Kärnkraftens betydelse i Sverige

El är mer komplicerat än vad man skulle kunna tro. Eftersom det inte går att lagra stora mängder el måste den produceras i samma ögonblick som vi använder den. Dessutom måste elen ha exakt rätt spänningsfrekvens för att det inte ska bli störningar i elsystemet.

Ett kort produktionsstopp på en fabrik kan leda till att flera miljoner kronor går förlorade och kan på sikt leda till att människor kanske blir av med jobbet. Skulle en operationssal på sjukhuset plötsligt slockna kan liv äventyras, om sjukhusens backup-system heller inte fungerar. Därför är det viktigt att vi upprätthåller en hög kvalitet i vårt elsystem. Det får vi genom baskraften.

I nuläget finns det kvar åtta reaktorer i drift, och under 2016 producerade dessa reaktorer över 60 terrawattimmar el. Det är lika med 40 procent av all den el som producerades i Sverige under 2016. Om vi omsätter det i den el som svenska hushåll förbrukade under samma period får vi fram följande samhällsnytta för kärnkraften

Illustration över antal hushåll och personbilar som kärnkraften räcker till i Sverige | Uniper

* Illustrationen visar kärnkraftsproduktionen (2016) som skulle täcka elbehovet under ett år hos samtliga hushåll i Sverige. Och samtidigt räcka till att elektrifiera Sveriges samtliga personbilar. Beräkningarna är baserade på statistik från SCB.

 

Elektrifieringen av Sverige

Tillgången på el har varit en bidragande orsak till att Sverige utvecklats till en av världens främsta välfärdsnationer. Elektrifieringen kom igång i stor skala under 1900-talets första hälft. Tillgången till svenska älvar bidrog till att vattenkraften kunde byggas ut i stor skala, och därmed var det möjligt att tillgodose samhällets allt mer ökade behov av el i takt med industrins utveckling och att samhällets infrastruktur byggdes ut. Eldrivna maskiner och apparater blev snabbt en standard i varje hem. Under 1900-talets andra hälft behövdes ytterligare elproduktion, och på 70-talet byggdes de första kärnkraftverken i Sverige.

Idag har Sverige ett av världens främsta elsystem vad gäller leveransförmåga, elkvalitet och klimatavtryck. Hela 98 procent av den el som produceras i Sverige är fri från fossila utsläpp. I takt med att samhället digitaliseras och datoriseras, ställs det också allt högre krav på att elen ska vara avbrottsfri.  Vi förväntar oss helt enkelt att det ska finnas el när vi behöver den. Både vattenkraften och kärnkraften har sådana egenskaper, och därför kallas dessa kraftslag också baskraft. Tillgången till baskraft är en av svensk industris främsta konkurrensfördelar.

Läs mer om den fjärde industriella revolutionen

Kärnkraftens historia

Forskning om atomklyvning gjorde stora landvinningar under 30-talet, och på grund av Andra världskriget fokuserades initialt forskning och utveckling mest på militär användning. Det var först efter kriget som forskningen kring fredlig användning började på allvar. Världens första kommersiella kärnkraftverk startades i England 1954, och i Sverige först 1972.

En historisk bild av OKG | Uniper

Men forskningen i Sverige kom igång redan på 50-talet. Sveriges första kärnkraftverk var Ågestaverket – en trycktanksversion som också fungerade som ett kraftvärmeverk. Anläggningen startades 1963 och hade en effekt på 80 MW när den stängdes 1974. Då hade den levererat sammanlagt 800 000 MWh värme till Farsta och 415 000 MWh el. Reaktorn revs i början av 1980-talet. Före detta reaktorhallen finns fortfarande kvar och efter friklassning har hallen använts som en lokal för bland annat evenemang och utställningar.

Sveriges andra kärnkraftverk var Marvikenverket som byggdes vid Marviken nära Norrköping, var i stora delar färdigställt 1968 och var tänkt att ha en effekt på 200 MW. Syftet med verket var att både producera el och ta fram plutonium för det svenska atombombsprogrammet. Men när Sverige ratificerade icke-spridningsavtalet 1968, stängdes Marviken definitivt 1970 utan att ha laddats med bränsle eller levererat någon el.

Sveriges första kommersiella reaktor Oskarshamn 1 togs i kommersiell drift 1972 vid Oskarshamns kärnkraftverk (OKG). Aggregatet var levererat av ASEA och var en svenskutvecklad kokvattenreaktor med en effekt på 440 MW.

Mer om kärnkraftens historia

Kärnkraften i elsystemet

Elektricitet förbrukas i samma stund som det produceras, vilket ställer höga krav på synkronisering mellan elproduktion och eldistribution. Elsystemet måste i realtid kunna hantera förändringar i utbud och efterfrågan på el. För att det ska vara balans mellan produktion och förbrukning, bör spänningsfrekvensen i elnätet ligga på 50 Hz – inte mindre än 49,9 Hz och inte mer än 50,1 Hz.

Systemets förmåga att upprätthålla spänningsfrekvensen även vid snabba avvikelser, är beroende av den så kallade svängmassa de olika kraftslagen kan erbjuda. Med mycket svängmassa får systemet den tid som behövs för att justera spänningsfrekvensen och är därmed mer stabilt, elkvaliteten blir bättre. Med lite svängmassa är det svårare att upprätthålla spänningsfrekvensen, och systemet blir mindre stabilt, elkvaliteten försämras.

Kärnkraften och vattenkraften drivs av stora generatorer, som bidrar till en majoritet av svängmassan i systemet. Sol- och vindkraft bidrar i dagsläget inte till svängmassa, och ju högre andel väderberoende elproduktion desto mer instabilt blir systemet.

Så här skapas svängmassa

En spänningsfrekvens under 49,0 Hz leder till störningar i eldistributionen. Problemen kan börja med en mindre lokal störning, där frekvensfallet snabbt kan eskalera och spridas till andra områden, för att därefter orsaka en total systemkollaps med flera timmars avbrott.

Utan kärnkraft skulle elnätet inte klara att hålla frekvensen över 49 Hz vid en plötslig störning i systemet, under tre procent av tiden vilket skulle innebära en förhöjd risk cirka 11 dagar under ett år.  

Kärnkraft och säkerhet

Varje kärnkraftverk har ett mycket omfattande säkerhetssystem som ska förebygga fel, motverka att fel leder till haveri, och lindra konsekvenserna av ett haveri. Säkerheten går alltid först i driften av våra kärnkraftverk, vid minsta tveksamhet av att säkerheten är i fara stängs reaktorn ner av driftansvarig. Varje reaktor har också ett inbyggt system som gör att den kan snabbstoppa sig själv om det uppstår ett tekniskt fel.

I Sverige är det Strålsäkerhetsmyndigheten (SSM) som utövar tillsyn av den verksamhet som kärnkraftverken bedriver. SSM har full insyn i verksamheten och kan när som helst göra kontroller och besiktningar, och har då mandat att stänga en reaktor.

Det finns också internationella nätverk i kärnkraftsbranschen där säkerhetsaspekterna står högst på agendan, och där aktörerna delar med sig av nya erfarenheter, metoder och rutiner. Genom det här utbytet av kunskap, har alla anläggningar i världen förutsättningar att hela tiden förbättra sitt säkerhetsarbete och ha den högsta säkerhetsnivån.

Kärnkraften i världen

I ett globalt perspektiv finns det idag cirka 450 kärnkraftsreaktorer i drift, som tillsammans producerade 2 476 terrawattimmar under 2016. Det kan jämföras med hela Sveriges elproduktion på 152 TWh under samma år.

 

Illustration över kärnkraftsutbyggnaden i världen | Uniper

År 2015 och 2016 driftsattes totalt 20 reaktorer vilket är den högsta siffran på 25 år. Och antalet nya reaktorer förväntas öka framöver. Just nu är över 50 reaktorer under byggnation världen över. I ljuset av att det finns 450 reaktorer i drift är det en ansenlig kapacitetsökning. IAEA, FN:s atomenergiorgan, räknar med att kärnkraftskapaciteten kan komma att fördubblas till år 2050 jämfört med dagens nivå.

Ryssland bygger just nu sex reaktorer inom landet och har även pågående exportprojekt i andra länder, till exempel Vitryssland, Kina, Ungern, Indien, Iran och Turkiet. I Japan försöker man starta så många reaktorer man kan eftersom man blivit så beroende av dyr naturgasimport efter Fukushima-olyckan. Indien bygger just nu fem reaktorer för att kunna minska sitt beroende av kolkraft.

Anledningen till ökningen är att majoriteten av världens länder har förbundit sig till att minska sina fossilutsläpp för att kunna nå FN:s klimatmål att hålla den globala uppvärmningen under 2 grader. Kärnkraft tillsammans med förnybar elproduktion som vind- och solkraft, anses vara den enda vägen att kunna fasa ut fossila bränslen som olja, kol och gas.

FN:s klimatpanel, IPCC, och det internationella energiorganet, IEA, lyfter också upp kärnkraftens roll i att bekämpa klimathotet. IEA nämner att det kommer att behövas cirka 1000 GW kärnkraft år 2050 för att klara klimatmålen. Det motsvarar en fördubbling av dagens kapacitet.

OKG med klarblå himmel i bakgrunden | Uniper

Mer om svängmassa

Uniper logotype | Uniper Turbinaxel | Uniper

Mer om framtidens kärnkraft