Hur mycket solceller går det in i det svenska elsystemet?

Solceller är fortfarande en relativt liten del av det svenska elsystemet. Vid årsskiftet fanns det en solcellskapacitet på ca 700 MW vilket innebär att solceller över ett år står för runt 0,5% av svensk elförbrukning. (Enskilda timmar sommartid kan solceller komma upp till som mest ca 5% av förbrukningen.)

Med tanke på att solceller redan är intressant för många hus- och fastighetsägare, samtidigt som det i takt med sjunkande priser även börjar bli ekonomiskt försvarbart att bygga storskaliga solcellsparker, tyder det mesta på att solceller kommer att fortsätta växa — och det avsevärt.

I denna text har vi därför dykt ner i frågan om vad som händer med elpriser och med elsystemet i allmänhet vid olika nivåer på solcellsutbyggnaden. Till vår hjälp tog vi David Lingfors, forskare på Uppsala universitet, som forskat på just integrering av solceller i elsystemet.

Den optimala andelen solel

När David och hans kollegor tittar på vilken andel solel som vore lämplig i det svenska elsystemet använder de bl.a. något de kallar “värdefaktor”. Värdefaktorn för ett kraftslag säger hur väl det i genomsnitt bidrar till efterfrågan på el och räknas ut genom att ta priset för el då kraftslaget producerar el jämfört med medelpriset på el under ett år.

En vanlig uppfattning är att solceller “sällan producerar el när man väl behöver den”. Riktigt så är det inte. Visst, under vintern, när elpriser är som högst, är solcellers bidrag skralt: endast 5% av en solcellsanläggnings årsproduktion infaller mellan november och februari (även om solcellers bidrag faktiskt kan vara högt de riktigt kalla dagarna då det ofta är högtryck och klart ute). Å andra sidan producerar solceller el dagtid när elförbrukningen är som högst.

Med tanke på att solceller framförallt producerar el dagtid har solceller i dagsläget en värdefaktor större än ett, dvs elen från solceller är mer värd än genomsnittspriset på el. Enligt en studie som gjordes av David och hans kollegor på uppdrag av branschföreningen Svensk Solenergi för året 2018 — ett förvisso ovanligt varmt år med höga elpriser på sommaren — var värdefaktorn 1,13, dvs solel var 13% mer värd än genomsnitts-elen. Och enligt en studie från Riksrevisionen låg värdefaktorn på i genomsnitt 1,04 mellan åren 2013-2016.

Fram tills idag är dock solceller, som sagt, en mycket liten del av elsystemet. 2018, då David och hans kollegor gjorde sin studie, var solcellers bidrag ca 0,1% av Sveriges elförbrukning. Som med alla väderberoende kraftslag minskar värdefaktorn för solceller ju mer av ett kraftslag som installeras. Nya solcellsanläggningar “parasiterar” till viss mån på gamla då de ökar utbudet av el vid de tillfällen solen skiner — vilket gör att priserna sjunker.

Enligt David sjunker solcellers värdefaktor “till break-even, dvs 1, när andelen solel i svenska elsystemet är ca 5%”. Det vill säga, vid nuvarande elförbrukning, och vid en installerad kapacitet på ca 8 GW — över 10 gånger dagens installerade solcellskapacitet — kan man anta att solelen är ungefär lika mycket värd som genomsnittselen. Vid en solcellsandel på 10% hamnar värdefaktorn enligt David och hans kollegors analys på runt 0,9. Och vid 20% sjunker värdefaktorn relativt snabbt till ca 0,6.

För att göra resonemangen om värdefaktor lite mer greppbara bad vi David skicka över deras modellering på hur det svenska behovet av el skulle kunna se ut givet olika nivåer på solcellsutbyggnaden. För elförbrukningen tog vi data från Svenska kraftnät för den 17 maj 2018. (Vid den tidpunkten stod solceller som sagt för 0,1% av det svenska elbehovet.)

Ett exempel på hur det svenska nettobehovet av el - alltså den totala elförbrukningen minus solelproduktionen - skulle kunna se ut under en dag i maj om solceller skulle stå för 5%, 10% respektive 20% av den årliga svenska elförbrukningen. Formen på kurvan när solceller står för en stor elproduktion mitt på dagen har fått den att kallas “the duck curve”. På vissa ställen, såsom i Kalifornien och i Tyskland där solceller står för 15% respektive 9% är ankkurvan redan ett faktum. I denna illustration används modellerad solelproduktionsdata från David Lingfors samt elförbrukningsdata från Svenska kraftnät från torsdagen den 17 maj 2018. Den 17:e var lite soligare än den genomsnittliga dagen under maj 2018, men inte den allra soligaste dagen. (Vid 20% solelandel så skulle t.ex. solceller under sommartid ibland producera mer än Sveriges elförbrukning.).

Elsystemets förmåga att hantera förnybar elproduktion

Värdefaktorn är dock långt ifrån den enda måttstocken för hur mycket av ett visst kraftslag som är lämpligt att ha i ett elsystem. Även elsystemets förmåga att hantera variationer spelar in.

I Sverige har vi framförallt vattenkraft som bidrar till att reglera variationer i elproduktion genom att öppna eller stänga de ventiler som släpper vatten från magasinen och genom turbinerna.

I ett system med en stor andel solkraft är det naturligt att tänka sig att reglerbehovet från vattenkraften kommer att öka eftersom produktionen från solceller varierar kraftigt både över dygnet och från sommar till vinter. När Uppsala-forskarna tittade på hur mycket vattenkraftens reglerbehov skulle påverkas vid högre andel solel upptäckte de att det knappt skulle förändras alls om solceller gick från 0,5% till 5%. Men vid högre solelandelar ökar variationerna och därmed reglerbehovet relativt snabbt.

Att prata om en övre gräns i detta sammanhang är dock svårt för att inte säga omöjligt. Delvis då sättet att drifta solcellsanläggningar lär förändras i samband med att solcellskapaciteten ökar. En vanlig term i förnybarhetsvärlden är engelskans “curtailment”, dvs att begränsa effekten från en anläggning på grund av t.ex. prissignaler eller flaskhalsar i elnätet. För solceller kan man dra ner maxeffekten ganska hårt utan att förlora en väsentlig del av årsproduktionen, då en solcellsanläggning bara vid enstaka tillfällen kommer upp i närhet av sin toppeffekt. (Enligt solcellskonsulten Johan Paradis innebär t.ex. en begränsning på 60% av maxeffekten bara att man förlorar mellan 5-10% av årsproduktionen.)

En annan aspekt som på ett grundläggande sätt lär förändra elsystemet framöver är mängden lagring och flexibel elproduktion utöver vattenkraft. På flera ställen i världen byggs det redan storskalig solkraft i kombination med energilager. I Tyskland säljs vartannat solcellssystem med ett batteri, och i Kalifornien utökar man vattenkraftens reglerkapacitet genom att komplettera befintliga vattenkraft med möjligheten att även pumpa upp vatten.

Sveriges tredje största solcellspark, på Hisingen i Göteborg. I internationella mått är svenska solcellsparker fortfarande små, men under 2020 har den största svenska parken nästan tredubblats.

Hursomhelst lär värdet på överskottsel sjunka

Så länge solceller fortsätter att gå ner i pris är det svårt att se att andelen solel i det svenska elsystemet skulle stanna vid t.ex. 5%. Ta vindkraften till exempel. 2018, när vindkraften stod för 11% av svensk elproduktion, var värdefaktorn 0,96. Det vill säga, värdet på vindel var redan då lägre än genomsnittspriset på el. Snart har vindkraften fördubblats från den nivån, och inget tyder på att vindkraften är på väg att sluta byggas ut. Vindkraft är helt enkelt det i dagsläget billigaste och mest lönsamma sättet att producera ny el — även om det innebär att värdet på vindel i allmänhet sjunker något.

Så innebär det att de som i dagsläget investerar i solcellsanläggningar i framtiden inte kommer att få något i betalt för solelen?

Precis som i andra länder där solceller blir stort lär elpriser så småningom sjunka mitt på dagen jämfört med andra tider på dygnet. När det gäller elpriser i allmänhet så finns det dock flera trender som även drar åt andra hållet: högre priser på att släppa ut koldioxid, ett allt mer integrerat europeiskt elsystem — och som nämnt tidigare, fler alternativ för lagring och flexibel elförbrukning.

Och för alla villa- eller fastighetsägare som producerar och konsumerar solel innanför elmätaren lär den viktigaste försäkringen mot sjunkande värde på överskottsel så småningom bli, ja, du gissade förmodligen rätt, batterier.

Lyssning på temat

Vi har flera poddavsnitt på temat solceller och elsystemet. Tre exempel är följande avsnitt, som du hittar i valfri poddapp, eller via länkarna nedan.

Lyssna: Johan Paradis, Om hur stort (och billigt) solceller kan bli

Lysna: Bo Normark, Om två pusselbitar i framtidens elsystem: vätgas och batterier

Lyssna: Lars Bergman, Om en elmarknad med en stor mängd sol- och vindkraft