på båda snitten. Det beror på att SVK med hjälp av ett antal åtgärder på kort sikt har lyckats vända trenden för överföringskapaciteten i elsystemet (se kapitel 5).[53]

Diagram 3 Förhållandet mellan den maximalt tillgängliga kapaciteten (MW) på snitt 2 och 4 och den faktiskt tilldelade genomsnittliga kapaciteten (MW)

2.3.3 Minskande möjligheter att möta effektbehoven i framför allt södra Sverige

Effektbalansen i Sverige, med andra ord elsystemets förmåga att möta den timme under året då efterfrågan är som högst, har över tid försämrats. År 2015 hade Sverige tillräckliga resurser för att möta även en riktigt kall vinter (tioårsvinter), men idag är effektunderskottet cirka 1 600 MW även vid normalkalla vintrar. Det underskottet behöver importeras.[54] Detta är framför allt en utmaning i södra halvan av Sverige (elområdena SE3 och SE4) som en normal vinter förväntas kunna ha ett gemensamt importbehov från övriga Sverige eller från utlandet på 9 400 MW under topplasttimmen.[55] Det innebär ett beroende av dels all den överföring som kan rymmas i det svenska transmissionsnätet, dels en betydande import från utlandet.

En situation där SVK tvingas koppla bort elanvändare när det är som allra kallast har de senaste åren blivit mer sannolik. I sina analyser av förhållandena under vintrarna 2021/22 och 2022/23 redovisade SVK att södra Sverige (elområdena SE3 och SE4) vid topplasttimmen hade vissa marginaler kvar, men vädret var samtidigt mer gynnsamt än vad som kan förväntas avseende både temperatur och vind. Mer otursamma (men likväl normala) förhållanden hade inte kunnat täckas av ytterligare produktion eller effektreserven. Även importmöjligheterna var vid båda tillfällena begränsade och om även dessa hade varit otillräckliga skulle det lett till frånkopplingar av konsumenter. Under vintern 2022/23 flaggade SVK för att risken för förbrukningsfrånkopplingar var förhöjd (”reell”). Att frånkopplingar inte blev nödvändiga berodde bland annat på sparsamhet hos många konsumenter i samband med de höga elpriserna och att det inte uppstod begränsningar i importmöjligheterna.[56]

SVK varnar för att trenden fortsätter i negativ riktning. Vintern 2026/27 förväntas effektunderskottet vara 8 700 MW, och 2027 ser SVK även en betydligt högre statistisk risk för att förbrukningsfrånkopplingar blir aktuella.[57]

2.4 Framtidens utmaningar – elektrifieringen av samhället

Den utveckling vi beskriver ovan har sitt ursprung i förändringar som skett främst under 2010-talet inom ramen för ungefär samma årliga konsumtion av el (cirka 140 TWh per år). Inom ett par decennier förväntas stora delar av samhället elektrifieras,[58] vilket innebär en mycket snabbt stigande elförbrukning. Omsvängningen har varit snabb då även prognoser från 2018 pekade på relativt oförändrad elförbrukning. Därefter har de dock pekat allt brantare uppåt. Den ökade efterfrågan består till en mindre del av elektrifiering av transportsektorn, men främst av omvandling av industriprocesser (huvudsakligen stålproduktion) från fossilt baserade bränslen till vätgas som producerats med el. I SVK:s senaste långsiktiga prognos bedöms efterfrågan på el år 2045 uppgå till 170–290 TWh per år, där det övre spannet gäller scenarier där den storskaliga elektrifieringen genomförs. Energimyndighetens bedömning för år 2050 ligger på 230–350 TWh per år, och branchorganisationen Energiföretagen bedömer att behovet är 330 TWh år 2045.[59]

Elektrifieringen innebär att elsystemet måste kunna anpassas och byggas ut i en markant snabbare takt än vad som hittills varit fallet samtidigt som det redan finns ett stort reinvesteringsbehov i transmissionsnätet, vilket också innebär att utmaningarna för ansvariga myndigheter ökar.