Det var vid Lucia, 1894 som strömmen från Sörbylunds Kraftstation slogs på för första gången. Kraftstationen låg vid en damm längs det lilla vattendraget Ösan i hjärtat av Skaraborg. Härifrån matades ström via en luftledning till ett tröskverk över två kilometer bort. Idag skulle vi ha kallat denna anordning för ett mikronät. I början på 1900-talet fanns inget nationellt stamnät i Sverige. Istället fanns i Sverige en myriad av mikronät i olika storlek, ofta uppbyggda kring sådana här typer av små vattenkraftverk. Så småningom integrerades de många små mikronäten i det framväxande nationella elsystemet. 

Sörbylunds mikronät hann växa till att omfatta över 500 abonnenter innan det införlivades i Vattenfalls elnät 1955. Sedan dess har ett ramverk av lagar och regler i Sverige utvecklats och anpassats för ett centraliserat elsystem baserat på storskalig kraftproduktion. Men nuvarande ramverk har visat sig vara illa anpassat för den tillväxt av solceller och elbilar som skett under de senaste åren.

Lite generaliserande kan det beskrivas som att utvecklingen av elsystemet har gått från att ha varit en systemövergripande teknisk uppgift för ingenjörer till att bli en marknadsreglerande uppgift för ekonomer och jurister. I den senare fasen har en marknadsmodell med verksamhetsåtskillnad introducerats för att konkurrensutsätta olika delar av elsystemet och för att skärpa regleringen av de andra delarna. Den här utvecklingen är typisk för mogna tekniska system med låg nivå av teknisk förändring. Men denna modell gör det också svårt för enskilda aktörer att hitta systemövergripande lösningar, s.k. ’helsystemlösningar’, på framväxande problem i elsystemet.

Solceller och elbilar utmaningar i elnäten

I forskningsprojektet ’Hur en förändrad nätägarroll kan bidra till en resurseffektiv och systemvänlig utbyggnad av solel’, finansierat av Energimyndigheten, har vi undersökt hur rollerna och strukturerna i dagens elsystem kan förändras för en långsiktigt effektiv expansion av solceller och andra distribuerade energiresurser i Sverige. Idag finns cirka 175 nätägare med koncessionsplikt i Sverige. Bolag med nätkoncession har monopol över elnätet inom sitt geografiska område och ansvarar för leveranssäkerheten och elkvaliteten inom detta område. 

“Utvecklingen av elsystemet har gått från att ha varit en systemövergripande teknisk uppgift för ingenjörer till att bli en marknadsreglerande uppgift för ekonomer och jurister.”

Under de senaste åren har en snabb utveckling skett kring solceller och elbilar i Sverige. Solceller installeras ofta nära slutanvändaren, i slutet av de lokala elnäten. Om flera grannar installerar solceller på sina respektive tak kan de skapa en lokal överbelastning som nätet inte har kapacitet att hantera. Detsamma gäller för en lokalt hög koncentration av elbilar. Normalt svarar det lokala nätbolaget på dessa typer av problem genom traditionella investeringar i kapacitetsökning, det vill säga nya kablar, uppgradering av transformatorer, etc. Kostnaderna för sådan nätförstärkning fördelas sen på alla kunder i det lokala elnätet genom höjda nättariffer. Med andra ord får alla vara med och betala, oavsett om de varit med och skapat kostnaderna eller ej. 

En rad förslag på åtgärder har presenterats av svenska myndigheter de senaste åren rörande hur följdkostnaderna av nätanslutna solceller och elbilar kan minimeras. Många av de presenterade åtgärderna har det gemensamma problemet att de bygger vidare på dagens marknads- och regelverk snarare än att de tar utgångspunkt i den nya teknikens egenskaper. Exempelvis har solceller en helt annan karaktär med sin väderbaserade och varierande produktion än de styrbara kraftslag som dominerar elmarknaden idag. Den nya tekniken skapar helt enkelt nya typer av problem och möjligheter som kräver nya typer av lösningar.

Olika typer av innovation i elsystemet

När vi i vår studie har studerat svenska nätägare har vi funnit en heterogen grupp av bolag med stor variation i tillgång till resurser och kompetenser. De största nätägarna är Vattenfall, E.ON och Ellevio som tillsammans har hälften av landets alla abonnenter. I numerär är de kommunala nätägarna flest, totalt hundra stycken. Det finns också flera mindre elföreningar. Den minsta nätägaren i Sverige idag är Sörbylunds Elnät med en lågspänningsledning (som Vattenfall glömde köpa upp) med endast sju anslutna hushåll. Det är lätt att förstå att förutsättningarna att hantera innovation skiljer sig stort bland Sveriges olika typer av nätägare.

Flera svenska nätägare satsar idag på digitalisering för att förbättra övervakningen av sitt elnät, bättre planering och mer kostnadseffektiva investeringar. Många svenska nätägare förutspår dock att större förändringar med helt nya affärsmodeller kommer att krävas för att hantera ökningen av solceller och elbilar.  

Ett typiskt elnäts-innovationsprojekt i Sverige idag följer den så kallade ’input-modellen’. I input-modellen tillskjuts externa medel för att genomföra enskilda innovationsprojektet, avskilt från resten av nätägarens verksamhet. Denna modell står i kontrast till den så kallade ’output-modellen’. I output-modellen är det resultaten av innovationsprojekten som bedöms. Nätägaren belönas om förväntade resultat överträffas, alternativt bestraffas nätägaren om uppsatta mål inte nås. Målet med output-modellen är att skapa tryck på faktisk förändring och har bland annat införts i Storbritannien. Även om output-modellen låter lovande är den svår att implementera i Sverige med våra 175 nätägare av olika typ och storlek (att jämföra med Storbritannien där de har sex olika nätägare). Output-modellen sätter också höga krav på att myndigheter har förmåga att formulera effektiva resultatmål tillsammans med nätägarna, vilket i sig är en stor osäkerhetsfaktor.

En tredje modell vore att förskjuta dagens innovationsfokus från lokalnätnivå till mikronätnivå. Detta har flera fördelar i en svensk kontext. Dels finns en svensk industri som är stark inom just mikronätområdet med inhemsk utveckling av växelriktare, batterier, elbilsladdare, etc. Till exempel är ABB en av världens största leverantörer av mikronät. Dels finns strukturerna från de gamla mikronäten i Sverige ofta kvar. Exempelvis skulle många av de elföreningar som finns i Sverige idag kunna konvertera till att bli mikronät-föreningar. 

“Nätägaren belönas om förväntade resultat överträffas, alternativt bestraffas nätägaren om uppsatta mål inte nås.”

Frågan är också om en kraftig ökning av solceller och elbilar ens är möjlig att hantera långsiktigt resurseffektivt utan att tillvarata möjligheterna med mikronät. Dels är arkitektonisk innovation svår att uppnå i dagens elsystem med sin uppdelade och inlåsta marknadsstruktur, dels är radikal innovation svår att uppnå då man inte vill ta de risker som radikal innovation innebär inom dagens elsystem. Båda dessa typer av innovation skulle vara enklare att sträva efter inom autonoma och helintegrerade mikronät som är löst kopplade till omkringliggande elsystem.

Lärdomar

Sammanfattningsvis kan vi konstatera att mikronät erbjuder en potentiell väg till förnyelse av elsystemet där arkitektonisk och radikal innovation kan eftersökas utan att riskera störa elsystemets leveranssäkerhet. Tvärtom. På sikt kan en ökning av andelen mikronät ge ett mer robust och motståndskraftigt elsystem, trots en ökning av andel förnybar energi. Men då krävs att svenska myndigheter och beslutsfattare sätter sig i förarsätet för utvecklingen:

• Solceller och elbilar hanteras inte bäst genom att lägga ytterligare lager av regler på ett redan komplext regelramverk. Slopa krav på verksamhetsåtskillnad och tillåt fysisk delning av energi mellan fastigheter inom mikronät. Det möjliggör kommersiell utveckling av systemövergripande lösningar där svensk industri har stor potential att leverera.

• Skapa incitament för mikronät att vara nätanslutna och att förse med systemtjänster till lokala nätägaren. Det ger en vinn-vinn situation för både mikronätägare och lokalnätägare. Utveckla både ett standardiserat gränssnitt mellan mikronät och lokalnät och en ny typ av nättariffer som återspeglar faktiska kostnader bättre än vad dagens tariffer gör.

I början på oktober i år gick strömmen i Vattenfalls nät i Skaraborg. Efter sex minuter fick kunderna till Sörbylunds Elnät tillbaka strömmen, levererad från den lokala kraftstationen under 1,5 timma. Det finns med säkerhet fler än Sörbylunds sju anslutna hushåll som skulle vilja åtnjuta de fördelar som mikronät har att erbjuda. Men då måste vi först tillåta en sådan utveckling.