Nätevolution – från traditionella nät till smarta, hållbara system

Nuläge och utmaningar

Energisystemet utgör grunden i våra samhällen och fyller flera funktioner. Primärt delas energinätet in i el-, gas- och fjärrvärmenät. Dessa huvudtyper kan i sin tur delas in i nät som levererar till ett relativt stort antal förbrukare inom ett litet område (t.ex. el- och gasdistributionsnät, lokala fjärrvärmenät) och nät som transporterar el, gas eller värme över större avstånd (t.ex. eltransmissionsnät, gastransmissionsnät och fjärrvärmenät). Dessutom kommer våra samhällen i allt högre grad att behöva nätverk för biprodukter som genereras under produktion eller användning av energi, såsom koldioxid. Samspelet mellan dessa olika infrastrukturer möjliggör hantering av ökad förnybar och varierande produktion samt tillhandahållandet av fossilfri energi till industrier och hushåll.

Elnäten står inför en enorm tillväxtutmaning på alla spänningsnivåer och i nästan alla områden. För att möta den ökande efterfrågan på främst elektrisk mobilitet och elektrisk uppvärmning måste världens elanvändning växa 20 % snabbare under det kommande årtiondet än under det föregående. Decentralisering, demokratisering och elektrifiering av energi leder till en enorm tillväxt av mikroproducenter och mikrokonsumenter. För att integrera miljontals sådana system i befintliga distributionsnät krävs en aldrig tidigare skådad grad av planering, digitalisering och standardisering av elnätet.

Gasnäten står vid ett vägskäl. EU:s gasnät består av över 200 000 km transmissionsledningar och 2 000 000 km distributionsnät. Under förra århundradet räknades dessa gasnät som Europas stora energisparare, men idag visar sig gassystemen i hela regioner vara mycket svårhanterliga i arbetet med att minska koldioxidutsläppen. Det pågår en het diskussion om produktion, distribution och användning av gröna molekyler, framför allt när det gäller mängd, pris och transportvägar. Transmissionsnät förväntas spela en nyckelroll för energiintensiva industrier efter 2050.

Europeiskt transmissionssystem

El- och gasnät har dominerat diskussionen under de senaste decennierna, men allt fler aktörer inser nu att samhällets utfasning av fossila bränslen handlar mycket mer om en värmeomställning än om en mobilitets- och energiomställning.

Idag är 67 miljoner medborgare i EU anslutna till system för fjärrvärme och fjärrkyla, med ytterligare tillväxt som drivs av den senaste energikrisen. Byggnadsuppvärmning och -kylning samt varmvatten står dock för 31 % av EU:s primära energibehov. Av denna energi genereras över 75 % från fossila bränslen.

Nätoperatörerna måste därför tänka om för att utveckla värmenätens nya roll, parallellt med tillväxten av elnäten och omvandlingen av gasnäten.

Framåtblick

Under de kommande åren måste energinätoperatörer gå längre än att bara lösa utmaningar genom investeringar. Med brist på resurser, stigande priser och osäkra planeringsantaganden måste nätutmaningar hanteras genom att bygga intelligent infrastruktur och göra den mer motståndskraftig mot både naturliga och mänskliga hot.

Medan hela det globala elnätet behöver renoveras till 2040 (cirka 80 miljoner km), måste energinätoperatörer alltmer hantera utmaningar relaterade till kontinuerlig nätöverbelastning i realtid, optimal användning av flexibilitet och förbättrad riskhantering i relation till variabel förnybar energiproduktion. Åtgärder för att möta dessa utmaningar inkluderar lösningar för efterfrågeflexibilitet, leveransflexibilitet och energilagring. Det förväntas att mer än 1 biljon EUR kommer att investeras i energinät i Europa under de kommande 10 till 15 åren.

Nödvändiga investeringar i utvald europeisk energiinfrastruktur (i miljarder euro)

Att skapa ett holistiskt tillvägagångssätt för planering, byggnation och drift, samtidigt som man bibehåller maximal flexibilitet, är en av de största utmaningarna för det kommande decenniet. Digitalisering är en central komponent i detta sammanhang. Med tiden blir rullande prognoser från makroekonomisk nivå ner till byggnadsnivå alltmer nödvändiga för att förutse decentraliserade systemutvecklingar, vilket är avgörande för nätplanering. På grund av komplexiteten blir det allt viktigare att involvera alla relevanta intressenter i investeringsbeslut kring kraftproduktion och efterfrågan för att säkerställa tillräcklig nätkapacitet.

På global nivå står 3 000 gigawatt (GW) av förnybara kraftprojekt på tur för nätanslutning. Förseningar i nätinvesteringar försvårar uppnåendet av 1,5°C-målet för global uppvärmning. Europa har dessutom som mål att uppnå 15 % sammankoppling av Europas installerade elproduktionskapacitet till 2030. Vid byggnation av dessa nät förväntas den strama situationen med försörjning av el inte lätta, varken när det gäller personal eller tekniska resurser. En noggrant, smart och långsiktigt hanterad upphandlingsstrategi kommer därför vara avgörande.

För European Hydrogen Backbone (EHB) behöver mer än 11 000 km gasledningar byggas från grunden, vilket kräver investeringar på 80-143 miljarder EUR. Till 2030 kan CO2-infrastrukturen sträcka sig över 6 700-7 300 km och potentiellt utökas till 15 000-19 000 km till 2050. De uppskattade driftsättningskostnaderna varierar mellan 6,5 miljarder EUR till 19,5 miljarder EUR till 2030, och ökar till 9,3-23,1 miljarder EUR till 2050.

När infrastrukturen är på plats kommer optimeringen av energinätet som en enda, storskalig apparat och deras smidiga och säkra drift i allt högre grad att fungera via komplexa, mjukvarustödda och självlärande plattformar. Samtidigt är användningen av artificiell intelligens för att förbättra hälso- och säkerhetsåtgärder en viktig komponent i en bransch med ökande krav.

För nätoperatörer innebär framtiden därför mer osäkerhet, brist, och mer komplexa utmaningar med nya system och verktyg som ännu inte är en del av varje företags dagliga rutin.