Af Preben Maegaard, forstander emeritus, Nordisk Folkecenter for Vedvarende Energi

Transkript

1 Flere kabler til udlandet er ikke løsningen. El og varme skal integreres Af Preben Maegaard, forstander emeritus, Nordisk Folkecenter for Vedvarende Energi I foråret 2012 inviterede Mogens Lesch, energiekspert og politiker mig til at besøge en del vindmølleejere i Nordfriesland. Her bor Lesch og her er der virkelig mange vindmøller. De er en vigtig indtægtskilde i Slesvig-Holsten, hvorfor regeringen i Kiel har bestemt, at arealet med vindmøller skal fordobles fra 1,3% nu til 2,6% af delstatens areal på km 2. Men problemfrit er det langt fra, oplyste nogle af vindmølleejerne. På årsbasis mister de op til 30 % af vind-el produktionen, fordi nettet ikke kan transportere den væk. Allerede ved 10 m/s standses en del af vindmøllerne. Storstilet netudbygning og flere højspændingslinjer nordpå over grænser og helt ned til Sydtyskland, var også i Nordfriesland vindmølleejernes refleksmæssige løsning, hvortil jeg svarede: Jamen, inde i Heide, Itzehoe, Husum mv., nogle få kilometre borte, brænder gassen, olien og andet brændbart lystigt under kedlerne på hospitalet, i skolerne, rådhuset, fabrikkerne, i folks huse osv. Det kunne jeg svare, fordi der i dette land allerede er opsat en del elkedler, Power-to-Heat, på kraftvarmeværkerne. Overløbs-el bruges til varme Eftersom varmesektoren er 3-4 gange større end elsektoren kan den med lethed aftage den vind-el, der ellers ville blive spildt, når vindmøllerne stopper eller pitcher ud af vinden. Teknologien findes og tilmed er det overordentligt billigt at installere elkedler, samt at styre dem over internettet, når der er vind-el til overs. Der blev da også hurtigt enighed om, hvor tumpet det er at udbygge med kostbare kabler til den anden ende af det store land, når der er oplagte afsætningsmuligheder lige henne om hjørnet. Der var også enighed om, at en forøgelse af effektbehovet i elsektoren skal undgås, da det straks ville føre til en fornyet debat om, at vindenergi kræver kostbar back-up, når det ikke blæser. Også nord for grænsen har man den slags problemer. Det burde tilhøre fortiden, men også i Danmark hører man stadig eksempler på, at vindmøllerne standses, når det blæser meget, dvs m/s eller mere. At vindmøllerne standses viser, at der er noget galt med integrationen af vindmøllerne i det samlede energisystem, som ikke bare er el med et forbrug på ca 36 TWh om året men også varme med over 105 TWh. I fremtidens el system skal el, varme og mobilitet ses som en helhed. Det sker ikke i dag, og det vil med mange flere planlagte vindmøller kun blive værre. Afgiftsmæssige forhold betyder, at vindmøllestrømmen, som ikke kan bruges her og nu, forsøger Energinet.dk at sælge til udlandet. Det er her kæden hopper af. 1

2 Alle vil sælge vind-el til alle Både på lederplads og i artikler, når man i Naturlig Energi, februar 2013 frem til, at med flere kabler til udlandet, kan man i fremtiden forebygge og undgå, at der opstår negative priser på elmarkedet. Løsningen er altså som hos Energinet.dk, der udlægger og ejer kablerne. Men er flere kraftige udlandsforbindelser nu også en gennemtænkt løsning? Det er jo ikke bare i Danmark, der er vindmøller og planer om mange flere. Det har alle nabolandene. Og så er man lige vidt. Vi er på vej til en situation, hvor alle vil eksportere til alle, skriver Boston Consulting, Frankfurt, i en rapport om de reelle fysiske problemer i fremtidens elsystem, hvor de fluktuerende energiformer sol og vind kommer til at dominere mere og mere. Over dette tema har jeg de sidste fem år holdt talrige foredrag på fem kontinenter og skrevet herom i forskellige publikationer; se nedenfor. På Folkecenteret har vi siden 2005 forsynet m 2 bygninger (svarende til boliger) med en kombination af sol, biomasse, kraftvarme og vindenergi. En nyudviklet Power Flow Control dirigerer den interne overskudselektricitet til en el-kedel. På årsbasis leverer den 60 % af varmebehovet, som altså kommer fra vinden og lidt fra solcellerne. Flere tusinde årlige besøgende får forklaret, hvorledes man således effektivt håndterer vind-elektriciteten, når det blæser godt. Vi risikerer ikke at få en opkrævning for at have leveret den rene energi ind i nettet, og vi gør ikke landet til grin ved at levere vind-el, der efterfølgende sælges til latterlige priser. Vi bidrager heller ikke til, at vindmøllerne stoppes, samtidig med at der er bål under kedlerne. I 2013 er flere andre bygninger blevet koblet på Power-to-Heat systemet på Folkecenteret. Når hovedbygningen ikke kan aftage al overskudsstrømmen, aktiveres andre elkedler via internettet. Et sådant system kan udbredes på et bredere plan til erstatning af især fyringsolie i det åbne land. Oliefyret og olietanken (energilageret) skal naturligvis ikke fjernes, men blive stående som backup, når der ikke er overløbsstrøm, for ellers vil der komme en ny skævvridning af elsystemet. Jeg plæderer ikke for, at man lister mere elvarme ind igen med den uundgåelige forøgelse af effektbehovet, som traditionel elvarme, varmepumper og el-biler vil forårsage. Udfordringen er, at vindelektriciteten ikke går til spilde eller sælges til alt for lave eller endog negative priser. Slut med at standse vindmøllerne Når man stadig standser vindmøllerne i blæsevejr, er problemet først og fremmest politisk. Det er ikke teknisk. Samtidig forårsager fyring med gas og olie CO 2 udslip, der med en beskeden investering kunne have været undgået. Indtægten fra vindmøllerne går naturligvis tabt, når de stoppes. Når den danske el-systemansvarlige, det statsejede Energinet.dk, alligevel ikke fokuserer på det potentielt givtige varmemarked, men foretrækker at sælge strømmen til latterligt lave priser til nabolandene eller endog stopper vindmøllerne, så er det et eksempel på ekstremt dårligt nationalt købmandsskab forårsaget af inkonsekvente afgifter, der er designet til fortidens energisystem. 2

3 Høj pris i varmesektoren Anvendt i varmesektoren vil hver kilowatt time vindmøllestrøm nemlig have en værdi, der er lige så høj som det brændsel, den erstatter. Det er næsten altid en pris, der er meget højere, end hvad der kan opnås ved eksport. Her er prisen pr. kwh ofte kun nogle få øre og kan som bekendt være negativ. Samtidig buldrer gas- og olieflammerne i de tusinder af varmekedler og kraftvarmeværkerne kører. Det er naturligvis Ebberød bank. Anvendt i elkedler på varmeværkerne vil værdien af vindmøllestrømmen være meget forskellig. Ifølge den officielle varmeprisstatistik kan kwh prisen afhængig af brændsel og teknik være fra under 40 øre til langt over en krone. På naturgas kraftvarmeværkerne oplyser man, at brændselsudgiften til varmen er omkring 70 øre pr. kwh, som altså kan sættes som substitutionsprisen for vind-el. Dersom overskudselektriciteten anvendes, hvor der er oliefyr, er gevinsten meget højere. Olie koster omkring 11 kroner pr. liter. Der er 10 kwh i en liter olie. Ved forbrændingen er der et tab på ca. 20 %. Dermed koster varme fra oliefyr ca. 1,30 kroner/kwh. Så når man i timerne med overløbsstrøm anvender den til oliebaseret varme, så har den værdi på op til 130 øre pr. kwh. Der er således oplagte og profitable muligheder for en bæredygtig anvendelse af overløbsstrømmen, men afgiftssystemet er forkert indrettet. Det er derfor her, der politisk skal sættes ind. Energinet.dk oplyser ellers konstant, at flere, kraftige kabler til udlandet vil løse problemet. Men argumentet holder ikke. Der er mere fornuft i at sælge overløbsstrømmen til det nærliggende kraftvarmeværk eller husejer med oliefyr og få en god pris pr. kwh end at lægge dyre kabler til nabolandene og få en lav pris. Så de lande, der viser rettidig omhu, og ikke gør sig afhængig af eksport, de vil klare sig bedst og skabe den bedste vindmølleøkonomi ved at bruge overløbsstrømmen lokalt. Milliarder vil være i spil i fremtiden Det er store beløb, der her er i spil. I 2020 skal vindmøllerne levere 50 % af elektriciteten, altså 18 milliarder kwh om året. En stor del, det kan blive nogle milliarder kwh om året, kan ikke bruges i el-systemet her og nu. Derfor er der tre muligheder: 1) Standse vindmøllerne. 100 % tab, som er uacceptabelt 2) Eksportere til udlandet. Dyre kabelforbindelser. Lave priser 3) Varme i elkedler. Lav investering. Gode priser Det er allerede nu tiden at forberede fremtidens vedvarende energisystem med store mængder fluktuerende strøm. Fejlinvesteringer i dyre kabler skal undgås. Men hvad så, når det ikke blæser, vil man naturligvis spørge? Ja, her står de mange kraftvarmeværker standby, klar til at levere el i løbet af få minutter, når sol og vind ikke er til rådighed. Et dobbelt system er uundgåeligt. Spørgsmålet bliver dermed, om back-up kapaciteten skal stå på kraftvarmeværkerne i Danmark, altid klar til start, eller om den skal 3

4 stå i udlandet? Svaret må være, at den nødvendige back-up bedst står, hvor der produceres el og varme på samme værk. For hvad er alternativet til den lokale kraftvarme back-up? Det er at hente strømmen i udlandet, især Norges vandkraft. Og det kan blive dyrt. For når det ikke blæser eller solen ikke skinner over Nordeuropa, så vil alle landene stå i kø for at købe den manglende el i Norge. Da Norge har kabler til Tyskland, Holland, Sverige, Danmark og UK, vil den højestbydende få den norske el, som kan blive meget dyr. Det er markedets logik. Her skal Danmark undgå at blive sorteper. Fremtidens energidoktrin Den mest oplagte løsning er at udbygge med endnu flere effektive, men billige decentrale kraftvarmeværker med en kombination af varmepumper og elkedler. Det vil give den nødvendige kapacitet balancekraft og fleksibilitet. Det vil være slut med at standse vindmøllerne, når det blæser godt, det vil være slut med at eksportere vind-el til latterlige eller negative priser. Det vil spare naturgas, lagrene kan strække nogle ekstra årtier. Der skal investeres mindre i forbindelser til udlandet. Primært skal overløbsstrømmen bruges til varme. Det er her der kan hentes det største afkast pr. kwh. Men det kræver oprydning i afgiftsjunglen, som blev til under helt andre forudsætninger end de fremtidigt gældende.. Så fremtidens doktrin i et fossil frit energisystem er: Sol og vind dækker energibehovet til el og varme 100 %, når sol og vind er til rådighed. Naturgas og biomasse (biomasse er en begrænset ressource; nemt og billigt at lagre) må ikke bruges, når der er sol og vind nok. Når sol og vind ikke er til rådighed, bruges biomasse (og naturgas i en periode endnu) som backup brændsel. Kombinationen vind-varme er der langt mere perspektiv i end smart grid, hvor man vil flytte på tidspunkterne for el-forbrug i frysere, vaskemaskiner mv. Smart grid lyder smart og alle kan snakke med om det. Men allerede om nogle få år vil der være omkring MW vindkraft i Danmark. Vindmøllerne vil have meget højere kapacitetsfaktorer (0,40 eller højere) end tidligere og levere fuldlast allerede ved m/s. Sat i forhold til et effektbehov om dagen på til MW og om natten på til MW er det kun nogle få hundrede MW man kan flytte rundt med mellem vindrige og vindfattige perioder. Det batter ikke tilstrækkeligt i forhold til en vindmøllekapacitet på MW. Heller ikke el-bilernes op- og afladning har en kapacitet, der matcher med de flere tusinde MW overløbsstrøm, der i vindrige timer og dage skal finde en økonomisk forsvarlig anvendelse. El-bilen skal jo også oplades, når det ikke blæser, og det forøger effektbehovet. Derved udgør el-bilerne en grundlæggende forskel til kraftvarmeværkerne, hvor varmen kun kommer fra vind-el, når der er overskud heraf, hvorimod kraftvarmeværkernes turbiner og motorer går i gang, straks når vinden lægger sig. 4

5 Fremtidens el-system med store mængder fluktuerende mængder strøm fra sol og vind er således på den ene side ret enkelt, på den anden side kræver det en anden tankegang end den gængse i el-sektoren. Konklusion Fremtidens løsning er ikke at lade Nordpool styre el-markedet eller at bygge kraftige kabelforbindelser til udlandet. Her kan Danmark nemt blive sorteper. Danmark er med de mange centrale og decentrale kraftvarmeværker velforberedt til at anvende meget store mængder fluktuerende el til varmeformål. En del fremsynede kraftvarmeværker har allerede installeret elkedler, og der kan med små investeringer komme mange flere. Det er den politiske verden, som skal tilpasse afgiftssystemet og den systemansvarlige Energinet.dk skal til at tænke i færre kabler til udlandet. Selv ud fra de mest optimistiske vurderinger af eksport af overløbs vind-el, vil man aldrig kunne forvente at opnå priser på el-markedet, der tilnærmelsesvist vil kunne komme på højde med de priser, der efter en afgiftsregulering er opnåelige ved salg af overløbs-el til de store og små kraftvarmeværker, samt som supplementsvarme, hvor der er oliefyr. En helt ny epoke kan begynde for udbygningen med de fluktuerende energiformer, sol og vind ved at begynde at se behovet for el og varme som en helhed Maegaard, P., Palz, W., Krenz, A.: "Power for the World. The Emergence of Wind Energy, Vol. I II, Pan Stanford, Singapore, 2013 > > Maegaard, P.: "Integrated Systems to Reduce Global Warming" in > "Handbook of Climate Mitigation", Springer Science, New York, 2012 > > El Bassam, N., Maegaard, P., Schlichting, M.L., "Distributed Renewable > Energies for Off-Grid Communities," Elsevier Science, New York, > > Maegaard, P., "Wind Energy Development and Application Prospects, of > Non-Grid-Connected Wind Power," in: Proceedings of 2009 World > Non-Grid-Connected Wind, Power and Energy Conference. IEEE Press

6 Power-to-Heat diagram. Overløbsstrøm fra sol og vind anvendes til varme. Når der ikke er sol og vind til rådighed leverer kraftvarmeanlægggen den nødvendige el og varme

7 12 MW Parat 10 kv el-kedel, Hanstholm Varmeværk

8 + 15 KW Värmebaronen 3x400 V el-kedel. Folkecenteret. 8