Framtidsscenarier underlättar beslutsfattande om energisystemet

Modellbaserade framtidsscenarier kan vara till hjälp för att skapa framtidens hållbara energisystem, även på kommunal nivå. Med framtidsscenarier anpassade till den lokala kontexten och en nära dialog mellan forskare och beslutsfattare skapas bättre förutsättningar för att formulera och förverkliga samhällsförändringen lokalt.

Författare: Anna Krook-Riekkola och Carina Lundmark

Projekt inom MESAM: Den svenska stadens omställning till ett hållbart energisystem – kan modeller stötta beslutsprocessen?

Energisystemet är pulsen i samhället och omfattar allt som har med energi att göra. I takt med att vi ställer om våra samhällen, elektrifierar industri och transporter och utforskar nya effektiviserings­möjligheter, står vi inför betydande utmaningar när det gäller att planera framtidens energi­system. Världen över pågår nu genom­gripande förändringar av hur samhällen producerar, distribuerar och använder energi. De globala målen är bland annat att minska koldioxid­utsläppen, öka energieffektiviteten och främja hållbara teknologier. Även om den globala utmaningen är gemensam, skiljer sig länders drivkrafter, mål och styrning åt. Länder har även olika förutsättningar och det finns inte en given lösning för hur energiomställningen kan genomföras.

Sveriges tillgång till inhemska energikällor som vattenkraft och ett väl fungerande elnät utgör en stark grund för elintensiva industrier, både svensk industri som ställer om och industri som flyttar in. Dessa industrier bidrar till att minska de globala klimatutsläppen och kan generera nya arbetstillfällen och ökad välfärd. En ökad elektrifiering av industrin kräver en ökad inhemsk produktion av fossilfri el. Även om Sverige har bra förutsättningar för fossilfri el så finns det inte oändligt mycket. Vi behöver därför även effektivisera vår energianvändning för att nå klimatmålen.

Att planera för framtidens hållbara energi­system i Sverige är komplext och kräver beslut både på nationell och lokal nivå. I vårt forskningsprojekt studerar vi om insikter från energisystemmodeller kan vara ett verktyg för lokala beslutsfattare som arbetar med omställningen i praktiken i Sveriges kommuner.

Ovissa framtidsbehov

När vi forskare analyserar energisystemets framtid handlar det om hur vi kan ­tillgodose samhällets framtida energibehov på ett så kostnadseffektivt sätt som möjligt utifrån de resurser vi har. Samtidigt tar vi hänsyn till faktorer som teknologiska framsteg och prisutveckling, utan att kompromissa med ­andra viktiga mål i samhället. En sådan analys kräver en lång tidshorisont, ofta tio till femtio år framåt i tiden.

Inom en sådan tidsrymd kan mycket hända. När det gäller energisystemet ser vi främst förändringar inom elektrifiering, förnybara energikällor, energilagring och flexibilitet. Övergången till elbilar går snabbt, medan det tar längre tid att elektrifiera tyngre fordon och industrier. Vissa tekniker, som elektrolys, används redan i mindre skala men förväntas användas storskaligt i framtiden. Andra tekniker, som små modulära kärnreaktorer, går åt motsatt håll, där mindre enheter potentiellt kan sänka kostnaderna och bättre anpassas till det nya elsystemet.

Vi vet inte när dessa tekniker blir fullt tillgängliga eller hur mycket de kommer att kosta. Inte heller har vi svar på vilka behov och preferenser människor kommer att ha i framtiden, exempelvis hur vi kommer att transportera oss till jobbet eller skolan och om vi kan tänka oss att cykla eller samåka. På grund av alla osäkerheter är det svårt att exakt beräkna hur mycket el samhället kommer att behöva. Det är högst sannolikt att efterfrågan på el kommer att öka, men med hur mycket är svårt att förutsäga i dag.

Möjligt med radikala förändringar

Pandemin har omformat vår syn på männi­skors och samhällens förändringspotential. Före pandemin var det en utmaning att föreställa sig omvälvande scenarier där vanor radikalt förändrades, som till exempel att arbeta hemifrån för att minska resandet. Pandemins påverkan på människors vardag har gett oss en viktig insikt: vi har möjlighet att omforma vårt beteende, och det kan innebära att energi­systemet behöver anpassas till radikalt annorlunda framtidsscenarier.

Genom att använda modeller och framtids­scenarier kan vi systematiskt analysera vad vi vet och inte vet om energisystemets utveckling under olika förhållanden. Tidigare grundade forskare ofta sin framtidsanalys i samtiden, ibland kallat ”business-as-usual”. Vår forskning utgår i stället från en eller flera önskvärda framtidsbilder. Vi undersöker sedan hur samhället kan komma dit.

Scenarier som beslutsverktyg

Komplexa energisystemmodeller har länge fungerat som stöd för beslutsfattare på ­nationell nivå. På den nivån finns experter som har resurser att ta emot och förstå resultaten från de komplexa modellerna. Det är inte lika vanligt på kommunal nivå, där enklare modeller i stället har varit vanliga. Dessa enklare modeller kan dock leda till felaktiga slutsatser när energisystemet blir alltmer komplext. Forskningstrenderna pekar därför mot att använda mer avancerade modeller även på kommunal nivå.

I detta finns två betydande utmaningar. Den ena handlar om att dessa mer komplexa ­modeller tar längre tid att utveckla och ­anpassa, eftersom besluten på lokal nivå är mer detaljerade och måste återspegla den specifika kontexten. Den andra utmaningen är att det ofta saknas experter som kan tolka modellresultaten på kommunal nivå.

Allt detta påverkar både vilka analyser som kan göras och hur resultaten kan användas. Trots utmaningarna är komplexa modeller ovärderliga för att strukturera och jämföra olika åtgärder och alternativ. De kan ge ökad förståelse för hur styrmedel slår olika i olika sektorer och hur en åtgärd i en sektor kan påverka möjligheten att ställa om i andra sektorer.

Minskad risk för suboptimering

I vår forskning använder vi oss av så kallade teknoekonomiska optimeringsmodeller, där vi beaktar både energitillförsel- och energi­användarsektorer. Med hjälp av modellerna kan vi undersöka hur de olika delarna i energi­systemet samverkar för att möta de framtida energirelaterade behoven till en så låg kostnad som möjligt.

Att inkludera hela energisystemet hjälper oss att undvika suboptimeringar som kan göra systemet dyrare. Genom att fokusera på olika klimat­mål och emissionsbaserade mål på längre sikt undviker vi suboptimering över tid. Våra modeller kan exempelvis identifiera ­vilka åtgärder som behövs, när och i vilken sektor, för att nå nettonollutsläpp av koldioxid år 2045 till lägsta möjliga kostnad.

Dialogen avgörande

Inom forskningsprojektet har vi samarbetat nära med myndigheter och kommuner för att undersöka och bedöma metoder att kommunicera modellgenererade scenarier. Vår tvär­vetenskapliga analys visar att dialogens genomförande är avgörande, både för den information som vi forskare får om praktiska utmaningar inom energiomställningen och för deltagarnas förståelse och vilja att ta itu med problemen.

Utifrån våra erfarenheter kan vi konstatera att en framgångsrik dialog kräver grundläggande förståelse för energisystemet. Utan insikt om energisystemets komplexitet och dess ­inbördes sammanhang tenderar diskussionen att fastna i modellens begränsningar snarare än att fokusera på åtgärdernas konsekvenser för omställningen. Många praktiker har en benägenhet att snabbt ifrågasätta osannolika utfall, utan att förstå vad som driver modellen eller vilka antaganden som ligger bakom olika resultat.

Det är också viktigt att resultatet upplevs som relevant och användbart. Om vi som forskare vänder oss till exempelvis aktörer på kommunal nivå måste innehållet vara nedbrutet och förklarat i en lokal kontext. Både våra projektbaserade erfarenheter och tidigare forskning visar att upprepade möten skapar bättre förutsättningar för förståelse och förändring jämfört med enstaka kunskaps­utbyten.

Scenarier kan forma framtiden

Både nationella och lokala exempel visar på energiomställningens möjligheter. Tysklands nationella strategi för övergång till förnybar energi, Energiwende, har involverat subventioner för sol- och vindkraft, vilket lett till en markant ökning av förnybar energi. I Skellefteå har kommunen tillsammans med energi­bolaget Skellefteå Kraft arbetat intensivt för att skapa förutsättningar för etableringen av en batteri­fabrik, inklusive infrastruktur som kraft­ledningar, vägar och hela bostadsområden.

Exemplen betonar vikten av både nationella och lokala insatser för en framgångsrik energi­omställning. I en sådan process är modell­genererade framtidsscenarier värdefulla verktyg för att främja dialog och stödja beslutsfattare i att formulera och förverkliga samhälls­förändringen. ■

Om studien

Syfte: Identifiera om och hur systemförståelse från modellerna kan nå ut till dem som arbetar med omställningen i praktiken. Syftet uppfylls genom att låta politiker och tjänstemän på lokal nivå ta del av olika typer av material (rapport, föreläsning, labbmaterial) där scenarierna presenteras, för att undersöka vilken kommunikationsform som ger bäst systemförståelse.

Projekttid: 2018­­–2024.

Format: Fyra scenarier som tagits fram med TIMES-City, en energisystemmodell med fokus på staden.

Deltagande forskare: Anna Krook-Riekkola, biträdande professor och Carina Lundmark, biträdande professor, Luleå tekniska universitet.