Hvilken rolle kan termisk forgasning spille i fremtidens energiforsyning

Transkript

1 Hvilken rolle kan termisk forgasning spille i AgroTech seminar om termisk forgasning i Danmark Anders Bavnhøj Hansen Chefkonsulent, MSc Energinet.dk, afdeling for Energianalyse abh@energinet.dk Hvilken rolle kan termisk forgasning spille i fremtidens 1

2 $/barrel Energisystemet vurderes ift. samlet performance Energiressource Energisystem Energitjeneste Vind Sol Biomasse Naturgas Olie Kul Osv 16, 14, 12, 1, 8, 6, 4, 2,, Gasbehandling Vindvariation Historisk oliepris Olie pris Import el Vind Bølge Bio, affald mv. Kul Naturg Olie Import Bio Ethanol EL Gas Kraftvarme Anaerob El-system Fjern- og blokvarme systemer Gas Gas-systemer (metan/syntesegas/h2) Gaslagre Elektrolyse Varme Flytransport Central varmep. Decentral varmep. Termisk forgasnin Flyd. brændstoffer Flydende brændstoffer (Benzin, Diesel, Metanol, DME etc.) Varmep Kedel EV ICE/FC Export el El-proces lys, it, køl Bygn opvarmn. Sol- Procesvarme Vejtransport Banetransport Søtransport Opvarmning Procesvarme Køling Lys, it Transport Bæredygtig ressourceanvendelse Integreret energisystem Robust og effektivt (økonomisk og energimæssigt) Minimerede og stabile omkostninger (betalbar forsyning) Forsyningssikkerhed overordnet for energisystem Sandsynlighed for, at der er energitjenester til rådighed til konkurrencedygtige priser, når de efterspørges af forbrugeren uden at Danmark bringes i et uhensigtsmæssigt afhængigheds-forhold til andre lande

3 Potentiale og omkostninger til VE-el fra DK ressourcer (23 priser, excl. integrationsomkostninger) Bio-KV Vind og sol er ressourcer som kan gøre VEenergisystemet konkurrence-dygtigt med fossil energi Landvind Offshore vind (dybde over 3 m) Kystnær og offshore primære arealer

4 VEgas pris (DKK/GJ) excl. rensning og opgradering Ressourcer og omkostninger til brændstoffer (23 hvis alt biomasse allokeres til brændstoffer) 2 18 Biomasse bruges i dag primært til varme og KV Brændstof forbrug i dag vil medføre mere end 3 GW ekstra vindkraft hvis power-to-gas skal levere brændstof Gylle mv. Elektrolyse (power 2 gas) Gasolie + CO2 (235) Halm Affald Energiafgrøder Træ Forbrug af brændstof (gas+flydende) 213 Naturgas + CO2 (235) Brændstof produktion (PJ) Der er stort behov for biomassen til brændstoffer undgå unødig brug af biomasse til anvendelse, der effektivt kan erstattes med el

5 Omsætning af biomasse termisk eller anaerob? Proces-type Foder/næringsdele Ligno-cellulose Mulig recycling af stoffer Proteiner Planteolie Sukker Stivelse Cellulose Hæmicellulose Lignin Fosfor Nitrater Lignin Protein svovl selen Biogas (aneorob) ja ja ja ja ja ja nej ja ja ja delvist ja ja Forgæring (etanol) nej nej ja ja ja ja/nej nej ja ja ja ja ja ja Termisk forgasning ja ja ja ja ja ja ja ja nej nej nej nej nej Forbrænding ja ja ja ja ja ja ja jeg nej nej nej nej nej Ressource Konvertering Græs til energiafgrøde Input (PJ) Fuel (PJ) Energipil mv. Termisk Træ Termisk 4 26 Halm Anaerob/Termisk Energi Græs mv. Anaerob 6 42 Gylle Anaerob Affald Anaerob/Termisk 3 18 P2G 3 24 I alt Heraf via biogas/etoh 11 Heraf via syngas

6 Biogas estimerede produktions omkostninger fra Taskforce arbejde Kilde: Biogas i Danmark status, barrierer og perspektiver, Biogas Taskforce, Januar

7 Electricity producers and consumers OUTPUT S INPUTS Termisk forgasning GreenSyn Fuels CAPEX Scaled, currency converter from Mignard et al. Traditio nal Electrol yzer Hybrid Hybrid (alkaline) Source/ comments Plant Component MM M EUR M EUR Wood receiving and preparation: 4, Estimated Gasification 7,2 53, Carbona, including piping, setup, 45 excluding foundation Acid-gas removal (downdraft) 2,9 21,4 21,4 21,4 21,4 21,4 Mignard et al. Tar reformer 2,9 21,4 22,5 22,5 22,5 22,5 Estimated ShiftReactor 7,8 57, Estimated Gas cooling,5 3,7 3,7 3,7 3,7 3,7 Mignard et al. MethanolSynthesis&p urif. 5,9 43,6 21,8 43,6 43,6 5% cost - only 5% throughput in 43,6 traditional type Electrolysis 48, ,2 77,2 3 DKK per 7,5 kw, Mogensen, 2x 122,6 system price Gas compression and expansion 2 14,8 14,8 14,8 14,8 Removed due to pressurized fluedized gas 14,8 type reactor Oxygen generator 1,6 78,3 78,3 Utilities and offsites 1,3 76,1 37,5 37,5 37,5 37,5 Mignard et al. Miscellaneousfees 5, Mignard et al. Land,5 4,4,97,48,97,48 5 acre, 5,m2 (4x price farming land) Start-up costs 1,6 11,8 11,8 11,8 11,8 11,8 Mignard et al. CAPEX (1): Energy Flows [MW] Efficiencies [%] Traditional Plant Methanol Efficiency District Heating Efficiency Tradition al Plant Novel Concept TOTAL Novel Concept Wood 27,5 27,5 SOEC, Electricity Electricity -3,8-5,6 TOTAL 23,7 342,9 Methanol 12,6 242,7 District heating TOTAL 166,6 279,7 Compressors 7,3 8,1 Oxygen production 3,8 Expanders -14,9-13,7 Net electricity* -3,8-5,6 Med disse omkostninger kan SynFuels komme på niveau med fossile flydende brændstoffer! (16 DKK/GJ) Men behov for FUD før teknologien er der!!

8 Årlige energistrømme (Idag)

9 Årlige energistrømme (235 reference optimeret)

10 Årlige energistrømme (235 feasibility med olie reduktion) 6 mio ton CO2 pr. år Obs: Halm kunne alternativt gå til anaerob forgasning i stedet for termisk forgasning! 1

11 VE-gas som byggesten for brændstoffer VE-gas Næringsstoffer (N,P,K, humus mv.) Biogas Anaerob + rensning Metan Metan El/varme Industri Transport >5 C Biogas Termisk + rensning Katalyse SR Syntesegas ell. H2 lager 2-3 C Methanol Transport Industri mv. Næringstoffer (P mv.) 2-3 C DME Elektrolyse Alkal./SOEC >2 C -Benzin -Diesel -Kerosene Hydrogen Signatur: PE plast etc. CH4 H2 CO >8 C Ammoniak (VE-gødning)

12 Samspil mellem overordnede og lokale gasnet F.eks industri-klynge ell. kraftværks områder F.eks Ringkøbing-Skjern Nye typer af VE-gasser skal integreres vigtigt at håndtere del-net med andre gas-kvaliteter i samspil med det overordnede gasnet

13 Integration with heat is essential - building heating and proces heat Sector District heating demand (12 PJ) Low and medium Very high temp high temp proces (PJ) (PJ) Total Milk products Proces heating demand ( PJ) 2769 Paint and soap Mining and quarrying Sugar Wood Green houses etc Concrete, bricks etc Food/slaughterhouses Paper Mineral wool Other food Metal Bitumen etc Tiles/bricks etc Beverages Bakery Medicin Glass and ceramics Feed production Furniture Fish industry etc Metal products Enzymes and fertilizers Basic chemicals Cement Agriculture

14 Lagerkapacitet i energisystemet Scenarie 235 2,3 TWh Gaslagre (11 TWh metan-gas) vist som el input ved Power-to-gas Udlandsforbindelser årlig akkumuleret case 235 (2,3 TWh) Fjernvarme m. lager Individuel varmep. El- og plugin hybrid case 235 Interconnectors til balancering helt afgørende. Hvilken rolle kan Fleksibilitet fra varme og transport ikke tilstrækkeligt termisk forgasning spille i fremtidens

15 Forskning Demonstration - Implementering

16 Opsummering Der er behov for effektiv udnyttelse af biomasse ressourcen i samspil med power-to-gas til produktion af brændstoffer Termisk forgasning og brændstof katalyse er nøgle-teknologier for at realisere fleksibel brændstofproduktion (Diesel, MeOH, DME osv.) DK har styrkepositioner i forhold til at realisere denne udvikling (vind, restbiomasse, integreret energisystem, teknologi mv.) Et særligt skisma at få teknologien moden og indfaset i forhold til traditionel varme/el teknologiers brug af biomasse og forsyning af varme-markedet fremtidens energiforsyning 16

17 Tak for opmærksomheden Læs mere inkl. rapporter på: fremtidens energiforsyning 17