Økonomisk/teknisk analyse af power-togas i energisystemet

Transkript

1 Økonomisk/teknisk analyse af power-togas i Gastekniske dage maj 2015 Anders Bavnhøj Hansen, Chefkonsulent, MSc Energinet.dk, afdeling for energianalyse

2 Energiforligs-analyserne viser flere retninger - hvad er rollen for Power-to-gas? Scenarier El-analyse Idag Brutto brændsels-forbrug 2050 Gas-analyse Samf. øk. omkostning Jo mindre biomasse der må anvendes desto større er behov for Power-to-gas (P2G) produktion af brændstoffer. Vind-scenariet har høj energiforsyningssikkerhed og bæredygtighed, men langsigtet ca. 8% dyrere end fossil reference Hvordan bruger vi P2G økonomisk effektivt i systemet - så vindsporet kan blive konkurrencedygtigt? Økonomisk-teknisk analyse af Power-togas i

3 $/barrel Energisystemet vurderes ift. samlet performance Energiressource Energisystem Energitjeneste Vind Sol Biomasse Naturgas Olie Kul Osv 160, 140, 120, 100, 80, 60, 40, 20, 0, Gasbehandling Vindvariation Historisk oliepris Oliepris 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) Systemets evalueres i analysen i forhold til den samlede performance 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. Systemets evne til at dæmpe stød på ressourcesiden i forhold til omkostninger til energitjenester (lave -faktorer) PrisInklRisikoAfdækning = PrisExclRisikoAfdækning + Pris-sikring = EtjPris + n x (RessourcePrisSikret RessourcePrisSpot)

4 2014

5 Lagerkapacitet i Scenarie ,3 Gaslagre (11 metan-gas) vist som el input ved Power-to-gas Udlandsforbindelser årlig akkumuleret case 2035 (2,3 ) Fjernvarme m. lager Individuel varmep. El- og plugin hybrid case 2035 Fjernvarme med ekstra sæsonlagre Lagerkapacitet fra elbiler og varmepumper er vigtig til korttidsbalancering men har minimal betydning for lagring af større energimængder fra fluktuerende vindkraft Økonomisk-teknisk analyse af Power-togas i

6 Fleksibelt elforbrug til balancering og netreserve Fleksibelt elforbrug analyseres som netreserve Fleksibelt elforbrug som netreserve kan øge udnyttelsen af transmission Vind+Sol (blå) Samlet elforbrug (rød) Fleksibelt elforbrug som netreserve -heraf fleksibelt elforbrug (grøn) Fleksibelt elforbrug kan potentielt dække behov Simuleret behov for regulerkraft (5 min interval) Det fleksible elforbrug i 2035 er stort. Anvendelsen er analyseret i forhold til: - Regulerkraftydelser - Supplerende netreserve i transmission. DK1 Økonomisk-teknisk analyse af Power-togas i

7 VE-el ressourcer i DK (mængde og cost of energy for 2030 excl. integration) Landvind Bio-KV Beregnet ved 4% diskontering og teknologidata-katalog 2014/2015 For sol er ikke vist barmarks anlæg. Potentiale til at gøre vindkraft konkurrencedygtigt med fossil elproduktion Landvind i DK er i særlig grad en omkostningseffektiv VE-ressource

8 Vindkraft omkring Danmark Danmark er lilleput. 128 Norge Det nordiske prisområde 137 Sverige 397 Samlet for det Det nordiske prisområde Vindproduktion i det nordiske prisområde forventes fordoblet fra i dag til Det regionale og dermed det danske elmarked bliver stadig mere præget af vindkraft UANSET udbygningshastighed af dansk vindkraft GW 2 GW Danmark 13 5 GW 19 6 GW Nordtyskland GW GW 13 5 GW 21 8 GW GW GW Vigtigt at DK gøres klar til at integrere vindkraft uanset om vi selv bygger meget eller bruger den vindkraft der kan forventes omkring os

9 System-analyse af elektrolyse case 2035 Case: 12 GW vind + 7,5 GW sol Case SOEC fuldt markedsmoden - Efficiency (LHV): 0,8 - Capex: 4,5 miodkk/mw DKK/MWh/5990 årstimer

10 VEgas pris (DKK/GJ) excl. rensning og opgradering Ressourcer og omkostninger til brændstoffer (2030 hvis alt biomasse allokeres til brændstoffer) Bruges i dag primært til varme og kraftvarme Dagens brændstof forbrug ville kræve over 30 GW ekstra vindkraft. + P2G (+ CO2-kilde) + konvertering Marg. bio mv. Gylle mv. Elektrolyse (power 2 gas) Gasolie + CO2 (2035) Halm Affald Energiafgrøder Træ Forbrug af brændstof (gas+flydende) 2013 Naturgas + CO2 (2035) Brændstof produktion (PJ) Der er stort behov for biomassen til brændstoffer undgå unødig brug af biomasse til anvendelse der effektivt kan erstattes med el Økonomisk-teknisk analyse af Power-togas i

11 Vækst i energitjenester transporten vokser! Proces varmepumper Fjernvarme Overskudsvarme Sektorer med stort brændstof-behov Behov for brændstoffer til transport-sektoren vigtigt at andre sektorer omlægges til el hvor det er muligt, herunder i varmesektoren

12 Alternative drivmidler til transport (2035) Obs: AD version høringsversion P2G (brint og syngas) relevant som feedstock for syntetiske brændstoffer og (på længere sigt) brændselscelle køretøjer Økonomisk-teknisk analyse af Power-togas i

13 Gassystemet som energilager og integrator Gradvis omstilling af gas fra naturgas til VE-gas af forskellige kvaliteter (SNG, syntesegas, elektrolysegas) Integrationen af VE-gasser i energisystem kræver viden om forskellige gastyper og samspil med transmission Optimering af Power2Gas til markedspriser el, varme, gas øger fleksibilitet og omkostningseffektivitet El-pris VEgas -pris Varme-pris Økonomi skteknisk analyse af Power-

14 Samspil mellem overordnet og lokale gasnet 8 Sammenhængende periode på 1 uge med højeste residualforbrug GW Uge med lav vindkraft Forbrug Landvind Havvind Kystnære Sol kl kl kl kl kl kl kl. 00 Start: Onsdag d. 12. december 2007 kl. 12 Nye typer af VE-gasser skal integreres vigtigt at håndtere del-net med andre gas-kvaliteter i samspil med det overordnede gasnet

15 2035 scenarie fossilfri el og varme

16 Variations-studie feasibillity - udfasning af olie

17 Forskning Demonstration - Implementering

18 Sammenfatning Power to gas perspektiv DK har meget store og gode vindkraft potentialer land/kyst/hav DK er i en vind domineret region uanset om vi selv udbygger Langsigtet potentiale på op til 7,5 GW solceller supplerer vind godt. Balancering af el mest effektivt med udlandsforbindelser og fleksibelt elforbrug. El-Gas-El lagring er relativt dyrt alternativ og lavere virkningsgrad. Men gas vigtigt som spidslast elkapacitet! En stor udfordring at få produceret brændstoffer til transport: Power-to-gas har en væsentlig rolle ved produktion af brændstoffer Elektrificering vigtigt for at afkoble forbruget af brændstoffer Prioritering af biomasse til brændstoffer vigtigt. Gas-systemet (inkl. subnet) vigtigt til spidslast el, som brændstof integrator og energilager Vigtigt med samspil mellem bioforgasning og power-to-gas ved brændstofproduktion og brug af overskudsvarme til industri og fjernvarme for at skabe konkurrencedygtige VE-brændstoffer

19 Tak for opmærksomheden Link: Økonomisk-teknisk analyse af Power-togas i