• No results found

DELÅRSRAPPORT Kunskapsplattformen och nuläge i Samordningsrådets arbete. Logotyp avsändare tydlighet

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "DELÅRSRAPPORT Kunskapsplattformen och nuläge i Samordningsrådets arbete. Logotyp avsändare tydlighet"

Copied!
171
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

Logotyp – avsändare – tydlighet

DELÅRSRAPPORT 2013

Kunskapsplattformen och nuläge i Samordningsrådets arbete

(2)

Regeringen beslutade vid sitt sammanträde den 24 maj 2012 att tillsätta ett samordningsråd med kunskapsplattform för smarta elnät (dir 2012:48). Ordförande, vice ordförande samt rådets leda- möter förordnades av regeringen den 30 maj 2012. En förteckning över de ledamöter som för närvarande ingår i rådet återfinns i bilaga 3.

Regeringen har även förordnat en expertgrupp knuten till rådet med sakkunniga från Regeringskansliet. Av bilaga 3 framgår vilka med- lemmar som för närvarande ingår i denna expertgrupp.

Rådet har antagit namnet Samordningsrådet för smarta elnät. I samordningsrådets uppdrag ingår att bidra till ökad dialog och samverkan, utveckla en nationell kunskapsplattform samt att ta fram en nationell handlingsplan för utvecklingen av smarta elnät.

Det samlade förslaget till handlingsplan ska slutredovisas till regeringen senast den 15 december 2014.

Under den period som samordningsrådet hittills varit verksamt har fokus i arbetet legat på kartläggning av aktörer och pågående verksamhet, kunskapsinhämtning och omvärldsbevakning samt inledande analysarbete relaterat till de centrala frågeställningar som pekas ut i direktivet. Därutöver har dialog och samverkan med olika intressenter inom smarta elnät varit ett prioriterat område.

För att skapa ytterligare utrymme för dialog och kunskapsutbyte har samordningsrådet beslutat att publicera resultatet av det arbete som hittills genomförts i denna delrapport. Rapporten är till över- vägande del en kunskapssammanställning som dels kommer att utgöra basen för kunskapsplattformen, dels ge ett underlag för det fortsatta arbetet med handlingsplanen. Därutöver redogörs också för nuläget i verksamheten och hur dialog och samverkan integrerats i arbetet bl.a. genom de referensgrupper som rådet bildat på eget initiativ.

Rådets förhoppning är att den kunskapssammanställning som här redovisas ska stimulera till diskussion om de framtida möjlig-

(3)

heter som smarta elnät innebär och bidra till att skapa en samsyn bland berörda aktörer och samhället i stort om nyttan med smarta elnät.

Stockholm i oktober 2013

Maria Khorsand Ordförande

/Karin Widegren Gunilla Andrée Karima Björk Ilka von Dalwigk Helena Lundberg

(4)

1 Inledning ... 9

1.1 Samordningsrådets uppdrag, vision och mål ... 9

1.2 Rapportens syfte, avgränsningar och struktur ... 10

1.3 Övergripande om rådets arbetsformer ... 10

2 Rådets arbetsformer och nuläge i verksamheten ... 13

2.1 Smarta elnäts roll i energisystemet och ur ett samhällsperspektiv (grupp 1) ... 13

2.1.1 Rådets framtidsscenarier ... 15

2.2 Incitamentsstruktur och kundinflytande på elmarknaden (grupp 2) ... 16

2.2.1 Aktörskartläggning m.m. ... 17

2.2.2 Förbrukarflexibilitet ... 17

2.2.3 Smart mätning och smarta mätfunktioner ... 18

2.3 Forskning, teknikutveckling och kompetensförsörjning (grupp 3) ... 18

2.3.1 Kartläggning av pågående forsknings- och demonstrationsprojekt ... 19

2.3.2 Forskning och kompetensförsörjning ... 20

2.3.3 Teknikutveckling ... 20

2.4 Informationssäkerhet och integritet (grupp 4) ... 21

2.4.1 Litteraturstudie om initiativ inom risk- och sårbarhetsanalys för smarta elnät ... 22

2.4.2 Förstudie risk- och sårbarhetsanalys ... 22

2.4.3 Användningsfall ... 23

(5)

2.5 Främjande och internationella kontakter (grupp 5) ... 23

2.5.1 Företagskartläggning ... 24

2.5.2 Policykartläggning ... 24

2.5.3 Smarta elnät som tillväxtbransch för små och medelstora företag ... 25

2.5.4 Internationell koordinering ... 25

2.6 Kommunikation och kunskapsspridning (grupp 6) ... 25

2.6.1 Utveckling av webbplats inklusive kunskapsplattform ... 26

2.7 Organisation och myndighetsansvar ... 27

2.8 Dialogforum och andra evenemang för dialog och kunskapsspridning ... 27

3 Vad är smarta elnät ... 29

4 Smarta elnät – så fungerar det ... 33

4.1 Från traditionella elnät till smarta elnät ... 35

4.2 Smarta elnätsteknologier... 37

4.2.1 Integrering av förnybar och decentraliserad produktion ... 39

4.2.2 Realtidsövervakning och styrning ... 41

4.2.3 Förstärkning av transmissionssystem ... 42

4.2.4 Distributionssystem för styrning, övervakning och kontroll ... 44

4.2.5 Avancerad mätarinfrastruktur (AMI) ... 44

4.2.6 Laddinfrastruktur ... 46

4.2.7 Kundsystem för förbrukarflexibilitet och energieffektivisering... 47

4.2.8 Integration av informations- och kommunikationsteknik (IKT) ... 49

5 En internationell och europeisk utblick ... 53

5.1 Smarta elnät i ett internationellt perspektiv ... 54

5.1.1 Smarta elnät i Kina, USA, Sydkorea, Japan och Indien ... 54

5.1.2 Internationella initiativ och organisationer ... 55

(6)

5.2 Smarta elnät i Europa ... 57

5.2.1 Politiskt ramverk och gällande EU-lagstiftning ... 58

5.2.2 Standardisering på europeisk nivå ... 63

5.2.3 Andra EU-initiativ ... 64

5.2.4 Organisationer med ansvar för säkerhetsfrågor ... 68

5.2.5 Näringslivsinitiativ ... 69

6 Förutsättningar för smarta elnät ... 71

6.1 Det svenska och nordiska kraftsystemet ... 71

6.1.1 Elproduktionens utveckling ... 71

6.1.2 Elförbrukning och handelsutbyte ... 72

6.1.3 Tillgång på reglerkraft ... 73

6.2 Utbyggnad av icke styrbar förnybar elproduktion ... 75

6.2.1 Utbyggnad av vindkraft... 75

6.2.2 Solceller och lokal produktion ... 76

6.3 Elfordon och laddinfrastruktur ... 77

6.4 Förutsättningar för förbrukarflexibilitet ... 78

6.4.1 Introduktion av månadsvis avläsning ... 79

6.4.2 Timmätningsreformen... 79

6.4.3 Uppföljning av timmätningsreformen ... 80

6.5 Säkerhet och smarta elnät ... 81

7 Vem gör vad i Sverige? ... 85

7.1 Myndigheter och nyckelaktörer ... 85

7.1.1 Myndigheter ... 85

7.1.2 Nyckelaktörer ... 92

7.2 Aktörerna på elmarknaden ... 94

7.2.1 Elanvändare ... 95

7.2.2 Elproducenter ... 95

7.2.3 Elnätsföretag ... 96

7.2.4 Elhandelsföretag och balansansvariga... 97

7.2.5 Systemansvarig – Svenska Kraftnät ... 98

7.2.6 Fysisk handel med el - elbörsen ... 98

7.2.7 Finansiell handel med el ... 99

(7)

7.3 Leverantörer av produkter och tjänster inom smarta

elnät ... 99

7.3.1 Arbetets inriktning ... 100

7.3.2 Resultat ... 101

8 Pågående forsknings- och demonstrationsverksamhet ... 105

8.1 Universitet och högskolor med utbildning relaterad till smarta elnät ... 106

8.1.1 Chalmers tekniska högskola ... 106

8.1.2 Kungliga tekniska högskolan - KTH ... 108

8.1.3 Lunds tekniska högskola - LTH ... 109

8.1.4 Uppsala universitet ... 111

8.1.5 Luleå tekniska universitet - LTU ... 112

8.1.6 Linköpings universitet ... 113

8.2 Svenska forskningsprogram och samarbeten inom smarta elnät ... 113

8.2.1 ELEKTRA ... 113

8.2.2 Svenskt centrum för smarta elnät och lagring - SweGRIDS ... 114

8.2.3 KTH ACCESS Linnaeus Centre ... 114

8.2.4 STandUP for Energy ... 114

8.2.5 North European Power Perspectives – NEPP ... 115

8.2.6 High Voltage Valley – HVV ... 115

8.3 Forskningsorganisationer och forskningsinstitut ... 116

8.3.1 Elforsk ... 116

8.3.2 Knowledge and Innovation Communities - KIC ... 117

8.3.3 Research Institutes of Sweden AB – RISE ... 119

8.3.4 STRI ... 121

8.4 Svenska demonstrationsprojekt ... 121

8.4.1 Smart Grid Gotland ... 121

8.4.2 Norra Djurgårdsstaden ... 122

8.4.3 Hyllie ... 122

8.4.4 Kraftsamling Smarta Nät i Västra Götalandsregionen ... 123

(8)

8.5 Internationella samarbetsprojekt ... 124

8.5.1 ADDRESS ... 124

8.5.2 Grid4 EU ... 124

8.5.3 Green eMotion ... 125

8.5.4 DISCERN ... 125

9 Framtidsmöjligheter för smarta elnät ... 127

9.1 Utmaningar och möjligheter ur ett energisystemperspektiv ... 127

9.1.1 Kraftsystemets framtida utveckling ... 128

9.1.2 30 TWh vindkraft – ett räkneexempel ... 131

9.2 Möjligheter från ett kundperspektiv ... 134

9.2.1 Drivkrafter för förbrukarflexibilitet ... 135

9.2.2 Potential för förbrukarflexibilitet genom laststyrning ... 137

9.2.3 Synergieffekter genom ökad energieffektivisering ... 137

9.2.4 Utmaningar ... 138

Bilagor Bilaga 1 North European Power Perspectives scenarier ... 141

Bilaga 2 Vad gör andra länder? ... 147

Bilaga 3 Ledamöter, expertgrupp och referensgrupps- medlemmar år 2013 ... 163

Bilaga 4 Källor... 169

(9)

1 Inledning

1.1 Samordningsrådets uppdrag, vision och mål Den 24 maj 2012 beslutade regeringen att tillsätta ett samordnings- råd med kunskapsplattform för smarta elnät(dir. 2012:48). Sam- ordningsrådet och kunskapsplattformen ska verka till och med den 31 december 2014 och ett samlat förslag till handlingsplan ska slut- rapporteras senast den 15 december 2014.

Direktivet är omfattande och lyfter fram ett brett spektrum av problemställningar som ska belysas av rådet. För att underlätta arbet- et har rådet valt att utifrån direktivets krav formulera sin syn på upp- draget, dess utgångspunkter och prioriteringar. Utifrån detta har rådet enats om en vision och ett antal mål.

Vision

Sverige är ledande inom smarta elnät som möjliggör ett ökat kund- inflytande, hållbar utveckling, försörjningstrygghet och tillväxt.

Mål Genom ökad samverkan, kunskapsutveckling och kunskapssprid- ning samt genom en handlingsplan ska rådet medverka till

 tydliga spelregler på marknaden,

 stärkt kundinflytande,

 gynnsamma utvecklingsförutsättningar för smarta elnät i Sverige och att

 smarta elnät blir en svensk tillväxtbransch.

Ytterligare information om samordningsrådets uppdrag, vision och mål finns att ta del av i dess årsrapport för 2012.

(10)

1.2 Rapportens syfte, avgränsningar och struktur I rådets uppdrag ingår att bidra till ökad dialog och samverkan, ut- veckla en nationell kunskapsplattform samt att ta fram en nationell handlingsplan för utvecklingen av smarta elnät. Som underlag för så- väl kunskapsplattformen som handlingsplanen genomförs och plane- ras ett stort antal sammanställningar, kartläggningar och analyser relaterade till smarta elnät. Den här rapporten syftar till att dels be- skriva området smarta elnät utifrån det arbete som hittills gjorts, dels lämna en redogörelse för hur långt rådet har kommit i sitt arbete.

Kapitel 2 ger en beskrivning av hur rådet aktivt arbetar med dialog och samverkan som arbetsform. Det ger samtidigt en redogörelse för nuläget i arbetet inom de fokusområden som rådet definierat, bland annat beträffande mål och prioriteringar och vilka arbetsuppgifter som är planerade eller pågående och vars resultat alltså ännu inte går att säga något om.

I kapitel 3–8 redovisas resultaten från de sammanställningar, kart- läggningar och analyser som hittills genomförts. Syftet med dessa av- snitt är att ge en mer samlad bild av funktioner, förutsättningar och aktörer inom området smarta elnät och att tydliggöra de utmaning- ar som smarta elnät kan bidra till att lösa. Sammanställningen gör dock inte anspråk på att vara fullständig. Det är istället en redovis- ning av den kunskapsbas som rådet har byggt upp hittills och som kommer att breddas och fördjupas under rådets återstående verksam- het. Exempel på områden som ännu bara analyserats översiktligt är integritets- och säkerhetsfrågor, smarta elnäts inflytande på lokalnäts- och regionnätsnivå samt kunskap om kundernas preferenser och be- teenden i relation till möjligheterna med smarta elnät.

Kapitel 9 slutligen, siktar försiktigt framåt utifrån de fakta som hittills är insamlade. Där ges en första bild av identifierade framtids- utmaningar för utvecklingen av smarta elnät i Sverige.

1.3 Övergripande om rådets arbetsformer

Av samordningsrådets direktiv framgår att arbetet med kunskaps- plattformen och handlingsplanen ska involvera en bred representa- tion av olika berörda aktörer och intresseorganisationer i samhället.

Rådet ska stimulera till informationsutbyte och ökad samverkan, framförallt mellan myndigheter och företag och mellan företag i olika

(11)

branscher. Av direktivet framgår att detta bland annat ska ske genom dialogforum och seminarier.

Rådet har dessutom på eget initiativ bildat referensgrupper för att underlätta samverkan med experter och nyckelaktörer. Inom grup- perna behandlas sex fokusområden som rådet har definierat som avgörande för utvecklingen av smarta elnät:

1. Smarta elnäts roll i energisystemet och ur ett samhällsperspektiv 2. Incitamentsstruktur och kundinflytande på elmarknaden

3. Forskning, teknikutveckling och kunskapsförsörjning 4. Informationssäkerhet och integritet

5. Främjande och internationella kontakter 6. Kommunikation och kunskapsspridning

Totalt omfattar grupperna ett 70-tal personer som bidrar till ökad fokusering inom sitt område och medverkar till att olika aspekter på uppdraget lyfts fram och diskuteras. I arbetsuppgifterna ingår även att vara idégivare och lämna synpunkter på utredningar och övriga pågående insatser samt att identifiera och analysera viktiga frågeställningar inom respektive referensgrupps fokusområde. Där- utöver bidrar referensgrupperna till att initiera dialogforum och andra externa aktiviteter.

Varje referensgrupp har en ledamot i samordningsrådet som ord- förande. Denna ledamot är också föredragande i rådet för de frågor som behandlats inom referensgruppen. Övriga medlemmar utgörs huvudsakligen av experter från relevanta myndigheter, organisatio- ner och företag.

Ordförande och medlemmar i respektive referensgrupp redovisas i bilaga 3 till denna rapport.

(12)

i verksamheten

Av rapportens inledning framgår att rådet på eget initiativ har bildat referensgrupper inom ett antal fokusområden som av rådet är defi- nierade som avgörande för utvecklingen av smarta elnät. Nedan be- skrivs nuläget i arbetet inom dessa referensgrupper, kopplat till de krav som ställs i direktivet för respektive område. Därutöver redo- görs kortfattat för hantering av frågor rörande organisation och myn- dighetsansvar, vilket inte omfattas av referensgruppernas arbete.

Slutligen görs en kortfattad redogörelse för verksamhet inriktad på dialog och kunskapsspridning.

2.1 Smarta elnäts roll i energisystemet och ur ett samhällsperspektiv (grupp 1)

Inom fokusområdet ”Smarta elnäts roll i energisystemet och ur ett samhällsperspektiv” ligger tonvikten på övergripande systemaspekter och syntesarbete. Scenarioanalyser utgör en viktig del av arbetet, där smarta elnäts inverkan på industrin och näringslivet i stort bör be- lysas, liksom vilka fördelar och nackdelar som olika utvecklings- scenarier kan medföra för dessa elanvändare. Smarta elnäts framtida roll i energisystemet och dess påverkan på utvecklingen inom andra delar av energimarknaderna är en annan viktig del av fokusområdet.

Inom fokusområdet har följande övergripande mål och arbets- uppgifter preciserats i kommittédirektivet:

 Lägga grunden för ett samlat svenskt synsätt på smarta elnät.

 Utveckla en konkret och gemensam bild av smarta elnäts fram- tida roll för att främja hållbar utveckling, försörjningstrygghet, kundinflytande och tillväxt.

(13)

 Bedöma de bidrag smarta elnät kan ge för att uppfylla enskilda energi- och klimatmål till 2020 och 2030.

I direktivet preciseras också ett antal mer övergripande systemanalyser som rådet bör genomföra relaterade till energiteknikutveckling, om- ställning av energisystemet och utvecklingen av den europeiska el- marknaden. För att genomföra dessa analyser etablerade samordnings- rådet inledningsvis ett samarbete med forskningsprogrammet North European Power Perspectives (NEPP). Samarbetet och omfattning- en finns också beskrivet i årsrapporten för 2012. Resultatet från NEPP delredovisades till rådet i maj 2013 och beskrivs i korthet i kapitel 6 och 9 samt bilaga 1. Delrapporterna finns publicerade i sin helhet på samordningsrådets webbplats1. Resultatet ska slutrappor- teras senast 31 december 2013.

Utöver dessa övergripande systemanalyser har gruppen identi- fierat följande huvudspår för arbetet inom fokusområdet:

 Ta fram kompletterande kunskapssammanställningar och under- lag till rådets övergripande framtidsbedömningar och scenario- analys relaterade till energisystemfrågor och samhällsutveckling.

 Genomföra scenarioanalys beträffande utvecklingen av smarta elnät i Sverige.

 Identifiera behov av långsiktiga prioriteringar och åtgärder för utveckling av smarta elnät på system- och samhällsnivå.

En framtida utveckling av smarta elnät kan påverkas av olika driv- krafter som innebär olika utmaningar för framtidens elsystem. Han- teringen av utmaningarna, vilka vägval som är nödvändiga och vilka förändringar som väntas kan beskrivas genom scenarier med olika nivåer för genomslag för smarta elnät.

Flera av aspekterna kring utmaningar och möjligheter behandlas inom NEPP där man bl.a. arbetar utifrån ett antal egna energi- systeminriktade scenarier. En kortfattad beskrivning av dessa åter- finns i bilaga 1. Scenarierna och analyserna finns även publicerade i sin helhet på NEPP:s webbplats2.

1 www.swedishsmartgrid.se

2 www.nepp.se

(14)

2.1.1 Rådets framtidsscenarier

Samordningsrådet ska ta fram ett antal explorativa framtidsscenarier för energisystemets utveckling med olika genomslag för smarta elnät.

Scenarierna ska ha ett tydligt kundperspektiv och underlätta analys av utmaningar, möjligheter samt förväntade förändringar relaterade till smarta elnät på energisystemnivå.

Arbetet med framtidsscenarierna ska ske genom ett antal work- shops och arbetsgruppsmöten för att definiera den centrala fråge- ställningen, identifiera trender och osäkerheter samt formulera själva scenarierna. Arbetet startades i juni och planeras vara klart under hösten 2013.

I ett startmöte definierades den centrala frågeställningen till ”Vilka förändringar i omvärlden påverkar behovet och utvecklingen av smarta elnät mot år 2030?”. Målet är att ta fram/gestalta scenarier som be- skriver smarta elnät i Sverige 2030 med bäring på behovet och ut- vecklingen mot 2050.

Konsultbyrån Kairos Future leder arbetet tillsammans med en analysgrupp utsedd av rådet. I arbetet med framtidsscenarierna sker samverkan och dialog med en stor breddgrupp bestående av repre- sentanter från samtliga referensgrupper, rådet samt dess expertgrupp.

I scenarioarbetet ska även andra framtidsvisioner och scenarier studeras. Även om scenarierna inte alltid direkt kopplar till elnät, så är de relevanta då till exempel olika framtida produktionsmixer sätter olika randvillkor för energisystemet och bör inkluderas.

Ett seminarium ska genomföras för att föra en dialog kring de olika framtidsscenarierna med fokus på vilka konsekvenser utveck- lingen i scenarierna innebär för utvecklingen av smarta elnät.

Säkra trender och strategiskt viktiga osäkerheter identifierades vid första breddgruppsmötet och ligger till grund för det kommande analysarbetet. Baserat på dessa har huvudaxlar för scenarierna defi- nierats. Den ena axeln representerar ”upplevd kundnytta”, som an- tingen beskrivs som stor och tydlig eller som liten och otydlig. Den andra axeln representerar ”icke styrbar elproduktion”, som antingen karaktäriseras av en långsam ökning eller en snabb ökning. Framtids- scenarierna kommer att spännas upp på dessa axlar och i beskriv- ningarna av scenarierna ska de säkra trenderna och de strategiskt viktiga osäkerheterna gestaltas och utvecklas i respektive scenario.

(15)

2.2 Incitamentsstruktur och kundinflytande på elmarknaden (grupp 2)

Inom fokusområdet Incitamentsstruktur och kundinflytande på el- marknaden behandlas frågor som berör elmarknadens funktion och hur spelreglerna på elmarknaden påverkar utvecklingen av smarta elnät. Det handlar om hur smarta elnät dels kan bidra till att hantera ett elsystem med en ökad andel förnybar och icke styrbar elproduk- tion, dels om hur tydligare information och återkoppling kan bidra till effektivare energianvändning, aktivare kunder och ökat kund- inflytande.

Inom fokusområdet har följande övergripande mål och arbets- uppgifter identifierats utifrån kommittédirektivet:

 Stimulera till diskussion om konsumentförutsättningar och be- teenden.

 Klargöra de ekonomiska drivkrafterna, incitamentsstrukturerna och nyttofördelningsmekanismerna som har betydelse för utveck- lingen av smarta elnät.

 Öka kunskapen om konsumentperspektivet i syfte att säkerställa att utvecklingen av smarta elnät utgår från konsumenternas förut- sättningar så att de potentiella vinsterna kan uppnås och så att de kommer elkonsumenterna till nytta.

 Redovisa eventuellt behov av förändringar i det nationella regel- verket, framförallt elmarknadslagstiftningen, för att Sverige ska kunna dra nytta av utvecklingen av smarta elnät.

 Analysera vilka affärsmodeller och typer av användarvänliga tjänster, produkter och elavtal som behöver utvecklas.

 Analysera förutsättningar och drivkrafter för olika typer av el- kunder att justera förbrukningsmönster och minska elförbruk- ningen i dag och i framtiden.

Följande arbete som knyter an till kommittédirektivet bedrivs eller planeras i referensgruppen Incitamentsstruktur och kundinflytande på elmarknaden.

(16)

2.2.1 Aktörskartläggning m.m.

För närvarande genomförs en kartläggning av aktörer och aktörs- roller samt kundkategorier i relation till smarta elnät. En aktörs- karta som illustrerar hur elmarknaden är organiserad i dag och hur de olika rollerna och aktörerna är sammankopplade tas fram. I arbetet ingår att klarlägga vilka behov, drivkrafter och hinder/incitament som föreligger för olika aktörer och kundkategorier avseende smarta elnät samt beskriva hur kostnad och nytta fördelar sig mellan olika aktörer och kundkategorier.

Arbetet ska i sin första fas redovisa nuläget utifrån den kunskap vi har i dag på området, men ska också omfatta motsvarande kart- läggning och analys relaterat till framtida förändring och utveckling.

Centralt i arbetet är kundperspektivet.

I arbetet med att kartlägga påverkan på aktörsrollerna på elmark- naden vid tillämpning av smarta elnät kommer praktiska och ekono- miska konsekvenser för olika aktörer på elmarknaden att analyseras.

Detta görs genom att ta fram framtida situationer/användningsfall som utgör drivkrafter för behov av smarta elnätsfunktioner.

Exempel på sådana användningsfall är användningen av vindkraft, ökad mängd mikroproducerad solcellsel, användningen av elfordon och kapacitetsutjämnande laddningslösningar, användningen av teknik för flexibel elförbrukning och effektreduktion hos olika typer av elanvändare samt central energilagring i elnätet.

I fas 2 kommer arbetet att inriktas på behoven att på kort och lång sikt förstärka drivkrafter och/eller påverka incitamentsstruk- turer och nyttofördelning för olika aktörer. Analysen görs utifrån ett kundperspektiv och ett samhällsnyttoperspektiv.

Troligt är att etablerade roller kommer att påverkas både prak- tiskt och ekonomiskt och att förändrade och nya roller kan för- väntas växa fram genom utnyttjandet av smarta elnät. Det fortsatta arbetet kommer att försöka identifiera dessa nya roller.

2.2.2 Förbrukarflexibilitet

Som nämnts ovan ingår i uppdraget enligt kommittédirektivet att

”Analysera förutsättningar och drivkrafter för olika typer av elkunder att justera förbrukningsmönster och minska sin elförbrukning i dag och i framtiden”. Denna analys omfattas av forskningsuppdraget till

(17)

NEPP (se avsnitt 2.1). I denna del av uppdraget kommer NEPP att närmare analysera följande frågeställningar:

 Hur stor är den tekniska och ekonomiska potentialen för för- brukarflexibilitet?

 Vilka förutsättningar finns för att denna potential ska kunna ut- nyttjas (drivkrafter, hinder och lösningar)?

 Vilken roll kan förbrukarflexibilitet komma att spela på den framtida elmarknaden i konkurrens med andra resurser?

Ytterligare arbete avseende beteendefrågor planeras, bl.a. en litte- raturstudie för att kartlägga nuvarande erfarenheter och kunskap kopplat till energianvändning, energieffektivisering och liknande åt- gärder som förbrukarflexibilitet och egen elproduktion etc.

2.2.3 Smart mätning och smarta mätfunktioner

Mätning och avräkning med tillräcklig tidsupplösning är en förut- sättning för kunderna att agera på prissignaler. För att få ytterligare information om smart mätning och smarta mätfunktioner har inom ramen för samordningsrådets arbete en enkätundersökning genom- förts bland Sveriges elnätsägare.

Undersökningsföretaget Markör AB har genomfört undersök- ningen för rådets räkning. 155 företag ingick i kartläggningen varav 91 företag valde att delta och besvara enkäten. De företag som be- svarat enkäten har lämnat uppgifter för totalt 4 706 809 uttagspunk- ter under 63 ampere motsvarande ungefär 91 procent av Sveriges cirka 5,2 miljoner elkunder (egentligen uttagspunkter enligt SCB:s statistik). Analysarbetet av kartläggningens resultat pågår.

2.3 Forskning, teknikutveckling och kompetensförsörjning (grupp 3)

Inom detta fokusområde analyseras behovet av åtgärder för att främja forskning och utveckling inom området smarta elnät inklusive ansvarsfördelning och organisatoriska frågor. Området omfattar även behovet av kompetensförsörjning inom områden av betydelse för ut- veckling av smarta elnät.

(18)

Inom fokusområdet har följande övergripande mål och arbets- uppgifter preciserats i kommittédirektivet:

 Analysera och bedöma behov av forskning, utveckling och demon- stration.

 Bedöma behov av åtgärder för att säkerställa en god kunskaps- nivå och en tillfredsställande kompetensförsörjning.

2.3.1 Kartläggning av pågående forsknings- och demonstrationsprojekt

Rådet har initierat en kartläggning över pågående forsknings- och demonstrationsprojekt. Kartläggningen syftar till att få en heltäckan- de bild av forskningsprojekt i Sverige som kan sägas falla inom de- finitionen av smarta elnät.

Kartläggningen genomfördes av Ramböll Management Consulting i intervjuform med stöd av ett frågeformulär som är baserat på en mer omfattande enkät som används av EU:s forskningscenter Joint Research Centre (JRC). Syftet med kartläggningen är att ta reda på projektens storlek, på vilket stadium i innovationskedjan de befinner sig (grundforskning, tillämpad forskning, pilot, demonstration och kommersiellt projekt) samt få en överblick över den geografiska för- delningen av forskningsmiljöer som rör smarta elnät.

Resultaten av kartläggningen ska kunna användas i fortsatt analys- arbete av rådet och för att peka på eventuell förbättringspotential när det gäller forskningslandskapet för smarta elnät. Kartläggningen ska även bidra till ett kunskapsunderlag om vilka projekt som pågår i Sverige och kunna synliggöras och kommuniceras i Sverige och internationellt. Resultatet från kartläggningsarbetet redovisades i rapportform med en tillhörande sökbar databas i juli 2013. Totalt identifierades 133 forskningsprojekt som rör utvecklingen av smarta elnät i Sverige. Referensgruppen för Forskning, kunskapsförsörjning och teknikutveckling kommer att under hösten 2013 arbeta med en djupare analys av resultaten från kartläggningsarbetet och ta fram en databas över pågående forskningsprojekt för publicering på sam- ordningsrådets webbplats.

(19)

2.3.2 Forskning och kompetensförsörjning

Forskning, kompetensförsörjning och kontinuerlig kompetensutveck- ling är en viktig förutsättning om Sverige ska ha en ledande position inom smarta elnät.

Smarta elnät är tekniköverskridande till sin natur genom att om- rådet ligger i gränssnittet mellan elkraftteknik och informations- och kommunikationsteknologi (IKT). Dessutom berör ämnet även andra forskningsområden, t.ex. beteendeforskning. En fråga som har disku- terats i såväl referensgruppen som på det dialogforum som nämns i avsnitt 2.8, är om det behövs en ny utbildning inom smarta elnät, som bättre återspeglar forskningsområdets tvärvetenskapliga karak- tär.

Bedömningen är att det även i fortsättningen behövs grundläg- gande, gedigen kompetens i huvudämnena, men att denna behöver kompletteras med systemaspekter och en förmåga att arbeta över ämnesområden.

En kartläggning av utbildningar med relevans för smarta elnät kommer att initieras för att få en heltäckande bild av utbudet och identifiera eventuella brister i utbildningskedjan.

2.3.3 Teknikutveckling

Ett annat viktigt område att få samlad kunskap om är utveckling av befintlig och ny teknik som behövs för att möta utmaningarna i det smarta elnätet. Som underlag för handlingsplanen behövs det därför kunskap om möjligheterna med ny teknologi, samt en bedömning av vilka teknologier som redan finns på marknaden, eller förväntas bli tillräckligt mogna för att kunna användas inom några år.

En första etapp av en kunskapssammanställning över utmaningar och översiktlig klassificering av nya teknologier inom i första hand transmissions- och distributionsområdet genomförs under hösten 2013 av STRI på uppdrag av samordningsrådet. Målet med detta projekt är att ge en detaljerad beskrivning av utmaningarna i elnätet där ny teknologi, som del av smarta elnät, kan vara ett alternativ till befintlig teknologi. När denna etapp av projektet avslutats, kommer beslut tas om huruvida en mer detaljerad studie av utvalda tekniker bör genomföras.

(20)

2.4 Informationssäkerhet och integritet (grupp 4) Samhället är beroende av tillförlitlig tillgång till el för många olika ändamål. Elnäten klassas därför som en av samhällets kritiska infra- strukturer. Vid övergången till smarta elnät förändras de krav som behöver ställas på elnäten, eftersom näten potentiellt sett blir mer sårbara när allt fler komponenter läggs till, högre laster tas ut, samt när IKT införs för övervakning och styrning. Den ökade använd- ningen och beroendet av IKT innebär att riskbilden förändras av- sevärt då nya typer av IKT-relaterade, s.k. cyberhot, tillkommer.

Därför bör de risk- och sårbarhetsanalyser som görs för elnäten ta hänsyn till en utökad och delvis annorlunda hotbild i jämförelse med vad som har varit vanligt hittills.

Även frågan om personlig integritet måste omhändertas i ett tidigt skede om förtroendet för marknaden inte ska rubbas. Inom fokus- området kommer således behovet av åtgärder för att säkerställa ökad IT- och informationssäkerhet samt hanteringen av integritetsfrågor att redovisas. Att såväl marknadens aktörer, som konsumenter och samhället i stort kan ha förtroende för säkerheten i de smarta el- näten är följaktligen en grundläggande förutsättning för framgång.

Inom fokusområdet har följande mål och arbetsuppgifter pre- ciserats i kommittédirektivet:

 Bedöma behovet av lämplig IT- och kommunikationsinfrastruk- tur inklusive ägar- och ansvarsfördelning samt finansiering.

 Identifiera samt föreslå hur frågor kring IT- och informations- säkerhet och integritet kan omhändertas och vid behov föreslå justering av befintligt regelverk.

 Analysera hot och risker för elförsörjningen vid övergång till smarta elnät och hur smarta elnät kan stärka förmågan att mot- stå störningar.

Referensgruppen för informationssäkerhet och integritet kommer under hösten 2013 fortsätta sitt arbete med att kartlägga de hinder och begränsningar som integritets- och säkerhetsfrågor kan innebära för utvecklingen av smarta elnät. Utgångspunkten för detta arbete kommer att vara ett antal användningsfall (se avsnitt 2.4.3).

(21)

2.4.1 Litteraturstudie om initiativ inom risk- och sårbarhetsanalys för smarta elnät

Samordningsrådet för smarta elnät har givit Totalförsvarets forsk- ningsinstitut (FOI) i uppdrag att genomföra en litteraturstudie om initiativ inom risk- och sårbarhetsanalys för smarta elnät. Syftet med denna litteraturstudie är att ge en översiktlig bild av de internatio- nella, främst nordamerikanska och västeuropeiska, initiativen inom området risk- och sårbarhetsanalys för smarta elnät. Litteraturstudien har publicerats på rådets webbplats.

Litteraturstudien påvisar en skillnad i hantering av riskfrågor mellan USA och Europa. I USA handlar det mycket om styrning på detaljnivå, medan man i Europa mer tittar på övergripande regel- verk. Sammanfattningsvis kan man konstatera att säkerhet i smarta elnät är en stor och komplex fråga och att arbetet med risk- och sår- barhetsanalyser bara är ett första steg. I dagsläget finns ännu ingen bra metod framtagen för att förstå och bedöma cyberrisker i smarta elnät.

Det betonas också att säkerhets- och integritetsfrågor bör hanteras i ett helhetsperspektiv med tanke på att företagen längs värdekedjan i de smarta elnäten blir allt mer sammankopplade och beroende av varandra.

I många pilot- och demonstrationsprojekt beaktas dock cyber- säkerhet och integritetsfrågor inte som viktiga frågor, och blir oftast först aktuella när nya system ska införas på bred front. Detta ökar risken för sämre och dyrare säkerhetslösningar.

2.4.2 Förstudie risk- och sårbarhetsanalys

På uppdrag av samordningsrådet har 4CStrategies genomfört en förstudie till en risk- och sårbarhetsanalys för smarta elnät, där man använt sig av ISO 31000-metodik. Målet är att identifiera risker och sårbarheter relaterade till förmåga att motstå driftstörningar och att återställa elsystemet. Syftet med denna förstudie är att identifiera och bedöma omfattningen av de risker och sårbarheter som kan antas ha störst effekt på det smarta elsystemets primära uppgift, nämligen att leverera el.

Utgångspunkten för förstudien är att det framtida smarta elsyste- met ska ha samma eller bättre tillförlitlighet eller leveransförmåga (robusthet) som dagens system. Det tidsperspektiv som valts är år

(22)

2030, tillräckligt lång borta för att det ska ha hunnit ske reella för- ändringar mot i dag, men samtidigt överblickbart och inte abstrakt.

Förstudiens slutsatser ska användas som underlag för vidare och fördjupande studier på området. Resultaten från förstudien rappor- terades under hösten 2013 och en slutrapport är publicerad på rådets webbplats.

2.4.3 Användningsfall

Inte bara frågan om hur säkerhetsfrågorna bör hanteras har fått allt större uppmärksamhet under senare tid, utan även frågor kopplade till personlig integritet. Det finns många s.k. användningsfall (use cases) identifierade, men få utgår från ett kundperspektiv.

Det fortsatta arbetet inom referensgruppen för informations- säkerhet och integritet kommer i stor utsträckning att kretsa kring identifikation och analys av de användningsfall som har tagits fram av referensgrupp 2 Incitamentsstruktur och kundinflytande på el- marknaden. Gruppen har enats om att ha ett tydligt kundperspektiv gällande dessa användningsfall.

2.5 Främjande och internationella kontakter (grupp 5)

Fokus för detta område är näringslivsutveckling och exportfrämjan- de relaterat till smarta elnät, vilket inkluderar omvärldsbevakning inom policy- och teknikområdet. Följande mål och arbetsuppgifter preciseras i direktivet:

 Redovisa hur Sverige på bästa sätt ska kunna dra nytta av utveck- lingen av smarta elnät för att bidra till att smarta elnät utvecklas till en svensk tillväxtbransch som bidrar till sysselsättning och exportintäkter.

 Kartlägga förutsättningarna för olika typer av företag att dra nytta av utvecklingen (i egenskap av leverantör).

Bland de konkreta arbetsuppgifter som lyfts fram i direktivet märks:

 Att inhämta lärdomar från andra länders nationella politik för smarta elnät.

(23)

 Att kartlägga ansvarsfördelning mellan myndigheter och roller och drivkrafter för övriga aktörer såsom kommuner och närings- liv.

 Att analysera potentialen för smarta elnät att bli en svensk till- växtbransch.

2.5.1 Företagskartläggning

En viktig del av arbetet inom fokusområdet har varit den företags- kartläggning som genomförts av Business Sweden för samordnings- rådets räkning. Resultaten av denna kartläggning redovisas i korthet i kap 7.3. Syftet med arbetet har varit att kartlägga vilken kompetens det finns i Sverige i form av företag som levererar eller skulle kunna leverera produkter och tjänster inom området smarta elnät. Kart- läggningen har sammanställts i form av en databas som kommer att finnas på samordningsrådets webbplats. Tanken är att denna data- bas succesivt ska utvecklas och kompletteras och att den på sikt ska utgöra en kontaktpunkt för företag och kunder inom branschen.

2.5.2 Policykartläggning

En annan uppgift som pekas ut i direktivet är att dra nytta av erfa- renheter i andra länder och utifrån benchmarking mot dessa länder föreslå förändringar eller förtydliganden av Sveriges övergripande policy inom området smarta elnät. För att bidra till kunskapsupp- byggnad om andra länders nationella politik för smarta elnät, vilka utvecklingsinsatser som görs, hur politiken för att främja smarta elnät ser ut och vilka styrkeområden som kan identifieras har Tillväxt- analys för samordningsrådets räkning genomfört en analys av ut- vecklingen i ett antal länder. Denna kunskapsbas ska sedan ligga till grund för rekommendationer och förslag som kan utgöra en del av samordningsrådets handlingsplan för utveckling av smarta elnät.

Arbetet slutredovisades i april 2013 och omfattar följande länder;

USA, Japan. Sydkorea, Kina och Indien. Resultatet redovisas kort i kap. 5 och i bilaga 1.

(24)

2.5.3 Smarta elnät som tillväxtbransch för små och medelstora företag

I september 2013 anordnade referensgruppen i samarbete med Energi- myndigheten ett gemensamt dialogforum med workshop. Temat för detta dialogforum var ”Smarta elnät som tillväxtbransch för små och medelstora företag”. Workshopen inriktade sig specifikt mot inno- vationer inom likströmsanvändning.

Små och medelstora företag är nyckelaktörer för att produkter, tjänster och systemlösningar inom smarta elnät ska utvecklas till en framgångsrik svensk tillväxtbransch. I företagskartläggningen som beskrivs i kapitel 2.5.1 ser många intervjuade företag möjligheten att testa koncept och demonstrera ny teknik och nya lösningar som ett viktigt instrument för att ta nya idéer och teknik till marknaden.

Målet med dialogforumet var således att få en klarare bild över hur man bättre skapar förutsättningar för små och medelstora företag att föra sina idéer vidare från vision till verklighet och att diskutera vilka möjligheter och hinder som finns. Befintliga finansieringsverk- tyg och kommande utlysningar inom området smarta elnät presen- terades av Energimyndigheten, KIC InnoEnergy och Vinnova.

2.5.4 Internationell koordinering

En viktig uppgift inom referensgruppen är också att bidra till sam- ordning av vissa internationella kontakter som förekommer inom smarta elnät. Det gäller bl.a. medverkan vid internationella semina- rier och konferenser där medlemmarna i referensgruppen på olika sätt bidrar till att profilera Sveriges kompetens inom området smarta elnät och att via kunskapsplattformen informera internationella in- tressenter om svenska insatser och svenska aktörer inom området smarta elnät.

2.6 Kommunikation och kunskapsspridning (grupp 6)

Av Samordningsrådets direktiv framgår att rådet ska etablera en nationell kunskapsplattform för att inhämta, sammanställa och sprida kunskaper om elnätets utveckling och om smarta elnät bland berör- da aktörer och samhället i stort.

(25)

Kunskapsplattformen är central inom detta fokusområde och ska utvecklas till ett nav för information och kommunikation rörande smarta elnät. Följande mål och arbetsuppgifter preciseras i kommitté- direktivet:

 Medverka till att kunskapsplattformen blir en attraktiv ”väg in”

för näringsliv och andra intressenter som söker information om smarta elnät. Detta omfattar också information om svenska verk- samheter inom smarta elnät i Sverige för en internationell publik.

 Bidra till informationsverksamheten i form av seminarier och konferenser, framtagande av informationsmaterial etc. till olika aktörer samt det interaktiva forum som ska tillhandahållas.

 Bidra till den verksamhetsplan som ska tas fram för de olika aktiviteter som ska utföras inom kunskapsplattformen, inklusive kommunikationsstrategi och sammanställning av prioriterade mål- grupper.

2.6.1 Utveckling av webbplats inklusive kunskapsplattform Under senvintern 2013 deltog referensgruppen för kommunikation och kunskapsspridning i arbetet med att ta fram en förstudie till och upphandling av en webbplats med tillhörande kunskapsplattform.

En första enkel version av webbplatsen lanserades i samband med nedan omnämnda seminarium i april 2013.

I slutet av augusti lanserades en andra version av webbplatsen.

Denna version har bl.a. kompletterats med funktioner som gör att webbplatsen kan fungera som ett interaktivt forum för att inhämta synpunkter eller diskutera specifika frågeställningar, och en ingång för en internationell publik som vill inhämta information om svenska verksamheter inom smarta elnät i Sverige.

Funktionerna är utformade så att de dels ska stötta rådets pågå- ende arbete, t.ex. genom möjligheten att kommentera ett genomfört dialogforum, dels för att fånga upp frågor och aspekter, som rådet ännu inte har adresserat i verksamheten. Det sistnämnda är utfor- mat som en gästblogg med tillhörande kommentarsfält.

För att öka tillgängligheten ytterligare har webbplatsen dessutom fått responsiv design för mobila enheter, och kopplats ihop med sociala medier.

Under hösten/vintern 2014 ska gruppen dels ta fram en plan för utvecklingen av innehållet på själva kunskapsplattformen, dels en

(26)

kommunikationsplan för rådets övriga aktiviteter. Det sistnämnda handlar t.ex. om processen med handlingsplanen, vilka aktiviteter som ska genomföras och hur dessa ska interagera med webbplatsen.

2.7 Organisation och myndighetsansvar

Rådets direktiv innehåller bl.a. frågeställningar om organisations- och ansvarsfrågor. Däri påpekas bl.a. att en otydlig ansvarsfördelning mellan myndigheter kan försvåra utvecklingen av statliga insatser och förhindra en effektiv dialog med näringsliv och andra intressen- ter. Även Energimarknadsinspektionen lyfter i sin rapport ”Anpass- ning av elnäten till ett uthålligt energisystem (EI R2010:18)” fram behovet av att identifiera strukturella hinder som begränsar sam- arbetsmöjligheterna mellan olika aktörer på ett sådant sätt att ut- vecklingen av smarta elnät hämmas.

Samordningsrådets strukturering av uppdraget i fokusområden, tillsammans med det breda kontaktnät, som skapats genom inrättan- det av referensgrupper, utgör ett första steg i arbetet med att säker- ställa koordinering mellan berörda myndigheter och mellan myndig- heter och andra nyckelaktörer inom smarta elnät. Den kompetens som referensgrupperna och deras medlemmar har utgör också en självklar utgångspunkt för den kartläggning av myndigheter och nyckelaktörer inom smarta elnät som för närvarande genomförs.

2.8 Dialogforum och andra evenemang för dialog och kunskapsspridning

Av inledningen framgår att en av referensgruppernas uppgifter är att initiera dialogforum, vilket är arrangemang med specifika ämnes- områden riktade till avgränsade målgrupper. Syftet med dessa forum är dels att informera om rådets arbete, dels att ta del av deltagarnas synpunkter.

Under våren 2013 har rådet genomfört 2 dialogforum i enlighet med ovanstående beskrivning. Referensgrupp 3 inom fokusområdet Forskning, teknikutveckling och kunskapsförsörjning, genomförde ett dialogforum om hur interoperabilitet och standardisering kan bidra till att främja innovationer inom smarta elnät (22 mars 2013).

Referensgrupp 2 inom fokusområde Incitamentstruktur och kund-

(27)

inflytande på elmarknaden, genomförde ett dialogforum om elnäts- företagens roll och framtidens elnät (7 maj 2013).

Dessutom genomförde rådet ett större seminarium med omkring 150 deltagare representerande elmarknadens olika aktörer, sakägare och intresseorganisationer samt närmast berörda branscher (26 april 2013). Därutöver har ytterligare ett dialogforum med temat ”Smarta elnät som tillväxtbransch för små och medelstora företag” genom- förts den 9 september 2013 (se avsnitt 2.5.3).

(28)

Smarta elnät är ett mycket brett begrepp som omfattar hela fältet från kraftelektronik och ny teknik i transmissionsnätet till nya pro- dukter och tjänster baserade på informationsteknik, kunskap om energiflöden och styrmöjligheter ute hos slutanvändarna. Det finns inte heller någon tydlig gräns mellan traditionell teknik och smarta elnät. Utvecklingen av smarta elnät är således snarare en evolution än en revolution och för att betona detta förhållande har man i många internationella sammanhang börjat använda begreppet ”grid moder- nization” som komplement till ”smart grid”1.

Det är svårt att ge en exakt definition på vad som ska innefattas i begreppet smarta elnät, och många olika varianter förekommer.

Ett exempel är den definition som tagits fram av samarbetsorgani- sationen mellan EU:s tillsynsmyndigheter för energimarknaderna, European Regulators Group for Electricity and Gas (ERGEG), som utgår ifrån den mycket mångfasetterade nytta som smarta elnät för- väntas bidra med. Detta breda perspektiv präglar också samord- ningsrådets uppdrag.

ERGEG:s definition av smarta elnät:

”ett elnät som kostnadseffektivt kan integrera beteenden och beslut hos alla användare som är anslutna till det – elproducenter, el- konsumenter och de som är både och – för att garantera ett hållbart kraftsystem med låga förluster och hög kvalitet, försörjningstrygghet och säkerhet.”

Konkret kan smarta elnät sägas vara ett uppgraderat elnät som ut- nyttjar IKT, avancerad styrning och övervakning och olika typer av ny teknologi i större utsträckning än tidigare. Ett viktigt inslag är

1 Se: http://www.epri.com/Our-Work/Pages/Grid-Modernization.aspx

(29)

också hantering av mycket stora datamängder, avancerad beräknings- teknik och ny mjukvara som bas för nya typer av informations- baserade tjänster som även riktar sig till slutanvändare.

Det smarta elnätet använder dubbelriktad kommunikation till konsumenter och producenter för styrning och informationsöver- föring och klarar även av att hantera produktionsflöden i olika rikt- ningar. Det gäller också sådan produktion som är svår att styra t.ex.

sol- och vindkraft (s.k. intermittent produktion). Slutligen kan det smarta elnätet också göra det lättare för kunderna att dra nytta av sina möjligheter till en mer flexibel elförbrukning och därigenom frivilligt medverka till begränsning av belastningstoppar även kallad förbrukarflexibilitet eller ”demand respons”.

De smarta elnäten kan sägas bidra till att den flexibilitet som finns i elsystemet kan utnyttjas i betydligt större utsträckning och på ett effektivare sätt, eller med andra ord att förmågan att hantera kom- plexitet ökar. Denna ökade förmåga att hantera komplexa förhållan- den gör det möjligt att involvera fler och mindre aktörer i värdekedjan samtidigt som grundläggande krav på elsystemet upprätthålls (el- kvalitet, säkerhet, robusthet, effektivitet, hållbarhet). I ett framtids- perspektiv är just förmågan att hantera komplexitet avgörande efter- som framtidens elsystem förväntas bli mer komplext än dagens bl.a.

genom den ökade andelen förnybar och icke styrbar elproduktion och att konsumenter också blir producenter, vilket gör att den sam- lade nettoefterfrågan (förbrukning minus egenproducerad el) blir svårare att förutsäga.

Förmågan att hantera komplexitet kan också uttryckas som mäng- den intelligens i kraftsystemet. Det är dock viktigt att tydliggöra att vi med intelligens inte enbart avser elsystemmässiga funktioner utan också innovationer och tjänsteutveckling som bl.a. stärker kun- dernas aktiva agerande på marknaden.

Nedanstående figur från forskningsprogrammet NEPP2 illustre- rar schematiskt sambandet mellan värdet av och kostnaden för mängden intelligens i kraftsystemet. I en optimal situation motsvaras värdet eller nyttan av de åtgärder som genomförs av kostnaderna för dessa åtgärder.

2 Preliminär delrapport från NEPP, 2013: Utredning av hur utvecklingen av kraftsystemet utan- för Sveriges gränser påverkar behovet av smarta elnät i Sverige, och, Beskrivning av de konkreta utmaningar som det svenska elnätet står inför med anledning av den pågående omställningen av energisystemet. Publicerad på www.swedishsmartgrid.se

(30)

Figuren illustrerar att när ”mängden intelligens” i kraftsystemet ökar så ökar också kostnaderna i takt med att allt dyrare åtgärder tas i anspråk. Som ett resultat av utvecklingen inom IKT-området förvän- tas dock dessa kostnader minska i framtiden, dvs. kostnadskurvan förskjuts nedåt, så som pilen i figuren indikerar.

Samtidigt förväntas det framtida elsystemet bli mer komplext än dagens, bl.a. som ett resultat av en betydligt större andel icke styr- bar och lokal förnybar elproduktion. Detta innebär att värdet av för- mågan att hantera denna komplexitet kommer att öka dvs. värde- kurvan förskjuts uppåt, vilket indikeras av pilen i figuren. Ytterligare en faktor som ökar värdet av ”mängden intelligens i kraftsystemet”

är att samhällets beroende av ett fungerande elsystem med hög el- kvalitet ökar, vilket i sin tur gör att man vill minska risken för fel, minska konsekvenserna av de fel som ändå inträffar samt snabbt åtgärda felen.

Utifrån figurens schematiska samband kan vi alltså konstatera att det elsystem som är optimalt med dagens förhållanden inte längre kommer att vara det i framtiden. De investeringar som behöver göras

(31)

är omfattande och tar erfarenhetsmässigt lång tid. Det är därför betydelsefullt att åtgärder vidtas redan i dag för att säkerställa utveck- lingen av ett modernt och flexibelt elsystem som klarar morgon- dagens krav både ur miljösynpunkt och när det gäller kundernas möjligheter att aktivt medverka på marknaden.

Utifrån detta perspektiv kan smarta elnät sammanfattningsvis sägas utgöra de tekniska lösningar, funktioner och regelverk som gör det möjligt för alla aktörer på marknaden att värdera flexibilitet utifrån egna förutsättningar, och utifrån egna behov köpa och sälja (eller aktivt skänka bort) denna flexibilitet. Härigenom skapas också ut- rymme för nya affärsmodeller där dessa möjligheter tas tillvara.

(32)

Med utgångspunkt från det föregående kapitlet, som med ett över- gripande resonemang redogör för vad smarta elnät är, syftar detta kapitel till att ge en enkel och allmänt hållen beskrivning av de tekni- ker och funktioner som kan tänkas ingå i ett smart elnät. Meningen är att ge en konkret bild av vad smarta elnät kan innebära i praktiken, och att beskriva vari smartheten ligger, när man pratar om utveck- lingen av smarta elnät. Beskrivningen ger exempel från hela värde- kedjan, från produktion, elkraft- och IKT-teknik till applikationer hos slutanvändare, utan att för den skull ha ambitionen att vara hel- täckande. Beskrivningen följer i stora drag den indelningen i teknik- områden som används av International Energy Agency (IEA). Snar- lika teknikområden används även av EUs forskningscenter, Joint Research Center (JRC), och de standardiseringsorganen som ansvarar för elkraftteknik på internationell- och EU-nivå1. Vid en jämförande sammanställning av alla teknikkategorier, blir det tydligt att det smarta nätet omfattar en mängd olika tekniker som spänner över hela el- systemet.

1 Dessa är CEN (European Committee for Standardization) och CENELEC (European Com- mittee for Electrotechnical Standardization) på EU-nivå och IEC (International Electro- technical Commission) på internationell nivå.

(33)
(34)

4.1 Från traditionella elnät till smarta elnät

Dagens elsystem präglas av en centraliserad kraftproduktion med storskalig vattenkraft, kärnkraft och kraftvärme och ett hierarkiskt distributionsmönster. Kraftproduktionen från dessa centrala stora kraftverk transporteras via allt lägre spänningsnivåer via stamnät, regionnät och distributionsnät till områden där efterfrågan hos slut- användarna finns. Elen levereras i dag främst i en riktning.

I ett traditionellt nät styr ett schablonberäknat förbruknings- mönster baserat på historiska data produktionen, inte den faktiska förbrukningen. När den faktiska förbrukningen avviker från den be- räknade, regleras produktionen för att upprätthålla balansen mellan hur mycket el som produceras och hur mycket som används. Skulle det bli brist på el körs ett antal reservkraftverk igång. Näten och kraft- produktionen är dimensionerade för att säkerställa elförsörjningen baserat på dagens stabila och oftast förutsägbara förhållanden.

Sveriges nät byggdes för att möta dåtidens krav, vilket innebar att kraftproduktionen skedde långt ifrån områden där elen användes. Det var därför nödvändigt att bygga ut ett stabilt transmissionsnät, även kallat stamnät, för att kunna överföra elen långa sträckor. Från början fanns det stora problem med överföringsförluster i ledningarna. Kraft-

(35)

överföring över långa sträckor blev först möjlig genom trefas växel- ström.

De konventionella distributionsnäten är byggda efter vad man kan kalla för ”bygga och anslut principen”. När t.ex. nya bostads- områden byggs, dimensioneras nätet för den sannolika maximala för- väntade belastningen som man uppskattar i enlighet med beprövade designprinciper.

Med nuvarande förhållanden och krav fungerar alltså elförsörj- ningen bra och som förväntat, även om en del av infrastrukturen åldras med ett investeringsbehov som följd.

Men som tidigare nämnts, befinner sig energisystemet i förvand- ling. Elproduktionen från förnybara energikällor förväntas öka. Kun- derna vill bli aktiva deltagare på energimarknaden och kanske själva producera och sälja sin egen el. Allt detta ställer det traditionella nätet inför nya utmaningar och krav, vilka innebär att behovet av nya smarta elnätslösningar ökar. Speciellt sådana som kan hantera ökad flexi- bilitet och komplexitet.

Även om det i vissa fall kommer att vara aktuellt att bygga ny infra- struktur, kommer den vanligaste åtgärden att vara att man byter ut eller lägger till nya komponenter och funktioner i befintliga nät.

Smarta nät kan därför ses som en kontinuerlig förbättringsprocess.

Många av de tekniker som man kan använda för att öka intelligensen dvs. göra näten mer flexibla med hjälp av styr- och kontrollfunktio- ner, har funnits länge på marknaden. Nyheten ligger i många fall i nya användningsområden. Det är dock viktigt att betona, att smart- heten inte bara är nya tekniklösningar. Även nya affärsmodeller och vårt beteende är faktorer som gör ett framtida nät ”smart”.

En av de största tekniska utmaningarna är hantering av icke styr- bar elproduktion såsom vind- och solkraft. Framtidens smarta nät förväntas kunna integrera sådan produktion av alla typer och omfatt- ning, till skillnad från dagens huvudsakligen centraliserade och mer styrbara produktion.

(36)

För att styra kraftflödet mer optimalt ska det kunna gå i flera rikt- ningar till skillnad från i dag då flödet främst går i en riktning. Där behov finns förväntas dessutom styrningen av nätet ske med infor- mation som baseras på realtidsdata till skillnad från historiska data.

Detta möjliggör en effektivare användning av infrastrukturen och öppnar upp för nya prissättningsmodeller och förändringar i bete- ende hos slutanvändaren. Man ska dock komma ihåg att utbyggan- den av nätet sker på marknadsmässiga villkor. Det är därför viktigt att balansera kostnad och nytta och att ha ett helhets- och system- perspektiv.

4.2 Smarta elnätsteknologier

Begreppet smarta nät används ibland för att beskriva hur man med ett större inslag av informationsteknik kan förbättra driften av kraft- systemet på olika sätt. I ett kraftsystem är syftet att kontinuerligt upprätthålla balansen mellan produktion och konsumtion. Man måste kontinuerligt styra denna balans, eftersom det inte finns några egent- liga möjligheter till lagring i elsystemet.

Det man kan mäta är t.ex. spänning, överföring, produktion och konsumtion. Denna information kan sedan användas för olika typer

(37)

av beslut. Själva styråtgärden i sig är inte ”smart”, utan konsekven- sen av styråtgärden. För att veta om en viss styrning är effektiv med hänsyn till ekonomi, tillförlitlighet, säkerhet och miljöpåverkan krävs att man har en modell av sitt system. Beräkningsmodellen uppskattar konsekvensen av ett visst beslut, och ligger därmed till grund för beslutsfattande, t.ex. att stänga minska eller öka kraftproduktionen.

Besluten kan utföras automatiskt av datorer/processorer, eller manu- ellt av människor som studerar situationen och beslutar om styr- signaler.

Principen är inte ny, men minskade kostnader för informations- teknik har gjort det möjligt att utnyttja helt nya lösningar och att öka effektiviteten i denna process.

Smarta elnät i sig är ingen drivkraft för utvecklingen av allt högre presterande semikonduktorer och sensorer men dessa behövs som väsentliga byggstenar i alla led från kraftproduktion ut till det fram- tida smarta hemmet. Mängden data som behöver processas förväntas i framtiden bli stor, vilket ställer krav på hantering, lagring och även säkerhet.

Nedan beskrivs respektive teknikområde inom smarta elnät. Rub- rikerna följer i stort sett indelningen i teknikområden i figur 4.3.

Teknik som inte direkt ingår i dessa kategorier, men vars utveckling ändå förväntas påverka utvecklingen av det smarta elnätet, beskrivs i slutet av detta avsnitt.

(38)

4.2.1 Integrering av förnybar och decentraliserad produktion Integrering av förnybara och distribuerade energiresurser omfattar allt från stora enheter, t.ex. vindkraftsanläggningar till havs i stamnät, till småskaliga enheter såsom enskilda solceller på bostadshus som ansluts till lokalnät. Det är den variabla elproduktionen som ställer nya krav på näten, eftersom kraftproduktion för de flesta förnybara energikällorna inte kan styras. Den variabla elproduktionen medför ett antal olika utmaningar på flera nivåer i elsystemet. För det första innebär variationen i produktion nya krav på balansering av systemet, dvs. variationerna i vind och sol måste kompenseras med annan produktion eller förbrukningsreduktion. För det andra kan snabbt stigande eller fallande produktion (s.k. ramping) också skapa spän- ningsproblem på såväl transmissionsnivå som distributionsnivå. Vidare kan en omfattande utbyggnad av ny, icke styrbar produktion också medföra krav på nätförstärkningar.

Sammanfattningsvis kan man peka på två stora problemområden som behöver lösas för en effektiv integration av förnybar och de- centraliserad produktion. Det första området omfattar balanseringen av energisystemet i sin helhet. Det andra rör otillräckligt överförings- kapacitet både på transmissions- och distributionsnivå när nya pro- duktionsanläggningar ska anslutas till nätet.

Det finns en del olika tekniska lösningar man kan använda sig av för att hantera respektive problemområde eller en kombination av båda och som därmed underlättar en storskalig introduktion av för- nybar energi. Energilagringssystem omfattar t.ex. flera tekniker som kan bidra till kapacitetsutjämning.

Lagring

Energilagringssystem, både elektriskt och termiskt baserade, kan hjälpa till vid kapacitetsutjämning. Energilagring medger att el som produceras när förbrukningen är låg eller produktionen för hög (risk för överbelastning av nätet), kan sparas för att användas när efter- frågan är hög respektive produktion för låg. Olika typer av energi- lager kan också användas för att öka kontrollen över nätet och el- kvaliteten. De lagringstekniker som diskuterats och utvecklats under de senaste 15 åren är:

(39)

 Pumpkraftverk

 Tryckluftslagring CAES (Compressed Air Energy Storage)

 Batterier, konventionella och avancerade

 Bränsleceller och vätgas

 Svänghjul

 Superkondensatorer

 Supraledande magnetlager (SMES)

 Power to Gas (P2G)

Lagringsteknik skulle kunna bidra till att lösa en rad av de utmaningar som elsystemet står inför. McKinsey2 har pekat på energilagrings- system, och då specifikt på Li-Ion batterier, som en av de tolv mest omvälvande teknologier som kommer att påverkar oss i framtiden.

I Sverige kan man se vattenkraften och dess roll i regleringen av elproduktionssystemet som ett stort lagringssystem med olika tids- skalor för lagring, från timme till säsong. Svensk vattenkraft spelar också stor roll när det gäller möjligheterna att integrera större mäng- der förnybar energi i kraftsystemet. Den stora vattenkraftsandelen i det svenska elproduktionssystemet har gjort att andra energilagrings- tekniker för att kunna integrera förnybar energi i elkraftsystemet inte blivit en lika prioriterad fråga som i övriga EU och USA. När det gäller ellagring som ett sätt att ta bort eller lindra effekterna av elavbrott, är däremot svenska problem likadana som andra länders.

Ytterligare en egenskap hos energilagringsteknik är att den kan användas för att skjuta upp investeringar i kapacitetshöjningar, genom att minska toppbelastningar och undvika konflikter om nätutbygg- nader.

Övrigt

Utöver lagring kan automatisering av kontroll över produktion och efterfrågan (i tillägg till andra former av laststyrning) bidra till att säkerställa balansen mellan utbud och efterfrågan.

Flexibel kraftproduktion är ett annat koncept för att hantera en alltmer komplex lastbalansering i näten och som testas på olika håll.

2 McKinsey Global Institute, May 2013: Disruptive technologies: Advances that will transform life, business, and the global economy.

(40)

Elproduktionen i ett kraftverk matchas med efterfrågan med hjälp av flera identiska generatorer som kan starta, stoppa och arbeta effek- tivt vid en vald belastning och oberoende av varandra, vilket gör denna lösning lämplig för både bas- och topplast. De första två an- läggningarna av detta slag byggs i Estland och syftet med dem är att

”ge dynamisk produktionskapacitet för att möta plötsliga och ovän- tade nedgångar i elförsörjningen”. Anläggningarna beräknas vara klara under 2013 och 2014, och deras totala produktion kommer att vara 250 MW.

4.2.2 Realtidsövervakning och styrning

Realtidsövervakning och kontroll, Wide Area Measurement System (WAMS), är ett teknologiområde som i dag främst används på trans- missionsnivå. WAMS ger möjlighet till realtidsövervakning av prestan- dan i olika komponenter i kraftsystemet över stora geografiska om- råden. WAMS är ett avancerat verktyg för optimerad systemdrift, som underlättar integrering av förnybara energikällor. WAMS kan även hjälpa till att minska eller undvika elavbrott.

Fasvektormätning görs genom höghastighetssensorer kallade PMU:er (Phasor Measurement Unit) som anses vara några av de vik- tigaste mätinstrumenten i framtida kraftsystem3. En PMU kan vara en särskild enhet, eller så kan PMU-funktionen byggas in i ett skyd- dande relä eller annan anordning.

PMU:er kan användas för att övervaka elkvalitet och i vissa fall reagera automatiskt på förändringar. PMU:er kallas även synchro- phasors och är en anordning som mäter de elektriska vågorna i el- nätet med hjälp av en gemensam tidpunkt för synkronisering. Tids- synkronisering tillåter synkronisering av mätningar från flera avlägsna mätpunkter på nätet i realtid och upptäcker avvikelser. Tekniken med synchrophasors ger därmed systemansvariga ett verktyg för att mäta tillståndet i elsystemet (stabiliteten) och därmed att hantera elkvalitet.

Genom att aggregera insamlade data i decentraliserade övervak- ningssystem kan man övervaka och kontrollera kraftflödet från flera olika produktionskällor, vilket är speciellt viktigt vid en hög andel icke styrbar produktion. Tekniken har potential att förändra ekono-

3 En fasvektor är ett komplext tal som representerar både storleken och fasvinkeln av elens sinus- vågor. Fasvektorer återspeglar på så sätt växelströmmens vågform. Dessa ska ha samma iden- tiska sinusform vid samma tidpunkt i hela nätet.

(41)

min för kraftöverföring genom bättre kontrollmöjligheter i befintliga kraftledningar som kan ge ökad överföringskapacitet och minska behovet av nybyggnation.

Tillämpningsområdena är många, t.ex. automatisering av kraft- system och laststyrning och metoder för realtidsstyrning, där bättre information gör att man kan köra närmare sina tekniska gränser.

Andra exempel är utveckling av ”early-warning-system”, där man från oscillationsmätningar kan identifiera när en åtgärd måste utföras och design av dynamiska nättariffer där tarifferna ändras efter den fak- tiska situationen i nätet.

Ett nätverk av PMU:er möjliggör realtidsövervakning på regional och nationell nivå. En sammankoppling av PMU:er, i de framtida smarta elnäten, ger också möjligheter att i vissa situationer begränsa omfattningen av storskaliga elavbrott.

4.2.3 Förstärkning av transmissionssystem

Det finns ett antal tekniker och applikationer för att öka effektivi- teten i transmissionsnäten.

Flexibla växelströmsöverföringssystem, Flexible Alternate Current Transmission Systems (FACTS), använder sig av kraftelektronik för att förbättra styrning och maximera kraftöverföringskapacitet vid högspänd växelströmsöverföring. Med hjälp av FACTS kan man förbättra effektiviteten på befintliga linjer och på så sätt undvika eller skjuta upp behovet av ytterligare nyinvesteringar. FACTS består huvudsakligen av två tekniker: seriekompensering och shuntkompen- sering.

Högspänd likströmsöverföring, High Voltage Direct Current (HVDC), används vid kraftöverföring över längre avstånd. För- delen är bl.a. lägre förluster jämfört med högspänd växelström. Vid krafttransmission över vatten och långa avstånd är HVDC ett för- delaktigt alternativ då återledaren kan utgöras av vattnet självt. Hög- spänd likströmsöverföringsteknik kan därför med fördel användas för att t.ex. ansluta havsbaserad vindkraft.

Den maximala överföringskapaciteten i en luftledning kan variera och påverkas av väderförhållanden. I ett konventionellt nät använder man sig av statiska eller säsongsbetonade gränsvärden. Vid använd- ning av dynamisk belastningsförmåga, Dynamic Line Rating (DLR), använder man sensorer för att bestämma den strömförande kapaci- teten av en viss nätverkssektion i realtid. Med tillgång till denna

References

Related documents

- Tidigare ökning av cannabis har medfört problem för fler ungdomar - Nedgång av alkoholanvändning generellt och i materialet?. - Ökat fokus på cannabis och därmed ett ökat utbud

Konferensen äger rum den 6-7 november på Linnéuniversitetet i Växjö och anordnas av IKM, Institutet för kunskaps- och metodutveckling inom ungdoms- och missbruksvården.. Det är den

• En praktiknära forskning till nytta för båda parter... Mål: Skapa underlag för självutvärdering i form av beskrivningar av klienter och insatser samt initiera

 Narkotikabruk och narkotikaproblem har inte minskat – flera indikatorer pekar på ökat bruk och ökade skador bland både unga och

suicid men också när det gäller koppling till substansbruk

Och det kan man ju inte säga på något bra sätt mer än att du måste egentligen åka på så många nerköp till slut, kanske anstalter eller man blir liksom blåst eller man

1) Ungdomarna kommer inte på inbokade intervjuer. 37 intervjuer har varit inbokade. 13st har inte kommit, 3st var drogpåverkade och då fick jag inte intervjua dem... 2) Nästan

 ”Jobbig omställning från mellan till högstadiet, blev för mycket ansvar, hade svårt att hålla reda på allt, rörigt, har varit hemma från skolan i åk 7 men bra sedan