Biomasse ved konventionel landbrugsdrift

Transkript

1 6/14/216 FREMTIDENS DRIVMIDLER I TRANSPORTSEKTOREN EL OG ELECTROFUELS I OMSTILLING TIL 1% VEDVARENDE ENERGI BRIAN VAD MATHIESEN bvm@plan.aau.dk IDA Grøn Teknologi og IDA Teknologivurdering, Danmarks Naturfredningsforening og Det Økologiske Råd IDA INGENIØRFORENINGEN, København, 13 Juni 216 SUSTAINABLE ENERGY PLANNING RESEARCH GROUP AALBORG UNIVERSITY 45 Biomasse ved konventionel landbrugsdrift OPTIMISTEN: CA. 3 PJ PESSIMISTEN: 165 PJ REALISTEN: 2 PJ PJ (26) Danish Energy Agency (26) IDA Energy Plan 23 (29) IDA Climate Plan 25 (211) CEESA 25 (212) Danish Commission on Climate Change (212) Gylling et al. (212) Elbersen et al. (214) Wenzel et al. Excluding energy crops + algae Excluding algae Including all biomass resources 2 1

2 6/14/ % 25 Bioenergy potential (PJ/year) BIOMASSE- POTENTIALET AFHÆNGER AF LANDBRUGET % 2% 15% 1% % of Reference (-) % 26 % 25 No Feed Import Feed Import No Animals Recommended Vegetarian 18 April Reference 212 Organic Aalborg, FarmingDenmark New Diets Selfsufficiency 3 Typer af biomasse 16 PJ, Biomassepotentialer Wood Straw Biodegradable waste Biomass to biogas Energy crops Slurry fibre fraction Algae (blue biomass) Other bioenergy (26) Danish Energy Agency (26) IDA Energy Plan 23 (29) IDA Climate Plan 25 (212) Danish Commission on Climate Change (212) Gylling et al. (212) Elbersen et al. (214) Wenzel et al. (211) CEESA

3 6/14/216 Biomasseforbrug i Danmark 16 Biomasseforbrug i Danmark, PJ Biomasseforbrug eget Biomasseforbrug import 5 Biomasseforbrug i Danmark 16 Biomasseforbrug i Danmark, PJ Halm Skovflis Brænde Træpiller Træaffald Affald, bionedbrydeligt Bioolie Biogas Brænde import Skovflis import Træpiller import Bio ethanol import Biodiesel nettoimport 5 PJ import Restpotentialer: ca. 1 PJ træ ca. 3 PJ halm ca. 25 PJ biogas + energiafgrøder 6 3

4 6/14/216 BIOMASSEUDFORDRINGEN, GLOBALT Global energy perspective Danish energy perspective GJ BIO PR. CAPITA ER HØJT GLOBALT EJ / year 8 6 PJ / year Current Future Max Min Current Future Max Min Primary energy supply Biomass potentials Primary energy supply Biomass potentials 7 BIOMASSEUDFORDRINGEN, GLOBALT Global energy perspective Danish energy perspective GJ BIO PR. CAPITA ER HØJT GLOBALT EJ / year 8 PJ / year Transportbehov nu Transportbehov nu 1 Biomasseforbrug Current Future Max Min Current Future Max Min Primary energy supply Biomass potentials Primary energy supply Biomass potentials 8 4

5 6/14/216 4 ÅR = STABIL ENERGI- FORSYNING MINDRE CO2 OMKOSTNINGSEFF. Indeks '82 '84 '86 '88 '9 '92 '94 '96 '98 2 '2 '4 '6 '8 '1 Energiforbrug Danmark Danmark BNP Primær energiforsyning, PJ Vind '71 '72 '73 '74 '75 '76 '77 '78 '79 '8 '81 '82 '83 '84 '85 '86 '87 '88 '89 '9 '91 '92 '93 '94 '95 '96 '97 '98 '99 ' '1 '2 '3 '4 '5 '6 '7 '8 '9 '1 '11 '12 Biomasse Olie Naturgas Kul og koks Vedvarende energi m.m. 9 Man kan omstille transporten til VE (CEESA, 211) 1 Lower increase in demand 2 Change investment strategy and modal Shift 3 More efficient vehicles 4 Large potential for electric cars and direct electricity but.. 5 Renewable energy fuels for trucks + aviation + sea Transit (%) Denmark National 1% International (5%) Other Countries Transit (1%) 5

6 6/14/216 25% Vind 11 The next step? 5% vind 12 6

7 6/14/216 The dilemma Fuels for the hard part of transport? 13 7

8 6/14/216 Passenger Transport Direct Electrification Battery Electrification Hydrogen Fermentation (Fuel excl. Ships) to Methanol Fermentation (Energy) to Methanol Biomass Hydrogenation to Methanol: Steam Gasification Biomass Hydrogenation to Methanol: Partial Oxidisation Gasification CO2 Hydrogenation with CCS (Including Biomass) to Methanol CO2 Hydrogenation with CCS to Methanol CO2 Hydrogenation with Carbon Trees to Methanol Co-electrolysis with CCS (Including Biomass) to Methanol 6/14/216 Copenhagen 15 Elec. H2 Methanol/DME Methane Co-electrolysis with CCS to Methanol Co-electrolysis with Carbon Trees to Methanol Biogas Hydrogenation to Methane Biomass Hydrogenation to Methane CO2 Hydrogenation with CCS (Including Biomass) to Methane CO2 Hydrogenation with CCS to Methane CO2 Hydrogenation with Carbon Trees to Methane Co-electrolysis with CCS (Including Biomass) to Methane Co-electrolysis with CCS to Methane Co-electrolysis with Carbon Trees to Methane Electrici Bioenerg Total (P Freight Transport Direct Electrification Battery Electrification - NA Hydrogen Fermentation (Fuel excl. Ships) to Methanol Fermentation (Energy) to Methanol Biomass Hydrogenation to Methanol: Steam Gasification Biomass Hydrogenation to Methanol: Partial Oxidisation Gasification CO2 Hydrogenation with CCS (Including Biomass) to Methanol CO2 Hydrogenation with CCS to Methanol CO2 Hydrogenation with Carbon Trees to Methanol Co-electrolysis with CCS (Including Biomass) to Methanol 6/14/216 Copenhagen 16 Elec. H2 Methanol/DME Methane Co-electrolysis with CCS to Methanol Co-electrolysis with Carbon Trees to Methanol Biogas Hydrogenation to Methane Biomass Hydrogenation to Methane CO2 Hydrogenation with CCS (Including Biomass) to Methane CO2 Hydrogenation with CCS to Methane CO2 Hydrogenation with Carbon Trees to Methane Co-electrolysis with CCS (Including Biomass) to Methane Co-electrolysis with CCS to Methane Co-electrolysis with Carbon Trees to Methane Electric Bioener Total (P 8

9 6/14/216 Electrofuels: Hydrogenation af gasifiseret biomasse (Til tung transport) METHANOL, DME ELLER METHAN? MULIGHED FOR NUL - BIOMASSE I Smart Energy Systems kan vi på sigt udfase biomasse med electrofuels 75% vind 18 9

10 6/14/216 Transportbehov nu og frem Danmark 214 Person transport 1 PJ Resten 13 PJ Lastbiler/busser 3 PJ Varebiler 23 + skibe + andet forbrug i dag ca. 23 PJ forbrug i 25? Verden 18 EJ til transport i dag Op mod 17 EJ i 25 2 EJ i biomassepotentiale Biomasse potentiale 2 PJ % i blandingskrav Sammenligning af 22 energisystemet Uden VE i transport men med tog (EU 2,3%,,6%) Reference 22 biodiesel + import (EU 7,7% 5,5%) Kun Biodiesel (EU 1%, 8,3%) Kun Bioethanol 1G (EU 1%, 8,3%) Kun Bioethanol 2G (EU 1%, 4,5%) Kun Biogas (EU 1%, 4,5%) Kun Elbiler (EU 1%, 2,3%) Electrofuels (EU 1%, 4,5%) * Angivet er procentsats målopfyldelse i henhold til EU krav og beregnet reel procentsats af brændselsforbrug i transport. NY, IKKE OFFENTLIG- GJORT ANALYSE 2 1

11 6/14/216 Resultater på 1% krav (ikke sammenlignelige behov) 3 Energy used for fuel production 25 2 PJ 15 1 Electricity Energy crops/corn Manure Straw and wood Fuel demand 5 Ref 22 Biodiesel 1G Bioethanol 1G Bioethanol 2G Biogas EVs Electrofuels (Alkaline) *Bio ethanol 2G, biogas og electrofuels (her methanol) dækker kun ca. halvdelen af transportbehovet i forhold til de øvrige pga. det tæller en faktor 2 i henhold til iblandingskrav. **Elbiler dækker mere af transportbehovet end de øvrige, pga. vi kun beregner en 6% VE el andel (tæller en faktor 5). 21 Resultater på 1% krav (ikke sammenlignelige behov) 4 Energy used for fuel production 35 3 PJ Electricity Energy crops/corn Manure Straw and wood Fuel demand 1 5 Ref 22 Biodiesel 1G Bioethanol 1G Bioethanol 2G Biogas EVs Electrofuels (Alkaline) *Bio ethanol 2G, biogas og electrofuels (her methanol) dækker kun ca. halvdelen af transportbehovet i forhold til de øvrige pga. det tæller en faktor 2 i henhold til iblandingskrav. **Elbiler dækker mere af transportbehovet, pga. 6% VE andel og højere virkningsgrad og på trods af det tæller en faktor 5 i henhold til iblandingskrav

12 6/14/216 4 Resultater 1% krav, Marginale omkostninger (negativt er overskud) Marginal costs Ref 22 Biodiesel 1G Bioethanol 1G Bioethanol 2G Biogas EVs Electrofuels (Alkaline) Annual Investment costs Fixed operation costs Variable costs Marginal annual costs *Bio ethanol 2G, biogas og electrofuels (her methanol) dækker kun ca. halvdelen af transportbehovet i forhold til de øvrige pga. det tæller en faktor 2 i henhold til iblandingskrav. **Elbiler dækker mere af transportbehovet, pga. 6% VE andel og højere virkningsgrad og på trods af det tæller en faktor 5 i henhold til iblandingskrav. *** Teknologipriser fra Energistyrelsen for 22. Brændselspriser ækvivalent til 13 $/tønde. 23 IDAs Energivision 25 Et Intelligent 1% Vedvarende Energisystem for Danmark MED ELECTRO- FUELS 12

13 6/14/ Brændselsforbrug Primary Energy Supply (TWh/year) = 2 PJ i DK 215 ENS Vind 25 IDA Coal Oil Gas Biomass/waste Onshore Offshore PV Wave/tidal Geothermal Solar thermal. Elhandel og priser på biomasse har stor betydning for biomasseforbrug IDA PJ/år Energistyrelsen PJ/år DEA Wind 25 IDA 25 Minimum demand Danish biomass potentials range Central scenarios Biomass demand according to fuel and electricity prices Danish share of world biomass potentials 13

14 6/14/216 Anvendelsen af biomasse i vedvarende energisystemer Knap ressource skal anvendes effektivt Højeste værdiskabelse vinder Produkter, kemi, lægemidler Energiformål vil være sidst i køen el og varme vil tabe til transport Anvendelse er forbundet med typen af biomasse 27 Nøgle biomasseteknologier i vedvarende energisystemer Gasificeret biomasse og biogas Elbaserede transport biobrændsler (Electrofuels) Fleksible kraftværker (på gas) Undgå ren varmeproduktion eller baseload udnyt til kraftvarme Tænk affald og biomasse sammen En del ud som gas andet til materialer andet til forbrænding. Tænk affaldsforbrænding sammen med geotermi 28 14

15 6/14/216 Svar på spørgsmål? anvendelsesmuligheder, modenhed af de nødvendige teknologier til fremstilling, distribution, anvendelse m.m., krav til samfundets infrastrukturer, miljø og klimaeffekter, forsknings og udviklingsbehov, relation til bioressourcer (hvilke ressourcer, hvorfra m.m.), betydning for jordens frugtbarhed, betydning for økonomi, betydning for strategi for bioproduktion og beskæftigelse samspillet med udviklingen i landbruget og andre dele af bioøkonomien 15