El- og gas systemerne

Transkript

1 El- og gas systemerne IDA Energi konference , Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa Anders Bavnhøj Hansen, abh@energinet.dk Chefkonsulent, MSc Energianalyse, Energinet.dk

2 Norden et område med store vindkraft-potentialer El-transmission Gas transmission Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa El og gas systemer 2

3 Agenda 1. Scenarie kontekst 2. Elsystemet i Nord-europæisk markeds-perspektiv - Elnettet, Vandkraft, Vindkraft osv. 3. Gas-systemet i Nord-europæisk markeds-perspektiv - fra internationalt system til lokale systemer 4. Samlede scenarier for Energisystemets omstilling til konkurrencedygtig VE med brug af Nordeuropæiske styrkepositioner 5. Opsamling og gode spørgsmål;) Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa El og gas systemer

4 Energiforligs-analyserne viser flere retninger Scenarier El-analyse Idag Brutto brændsels-forbrug 2050 Gas-analyse Samf. øk. omkostning Vind-scenariet har høj energiforsyningssikkerhed og bæredygtighed, men langsigtet ca. 8% dyrere end fossil reference Særligt er systemomkostninger til netforstærkning, elspidslast, systembalancering og biogas/biobrændstoffer fordyrende Markedet for energi og ressourc er i

5 $/barrel Energisystemet vurderes ift. samlet performance Energi-ressource Energi-system Energi-tjeneste Vind Sol Biomasse Naturgas Olie Kul Osv 160, Historisk oliepris 140, 120, 100, 80, 60, 40, 20, 0, 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 Gasbehandling 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) Markedet for energi og ressourcer i 5 Nordeuropa - El og gas systemer

6 Vækst i energitjenester transporten vokser! Sektorer med stort brændstof-behov Behov for brændstoffer til tung transport og fly vokser markant! Elektrificering af opvarmning, proces, let transport vigtigt Markedet for energi og ressourc er i

7 Vindkraft set i global skala hvor meget skal teoretisk set til for at dække globalt forbrug? Kilde: Cities 2014, DTU Henrik Madsen Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa - El og 7

8 Danmark har relativt billige landvind ressourcer EU-rapporten fra november 2014 viser desuden, at Danmark er det land i EU, hvor landvind er billigst. Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa El og gas systemer

9 Langsigtede omkostninger til VE-el produktion 450 PPM Land vind (obs. høj udbygnings scenarie) Offshore og kystnær vind under 35 m havdybde Biokondens Kul-kondens (v.4000 årstimer) Offshore vind over 35 meter hav dybde Sol Bølgekraft El forbrug Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa - El 9 og gas systemer

10 Danmark er elsystemets silkerute Når der er rigeligt vand i Norden, eksporteres billig vandkraft til Danmark og Tyskland Typisk billede anno 2004 Når Norden mangler vand, importeres el fra kraftværker i Danmark og Tyskland Fx 25 øre/kwh Fx 45 øre/kwh Flaskehalsindtægt NO/DK Flaskehalsindtægt NO/DK Fx 25 øre/kwh Fx 40 øre/kwh Flaskehalsindtægt DK/DE Flaskehalsindtægt SE/DK Flaskehalsindtægt DK/DE Flaskehalsindtægt SE/DK Fx 35 øre/kwh Fx 40 øre/kwh Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa El og gas systemer

11 Handelsvaren skifter silkeruten består Når det ikke blæser, eksporteres vandkraft til Danmark og Tyskland Typisk billede anno 2014 Når det blæser, sparer Norden på vandet og importerer vindkraft fra Tyskland og Danmark Flaskehalsindtægt NO/DK Fx 25 øre/kwh Tyskland og Danmark lagrer i dag vindkraft i den nordiske vandkraft Flaskehalsindtægt NO/DK Fx 22 øre/kwh Fx 25 øre/kwh Danmark er stadig transitland Fx 20 øre/kwh Flaskehalsindtægt DK/DE Flaskehalsindtægt SE/DK Flaskehalsindtægt DK/DE Flaskehalsindtægt SE/DK Fx 35 øre/kwh Fx 20 øre/kwh Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa El og gas systemer

12 Danmark har den laveste spotpris i EU EU-kommissionens seneste energimarkedsrapport viste, at Danmark i første halvår af 2014 havde den laveste spotpris på el i EU. NO: ca. 26,8 Priser i EUR/MWh Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa El og gas systemer

13 Kun få timer med negative / lave elpriser MWh/h 4000 Neg. pris 46 timer (0,5 pct.) 0 10 øre/kwh 355 timer (4,1 pct.) øre/kwh timer (22,0 pct.) øre/kwh timer (61,4 pct.) øre/kwh 845 timer (9,6 pct.) Over 40 øre/kwh 205 timer (2.3 pct.) MWh/h Elproduktion, import og eksport DK Import (Udland-DK1) Solceller (DK1) Vind (DK1) Decentral (DK1) Central (DK1) Eksport (DK1- Udland) Eksport (DK1-DK2) Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa - El og gas systemer 13

14 Vindkraft omkring Danmark Danmark er lilleput. 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. 128 TWh 33 TWh Norge 2 TWh 99 TWh 4 TWh 1 GW 2 GW Danmark 13 TWh 5 GW Det nordiske prisområde 19 TWh 6 GW Nordtyskland 29 TWh 16 GW 76 TWh 29 GW 137 TWh Sverige 397 TWh 13 TWh 5 GW 21 TWh 8 GW Samlet for det Det nordiske prisområde 57 TWh 26 GW 121 TWh 44 GW 14

15 GW h h GW h h Analyse af 10 års vind/sol data for DK og Nordeuropa - Hvor stor effekt, hvor længe ad gangen og hvor ofte? 8 7 Sammenhængende periode på 1 uge med højeste residualforbrug Residualforbrug = Forbrug Vind Sol ( Bølge) 6 5 GW Forbrug Landvind Havvind Kystnære Sol kl kl kl kl kl kl kl. 00 Start: Onsdag d. 12. december 2007 kl. 12 Uge med højeste residualforbrug i 10 år. Ingen vind, ingen sol og højt forbrug Maksimalt Maksimalt residualforbrug residualforbrug - dekomponeret -. eksibelt 1 t 3 t 6 t 12 t 1 dg 3 dg 7 dg 1 md 3 mdr 1 år T idsinterval - [h] Maksimale gennemsnitlige residualforbrug i sammenhængende perioder af forskellige længder. Fast Kl. forbrug forb. Kl. Proces afkoblet Proces ivp ivp FVVP FVVP EV EV V2G Worst case analyseret for forskellige intervaller over 10 års vind/sol periode. Hvis fleksibelt elforbrug realiseres ligger særlig udfordring omkring lidt længere perioder med lav vind/sol og højt forbrug (10-15 timer) Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa - El og gas systemer I disse særlige perioder har lande i større afstand, N, UK, NL ledig kapacitet

16 Gas-systemerne fra internationalt til lokalt niveau 70/80 bar transmission 19/40 bar fordeling 4 bar stikledning 0,4 bar stikledning Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa El og gas systemer

17 Gas-produktion og forbrug DK Gasproduktion fra Nordsøen Energistyrelsen juni 2014 Gasproduktion fra Nordsøen Energistyrelsen juni 2014 Efterforskningsreserver Efterforskningsreserver Teknologiske reserver Teknologiske reserver Trym Trym Forventede reserver mia. Nm Forventede reserver Nordsøen forventet incl. Trym (Energistyrelsen) Forbrug Danmark Nordsøen forventet incl. Trym (Energistyrelsen) 3 Forbrug Danmark Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa El og gas systemer

18 DK indgår i international gas-infrastruktur 6,0 Gasproduktion fra Nordsøen samt forbrug Danmark og Sverige Energistyrelsen juni 2014 og Energinet.dk november ,00 5,0 5,00 4,0 4,00 Efterforskningsreserver 3,0 Teknologiske reserver mia. Nm 3 2,0 1,0 3,00 2,00 Trym Forventede reserver Nordsøen forventet incl. Trym (Energistyrelsen) Netto import Tyskland (Energinet.dk) Eksport Holland (Energinet.dk) Sverige (Energinet.dk) 0,0 1,00-1,0 0,00 Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa El og gas systemer

19 Forsyningssikkerhed og internationale perspektiver Et EU anliggende Forsyningssikkerhedsforordning Nord Stream og mange reverse flow options Baltic Pipe 3-4 DK-Norge Nord Stream Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa El og gas systemer

20 VEgas pris (DKK/GJ) excl. rensning og opgradering Ressourcer og omkostninger til brændstoffer (2030 hvis alt biomasse allokeres til brændstoffer) 200 Bruges i dag primært til varme og kraftvarme 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) Fremtidens Energi 20

21 Gassystemet som strategisk 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 Varme-pris VEgas -pris VE-gas net med forskellig gastype kan forventes Behov for styrket viden omkring samspil mellem disse lokale net og transmissionettet. Integrations-løsninger har stor indflydelse på økonomi og forsyningssikkerhed Behov for stærkt samarbejde mellem TSO/DSO Potentiale for at forbedre Power-to-Gas ved øget optimering af drift til el, VEgas, varme-markeder Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa El og gas systemer

22 Transmission GW Sammenhængende periode på 1 uge med højeste residualforbrug Forbrug Landvind Havvind Kystnære Sol kl kl kl kl kl kl kl. 00 Start: Onsdag d. 12. december 2007 kl. 12 Eksempler på lokale/industri gasnet i samspil med gas-systemet Fuld opgradering (CH4) - Electrochaea Lokalt biogasnet (CH4+CO2) Ringkøbing.. Power2 Gas Stort biogas anlæg Industri Kraft- Varme Power2 Gas Kraft- Varme Industri Stort biogas anlæg Lager Hydrogen - Syntesegas (H2+CO) Pyroneer.. H2 tank Power 2 Gas Industri Term. Forgasn. Biofuel Kraft- Varme Industri Bio2Gas Pyroneer Power 2 Gas Biofuel Affald Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa - 22 El og gas systemer

23 Energitab*1 (TWh) Energieffektivitet i system 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Eksempler på effektivitet i energi konverterings-anlæg (vist som energikvalitet*1) Import el El-system Export el Vind Bølge Bio, affald mv. Kul Naturg Bio Ethanol Gas Kraftvarme Anaerob Elektrolyse Fjern- og blokvarme systemer Gasbehandling Gas-systemer (metan/syntesegas/h2) Central varmep. Decentral varmep. Termisk forgasnin Varmep Kedel EV ICE/FC El-proces lys, it, køl Bygn opvarmn. Sol- Procesvarme Vejtransport Banetransport Energitab (exergi) i højeffektivt system Olie Import Gaslagre Flydende brændstoffer (Benzin, Diesel, Metanol, DME etc.) Søtransport Flytransport 0 El/FV prod Ind. opv. FuelProd Procesv Transport El-tab Fra TWh el -> mindre dyr havvind Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa 23 - El og gas systemer

24 2014 Import el Transit El-system Export el Sol Kul og Bio KV og kedler Gas Kraftvarme Elektrolyse Varmepumper El-proces lys, it, køl Vind Fjern- og blokvarme systemer HT-VP. Procesvarme Bølge Bio, affald mv. Kul Ethanol Anaerob forgasning Gaskatalyse mv. Termisk forgasning Varmep. Kedel EV/PHEV FM/FC Bygn opvarmn. Vejtransport Naturgas Gassystemer (metan/syntesegas/h2) Banetransport Olie Transit Søtransport Gaslagre Flytransport Flydende brændstoffer fossile/ve (Benzin, Diesel, Metanol, DME etc.)

25 2035 Import el Transit El-system Export el Sol Bio Kraftvarme Gas Kraftvarme Elektrolyse Varmepumper El-proces lys, it, køl Vind Højtemp 2,3 TWh Fjern- og varmesystemer HT-VP. Procesvarme Bølge Bio, affald mv. Ethanol Anaerob forgasning Gaskatalyse mv. Termisk forgasning Varmep. Kedel EV/PHEV FM/FC Bygn opvarmn. Vejtransport Naturgas Gassystemer (metan/syntesegas/h2) inkl. lokale systemer Banetransport Olie Gaslagre Bioplast mv. Transit Søtransport Flytransport Flydende brændstoffer fossile/ve (Benzin, Diesel, Metanol, DME etc.)

26 2050 Import el Transit El-system Export el Sol Bio Kraftvarme Gas Kraftvarme Elektrolyse Varmepumper El-proces lys, it, køl Vind Bølge Højtemp Fjern- og varmesystemer HT-VP. Procesvarme Bio, affald mv. Ethanol Anaerob forgasning Gaskatalyse mv. Termisk forgasning Varmep. Kedel EV/PHEV FM/FC Bygn opvarmn. Vejtransport Naturgas Olie Gassystemer (metan/syntesegas/h2) inkl. lokale systemer Gaslagre Bioplast mv. Flydende brændstoffer fossile/ve (Benzin, Diesel, Metanol, DME etc.) Banetransport Søtransport Flytransport

27 Lager-kapacitet i energisystemet eksempel ,3 TWh Gaslagre (11 TWh metan-gas) vist som el input ved Power-to-gas Udlandsforbindelserårlig akkumuleret case 2035 (2,3 TWh) Fjernvarme m. lager Individuel varmep. El- og plugin hybrid case 2035 Fjernvarme med ekstra sæsonlagre Markedet for energi og ressourc er i

28 Nu Nu Nu Nu Nu Nu PJ/år Eksempel på analyseret omstillingsforløb Hele landet Elsystemet Gassystemet Fjernvarme produktion (ab værk) Individuel opvarmning (netto) Industriel procesvarme (netto) Transportarbejde (netto) Vind, sol, mv. Biomasse/affald Naturgas Olie/kul VE-gas/biofuels Fjern- eller overskudsvarme Markedet for El energi og ressourc er i

29 Vigtigt med kobling mellem international og regional analyse og planlægning (Nord)-Europæiske system analyser DK analyser Strategisk energiplanlægning Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa 29 - El og gas systemer

30 Tak for opmærksomheden Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa - 30 El og gas systemer