2050 kan storskaliga värmepumpar i fjärrvärmenätet vara den mest kostnadseffektiva tekniken för att värma bostäder och kontor i svenska städer. I alla fall om hög efterfrågan på biomassa fortsätter pressa upp priserna. Det innebär att el blir den klart största insatsvaran i våra fjärrvärmenät.
Hur kan svenska städer kostnadseffektivt möta efterfrågan av både el och värme år 2050, under förutsättning att de fossila utsläppen är noll? Det modellerade en studie från Chalmers i två scenarier där utbygganden av elnäten har varit olika stor. Studien har utgått från sex svenska städer med olika förutsättningar.
Ett avgörande antagande i studien är att efterfrågan av biomassa, som olika restprodukter från skogs- och trävaruindustrin, spås öka kraftigt från till exempel industrin och raffinaderier. Industrierna förväntas efterfråga gröna kolatomer för att kunna producera olika fossilfria produkter och bränslen, men redan vid dagens priser vinner värmepumpar mot förbränning av biomassa. Den ökade efterfrågan på biomassa driver upp priset, inte minst eftersom biomassa är en ändlig resurs.
Scenario ett – bra möjligheter till eldistribution
Studien kommer fram till att i scenariot där elnäten byggts ut i takt med ökat elbehov – till en nivå liknande dagens – domineras värmeförsörjningen av storskaliga värmepumpar i fjärrvärmenätet ihop med värmelager, i alla sex städer.
Orsaken är att det finns tillgång till el till låga priser från främst vind- och vattenkraft i omgivande regioner, tack vare de goda möjligheterna att distribuera el in till städerna. Flexibilitet och energilager som batterier bidrar till att den importerade elen kan användas.
De här resultaten gäller även vid försiktiga antaganden om prestandan i framtida värmepumpar liksom vid höga investeringskostnader för värmepumpar. En viktig slutsats är att värmesystem som domineras av den här typen av el-till-värme är kostnadseffektiva så länge distributionen av el till städerna inte är hårt begränsad och biomassapriserna inte är väldigt låga.
Scenario två – begränsade möjligheter till eldistribution
I det andra scenariot antas att elnäten in till städerna har en lägre kapacitet, motsvarande 60 procent av det första scenariot. Här blir kraftvärme främst eldad med biomassa huvudkällan till värme, som i vissa städer kompletteras av storskaliga värmepumpar.
De antaganden som gjorts i modellen får dock stor betydelse för resultatet att distribution av el in till städerna blir det mest kostnadseffektiva för att lösa behovet av el och värme. Modellen har utgått från att det finnas gott om billig elproduktion utanför städerna.
Eftersom biomassa används i stor utsträckning inom den nordiska fjärrvärmen får dess prisnivå stor betydelse i modellen. Värmepumpar blir den primära värmekällan när priset på biomassa är 20 euro per MWh eller högre. Vid lägre priser sker ett skifte mot värmesystem baserade på kraftvärme i alla städer.
Tillgången till eventuell spillvärme från industrier i städerna innebär dock att behov av kraftvärme trängs undan. I till exempel Skellefteå, som har mest spillvärme tack vare smältverket Rönnskär, minskar behovet av kraftvärme även när biomassapriset faller.
Utan värmepumpar i systemen stiger kostnaden för värme kraftigt i takt med ökande biomassapriser. Dessutom bidrar värmepumpar till ökad riskspridning genom att de minskar beroendet av en konkurrensutsatt råvara som biomassa. Sammantaget markerar det tydligt värmepumparnas betydelse.
Om studien
Studien har undersökt hur sex svenska städer kostnadseffektivt kan klara sin energiförsörjning 2050 och samtidigt vara fossilfria. De undersökta städerna är Göteborg, Luleå, Malmö, Norrköping, Skellefteå och Stockholm.
Resultatet är att el skulle kunna stå för 70–85 procent av värmeproduktionen i fjärrvärmenätet, främst från storskaliga värmepumpar. För att inte överskatta värmepumparnas betydelse har studien antagit värmepumpar med förhållandevis låg verkningsgrad (motsvarande verkningsgraden för luftvärmepumpar).
Studien har utgått från industrins behov av el och vätgas, laddinfrastruktur till transportsektorn och städernas behov av värme och el. Tillgången till el och värme utgås komma från vindkraft och kärnkraft via kraftledningar in till städerna, solceller, restvärme, kraftvärme, värmelager och batterilager.
Författare till rapporten är Joel Bertilsson, Filip Johnsson & Lisa Göransson, Chalmers.
