Samhälle Essä
Önskedrömmar om lagrad el
I energidebatten påstås ofta att problemen med väderberoende kraft som vindkraft och solceller kan lösas om vi bara lagrar el på olika sätt. Stämmer verkligen detta – går det ens att lagra el effektivt? Som så mycket annat som har med väderberoende energi att göra handlar det om önskedrömmar, skriver Jan Blomgren.
El går inte att lagra, punkt, slut. Däremot finns det tekniker att omvandla el till något annat, som senare kan användas för att skapa ny el, vilket är det som åsyftas (lite oriktigt) med att lagra el. I den politiska debatten har det ofta påståtts att nya tekniker för lagring kan lösa en av vindkraftens fundamentala svagheter: att den är så opålitlig. Tanken är naturligtvis tilltalande: man producerar för lagret vid stark vind och använder detta vid svaga vindar. Med fungerande lagring skulle kanske till och med solceller kunna bli användbara?
Tråkigt nog sticker verkligheten snabbt upp sitt fula tryne. Ingen teknik är ens i närheten av att klara utmaningen. De tre tekniker som diskuterats mest är pumpad lagring, vätgas och batterier.
Pumpad lagring
Den hittills dominerande tekniken i världen för att lagra elektrisk energi är pumpad lagring i vattenkraftverk. Det innebär kraftverk där man pumpar upp vatten när elanvändningen är låg, och släpper ned vattnet igen då användningen är hög. Med en optimerad anläggning kan man uppnå 80 % total effektivitet, det vill säga den el man producerade uppgick till 80 % av den el man använde för att pumpa upp vattnet. Om man installerar pumpad lagring i redan befintliga vattenkraftverk blir totala effektiviteten oftast lägre, och 50-70 % är då vanlig effektivitet.
Tråkigt nog är hela denna potential redan intecknad i Sverige, och då har vi ändå närmast unikt goda förutsättningar. Den maximala effekten i vindkraft i Sverige idag är runt 12 GW (gigawatt), medan vattenkraften som mest kan ge 16 GW. I verkligheten kan dock inte vattenkraften ge så mycket, eftersom inte alla kraftverk kan gå för fullt samtidigt. De som ligger i samma älv måste anpassa vattenflödet till varandra och till geografin för att undvika översvämningar eller torrläggningar. I praktiken har vi alltså redan så mycket vindkraft att all vattenkraft nätt och jämnt skulle kunna användas i motfas mot vindkraften.
I regeringens elektrifieringsstrategi läggs ett mål om 120 TWh vindkraft per år. I den mest fördelaktiga kalkylen skulle detta betyda att vindkraften skulle ge 30 GW maximal effekt. Detta är mer än dubbelt så mycket som vattenkraften ens teoretiskt kan ge. Därmed finns ingen möjlighet att ens hela den svenska vattenkraften skulle kunna lagra vindkraftens maximala elproduktion.
Ett problem som ofta förbisetts är att pumpad lagring kan bara ske där naturen haft godheten att placera ett vattenfall. Detta ligger ofta långt ifrån vindkraftverken, och då krävs det elöverföring över långa sträckor, något som är mycket kostsamt.
Vätgas
Vätgas skulle kunna användas för energilagring, genom att man använder el för att dela upp vatten i vätgas och syrgas. Vätgasen kan sedan eldas i en gasturbin för att generera el. Den totala teoretiska effektiviteten i denna process ligger på runt 35 %. Med andra ord får man ut ungefär 1 enhet el efter att ha använt 3 enheter el för att driva systemet. Även vid optimala villkor innebär detta alltså gigantisk förstörelse av energi. I verkligheten torde det bli ännu lägre utbyte, när man tar med alla komplikationer runt tekniken.
Den första svårigheten är att vätgas kräver mycket stora lagringsvolymer. Det lär gå åt en hel del energi för att bygga sådana gigantiska lager. En möjlighet att minska volymerna är att sätta gasen under tryck, men det kräver energi som är svår att återvinna.
Kostnaderna för vätgaslagring för havsbaserad vindkraft var astronomiska
Nästa problem är att det kräver tillgång till stora mängder rent vatten. Idag krävs ofta att vattnet renas innan det delas upp i vätgas och syrgas. Den enklaste metoden att få tillräckligt rent processvatten är ofta att koka det till ånga och sedan kondensera det tillbaka till vätska. Detta är dock synnerligen energikrävande, och gör man detta med el blir totala effektiviteten lägre.
Nederländerna hör till de länder i Europa som använder mest fossila bränslen för sin elproduktion. Man har utrett möjligheten att bygga havsbaserad vindkraft med vätgaslagring, men övergett tanken eftersom kostnaderna blev astronomiska. Då hade man ändå redan ett så gott som färdigt lager i form av en underjordisk nedlagd saltgruva. Inte ens då kunde man få rimlig ekonomi i systemet.
Batterier
Batterier måste laddas med likström, och de ger likström när de laddas ur. Huvuddelen av all el i världen är dock växelström, som alltså först måste omvandlas till likström för att ladda batteriet, och likströmmen från batteriet måste sedan omvandlas till växelström innan den skickas ut på nätet. Detta går att göra med ganska hög effektivitet, men är inte gratis.
Den totala effektiviteten för enbart att ladda upp och ladda ur batteriet med likström ligger typiskt på 80 procent för batterier i mellanprisklass. Man kan nå högre effektivitet till högre kostnader.
Läs också:
Livslängden hos batterier är svår att ange enkla tumregler för, dels eftersom utvecklingen gått framåt snabbt på senare år, dels för att det beror kraftigt på hur man använder batteriet. Helst ska man inte ladda helt fullt, undvika snabb laddning eller urladdning, och inte ladda ur batteriet helt. Batteriet håller längst om man ständigt har ganska mycket laddning och bara laddar ur en mindre del innan man laddar det igen. På denna punkt är det ingen större skillnad mellan stora batterier i elsystemet, mellanstora i elbilar eller små batterier i mobiltelefoner.
Den totala tillverkningen i världen år 2020 av litiumbatterier skulle kunna lagra en terawatttimme. Detta motsvarar Sveriges el i två dagar, eller hela världens el i 20 minuter. Det finns prognoser att kapaciteten att framställa batterier kommer att tredubblas till 2025. De totala volymerna är långt ifrån tillräckliga för att fylla funktionen att minska väderberoendet mer än marginellt hos sol- och vindkraft.
Det innebär dock inte att batterier är ointressanta för lokala lösningar. På vissa platser med svagt nät eller med särskilda problem med tillfälliga höga belastningar kan batterier vara en del av lösningen. Batterier har även en viktig funktion att fylla som reservkraft i system med höga krav på säkerhet. På sjukhus och kärnkraftverk har man ofta batterier för att garantera kortvarig kraft under ett strömavbrott, för att garantera el fram tills man lyckas få igång annan reservkraft, exempelvis dieselgeneratorer.
Med elproduktion som går dygnet runt behövs ingen lagring
Ingen teknik är ens i närheten av att kunna uppfylla de politiska önskedrömmarna om att kunna basera elsystemet på opålitlig väderberoende kraft. Det finns dessutom ingen möjlighet att någon av teknikerna kan genomgå ett kraftigt tekniksprång. Det som begränsar allihop är naturlagar, och naturlagar kan man inte köpa för pengar – och man kan inte heller ändra dem med politiska beslut.
Man kan däremot besluta att bygga elproduktion som går dygnet runt, året runt. Då behövs ingen lagring.
Vill du ha fler fördjupande artiklar om aktuella frågor direkt i din inkorg? Prenumerera på Smedjan nedan!