2019-06-27
IEA presenterade sin rapport vid det tionde Clean Energy Ministerial som ägde rum i Vancouver i maj 2019. Syftet var att lyfta kärnkraften i den globala energidebatten. Mot bakgrund av hur kärnkraftspolitiken har utvecklats i världens industrialiserade länder finns det ett behov av att åter diskutera kärnkraftens roll i det globala energisystemet.
– Utan ett viktigt bidrag från kärnkraft blir den globala energiomställningen så mycket svårare, sa Fatih Birol, chef för den Internationella Energibyrån (IEA) under Clean Energy Ministerial. Jämte förnybart, energieffektivisering och andra innovativa tekniker kan kärnkraft ge ett signifikant bidrag för att uppnå hållbara energimål och understödja energitillgången, fortsatte Birol.
Lägre kostnader om kärnkraft inkluderas
Generellt har man, enligt IEA, i de industrialiserade länderna misslyckats med att värdera kärnkraftens låga utsläpp och höga tillgänglighet. Om inte industriländerna ändrar förutsättningarna för sin kärnkraft riskerar två tredjedelar av världens kärnkraftsflotta att stängas av ekonomiska snarare än av tekniska skäl. Det skulle innebära stora utsläppsökningar. IEA påpekar att utbyggd sol- och vindkraft kommer stå för en mycket stor andel av den nya elproduktion som behövs för att klara klimatmålen, men utan kärnkraft blir den utbyggnadstakt som krävs extremt svår att möta. Enligt IEA krävs en utbyggnadstakt av sol- och vindkraft som är tre gånger högre än idag för att nå klimatmålen. Men även vid en sådan utbyggnadstakt skulle kärnkraftsproduktionen globalt behöva öka med 80 procent fram till 2040. Att ersätta nedläggningshotad kärnkraft i de industrialiserade länderna med sol- och vindkraft de närmsta tjugo åren skulle, enligt IEA, vara en utmaning utan historiskt motstycke. Men om kärnkraften tillåts vara en del i utvecklingen kan den istället förenkla integreringen av sol- och vindkraft i elsystemen. Det skulle i så fall leda till mindre behov av nätutbyggnad. Det skulle bli enklare att säkerställa leveranssäkerheten och totalkostnaden skulle som en följd bli lägre. IEA menar att livstidsförlängningar i befintlig kärnkraft kombinerat med nybyggnation av kärnkraft skulle minska de totala kostnaderna för att fasa ut de fossila bränslena med 80 miljarder dollar per år (760 miljarder SEK/år).
Dessvärre finns idag få eller inga marknadsmekanismer som tydliggör dessa värden. Det krävs därför ett starkt politiskt stöd och utvecklade marknadsmodeller för att kostnadsminskningarna ska kunna realiseras. IEA anser också att olika former av statligt
stöd kan vara aktuellt för att få igång byggnation av nya reaktorer och utveckling av nya reaktorkoncept såsom små modulära reaktorer (SMR, länk till artikel om SMR 2019-04-05).
Kärnkraften idag
Sedan 90-talet har kärnkraftens andel i den globala elmixen minskat från 18 till 10 procent. Minskningen med 8 procentenheter motsvarar precis ökningen som de förnybara kraftslagen har stått för under samma period, vilket betyder att de fossila kraftslagen har utgjort en konstant andel av elproduktionen under åtminstone 20 år. Samtidigt har elbehovet ökat kraftigt vilket lett till dramatiskt ökade koldioxidutsläpp.
Trots det stora behovet av fossilfri energi är framtiden för kärnkraften högst osäker. Nybyggnationsprojekten förknippas – särskilt i väst – med stora risker kopplade till investeringarnas storlek, förseningar, långa tidshorisonter, svårigheter att hålla budget, politisk osäkerhet och eventuella omvälvande förändringar av elsystemet och elmarknaderna.
Ett tecken på de svårigheter som finns för att åstadkomma nya reaktorer i de industrialiserade länderna är att av de drygt 50 reaktorerna som är under byggnation idag är det endast ett bygge som finansieras av privata investerare på en avreglerad marknad. Den absoluta majoriteten av de reaktorer som byggs gör det genom statlig försorg och främst på reglerade marknader. I de industrialiserade länderna är avsaknaden av stimulanser för att åstadkomma det bidrag som kärnkraften skulle kunna ge närmast total.
En förnyad syn på kärnkraft kan behövas
IEA pekar särskilt på att de omvälvande, eller ”disruptiva”, förändringarna av elsystemet, också kan bli disruptivt för kärnkraftens utveckling. När privata intressen ser lösningar som ger avkastning kan förändringar ske snabbt. Det ökar riskerna för långsiktiga projekt med långa ledtider, såsom ny kärnkraft. Det ökar incitamenten för att överväga små modulära reaktorerna snarare än stora kraftreaktorer. Mindre reaktorer passar också bättre in i ett energisystem med stora flexibilitetsbehov.
När det gäller stora kraftreaktorer konstaterar IEA att det till en början kommer att bli svårt att hitta privat finansiering. Till dess standardiserade reaktorer finns på plats behöver sannolikt några projekt initieras med statligt stöd. Samtidigt behöver processerna för att åstadkomma en internationell standardisering av reaktorer komma till stånd. Statliga interventioner motiveras av att det ur ett systemperspektiv är billigare att bygga ett system som inkluderar kärnkraften för att balansera och stabilisera de väderberoende kraftslagen.
Utvecklade marknadsmodeller
IEA pekar ut två tänkbara utvecklingsvägar för elmarknader som skulle kunna göra det attraktivt att bygga kärnkraft i de industrialiserade länderna. Den ena är kapacitetsmekanismer genom vilka elproducenter får ersättning för att tillhandahålla effekt. Kapacitetsmekanismer är vanligt förekommande i USA har även implementerats i Spanien och Storbritannien. Den andra är mekanismer för att ersätta producenter för så kallade systemtjänster. Systemtjänster är funktioner som bidrar till kraftsystemets driftsäkerhet, såsom svängmassa, balanshållning och reaktiv effekt. I de fall där kapacitetsmekanismer eller ersättning för systemtjänster har tillämpats har de dock oftast gett relativt begränsade intäkter till producenterna. IEA bedömer till exempel att det blir meningsfullt att använda kärnkraft som flexibilitetsresurs först om de väderberoende kraftslagens bidrag till elbehovet växer till över 40 procent samtidigt som andra flexibilitetslösningar inte visar sig utvecklas tillräckligt starkt för att bli konkurrenskraftiga.
IEA konstaterar att drifttidsförlängningar av befintlig kärnkraft ur ekonomisk synpunkt är det mest attraktiva sättet att åstadkomma fossilfri el. Typiskt ligger investeringskostnaderna någonstans mellan 500 och 1100 miljoner dollar per gigawatt (GW). För europeiska och amerikanska förhållanden har kostnaden uppskattats till ca 700 miljoner dollar per GW (6,6 miljarder SEK/GW). IEA:s siffror ligger i linje med omfattningen av de investeringar som gjordes när den svenska kärnkraftsflottan moderniserades och investeringshorisonten ändrades från 40 till 60 år.
Konsekvenser av minskad kärnkraft
Om befintlig kärnkraft i de industrialiserade länderna inte drifttidsförlängs eller om de nya reaktorer som behövs inte kommer till stånd så förutser IEA långtgående konsekvenser. Påverkan skulle bli omfattande på elsystemets driftsätt, på elpriset och för behovet att tillföra flexibilitetsresurser så att elsystemet kan hållas stabilt. Det finns också en överhängande risk att det framtida systemet inte kommer att kunna göra sig av med de fossila inslagen.
Om inte kärnkraften utvecklas kommer alltfler reaktorer att falla för åldersstrecket. I de industrialiserade länderna skulle kärnkraftens bidrag minska från 18 procent 2018 till 5,5 procent 2040 utan driftidsförlängningar eller nya reaktorer. Givet hur energipolitiken praktiskt fungerar i kärnkraftsländerna menar IEA att elbehovet som uppstår om kärnkraften faller bort till 60 procent skulle ersättas med fossil gas. Sol- och vindkraft täcker det mesta av de resterande 40 procenten. Men den fossila gasen skulle bli den enskilt största källan till el 2040 och bedöms då utgöra 30 procent av elmixen. Samtidigt har sol- och vindkraftens bidrag till elproduktionen ökat med en faktor tre. Utsläppen från elproduktionen i de industrialiserade länderna skulle öka med fem procent 2040 jämfört med om kärnkraften funnits kvar. Elpriserna skulle öka med i genomsnitt tre procent, men de skulle bli högre i de länder där kärnkraften avvecklas.
Om man istället utgör från det av IEA:s scenarier där klimatmålen enligt Parisavtalet nås blir effekterna ännu större om kärnkraften inte drivs vidare. IEA skriver att kärnkraftens roll för att kvickt uppnå ett fossilfritt system är väletablerad. Jämfört med IPCC har IEA dock valt en ganska modest roll för kärnkraftens utveckling med ett tillskott om 80 procent till 2040. Om kärnkraften avvecklas i takt med att reaktorernas planerade drifttider uppnås behöver sol- och vindkraften öka med en faktor sex till 2040. Den fossila gasen hålls då kvar på en nivå motsvarande dagens och det skulle också krävas utbyggnad av koldioxidinfångning. Det ökade biomassauttaget bedömer IEA också hota de ekologiska hållbarhetsmålen. Målen för biodiversitet blir svåra att nå i IEA:s scenarier även om kärnkraften drivs vidare, då uttaget av biobränslen förutses bli högt. I Europa skulle elpriserna bli ca sex procent högre utan kärnkraft.
I detta scenario bedömer IEA också att den fossila gasen kommer drabbas av ekonomiska problem liknande de kärnkraften upplever idag i till exempel USA. Antalet drifttimmar då elpriserna är mycket låga blir så frekventa att kraftverken tvingas att stänga. Men å andra sidan kommer dessa verk att behövas för att upprätthålla balansen i systemet. IEA bedömer därför att länderna kommer tvingas att utforma stödsystem för fossilgaskraftverken trots att de orsakar stora koldioxidutsläpp.
Energilagring är avgörande
Man ser också ett ökat behov av lagring av el. När elen på årsbasis täcks till mer än två tredjedelar av väderberoende kraft bedömer IEA att lagringsbehovet kommer överstiga
det som kan åstadkommas med batterier eftersom dessa är lämpade för lagring upp till ungefär två timmar. IEA ser därför i så fall ett ökat behov av att utveckla vätgastekniken. En fungerande långtidslagring av energi är en förutsättning för att uppnå ett fossilfritt energisystem utan kärnkraft. Långtidslagring är därför, enligt IEA, den största osäkerheten att hantera i valet att utveckla ett energisystem med eller utan kärnkraft.
Opinionen utmanande
IEA skriver att både kärnkraft och en stark utbyggnad av sol- och vindkraft kommer möta opinionsmässiga utmaningar. Oavsett vägval kommer det att behövas stora ansträngningar för att uppnå allmän acceptans för den tänkta utvecklingen. Lokal opinion mot utbyggnad av vindkraft kommer att vara ett växande problem även om det på nationell basis finns ett generellt stöd för vindkraft. Vad gäller kärnkraften är förhållandet det motsatta. Det finns i flera fall ett nationellt motstånd, men däremot lokalt är stödet ofta starkt.
Små modulära reaktorer viktiga
IEA avslutar sin rapport med att belysa rollen för små modulära reaktorer i det framtida energisystemet. IEA menar att små modulära reaktorer som utvecklas specifikt för att utgöra flexibla resurser kan bidra till att öka mängden sol- och vindkraft i systemet. Genom sitt ringa ytbehov, jämfört med den väderberoende elproduktionen, kan de lokaliseras på ett sådan sätt att nätutbyggnaden kan begränsas. Därför, skriver IEA, kan de små modulära reaktorerna ge ett oproportionerlig stort bidrag till det framtida rena energisystemet i förhållande till sin andel i produktionsmixen.