Erik Moberg:
Värdering av insatserna inom området vindenergi
© Erik Moberg
 
 

4 VINDKRAFTEN I KRAFTSYSTEMET

I nästa avsnitt skall jag diskutera vilka krav som bör ställas på det av statsmakterna efterlysta beslutsunderlaget. Som bakgrund till den diskussionen är det emellertid av intresse att först principiellt diskutera vindkraftens roll i kraftsystemet. Detta system byggs upp av bland annat ett antal kraftverk som arbetar under sinsemellan mycket olika tekniska och ekonomiska förutsättningar. Systemet arbetar mot en marknad vars efterfrågan på el ständigt ändras, bland annat beroende på tidpunkt på dygnet och årstid. Kraftsystemet är med sina kraftverk, och sin distributionsapparat, optimerat så att det kan möta denna fluktuerande efterfrågan till lägsta möjliga kostnad. Det är alltså ett komplicerat system som vindkraften eventuellt skall introduceras i. För att introduktionen skall vara berättigad krävs både att det finns tekniska möjligheter att i systemet ta emot vindkraften med dess eventuellt snabba variationer över tiden, och att de totala kostnaderna för elproduktionen blir lägre med vindkraft än utan.

En principiell bild av samspelet mellan de olika komponenterna i kraftsystemet, samt mellan detta system och konsumenterna, kan man få genom att föreställa sig en elmarknad på vilken ett mycket stort antal kraftföretag och ett mycket stort antal konsumenter opererar. En sådan bild avviker visserligen i vissa avseenden kraftigt från den svenska verkligheten eftersom de svenska kraftproducenterna är få och stora. Men de beslut beträffande såväl drift och strukturell förändring av kraftsystemet som fattas inom de svenska kraftföretagen leder - och bör leda - till ungefär samma resultat som besluten på den tänkta mångföretagsmarknaden. Eftersom denna marknad är enklare att diskutera är det lämpligt att använda den som utgångspunkt då man principiellt vill förstå vindkraftens roll i kraftsystemet.

På den tänkta elmarknaden (se figur 1) arbetar alltså ett stort antal kraftföretag och ett stort antal konsumenter.⁸ Konkurrensen är i det närmaste perfekt. En del av företagen äger värmekraftverk - till exempel ett kärnkraftverk, eller ett oljekondenskraftverk, eller ett gasturbinkraftverk. En del andra företag äger vattenkraftverk, vilka sinsemellan kan vara av olika beskaffenhet med hänsyn till effekt, vattenmagasinstorlek, naturlig vattentillrinning, och så vidare. Alla dessa företag säljer i konkurrens med varandra el till konsumenterna. Den sammanlagda efterfrågan från konsumenterna varierar över dygn och år.
 

 
Figur 1: En tänkt elkraftmarknad

I systemet arbetar också ett antal företag som äger vindkraftverk. Dessa säljer dock inte sin kraft direkt till konsumenterna utan istället till vattenkraftverken, som sedan återförsäljer den till konsumenterna. Skälet till detta är följande. Vinden kan variera snabbt och ger då upphov till stora svängningar i vindkraftverkens produktion som inte direkt kan absorberas av konsumenterna. Svängningarna måste istället tas upp någonstans i den övriga kraftproduktionen genom att kraftverk regleras upp och ner i samma takt som vindeffekten varierar med vinden. Tekniska förutsättningar för en sådan snabb reglering finns bara i vattenkraftverken. Dessa kan alltså köpa el av vindkraftföretagen och återförsälja den till konsumenterna samtidigt som de snabbreglerar den egna vattenkraftproduktionen på ett sådant sätt att det totala utbudet får det jämnare förlopp som efterfrågas. Skälet till att vattenkraftföretagen köper från vindkraftföretagen är att köpet ger en vattenbesparing. När vattenkraftföretagen köper vindkraft och alltså i motsvarande mån stänger av sin egen produktion, sparar de ju vatten som kan användas vid ett senare tillfälle.⁹

Jag skall nu diskutera de beslut som fattas av de olika företagen och de jämvikter som etableras genom dessa beslut. Jag skiljer på driftbeslut och strukturbeslut. Driftbesluten påverkar den dagliga driften av existerande kraftverk och avser framför allt frågan när man skall producera och sälja (och för vattenkraftföretagens del också köpa) kraft. Strukturbesluten avser förändringar av själva produktionsapparaten, det vill säga nybyggnad, ombyggnad eller nedläggning av kraftverk.

När det då först gäller driftbesluten så är dessa enkla i värmekraftföretagen. Dessa producerar och säljer el när priset på marknaden överstiger deras rörliga kostnader, det vill säga framför allt bränslekostnaderna. För vattenkraftföretagen är driftbesluten avsevärt mer komplicerade. Problemet är att använda existerande anläggningar och tillgängliga vattenresurser så att det ekonomiska resultatet blir så bra som möjligt. Antag att det vid ett visst tillfälle råder ett visst pris på marknaden. Den risk ett företag löper om det säljer till det priset är att det i framtiden kan komma att stå med tomt magasin i en situation då det hade gått att sälja el till ett högre pris än det för tillfället rådande. Om företaget låter bli att sälja löper det å andra sidan risken att i framtiden tvingas sälja till lägre pris än det rådande för att hindra att magasinet rinner över. Det gäller alltså att på ett optimalt sätt balansera dessa båda risker mot varandra. Att utföra den optimeringen är komplicerat och underlaget består bland annat av prognoser på elefterfrågan, på vattentillrinningen och på framtida vindförhållanden. Dessutom spelar naturligtvis det aktuella magasinsläget stor roll. Det i detta sammanhang viktiga är att det för varje vattenkraftverk och varje tidpunkt, finns ett värde (angivet i till exempel kr/kWår) som reglerar driftbesluten. Om priset på marknaden överstiger detta värde så producerar och säljer företaget el, annars inte.¹⁰ Jag kallar det angivna värdet för "vattenkraftvärde".¹¹

Nästa fråga - och det är den i detta sammanhang centrala frågan - gäller vattenkraftföretagens köp av el från vindkraftföretagen. När sker sådana köp? Svaret är helt enkelt att köpen sker om priset på vindkraften understiger vattenkraftvärdet. Eftersom detta värde reglerar driftbesluten för det enskilda vattenkraftverket så anger värdet också hur kraftverket vid varje tillfälle värderar sitt vatten. Om det kan spara vatten genom att dra ner sin egen produktion och istället köpa vindkraft till ett pris som understiger vattenkraftvärdet, så gör det givetvis så.

När det slutligen gäller driftbesluten i vindkraftföretagen är svaret enkelt. I vindkraftverken är den rörliga kostnaden praktiskt taget noll och dessa företag säljer följaktligen alltid när de har något att sälja.

Eftersom det finns många företag som konkurrerar med varandra, och också många konsumenter, så etableras genom driftbesluten en jämvikt på marknaden. Jämvikten karakteriseras av att nedanstående storheter är lika stora:

• priset på vindkraft
• högsta vattenkraftvärde bland vattenkraftverk i drift
• högsta rörliga kostnad bland värmekraftverk i drift¹²
• priset på marknaden

Den jämvikt som driftbesluten alltså ger upphov till - jag kallar den för den kortsiktiga jämvikten - får långsiktiga ekonomiska konsekvenser för de olika kraftföretagen. För en del blir det ekonomiska resultatet gott och för en del andra kanske dåligt. Det är dessa variationer som motiverar strukturbesluten. Om den kortsiktiga jämvikten medför goda ekonomiska resultat för vissa typer av kraftverk - till exempel oljekondenskraftverk av viss typ - så kommer fler sådana att byggas.¹³ På samma sätt kommer det att bli fler vattenkraftverk av typer som ger god utdelning på sitt kapital i den mån det finns naturliga förutsättningar för ytterligare sådana kraftverk, och så vidare. Däremot kommer det inte att byggas fler kraftverk av typer som ger dåligt ekonomiskt resultat. Det är till och med tänkbart att en del sådana kraftverk läggs ned om det är möjligt att demontera dem och sälja utrustningen. Även de beskrivna strukturbesluten leder efter hand till jämvikt. Det är inte nödvändigt att här i detalj utreda vad som karaktäriserar denna långsiktiga jämvikt. Mycket allmänt kan dock sägas att avkastningen på kapitalet blir densamma i de olika kraftverken, och dessutom densamma som i samhället i övrigt.

För att illustrera det beskrivna jämviktssystemets funktion kan man nu diskutera effekterna av olika störningar. Antag till exempel att bränslepriserna för värmekraftverken stiger plötsligt, men att alla andra förutsättningar är oförändrade. De rörliga kostnaderna i värmekraftverken stiger då, och följaktligen också de marknadspriser vid vilka olika värmekraftverk börjar producera och sälja el. En del av den efterfrågan som tidigare riktats mot värmekraftverken riktas då istället mot vattenkraftverken. Dessa kommer då överlag att höja sina vattenkraftvärden, ty annars skulle vattenåtgången bli för stor. Med vattenkraftvärdena stiger slutligen också priserna på vindkraften. Bränsleprishöjningen leder emellertid inte enbart till förskjutningar i den kortsiktiga jämvikten utan också till strukturförändringar. Det blir av intresse att göra nyinvesteringar i vattenkraft och i vindkraft, medan en viss nedläggning istället kanske kommer att ske bland värmekraftverken.

Den förda diskussionen har varit principiell och gällt de mekanismer varigenom kort- och långsiktig jämvikt etableras på kraftmarknaden. Däremot har jag inte alls diskuterat hur dessa jämvikter under olika betingelser kan tänkas se ut, det vill säga kvantiteterna värmekraft och vattenkraft av olika slag, och så vidare. Speciellt har jag inte konkret diskuterat förutsättningarna för att vindkraften skall få en plats i den långsiktiga jämvikten, eller problemet hur vindkraftverk skall se ut för att vara så slagkraftiga som möjligt på kraftmarknaden. Diskussionen av dessa frågor påbörjas i nästa avsnitt. Då väljer jag emellertid ett diskussionssätt som inte direkt utnyttjar den jämviktsmodell som beskrivits i detta avsnitt. Att jag likväl beskrivit jämviktsmodellen beror på att den på väsentliga punkter kompletterar den fortsatta diskussionen. Jag återkommer också till jämviktsmodellen i olika sammanhang i det följande.