Samhälle Essä
Var finns elen till det gröna stålet?
Planerna på ståltillverkningen med hjälp av vätgas innebär en enorm ökning av elanvändningen. Hittills har de inblandade företagen dock undvikit att svara på frågan om hur denna el ska produceras, konstaterar Jan Blomgren.
”Att inom Sveriges gränser erövra Finland åter.” Så skaldade Esaias Tegnér i dikten Svea år 1811 efter förlusten av den östra rikshalvan två år tidigare. Planerna på vätgasbaserat stål i norra Sverige har åtminstone en likhet med dikten: dessa satsningar kräver ny el motsvarande hela Finlands el idag, eller runt 80 TWh årligen år 2045. Därmed krävs att ny el motsvarande hela Finland byggs på 20 år.
Ståltillverkning står för omkring åtta procent av koldioxidutsläppen i världen, att jämföra med 12 procent från biltrafik. Det förefaller rimligt att anta att punktinsatser mot några få stora utsläppskällor i form av stålverk borde ge mer utbyte för insatsen än att satsa på ny teknik för miljontals små utsläpp från exempelvis personbilar. Därmed är själva idén att producera stål med vätgas mycket intressant, och det är rimligt att göra betydande ansträngningar i denna riktning.
Dock, djävulen sitter som bekant i detaljerna. Även en i grunden bra idé kan bli mindre lyckad om den genomförs ogenomtänkt. I denna artikel jämförs två sätt att klara utmaningen som det fossilfria stålet innebär – vindkraft och kärnkraft.
***
Sverige genomförde världshistoriens snabbaste introduktion av fossilfri el då kärnkraften anslöts till nätet mellan 1972 och 1985. När de tolv reaktorerna var färdiga levererade de ungefär 70 terawattimmar per år. Det tog nio år från offerten tills den första reaktorn gick i drift, och därefter gick det betydligt snabbare. Hela denna satsning genomfördes alltså på samma tid som den nu planerade expansionen. De planer som presenterats anger nästan 20 terawattimmar redan år 2030.
Det är svårt att se hur man ska kunna få ny elproduktion på plats till 2030 om inte tillstånd redan finns eller beviljas inom kort.
Detta motsvarar två av världens idag största kärnreaktorer, men inga ansökningar om ökad elproduktion är under behandling. Det tar många år att få tillstånd, och ytterligare några år för själva bygget. Det är svårt att se hur man ska kunna få ny elproduktion på plats till 2030 om inte tillstånd redan finns eller beviljas inom kort. I brist på klara besked får man anta att man hoppas på att kunna köpa el från marknaden, utan att själva investera i ny produktion.
De inblandade aktörerna har varit uppseendeväckande ovilliga att presentera planer för hur denna extrema expansion ska genomföras. Det är därför motiverat att studera några alternativ.
***
Att sittande regering förordar vindkraft torde knappast vara en statshemlighet. Eftersom de inblandade företagen till största delen är statsägda eller statskontrollerade kan man misstänka att planerna ligger i linje med regeringens önskemål. Nyligen presenterade regeringen sin strategi för elektrifiering, där havsbaserad vindkraft utgör det enskilt viktigaste bidraget. Denna ska ge 120 terawattimmar el per år på sikt, vilket skulle räcka till för det vätgasproducerade stålet. Idag använder Sverige ungefär 140 terawattimmar, så det handlar om nästan en fördubbling av elproduktionen.
Storbritannien har hittills haft världens högsta ambitioner beträffande havsbaserad vindkraft. Därifrån kommer nu oroande statistik som visar på en rejäl skillnad mellan politisk retorik och verkligheten. Att stora politiskt beslutade projekt har en tendens att bli dyrare än man tänkt sig har visat sig även på detta område.
Om vi bortser från obevisade prognoser om framtida lägre kostnader, och i stället antar att kostnaderna i Sverige kommer att bli snarlika de verkliga kostnaderna i Storbritannien hamnar vi på ungefär 150 öre per kWh. Detta baseras på de garantipriser investerare begär för att bygga ny vindkraft idag i Storbritannien. Totalnotan för 80 terawattimmar hamnar då på 120 miljarder kronor per år för själva elproduktionen. Antar vi 20 års livslängd innebär detta 2 400 miljarder kronor för el under de första tjugo åren.
Läs också:
För att sätta detta i perspektiv jämför vi med kärnkraft. I den allmänna debatten upprepas flitigt påståendet att kärnkraft är för dyr att bygga. Det senaste nya kärnkraftslandet i världen är Förenade Arabemiraten. Där har ett koreanskt företag byggt det nya kärnkraftverket Barakah med fyra reaktorer, till en kostnad av cirka 60 miljarder kronor styck. Man behöver sju sådana reaktorer, och notan för bygget blir då 420 miljarder kronor. Driften är i sammanhanget billig. Högt räknat hamnar man på bortåt 500 miljarder kronor under tjugo år. Avrundar vi allting uppåt blir totala utgiften fortfarande under 1 000 miljarder kronor de första tjugo åren, att jämföra med 2 400 miljarder ovan.
***
Ett nytt kärnkraftverk håller minst 60 år, och troligen 80 år eller mer. Livslängden på vindkraft till havs är idag okänd eftersom tekniken ännu inte prövats under lång tid, men 20 år verkar vara en optimistisk bedömning. Efter 20 år har man antingen kärnkraftsreaktorer med minst 40 års fortsatt billig drift, eller Gotlands yta med skrotfärdiga vindkraftverk. Har man tur kanske det går att använda själva stolparna en period till, men detta återstår att bevisa.
Därmed behöver man bygga hela denna vindkraftsindustri tre gånger för att finnas lika länge som kärnkraftverket. I fallet kärnkraft får man räkna med några större upprustningsprojekt under tiden, till betydligt lägre kostnader än för nybyggen. Lägger vi samman allt detta hamnar vi på drygt 7 000 miljarder för havsbaserad vindkraft under 60 år, och runt 2 000 miljarder för kärnkraft under samma tid.
Det krävs permanent avverkning av skog på en yta stor som Öland
Den totala ytan för havsbaserad vindkraft i denna skala motsvarar ungefär Gotlands hela yta. Om man istället satsar på vindkraft på land behövs ungefär en lika stor yta, utspridd över stora delar av landet. Dessutom tillkommer i det fallet nya ledningsdragningar och vägar som beräknas kräva permanent avverkning av skog på en yta stor som Öland – skog som annars kunnat användas som råvara för trä och papper. Vindkraft på land går på full effekt mindre andel av tiden än till havs, så detta skulle öka variationen i produktion ytterligare, med ännu högre systemkostnader än för havsbaserad vindkraft.
Den totala ytan för ett kärnkraftverk granne med stålverket handlar om några få kvadratkilometer, trots att detta skulle bli ett av världens största kärnkraftverk om allt byggdes på ett enda ställe.
Vindkraft måste spridas ut över stora ytor, med omfattande kostnader för elnät. Dessa ingår sällan i kalkyler som presenteras i media, eftersom tanken är att dessa ska betalas med elnätsavgifter på alla kunder eller via skatt. Oavsett vilket blir effekten för medborgarna densamma: rejält ökade kostnader.
Kärnkraft kan byggas nära anläggningen, med minimala kostnader för elnät som konsekvens.
Så långt byggandet, men nu kommer nästa huvudvärk. Vindkraft har rejält varierande produktion. Om vindkraft är en måttlig andel av elproduktionen leder detta till att priserna varierar, med låga priser blåsiga dagar och höga när det är vindstilla. Om vindkraft dominerar produktionen nationellt får vi ett nytt problem. Blåsiga dagar får vi så stor produktion att den är svår att använda, medan vindstilla dagar finns det helt enkelt inte tillräckligt med el, oavsett hur mycket man är villig att betala. Då måste man stänga ner delar av samhället.
Detta problem har en av aktörerna tänkt att lösa genom att ha överkapacitet för att kunna producera extra vätgas då vinden blåser och lagra vätgasen under vindstilla perioder. Det innebär att man behöver bygga mer kapacitet att producera vätgas än om man hade jämn tillgång till el, och man behöver stora lager. Nästan all processindustri i världen går på ungefär jämn fart dygnet runt, året runt eftersom det ger bästa totala ekonomin – stillastående tunga och dyra industrianläggningar ger inga intäkter. De låser bara upp kapital som kunde gjort nytta inom andra investeringar. Trots detta tycks tanken vara att dessa kostsamma anläggningar ska stå sysslolösa stor del av tiden.
Med närproducerad kärnkraft har man jämn tillgång till el dygnet runt, året runt
Med närproducerad kärnkraft har man jämn tillgång till el dygnet runt, året runt. Då behöver man betydligt mindre kapacitet för vätgasproduktion, och i motsvarande mån mindre buffert för lagring av vätgas.
Havsbaserad vindkraft har hittills aldrig byggts i stor skala i hav som fryser på vintern. Det finns en liten anläggning inomskärs nära kusten i hamnen i Björneborg i Finland. Att bygga bortåt 300 meter höga torn i Bottenviken med is stora delar av året torde bli en rejäl utmaning. Trycket av isen mot ett enda torn motsvarar dragkraften i åtta jetmotorer på moderna flygplan. Is under halva året borde vara problematiskt för underhållet. Om tanken inte är att bygga i Bottenviken utan längre söderut tillkommer rejält dyra överföringar över långa sträckor.
Kärnkraftverk är mycket robusta mot vädrets makter. USA har fler gånger drabbats av extrem kyla, och vid samtliga dessa tillfällen har kärnkraftverken varit i särklass bäst på att leverera energi när annan produktion inte klarade kylan och vinden.
Att dela vatten till vätgas och syrgas med hjälp av el kräver rent vatten. Det fungerar inte att ta in vatten direkt från naturen, utan vattnet behöver renas. Enklaste och billigaste sättet att rena vattnet är att koka det till ånga och sedan kondensera det tillbaka till vätska. Att använda el för att koka enorma mängder vatten är knappast genialt ur energisynvinkel. Extra illa är det om det ska ske med vindkraftsel, eftersom man då riskerar svårigheter att kunna koka vattnet när det är vindstilla längre perioder. Då behövs buffertar för det renade vattnet, med ökade kostnader som följd.
Kärnkraftverk bygger på att koka vatten till ånga, som driver en turbin som i sin tur driver en generator som skapar el. Driver man vätgasproduktionen med ett kärnkraftverk på samma plats kan man alltså få rent vatten som biprodukt genom att använda en del av värmen från reaktorn för att rena vatten genom kokning. Eftersom detta görs dygnet runt, året runt behövs minimala buffertar.
***
En annan variant vore att företagen i fråga avser att använda den befintliga vattenkraften i Norrland. Sådana antydningar har förekommit, exempelvis genom att betona att det råder ”överskott” på el i norr, och genom att hävda att man inte bör förstärka överföringen söderut. Ett annat indicium är att H2Green inte planerar vätgasbuffertar för mer än några timmar. Detta kan knappast förenas med vindkraft som elförsörjning. Till sist har inget av företagen i fråga presenterat planer för att själva investera i elproduktion för att säkra tillgången till el, utan båda har antytt att de räknar med att kunna köpa el från marknaden, samt betonar de låga priserna på el i norr som anledning att de lägger sina planerade investeringar i norr.
Grundläggande resonemang pekar alla mot att kärnkraft är överlägsen vindkraft
Om detta scenario blir verklighet innebär det inte att problemet löser sig av sig självt, utan bara att det flyttar. Den el som idag överförs från Norrland till södra Sverige behöver ersättas med ny elproduktion i söder. Dock handlar det inte bara om själva den totala elenergin, utan även om den kontroll och stabilisering vattenkraften i norr idag tillhandahåller. Idag är Lule älv av central betydelse för snabb effektreglering i hela det svenska elnätet. Om denna stödtjänst till hela landets elnät eroderas krävs att motsvarande regleringskapacitet byggs i södra Sverige, förutom att ersätta utebliven energi.
De beräkningar av ny elproduktion som presenterats i denna artikel blir i så fall fortfarande giltiga, men med skillnaden att det handlar om att etablera den i söder. Om havsbaserad vindkraft läggs i södra Östersjön slipper man problemen med istäckta hav. Däremot blir problematiken rörande markanvändning för vindkraft på land än värre – att ta i anspråk dessa enorma ytor i södra Sverige blir en ännu större utmaning än om det sker i norr. Om de stora industriprojekten i norr verkligen blir av utan ny elproduktion i norr blir trycket att bygga ny kärnkraft i söder ännu större. Södra Sverige har redan idag skriande brist på planerbar el, och en massiv utbyggnad av icke planerbar elproduktion i form av vindkraft skulle ytterligare förvärra situationen.
***
Grundläggande resonemang pekar alla mot att kärnkraft är överlägsen vindkraft, såväl till havs som på land, för att ge den nödvändiga energin för att kunna tillverka vätgasstål. Eftersom dessa investeringar är enorma, och kommer att påverka inte bara de inblandade företagen utan Sverige som land, är det rimligt att tydliga kalkyler presenteras från de inblandade aktörerna. Detta är extra viktigt eftersom flera av de stora aktörerna är statsägda eller statskontrollerade. Ett ogenomtänkt genomförande kan bli en framtida börda på skattebetalarna. Det är bättre att granska planerna noggrant nu i stället för att konstatera i framtiden att vi ännu en gång varit naiva.