Elmarknaden står inför stora förändringar när andelen förnyelsebar energi via sol och vind ökar samtidigt som fossila bränslen fasas ut inom transportsektorn. Sammantaget ställs helt nya krav inom hela branschen från systemleverantörer till nätägare, konsumenter och producenter.

På uppdrag av Mittuniversitetets forskningsprojekt DRIVE har Pro&Pro genomfört en omvärldsanalys för att kartlägga de trender och utmaningar som elmarknaden står inför som har koppling till den framstående forskning som DRIVE-projektet vid Mittuniversitetet driver. Forskningsprojektet täcker hela värdekedjan från skördande av energi till användande och lagring där nya innovativa lösningar inom hela värdekedjan för energi tas fram, från att skörda och lagra energi till att ladda och driva framtidens fordon.  Omvärldsanalysen är framtagen för att i första hand stötta forskningen inom miljövänliga superkondensatorer baserade på grafen, lagringskapacitet för litiumjonbatterier och storskaliga tillverkningsprocesser för elektrodmaterial. I omvärldsanalysen pekas de områden ut där forskningen vid Mittuniversitetet kan bidra till de utmaningar som elmarknaden står inför utifrån de trender och alternativa tekniker som finns.

Analysen är genomförd under hösten 2020 och inkluderar en kartläggning av nuläget inom den svenska elmarknaden där de övergripande marknadstrenderna identifierats utifrån statistik och rapporter inom området. I kartläggningen ingår även en överblick över aktörernas roller och utmaningar kopplat till de övergripande trenderna och vilka tekniker och systemlösningar som ses som möjliga för att hantera utmaningarna. Utifrån denna bakgrundsbild har sedan ett antal aktörer (systemleverantörer, elproducenter och nätägare) på svenska marknaden intervjuats.

Energimarknaden genomgår en omvandling mot ökad produktion av förnyelsebar energi där omvandlingen är en tydlig trend som har pågått under flera år och kommer att fortsätta. Tillväxttakten inom förnyelsebar energi är generellt stark även om den just i Sverige begränsas av att nivån på förnyelsebar energi redan är hög. Samtidigt pågår en förändring i konsumtionsmönstret av energi där fossila bränslen fasas ut och ersätts med förnyelsebara detta sker både inom industrin och är speciellt tydlig när det gäller bilindustrin. Den framtida konsumtionen av el kommer att variera mer över dygnet som en följd av ökad andel laddbara fordon.

Analysen visar att elnätsaktörerna har olika utmaningar beroende på elnätets storlek och roll (lokalt eller regionalt nät) samt relation till stamnätet. Det går att fastställa tre tydliga utmaningar för elnätsaktörerna

• Kapacitetsbrist i stamnätet runt Stockholm, Uppsala, Västerås och Malmö samt för transport av el från norra delarna av Sverige söderut. Elnätsägare i dessa regioner upplever utmaningar med att det är trångt i stamnätet vilket skapar problem för nya etableringar av industrier och ifall konsumenter vill öka sin befintliga produktion. Kapacitetsbristen går att lösa på kort sikt med hjälp av handel med effekt, så kallad effektmarknad/flexibilitetsmarknad men för att hantera problemen på lång sikt krävs en utbyggnad av stamnätet.
• Effekt- och frekvensproblem till följd av ökad mängd intermittent produktion och konsumtion av el. Ökad mängd energi från solpaneler och vindkraft gör produktionen av el varierande. Samtidigt sker en ökning av mängden laddbara fordon i samhället vilket skapar en varierande konsumtion av el. Detta ställer högre krav på elnätet då svängningarna och effekttopparna blir högre och fler.
• Minskad stabilitet och robusthet i elnätet. Minskad mängd rotationsenergi i elnätet då kärnkraftverk avvecklas. Den snurrande massan i näten är mindre än förut vilket minskar robustheten i nätet och ökar känsligheten för bortfall. Detta skapar ett behov av frekvensreglering och ger möjlighet att sälja stabilitet som tjänst.

För att hantera detta finns ett antal olika tekniker och metoder inom energilagring där potentialen för dessa sammanfattas nedan kopplat till elmarknadens utmaningar.

Samtliga aktörer inom elmarknaden anser att energilagring i elnätet kan lösa många av utmaningarna men att det finns en del hinder för utbyggnad av energilagring i elnätet där investeringskostnaden är det största hindret. Detta har gjort att det i dag i första hand sker satsningar på batterier av aktörer som gör investeringarna i forskningssyfte för att utforska batteriernas möjligheter både ur ett tillämpningsperspektiv (att batterier kan användas för olika tillämpningar) och hur batterier kan komplettera andra tekniker för lagring där lagringen kan ske under längre perioder.

Sammanfattningsvis ses att trenderna inom elmarknaden är starkt kopplade till grön energi men att dessa samtidigt skapar utmaningar inom effektbalansering och kapacitet. Batterier som tillämpning inom elmarknaden är starkt kopplad till kostnad och lönsamhet, med den största potentialen inom frekvensbalansering. För batterier som energilagring ses följande tre (3) viktiga insikter som de främsta:

• Livscykelkostnad så kallad Levelized cost of storage är den viktigaste aspekten för tillämpning av batterier på elmarknaden då många tillämpningar inte i första hand kräver hög energitäthet (hög energimängd, låg vikt och låg volym). Här finns en tydlig öppning för batteritekniker där gröna material och livscykelkostnad är viktig.
• Batterier måste fylla flera funktioner. Aktörerna i analysen är eniga om att batterier är en spännande lösning med potential men för att den ska bli lönsam behöver lösningar med batterier kunna användas för flera olika tillämpningar.
• Stora svängningar kommer att bli ett problem för elnätsägarna. I nuläget kan elnätet hantera installationer av solcellsparker då nätet över lag har god förmåga att hantera variationer i spänning. Men vid en utbyggnad av solceller kommer nätet få svårt att hantera svängningarna i produktion.

Omvärldsanalysen har genomförts av Robert Tjernström och Emil Lindgren. Ta gärna kontakt med Robert eller Emil om du har frågor eller vill ha mer information om den genomförda analysen.

Emil Lindgren
Junior Managementkonsult Pro&Pro
070 – 640 33 34
Emil.Lindgren@proandpro.se