Systemanalyse af Compressed Air Energy Storage

Størrelse: px
Starte visningen fra side:

Download "Systemanalyse af Compressed Air Energy Storage"

Transkript

1 Systemanalyse af Compressed Air Energy Storage Danmarks Tekniske Universitet - Optimering, drift og implementering i det danske energimarked Jakob Rud EKSAMENSPROJEKTRAPPORT Institut for Mekanisk Teknologi Rapport no. MEK-TES-EP Vejleder: Brian Elmegaard December 2008 Termiske Energisystemer

2

3 Systemanalyse af Compressed Air Energy Storage Danmarks Tekniske Universitet - Optimering, drift og implementering i det danske energimarked Jakob Rud EKSAMENSPROJEKTRAPPORT Institut for Mekanisk Teknologi Rapport no. MEK-TES-EP Vejleder: Brian Elmegaard December 2008 Termiske Energisystemer

4

5 Resume I fremtiden skal en større del af den producerede energi komme fra vedvarende energikilder fremfor fossilt brændsel. I Danmark er det vindmøller, der står for størstedelen af energiproduktionen fra vedvarende energi. Den svingende elproduktion fra vindmøller medfører en stor elhandel med nabolandene. En forøgelse af den installerede vindkraft i Danmark vil øge elhandlen og dermed øge flaskehalsproblemerne. Når der opstår flaskehalsproblemer, er de traditionelle elproducenter nødt til at regulere produktionen for ikke at skabe eloverløb. En løsning på disse problemer er at oplagre elektricitet. I projektet er lavet en systemanalyse af et trykluftsenergilagringsanlæg med fokus på produktion og økonomi. Flere typer CAES-anlæg defineres, simuleres og optimeres i DNA. Resultaterne herfra bruges i en model af det nordiske energimarked, Balmorel. Ved at implementere diverse CAES-typer i modellen undersøges det i første omgang, hvordan et CAES-anlæg påvirker det danske energimarked. Efterfølgende undersøges, hvor meget anlæggene bliver brugt og hvordan forskellige parametre påvirker driften. Driften bruges til at fastlægge rentabiliteten for anlægget. På det grundlag besluttes det, om anlægget er rentabelt ud fra energihandel og dermed kan fungere som kommercielt anlæg. Hvis det ikke er rentabelt på denne baggrund, kan implementeringen af anlægget muligvis reducere de samfundsøkonomiske omkostninger i en så høj grad, at anlægget dermed bliver samfundsøkonomisk rentabelt. I det tilfælde kan det bruges som regulerkraft og dermed stabilisere elproduktionen.

6

7 Abstract In the future the production of energy will mainly come from renewable energy compared to fossil fuels. Most of the renewable energy production in Denmark comes from wind turbines. The fluctuating power generation from the wind turbines leads to a large trading in electricity with the neighbouring countries. An increase in installed wind power in Denmark will increase the electricity trade and thus increase the bottleneck problems. Bottleneck problems will necessitate regulation of the production from the traditional power producers in order to avoid electric overflow. A solution to these problems is electricity storage. This project is a system analysis of a compressed air energy storage (caes) facility with focus on production and economy. Several types of caes-plants are defined, simulated and optimized in DNA. These results are used in a model by the nordic energy market, Balmorel. By implementing various caes-plants in the model a study of the plants affect of the Danish energy market is made. This is then used to study how the plants are being used and how different parameters affect the operation. The operation of the plant is used to determine if the plant is cost-effective. On that basis it is decided if the plant is profitable just from energy trading and thus may serve as commercial facilities. Otherwise it may be that the implementation of the plant can reduce the socio-economic cost and hereby use the reduction as a contribution. In that case, it can be used as regulating power, and thus stabilize electricity production.

8

9 Nomenklatur A c C G m mk N P Q r η τ Annuitet Specifik økonomi Økonomi Investeringsomkostning Masse Massekoefficient Levetid Eleffekt Varmeeffekt Rentesats Virkningsgrad Tidsskridt

10

11 Indholdsfortegnelse 1. Forord Problemformulering Indledning Det danske energimarked i dag CAES Huntorf McIntosh Alternative metoder Kombination med fjernvarme Den adiabatiske model Anlægsopbygning Kompressionstrinnet Trykluftslageret Ekspansionstrinnet Varmelageret Optimering af CAES Parametre Definition af CAES-typer Scenarie Scenarie Scenarie Delkonklusion Balmorel Introduktion GAMS CAES i Balmorel Scenarie Scenarie Scenarie Validering af Balmorel Danmark Følsomhedsanalyse Installeret vindkraft i Danmark Storebæltsforbindelse Implementering af CAES-Scenarie 1 i Balmorel Implementeringen i et fiktivt område Generel produktion Udetid Implementering i Vestdanmark Varmeområde Implementering i område Implementering i område 3 og Påvirkning udefra Systemvirkningsgraden Installeret effekt Lagerstørrelse Omkostninger til drift- og vedligeholdelse...43

12 9.2.9 Udskiftning af eksisterende KV-værk Implementering af CAES-Scenarie 2 i Balmorel Implementeringen i et fiktivt område Generel produktion Implementering i Vestdanmark Implementering i område 4 og Påvirkning udefra Installeret effekt Lagerstørrelse Implementering af CAES-Scenarie 3 i Balmorel Implementering i Vestdanmark Implementering i område Påvirkning udefra Systemvirkningsgraden Installeret effekt og lagerstørrelse Delkonklusion Implementering af CAES-anlæg Matlabmodel af CAES-anlæggenes drift Økonomi Scenarie Investering Driftsøkonomi (Balmorel) Samfundsøkonomi Driftsøkonomi (Matlabmodellen) Scenarie Investering Driftsøkonomi (Balmorel) Samfundsøkonomi Driftsøkonomi (Matlabmodellen) Scenarie Investering Driftsøkonomi (Balmorel) Samfundsøkonomi Driftsøkonomi (Matlabmodellen) Bæredygtig fremtid Konklusion Perspektivering Kildehenvisninger Bilag...70 Bilag I CO2-lagringsmuligheder i Danmark...71 Bilag II Nomenklatur for komponentnavne...72 Bilag III Dokumentation af lagerligningen til Balmorel...73 Bilag IV Parameterkilder...76 Bilag V Følsomhedsanalyse...77 Bilag VI Anlægsdata...78 Bilag VII Økonomi...80 Bilag VIII Samfundsøkonomi

13 1. Forord Dette speciale er udarbejdet ved Danmarks Tekniske Universitet, DTU, i samarbejde med institut for Mekanisk Teknologi under vejledning af Brian Elmegaard, lektor ved Sektionen for Termiske Energisystemer, Mekanisk Teknologi, DTU. Projektet er normeret til 40 ECTS-point. En stor del af projektet har været arbejde med Balmorel. I den forbindelse vil undertegnede gerne have lov til at takke Hans Ravn, Ramløse EDB, og Lars Bregnbæk, EA Energianalyse, for deres hjælp til dette. Danmarks Tekniske Universitet, Kgs. Lyngby, December

14 2. Problemformulering Udgangspunktet for projektet er en systemanalyse af energilagringssystemet Compressed Air Energy Storage (CAES). Metoden er at komprimere luft og lagre denne i underjordiske kaverner. Når efterspørgslen på elektricitet er høj ekspanderes luften og producerer hermed elektricitet direkte til elmarkedet. Der vil i projektet blive lavet flere modeller af CAES-anlæg i simulerings-værktøjet DNA. De tre anlægstyper er: Scenarie 1: Kompressionstrinnet kobles til fjernvarmenettet og Ekspansionstrinnet opvarmes ved brug af naturgas. Scenarie 2: Kompressionstrinnet og Ekspansionstrinnet kobles til fjernvarmenettet. Scenarie 3: Kompressionstrinnet og Ekspansionstrinnet kobles til et varmelager. Ud fra disse simuleringer laves en tilnærmelse af anlægget i Balmorel. Balmorel skal bruges til at lave et estimere produktionen, driften og økonomien af CAES-anlægget samt undersøge påvirkningen af CAES-anlæg ved ændring af forskellige parametre. Ud fra modellen besvares følgende spørgsmål: Hvor stort er produktionspotentialet for et CAES-anlæg i det danske energimarked? Hvordan vil implementeringen af et CAES-anlæg påvirke det danske energimarked? Hvordan bliver driften af CAES-anlægget påvirket ved ændring af forskellige parametre? Yderligere skal Balmorel bruges til at finde det økonomiske potentiale for hvert CAES-anlæg. Hvis anlægget giver overskud vil det være muligt at drive det kommercielt. Hvis det giver underskud vil det kunne drives af Energinet.dk som reservekraft eller stabilisering af elnettet. Med det som udgangspunkt besvares følgende spørgsmål: Hvor stor er den økonomiske gevinst eller det økonomiske tab ved konstruktion og drift af et CAES-anlæg? 4

15 3. Indledning Det danske elsystem består i dag hovedsageligt af fossilfyrede kraftvarmeværker samt vindmøller. I Danmark dækker elproduktionen fra vindmøllerne omkring 20 % af elforbruget. Problemet med elproduktionen fra vindmøller er, at produktionen ikke kan kontrolleres og at produktionen derfor også er kompliceret at prognosticere. Vindmøllernes ukontrollerbare elproduktion gør, at elnettet bliver ustabilt. Det kan medføre, at overskudsproduktionen af elektricitet sælges billigt til nabolandene for at undgå eloverløb eller, at kraftvarmeværkerne skal op- eller nedregulere deres elproduktion. Reguleringen af kraftvarmeværkerne kan medføre forringelse af energiudnyttelsen. En naturlig fremtid for det danske energisystem byder på energibesparelser, energieffektiviseringer samt større installeret vindmølleeffekt. Politisk set er driften af vindmøller blevet mere rentabelt efter, der i februar 2008 blev indgået en politisk aftale om den danske energipolitik i årene [1]. Yderligere er der udbudt to havmølleparker på hver 200 MW til idriftssættelse i 2012 og reserveret areal på land til to vindmølleparker på hver 75 MW. Målsætningen inden for energibesparelser er at reducere bruttoenergiforbruget med 2 % i 2011 i forhold til 2006 og med 4 % i 2020 i forhold til Disse mål leder alle til en reduktion af CO 2 -udslippet, men det vil også øge konsekvenserne af de tidligere nævnte problemer, idet elproduktionen fra vindmøller vil komme til at have en større andel af det danske elforbrug. I dette projekt vil der, af de tre nævnte, fokuseres på installeret effekt fra vindkraft. En måde at imødekomme problemet på er at oplagre elektricitet. Desværre er det ikke nemt at finde gode lagringsmuligheder for elektricitet. Nogle af de mere udbredte lagringsmetoder er batterier, brint og pumped storage. Sidstnævnte lagringsmulighed går ud på at opdæmme vand i reservoirs til senere udnyttelse i vandkraftværker. Det er dog ikke så relevant for Danmark. Både batterier og brint er fremme for tiden som alternativer transportsektoren. En af de mindre udbredte metoder er trykluftsenergilagring benævnt CAES (Compressed Air Energy Storage). Der findes i dag to af disse anlæg: et i Huntorf, Tyskland og et i Alabama, USA. Et CAES-anlæg bruger elektricitet til at komprimere luft i grotter under jorden. Dette kan eksempelvis gøres når elprisen er lav. Elektriciteten er på den måde opbevaret indtil man får brug for den igen. En af de samfundsmæssige fordele ved energilagring er stabilisering af elnettet. Lagringsanlægget kan eksempelvis aftage den merproduktion, der kan komme ved uventet elproduktion fra vindmøller. En fordel ved netop et CAES-anlæg er, at der ved kompressionen produceres en del varme. Denne varme kan overføres til fjernvarmenettet. Idet luften efter tryksætningen skal lagres, skal der bruges et stort reservoir. Et sådan reservoir kan eksempelvis være en af de mange salthorste, der ligger i den danske undergrund. Der er flere steder i Danmark, hvor der ligger salthorste, hvis volumen er langt større end de lagre, der allerede er i brug. I forbindelse med det fokus der for tiden er på klimaet, har GEUS lavet et oversigtskort over områder i Danmark med store CO 2 -udledninger og områder med 5

16 potentielle lokaliteter til CO 2 -lagring. Dette kort er vedlagt i Bilag I [2]. Kortet viser yderligere nogle af de centrale kraftvarmeværker i Jylland. Hvis disse steder kan bruges til CO 2 -lagring, kan de formentlig også bruges til luftlagring. 6

17 4. Det danske energimarked i dag Størstedelen af den danske elforsyning dækkes i dag af de centrale kraftvarmeværker. Varmeforsyningen dækkes ligeledes af central og decentral kraftvarme, men en del af varmen kommer også fra affaldsforbrænding. Den samlede elproduktion var i 2007 [3a] på 37 TWh, hvoraf de centrale kraftvarmeværker stod for 63 % af produktionen og de decentrale kraftvarmeværker og vindmøllerne stod for hver små 19 %. Produktionen var 1,6% højere end det samlede forbrug. På timebasis afviger produktionen dog omkring 20% fra forbruget. Det vil medføre, at store mængder elektricitet bliver sendt over grænserne. Som følge heraf kan der opstå flaskehalsproblemer. I 59 % af 2007 var overføringen mellem Vestdanmark og Norge på det maksimale [3a]. Den samlede installerede effekt i Danmark fordelt over hovedområderne er vist i tabel 1. Installeret eleffekt [MW] Centrale værker 9609 Decentrale værker 1589 Vindkraft 3133 tabel 1: Oversigt over den installerede eleffekt i Danmark for de tre hovedområder: Centrale og decentrale værker samt vindmøller [4]. Set fra et økonomisk synspunkt afhænger brugen af et ellager meget af elprisens variationer. I det følgende beskrives derfor hvordan, den danske elpris varierer over døgnet. Graferne på figur 1 viser elprisen og forbruget fra 2007 fordelt over døgnets timer. Graferne viser at prisen og forbruget svinger meget over døgnet og er lavest om natten. figur 1: Den gennemsnitlige danske elpris (til venstre) og det gennemsnitlige danske elforbrug (til højre) som funktion af døgnets timer i

18 Ud af de timer, i 2007, hvor elprisen var under 100 kr/mwh, lå 79 % af forekomsterne i tidsrummet Af de timer, hvor elprisen var over 300 kr/mwh, lå 75 % af forekomsterne i tidsrummet Disse fordelinger er vist på figur 2. Graferne viser, hvor mange dage i 2007 elprisen var under 100 kr/mwh og hvor mange dage elprisen var over 300 kr/mwh i hver af døgnets timer. figur 2: Til venstre ses hvornår i døgnet elprisen 1 i 2007 var under 100 kr/mwh. Til højre ses hvornår i døgnet elprisen i 2007 var over 300 kr/mwh. 1 Data brugt til figuren er for Vestdanmark. 8

19 5. CAES Et trykluftslagringsanlæg er en relativ simpel form for energilagring og de komponenter, der bruges i et sådan anlæg, er almindelig kendt. Der er hidtil kun to eksisterende anlæg i drift. På figur 3 er vist en simpel udgave af et CAES-anlæg. Luft fra omgivelserne bliver komprimeret i et kompressortrin bestående af flere kompressorer. Kompressorerne drives af en elmotor, der får strøm fra elnettet. Kompressorerne komprimerer luft til bar. Som følge heraf stiger lufttemperaturen også. Efter hver kompressor køles luften. Når kompressionen er fuldendt, ledes luften ned i en kaverne under jordoverfladen. Eksempler på kaverner er udskyllede salthorste eller akviferer i kalk eller sandsten. Heri fungerer trykluften som et energilager. Når luften skal ud af lageret, ledes det først gennem en ventil, der drøvler luften til konstant tryk. Herefter opvarmes luften i en brænder eller varmeveksler, inden det sendes gennem første turbine. Ekspansionstrinnet består af flere turbiner og brændere/varmevekslere. Turbinerne driver en generator, der producerer elektricitet til elnettet. Luft ind Luft ud M K T G Q ud V U V I Q ind L figur 3: Simpel udgave af et trykluftslagringsanlæg (nomenklatur for komponentnavnene findes i Bilag II). Hvis anlægget bliver konstrueret som vist på figur 3, vil der umiddelbart gå en del energi tabt i form af varmeveksling af luft på kompressionstrinnet til omgivelserne. Reduceres temperaturen ikke, vil det medføre et varmetab under lagringsperioden. Hvis kavernen er en udskyllet salthorst, vil der yderligere være en risiko for, at saltet ikke kan klare den høje temperatur. Typen af CAES-anlæg varierer meget. Udover de to realiserede anlæg er der flere typer på tegnebrættet. Eksempler på realiserede og modellerede anlæg følger i de næste afsnit. 9

20 5.1 Huntorf Som nævnt i forrige afsnit er der hidtil kun to CAES-anlæg i verden. Det ene ligger i Huntorf, Tyskland og blev driftsat i Et simplificeret komponentdiagram af anlægget er vist på figur 4 [5] og [6]. Anlægget består af to kompressorer, der komprimerer luften op til 70 bar. Efter første kompressor ledes den opvarmede luft gennem en varmeveksler, der reducerer temperaturen af luften. Efter anden kompressor ledes luften gennem endnu en varmeveksler, en efterkøler, for at reducere temperaturen af luften til omkring 50 C. Luften ledes herefter videre til lageret. Lageret består af to kaverner på hver m 3. I et tomt 2 lager er trykket 43 bar. Når luften trækkes ud af lageret ledes det, inden ekspansionstrinnet, først ud gennem en ventil, der drøvler trykket til 41 bar. Når luft ekspanderes, falder temperaturen. Luften varmes derfor op, inden den ledes ind i første turbine. Den første opvarmning sker ved brug af en rekuperator, der bruger energien i den luft, der ledes ud til omgivelserne efter ekspansionstrinnet. Efterfølgende ledes den forvarmede luft gennem en brænder, hvor forbrænding af naturgas hæver temperaturen. Røggassen ledes gennem første turbine, hvor temperaturen og trykket falder. Efterfølgende ledes røggassen igennem endnu en brænder og en turbine. Inden røggassen ledes ud af systemet til omgivelserne, ledes den som tidligere nævnt, gennem en rekuperator for at forvarme luften fra lageret. Idet rekuperatoren ikke er med i komponentdiagrammet i [5 (s. 115)] fra 1994, må det formodes at denne komponent først blev tilføjet efter, værket blev idriftsat. Luft ind Luft ud M K K M K R E K V B T T G B L L figur 4: Komponentdiagram af Huntorf CAES-anlæg. Huntorf-anlægget kan oplade i otte timer med en effekt på 60 MW el og aflade i to timer med 290 MW el. Virkningsgraden af Huntorf-anlægget er 40 %; fundet som forholdet mellem elproduktionen og summen af el- og naturgasforbruget. På 2 tomt og fyldt lager beskrives i afsnit Trykluftslageret 10

21 ekspansionstrinnet bruges 1,68 MW ex [5 (s. 117)] naturgas til hver MW ex produceret elektricitet. Exergi el er lig energi el. 5.2 McIntosh Det andet fungerende CAES-anlæg ligger i McIntosh, Alabama, og blev driftsat i Anlæggets struktur (figur 5) minder meget om Huntorf-anlægget. I McIntosh består lageret kun af en enkelt kaverne i stedet for Huntorfs to kaverner. Yderligere er den ene brænder flyttet fra at være placeret før den første turbine til at være placeret efter den anden turbine. Ekspansionstrinnet kan levere 110 MWel og har en høj virkningsgrad ved lav last. Yderligere kan anlægget ændre lasten med 33 MW/s, hvilket er omtrendt tre gange hurtigere end et alm. kraftværk. Trykket i det tomme lager er 45 bar og trykket i det fyldte lager er 74 bar. Volumenet af kavernen er m 3 [7]. Luft ind Luft ud M K K B M K E K V R T T G B L figur 5: Komponentdiagram af McIntosh CAES-anlæg. 5.3 Alternative metoder Der er mange idéer og metoder til at konsturere et CAES-anlæg. Ved konstruktionen af et CAES-anlæg skal man blandt andet overveje, hvad man skal gøre med den varme, der dannes ved komprimeringen af luften samt, hvad man skal gøre ved opvarmningen af luften inden ekspansionen. Udnyttes energien fra højtemperaturluften ikke, medfører det et stort tab. Ved ekspansionstrinnet er problemet anderledes. Det er her både fornuftigt, men også nødvendigt at hæve luftens temperatur inden, denne sendes gennem turbinerne. Temperaturen må ikke være for lav, da turbinerne ikke har godt af temperaturer under frysepunktet. Yderligere stiger virkningsgraden for ekspansionstrinnet ved stigende indløbstemperatur. 11

22 I de følgende afsnit beskrives forskellige idéer til køling og opvarmning af luften Kombination med fjernvarme En mulig løsning til udnyttelse af energien fra kompressoren er at kombinere CAESanlægget med fjernvarmenettet. Energien i luften efter kompressionen bruges til at opvarme returvandet i fjernvarmenettet. Opvarmingen inden ekspansionen kan ske ved eksempelvis aftag af varme fra fremløbsvand eller ved forbrænding af naturgas (figur 6). Luft ind Luft ud M K T G Q ud Q ind L figur 6: CAES-anlæg kombineret med fjernvarmenettet. Fordelen ved at bruge naturgas er at det giver en bedre energiudnyttelse da temperaturen kan blive meget højere end ved brug af fjernvarmevand. Dette beskrives i et senere afsnit. Ulempen er afhængigheden af et fossilt brændsel Den adiabatiske model En anden løsning til at udnytte energien i luften efter kompressionstrinnet er at lagre den i et varmelager som vist på figur 7. Den oplagrede energi kan dernæst bruges til at opvarme luften mellem lageret og ekspansionstrinnet. Varmelageret er en varmeveksler og vil fungere således, at den varme luft afgiver energi til materialet i lageret. Når luften ledes ud af kavernen, vil den igen ledes gennem varmeveksleren, hvor den modtager energi fra materialet og varmes op. 12

23 Luft ind Luft ud M K T G V L Q L figur 7: Komponentdiagram af det adiabatiske CAES-anlæg. Fordelen vil dette anlæg er også dets ulempe. Anlægget er isoleret fra andre energikilder og bærere, som naturgas og fjernvarme. Det kan være en fordel for anlægget i fremtiden at være isoleret. Uden naturgasforbrug forsvinder problematikken med CO 2 -reduktionen og den fremtidige mangel på naturgas. Uden fjernvarmeforbrug er anlægget uafhængigt af fjernvarmenettet og har dermed fjernet en af de større begrænsninger inden for den geografiske placering af anlægget. Ulempen ved at undgå naturgas og fjernvarme er, at handlen med disse kan øge både energiudnyttelsen direkte og yderligere øge indtægten. Energiudnyttelsen øges ved at den producerede varme sendes ud i fjernvarmenettet med det samme i stedet for at ligge i en varmebeholder, der med tiden taber energi til omgivelserne. Økonomien forbedres både som følge af en bedre energiudnyttelse, men også ved at naturgas er billigere end fjernvarme og derfor kan give en ekstra indtægt og gøre anlægget eftertragtet i perioder, hvor elvariationen ikke er høj nok. 5.4 Anlægsopbygning Til et anlæg med mange komponenter hører også mange begrænsninger. Nogle vil medføre et exergitab mens andre vil medføre reduktion i anlægsudnyttelsen. Følgende afsnit beskriver begrænsningerne for de komponenter, der bruges i et CAES-anlæg og hvad de medfører. Yderligere vil der blive arbejdet hen mod de anlæg, der senere hen i dette projekt skal tages udgangspunkt i Kompressionstrinnet Første del af CAES-anlægget består af kompressorer og varmevekslere. 13

24 Kompressorerne tryksætter luften, der herved varmes op. Exergien i luften trækkes ud for at sænke temperaturen inden, luften ledes ned i lageret. Dette gøres i varmevekslerne, der overfører exergi fra luften til et andet medie. En stor del af exergitabet ligger i kølingen af luft med omgivelserne. Det er derfor naturligt, at et anlæg bør kobles til fjernvarmenettet, hvis dette er muligt. Salg af fjernvarme vil have en vigtig påvirkning af driftsøkonomien for CAES-anlægget. Koblingen med fjernvarmenettet kan også medføre en bedre energiudnyttelse af kraftvarmeværkerne. Hvis efterspørgslen på varme er høj, men efterspørgslen på el ikke følger med, kan man vælge at øge elproduktionen og sænke varmeproduktionen på værket. Det bør give en bedre energiudnyttelse af værket. Der mangler nu noget varmeproduktion, men der er overskud af elproduktion. Den overskudne el kan bruges til at lagre luft i CAES-anlægget og der bliver dermed produceret den manglende varme. Et spildprodukt heraf vil være oplagring af trykluft. Dette scenarie vil umiddelbart have sine fordele om natten i de kolde tider, hvor elektricitetsbehovet er lavt og varmebehovet er nogenlunde som i dagtimerne. Kompressionstrinnet i et CAES-anlæg er derfor som et elvarmeanlæg Trykluftslageret I kavernen er der flere parametre der sætter begrænsninger for udnyttelse af pladsen og påvirker andre komponenter. Når kavernen tidligere er beskrevet som enten værende tom eller fuld er det pga. trykbegrænsninger i kavernen. Idet kavernen ligger langt nede under jordoverfladen, vil et højt tryk være nødvendigt for at undgå kollaps. Kavernen er derfor ikke som sådan tom, men det er ikke muligt at udnytte det resterende tryksatte luft. Minimumstrykket i kavernen er, som tidligere nævnt, 43 bar for Huntorf-CAES og 45 bar for McIntosh-CAES. Der er ikke store exergimæssige tab ved at have dette minimumstryk, eftersom det antages at luften ikke taber tryk. Der er et tryktab i forbindelse med lagringen, men den antages at være negligibel. Denne mængde skal derfor naturligvis ikke tryksættes igen ved en ny kompression. Der vil dog, i forbindelse med at kavernen indeholder en del luft der ikke udnyttes, være en ekstraudgift til konstruktionen af lageret, der dermed skal laves større, end hvis al luften i lageret kunne udnyttes. Trykket i et fyldt lager kan være meget højt. Eksempelvis er trykket i naturgaslageret i Lille Torup omkring bar [3b]. Ulempen ved at komprimere luften til høje tryk, er at trykluften drøvles, inden det ledes gennem turbinen og det vil medføre store exergitab. Fordelen ved høje tryk er, at et mindre kavernevolumen er nødvendigt. Hvis en udskyllet salthorst er brugt som lager, er det nødvendigt at reducere luftens temperatur. Smeltepunktet for salt er omkring 800 C og der er derfor en risiko for, at saltet smelter eller deformerer, hvis der ikke bliver fjernet noget energi fra luften, inden denne ledes ind i kavernen. Som tidligere nævnt vil det lede til store exergitab, hvis luftens høje temperatur ikke udnyttes, hvilket giver en anden god grund til at reducere luftens temperatur inden lagring. Anlægget i Huntorf har to kaverner. Fordelen ved to små kaverner i stedet for en stor er blandt andet, at kun halvdelen af anlægget er ude af drift i tilfælde af problemer med en kaverne og ligeledes ved revision/vedligeholdelse af anlægget. Anlægget vil 14

25 kunne, med en kaverne ude af drift, køre med samme last som normalt. Mindre kavernekapacitet vil kun medføre en reduktion af drifttiden. Det vil dog stadig gøre anlægget mere driftsikkert. Da ekspansionstrinnet bruger naturgas til opvarming, udledes eksempelvis CO 2 og NO x. Et adiabatisk lager kan derfor have en miljømæssig fordel, idet der ikke tilføres noget varme udefra og heller ikke trækkes noget ud af anlægget. Det vil derfor være et rent el-til-el anlæg. Det adiabatiske lager vil desværre ikke være helt adiabatisk. Der vil være en risiko for store exergitab, hvis der går for lang tid mellem op- og aflagring, og temperaturen af varmelageret vil dermed falde. Hvor meget af energien der går tabt er afhængigt af varmelagerets type og den tid varmen skal opbevares. Opholdstiden i lageret vil variere meget, og vil afhænge af driftmetoden. Hvis anlægget drives kommercielt, vil det sandsynligvis ikke være i drift i hvert døgn. Det vil i stedet kun være i drift når der kan tjenes penge på det. Der kan således gå flere dage mellem lageret fyldes til det igen tømmes. Umiddelbart må det være nødvendigt også at have mulighed for at hæve temperaturen på anden måde. En brænder kunne være en vigtig ekstra komponent i dette system for at hæve temperaturen yderligere efter varmelageret i tilfælde af at lageret har mistet for meget energi og dermed ikke kan opvarme luften nok. Hvis anlægget drives af Energinet.dk for at stabilisere elnettet, vil det muligvis være i drift så godt som hver dag og der vil derfor være bedre udnyttelse af metoden. Betegnelsen stabilisering bruges her som regulering af elproduktionen fra vindmøller, der varierer meget. Lageret kan derfor aftage dele af den ujævne produktion eller bidrage til denne. Størrelsen af lageret vil være op til en økonomisk overvejelse. På den ene side står udgiften til lageret. På den anden side står udgiften til kompressionen. Da trykket reduceres inden ekspansionstrinnet, tabes en del exergi ved at komprimere til høje tryk. Lagerets størrelse bestemmes til dels også af den installerede effekt af kompressions- og ekspansionstrinnene. Systemet skal som helhed passe sammen. Hvis op- og afladningstiden er for lang, er lageret ikke stort nok. Omvendt skal lageret heller ikke begrænse produktionen for meget Ekspansionstrinnet Den sidste del af anlægget er ekspansionstrinnet. Når lageret tømmes, bliver luften drøvlet til et lavere tryk. Det sker for, at turbinerne får konstant trykforhold. Når luft ekspanderer falder temperaturen. Da lagertemperaturen allerede er relativ lav er det nødvendigt at tilføre varme til luften, inden denne sendes gennem turbinerne. En høj lufttemperatur vil både medføre, at luften ikke falder til under frysepunktet, men vil også give en højere exergiudnyttelse af anlægget. For at redde en del af overskudsvarmen fra udløbstemperaturen, kan der placeres en rekuperator efter sidste turbine. Denne vil bruge exergien i luften til at opvarme luften fra kavernen, inden den ledes gennem første brænder. Efter rekuperatoren kan dele af den resterende exergi udnyttes til fjernvarme. Opvarmningen af luften inden turbinerne sker i de allerede eksisterende anlæg ved at brænde naturgas af. Fordelen ved en høj brændertemperatur indløbstemperatur til turbinen er, at der bliver produceret mere elektricitet på turbinerne fra samme trykluft. Hvis anlægget skal drives kommercielt, kunne en høj elproduktion være at 15

26 foretrække, idet der skal spilles på den meget varierende elpriser. Ulempen ved brænderen er, at naturgasafbrænding forurener og gør anlægget afhængigt af et fossilt brændsel. Problemet med forureningen kan reduceres ved at have en lavere brændertemperatur. Ved at bruge en brændertemperatur der netop opfylder kravet om, at temperaturen af luften ikke må falde til under frysepunktet, reduceres naturgasforbruget og dermed CO 2 -udledningen markant. Det er muligt at bruge andet, og mere bæredygtigt, brændsel såsom affald eller biobrændsel, men det vil ikke blive undersøgt yderligere i dette projekt. En anden løsning, der både klarer problemet med forurening og brændselsafhængigheden, er at bruge fjernvarme til opvarmning. Der er den ulempe, at fjernvarmevandet er produceret på et varmeværk et andet sted. Der vil derfor både være forbundet et exergitab fra varmeværkets side samt et transmissionstab. I Danmark bliver varmen ofte produceret sideløbende med elektricitet og med en høj energiudnyttelse. Da anlægget allerede, som nævnt i afsnittet om kompressionstrinnet, vil være tilknyttet fjernvarmenettet, vil der ikke være samme afhængighed som med naturgas. En anden ulempe ved fjernvarme er den lave temperatur, der begrænser elproduktionen Varmelageret En alternativ løsning er at oplagre varmen fra kompressionstrinnet i et varmelager og efterfølgende bruge dette til opvarmning af luften inden turbinerne i ekspansionstrinnet. Dette vil med fordel isolere anlægget fra fjernvarmenettet. Et problem med CAES-anlæggene i de tidligere scenarier er, at de er afhængige af, at der er fjernvarmekunder i nærheden. 16

27 6. Optimering af CAES CAES-modellerne er lavet i simuleringsværktøjet DNA. DNA har integreret ligninger og begrænsninger for flere komponenter og kan med input i form af temperaturer, tryk m.m. give et ønsket output. Der er ikke lavet modeller af de allerede eksisterende anlæg, idet de begge menes at have for mange unødvendige exergitab. Dog udvikles der videre på anlægstyperne for at simulere et anlæg med højere energiudnyttelse. Der er allerede gennemgået flere fordele og ulemper ved forskellige sammensætninger af CAES-anlæg. De næste afsnit vil beskrive, hvilke parametre der er nødvendige at begrænse og heraf finde nogle anlægssammensætninger, der har hver deres fordele og ulemper. Hver anlægstype vil blive simuleret og optimeret. Der bliver fokuseret på tre typer anlæg. Forskellen på de tre typer er kølingsmetoden på kompressortrinnet samt opvarmningen af luften inden turbinerne. Trykluftslageret er det samme. Scenarie 1: Kompressionstrinnet kobles til fjernvarmenettet og Ekspansionstrinnet opvarmes ved brug af naturgas. Scenarie 2: Kompressionstrinnet og Ekspansionstrinnet kobles til fjernvarmenettet. Scenarie 3: Kompressionstrinnet og Ekspansionstrinnet kobles til et varmelager. 6.1 Parametre I følgende afsnit beskrives valget af parametre for anlæggene. Følgende parametre fastsættes: Lagertemperatur Lagertryk Turbinetryk Fjernvarmetemperatur Fjernvarmetryk Inden luften ledes ned i lageret vil temperaturen af luften være blevet reduceret til omkring 80 C. I naturgaslageret i Lille Torup er temperaturen C ved maksimal fyldning og C efter en hurtig tømning. Da temperaturen til lageret er omkring 40 grader højere ved indløb end naturgaslageret forventes temperaturen i lageret at være omkring 65 C. Minimumtrykket i lageret antages at være 50 bar og maksimumtrykket sættes til 100 bar. Minimumtrykket er hhv. 43 og 45 bar for Huntorf-CAES og McIntosh-CAES og maksimumtrykket er hhv. 70 og 74 bar. Da trykket i projektets anlæg vælges til at være op til 100 bar, medfører det, at lageret skal have en dybere beliggenhed og dermed vil et højere minimumtryk være nødvendigt. Maksimumtrykket må ikke være 17

28 for højt, da det kan ødelægge kavernen, men bør ikke være for lavt da det vil forringe udnyttelsen af lagerpladsen. Efter lageret ledes luften gennem en ventil. Her drøvles luften, inden den sendes videre gennem ekspansionstrinnet. Det er antaget, at der drøvles ned til lagerets minimumtryk på 50 bar. I scenarie 1 og 2, hvor der bruges fjernvarme til kompressionstrinnet, antages en fremløbstemperatur på 120 C og en returtemperatur på 50 C. Trykket er omkring 4 bar for at sikre, at vandet ikke fordamper. 6.2 Definition af CAES-typer På figur 8 er vist komponentdiagrammer for de tre scenarier. Kompressortrinnet består af et endnu ikke bestemt antal kompressorer og varmevekslere. Ligeledes består ekspansionstrinnet af et endnu ikke bestemt antal kompressorer og varmevekslere/brændere. Diagrammet til venstre viser både scenarie 1 og 2. I scenarie 1 kommer varmeinputtet fra naturgas og i scenarie 2 kommer det fra fjernvarme. Luft ind Luft ud Luft ind Luft ud M K T G M K T G Q ud Q ind V L Q L L figur 8: Komponentdiagram af de tre CAES-scenarier. Til venstre er anlægget fra scenarie 1 og 2. Til højre er det fra scenarie 3. Det antages, at tryktabet over brændere og varmevekslere er 3 % [8 (s. 94)] af indløbstrykket. Effektiviteten af varmevekslere antages i scenarie 1 og 2 at være 0,8. I scenarie 3 vil den være højere, men dette beskrives i det respektive afsnit. Kompressorernes mekaniske virkningsgrad antages at være 99 % [8 (s. 66)]. Trykforholdet over kompressorerne vil være konstant for den respektive model og det samme gælder for turbinerne Scenarie 1 Det første anlæg der bliver optimeret, er en udvidelse af de klassiske CAES-anlæg i Huntorf og McIntosh. I dette scenarie udnyttes varmen fra kompressionstrinnet til opvarmning af fjernvarmenettet i stedet for at køle kompressorerne. I ekspansionstrinnet varmes luften op ved brug af naturgas, ligesom det sker på de to kendte anlæg. Anlægget deles i første omgang op i to dele: kompressionstrinnet og ekspansionstrinnet. På både kompressions- og ekspansionstrinnet vil der optimeres på 18

29 antallet af komponenter. På ekspansionstrinnet vil der yderligere blive undersøgt, hvordan brændertemperaturen påvirker exergivirkningsgraden og naturgasforbruget. Efter en kompressor vil der følge en varmeveksler. På figur 9 er vist exergivirkningsgraden som funktion af antallet af kompressorer. Exergivirkningsgrad som funktion af antallet af kompressorer 0,85 Exergivirkningsgrad 0,8 0,75 0,7 0,65 0,6 0,55 0, Ex lager ind Ex ventil ud Antal kompressorer figur 9: Exergivirkningsgraden for kompressionstrinnet som funktion af antallet af kompressorog varmevekslertrin Exergivirkningsgraden for kompressionstrinnet stiger ved brug af flere kompressorer i serie. Det anes dog, at hældningen begynder at flade ud og antallet af kompressorer begrænses derfor til fem. Figuren viser exergivirkningsgraden to steder i anlægget. Det ene sted er efter sidste varmeveksler i kompressionstrinnet, altså lige inden luften ledes ned i lageret. Det andet sted er efter ventilen, hvor der drøvles ned til 50 bar. Det ses, at exergivirkningsgraden for kompressionstrinnet falder med 8-9 %-point ved drøvlingen. Der vil forekomme exergitab i en varmeveksling, fordi den højeste temperatur ud af varmeveksleren vil være lavere end den højeste ind i varmeveksleren. Når differencen mellem temperaturerne af det kolde og varme medie falder, vil exergitabet også falde. Ved at have flere kompressorer reduceres den høje temperatur af det varme medie og exergitabet reduceres dermed. På figur 10 er vist exergivirkningsgraderne for ekspansionstrinnet ved forskellige antal turbine/brænder-par. Der er i modellen brugt en brændertemperatur på 1100 C. Det vil medføre, at røggassen efter sidste turbine vil have en høj temperatur. Der er af den grund indsat en rekuperator efter sidste turbine, der varmer luften op mellem ventilen og første brænder. I et forsøg på at udnytte en større del af exergien i røggassen kan der tilføjes en varmeveksler efter rekuperatoren. Denne varmeveksler bruger exergien i luften til at varme fjernvarmevand, inden luften ledes ud af anlægget. I det følgende vil der blive optimeret på ekspansionstrinnet. Som det kan ses på figur 10 falder exergivirkningsgraden ved højere antal turbiner. Der er ligesom for kompressoren valgt at teste brugen af 2-5 af de respektive komponenter. Følges grafen ned til en enkelt turbine, vil denne have en endnu højere exergivirkningsgrad. Flere komponenter medfører flere tryktab. Et system med kun én turbine vil medføre 19

30 et trykforhold over turbinen på 50 bar, hvilket ikke er normalt for turbiner. Der vil i det følgende fokuseres på eksemplet med to turbiner. Exergivirkningsgrad som funktion af antallet af turbiner Exergivirkningsgrad 0,670 0,665 0,660 0,655 0,650 0,645 0,640 0,635 0, Antal turbiner figur 10: Exergivirkningsgrader for ekspansionstrinnet som funktion af antallet af turbine/brænder-par. På figur 11 ses de fire exergistrømme gennem hele anlægget relativt i forhold til den samlede exergistrøm. Det er tydeligt at se, at en meget stor del af exergien i anlægget kommer fra naturgassen. Rekuperatoren giver en lidt misvisende figur. Første gang rekuperatoren optræder, stiger exergiindholdet i systemet. Det skyldes naturligvis, at der bliver modtaget varme fra et senere punkt i systemet. Exergivirkningsgraden af systemet er 63 %. 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 Ind Kompressor 1 Varmeveksler 1 Kompressor 2 Varmeveksler 2 Kompressor 3 Varmeveksler 3 Kompressor 4 Varmeveksler 4 Kompressor 5 Varmeveksler 5 Lager Ventil Rekuperator Brænder 1 Turbine 1 Brænder 2 Turbine 2 Rekuperator Varmeveksler 6 20 Ud Naturgas Luft/Røggas Vand figur 11: Exergiudvikling i et scenarie 1 CAES-anlæg ved en brændertemperatur på 1100 C. El

31 En høj temperatur i turbinen giver en bedre exergiudnyttelse i turbinen. Til gengæld følger en høj temperatur også et højt naturgasforbrug. Med naturgasafbrænding følger CO 2 -udledning. Fra et miljømæssigt synspunkt vil en lav brændertemperatur derfor være fordelagtig. Dermed vil en større del af elproduktionen komme fra trykluften fremfor naturgassen. Der er valgt to eksempler på lavtemperaturanlæg. I det ene anlæg sættes brændertemperaturen til 530 C. Denne temperatur er valgt, idet elforbruget og produktionen i anlægget vil blive lige store. Det andet anlæg har en brændertemperatur på 200 C, der giver en udløbstemperatur på 20 C. Dette eksempel vil reducere exergitabet i luften og vil yderligere reducere naturgasforbruget, så opvarmningen kun sørger for at undgå frost. Det første lavtemperatursanlæg har samme komponentsammensætning som højtemperatursanlægget. Det andet anlæg har så lav udløbstemperatur fra turbinen, at rekuperatoren, og den sidste varmeveksler, ikke kan bruges. 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 Ind Kompressor 1 Varmeveksler 1 Kompressor 2 Varmeveksler 2 Kompressor 3 Varmeveksler 3 Kompressor 4 Varmeveksler 4 Kompressor 5 Varmeveksler 5 Lager Ventil Rekuperator Brænder 1 Turbine 1 Brænder 2 Turbine 2 Rekuperator Varmeveksler 6 Ud Naturgas Luft/Røggas Vand figur 12: Exergiudvikling i et scenarie 1 CAES-anlæg ved en brændertemperatur på 530 C. På figur 12 og figur 13 ses exergistrømmene for de to lavtemperatursanlæg. Virkningsgraden af anlægget på figur 12 er 55 % og på figur 13 er den 49 %. Det er et tab på hhv. 8 og 12 %-point i forhold til højtemperatursanlægget. Fordelen ved de to lavtemperatursanlæg er, at naturgasforbruget reduceres med hhv. 48 og 76 %. El 21

32 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 Ind Kompressor 1 Varmeveksler 1 Kompressor 2 Varmeveksler 2 Kompressor 3 Varmeveksler 3 Kompressor 4 Varmeveksler 4 Kompressor 5 Varmeveksler 5 Lager Ventil Brænder 1 Turbine 1 Brænder 2 Turbine 2 Ud Naturgas Luft/Røggas figur 13: Exergiudvikling i et scenarie 1 CAES-anlæg ved en brændertemperatur på 200 C Scenarie 2 Anlægget fra scenarie 1 har nu skiftet opvarmningsmetode. I dette scenarie vil luften i ekspansionstrinnet blive varmet op ved brug af fjernvarme i stedet for naturgas. En af fordelene ved at undgå naturgas er at slippe for at være afhængig af et faktisk brændstof. Produktionen af fjernvarme sker ofte som en kombineret el- og varmeproduktion med en høj energiudnyttelse. Fjernvarme kan derfor produceres meget miljøvenligt og bæredygtigt. Idet anlægget allerede er koblet til fjernvarmenettet grundet kompressionstrinnets køling, bør det ikke kræve nogle særlige ekstra resourcer. Kompressionstrinnet fra scenarie 1 genbruges i dette scenarie. Der vil derfor kun blive optimeret på antallet af turbiner og varmevekslere på ekspansionstrinnet. Før hver turbine placeres en varmeveksler for at undgå, at luftens temperatur falder ned til temperaturer, der vil medføre risiko for frost. Antal turbiner Exergivirkningsgrad Udløbstemperatur [ C] 3 0,598-6,25 4 0,599 20,26 5 0,594 39,35 tabel 2: Exergivirkningsgrader og udløbstemperaturer for varieret antal turbiner. Vand El Som det ses i tabel 2, er exergivirkningsgraden stort set uændret ved variationen af turbiner. Der kan vindes ½ %-point ved at bruge fire turbiner fremfor fem, men der er en markant ændring af udløbstemperaturen. Udløbstemperaturen fra den sidste turbine er næsten 20 C højere, hvis der er fem turbiner fremfor fire. Det vil mindske risikoen for kondensering af vand på turbinebladene. 22

33 På figur 14 er vist exergistrømmen gennem systemet i scenarie 2. Der ses et jævnt exergitab gennem hele systemet. Det eneste markante fald er gennem ventilen, hvor trykket falder fra 100 bar til 50 bar. Exergivirkningsgraden for scenarie 2-anlægget er 0, ,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Ind Kud1 figur 14: Exergiudvikling i et scenarie 2 CAES-anlæg Scenarie 3 VVud1 Kud2 VVud2 Kud3 VVud3 Kud4 VVud4 Kud5 VVud5 lager ud ventil ud VV1ud Tud1 VV2ud Tud2 VV3ud Tud3 VV4ud Tud4 VV5ud Tud5 I scenarie 2 blev anlægget uafhængigt af naturgas. I scenarie 3 vil anlægget yderligere blive uafhængigt af fjernvarmenettet. Det eneste krav til anlæggets geografiske placering er hermed, at der er en lagringsmulighed i nærheden. I stedet for køling og opvarmning ved brug af fjernvarme vil der integreres et varmelager i systemet. Der overføres energi fra den varme luft i kompressionstrinnet til varmelageret. Senere hen bruges varmen fra varmelageret til at opvarme luften, inden denne ledes gennem turbinerne. I mellemtiden bliver energien lagret i et varmelager. Exergien i både luften og varmelageret antages at være højere ved procenssens start end ved slutningen. Da luften ledes ud til omgivelserne, går exergien herfra tabt. Exergien i lageret vil ikke på samme måde gå tabt efter anlægget har stoppet driften. Da varmelageret ikke er adiabatisk, vil der gå exergi tabt under lagringen heri. Dette antages dog at være negligibelt. Da varmeoverførslen mellem luften og varmelageret ikke sker med en effektivitet på 1, vil det yderligere medføre et exergitab. Effektiviteten af varmeoverførslerne antages at være 0,95. Da varmelageret er den eneste varmekilde, vil det være nødvendigt, at der er et stort nok varmeoverførende areal til at give den ønskede effektivitet. Simuleringerne er som tidligere nævnt lavet i DNA. Da DNA ikke har integreret noget materiale, der vil være muligt til brugen af det ønskede varmelager, er der i modellen lavet en simpel varmeveksling med luft. Varmelageret vil ikke, ud fra simuleringen, blive tømt efter hver cyklus, men da lageret ikke er adiabatisk antages det at restvarmen går tabt efter hver cyklus. Ud Luft Vand El 23

34 1 0,9 0,8 0,7 0,6 varmelager 0,5 luft 0,4 el 0,3 0,2 0,1 0 Ind Kompressor 1 Kompressor 2 Kompressor 3 Kompressor 4 Kompressor 5 Varmeveksler Lager Ventil Varmeveksler Turbine 1 Turbine 2 Ud figur 15: Exergiudvikling i et scenarie 3 CAES-anlæg. På figur 15 er vist exergifordelingen gennem processen i scenariet. De store exergitab forekommer i drøvlingen, ligesom det har været i de andre scenarier, i de to varmevekslinger og ved udløbet fra systemet. I varmevekslingerne sker tabet fordi effektiviteten er under 1 og det derfor ikke er muligt at få samme høje temperatur ud som den varme luft har ind. Det er ikke muligt at genvinde dette temperaturfald. Ved udløbet falder luftens temperatur til omgivelsernes. Den samlede exergivirkningsgrad af systemet er 0,72. Drøvlingen, de to varmevekslere samt tabet til omgivelserne ved udløbet, står for over 18 %-point af det samlede exergitab på 28 % Delkonklusion Gennem de seneste afsnit er der blevet optimeret på de tidligere nævnte scenarier. Hvert scenarie har fordele og ulemper i forhold til de andre scenarier. Anlægget i scenarie 1 er afhængigt af naturgas og fjernvarmekunder. Behovet for fjernvarmekunder giver et krav til den geografiske placering af anlægget, hvilket kan være problematisk, da der i forvejen er det afgørende krav til placeringen, at der er mulighed for at lave en underjordisk kaverne. Anlægget lægger op til at være det af de tre anlæg, der er mest konkurrencedygtigt. Den kommercielle drift af et lagringsanlæg vil gå ud på at spekulere i elprisen. Elektriciteten skal købes, når den er billig, normalt om natten, og sælges når elprisen er høj. Fordelen ved at bruge naturgas, eller andet brændsel, i anlægget er, at anlægget kan få en høj indløbstemperatur til turbinerne og dermed en høj elproduktion. Som det er vist i tabel 3, kan elproduktionen let overstige elforbruget. Grænsen går ved de 530 C, hvor elproduktionen og forbruget er lige høje. Energiudnyttelsen stiger ved den høje brændertemperatur, men det gør naturgasforbruget og dermed CO 2 -udledningen også. 24

35 Anlægstype Sc 1 Sc 1 Sc 1 Sc 2 Sc 3 (1100 C) (530 C) (200 C) Exergivirkningsgrad 0,63 0,55 0,49 0,60 0,72 El til el ratio 1,78 1,00 0,59 0,53 0,72 tabel 3: Exergivirkningsgrader for de undersøgte anlægstyper. Økonomien for anlægget i scenarie 1 er meget følsom, idet der er mange priser, der spiller ind. Herunder er fjernvarmeprisen, elprisen, naturgasprisen og CO 2 -afgiften. Der er ved drift af anlægget mulighed for at reducere brændertemperaturen og dermed er det muligt, at det i visse tilfælde kan svare sig at reducere udgifter til naturgas og CO 2 -afgift. Anlægget i scenarie 2 bruger ikke naturgas og undgår derfor et af de flere afhængige parametre fra scenarie 1. Det er dog stadig afhængigt af fjernvarmekunder i nærheden af anlægget. Det udleder som sådan ikke CO 2, idet det får el og fjernvarme udefra. Exergivirkningsgraden af anlægget ligger mellem de to scenarie 1-anlæg med højeste brændertemperatur. Anlægget i scenarie 3 er helt uafhængigt af brændsler og det eneste krav til placeringen er derfor, at der er mulighed for lagring af luften. Da de eneste egentlige strømme ind og ud af anlægget er elektricitet, er exergivirkningsgraden lig elvirkningsgraden, som det også kan ses i tabellen. Anlægget kan stadig ikke producere ligeså meget elektricitet som ved høje brændertemperaturer i scenarie 1. Anlægget lægger både op til kommerciel drift og til at stabilisere elnettet. For at få en indtægt ved drift af anlægget skal forholdet mellem købs- og salgsprisen være lig virkningsgraden. Det er ikke muligt på basis af exergivirkningsgrader at beslutte hvilket anlæg, der er bedst økonomisk og hvilket der vil være bedst til at stabilisere elnettet. Det vil være de svingende priser på naturgas, elektricitet og fjernvarme, der bestemmer dette. En metode, til at analysere de forskellige anlægs økonomi samt deres påvirkning af det danske energimarked, er modellen af det nordeuropæiske energimarked Balmorel. 25

36 7. Balmorel 7.1 Introduktion Balmorel er en model af el- og CHP-markedet med et datasæt for landene omkring det baltiske hav. Landene inden for området er Danmark, Sverige, Norge, Finland, Tyskland, Polen, Estland, Letland, Litauen og Rusland. Dog er Balmorel datasættet bedst defineret i de fire nordiske lande. Modellen er lavet i optimeringsværktøjet modelleringsværktøjet GAMS. I Balmorelmodellen er alle energisystemer defineret og alle systemer har en geografisk placering. Den groveste geografiske inddeling er landene. Alle lande er delt ind i regioner, der yderligere er delt ind i områder. Danmark er delt ind i 21 områder fordelt på to regioner. De to regioner er naturligt nok Øst- og Vestdanmark. Elektricitet kan udvekles mellem regioner og over landegrænser, mens varme produceres til områdernes egetforbrug og dermed ikke kan udvekles med andre områder [9]. Til hvert område eller region er der tilknyttet en gruppe energiteknologier samt et elog varmebehov. Dette danner grundlag for udbuds- og efterspørgsels-funktionerne, der indgår i markedsløsnigen. Energisystemerne beskrives ud fra de teknologier, der anvendes, herunder deres type, virkningsgrad, miljøforhold samt brændsel. Derudover bliver de enkelte energisystemer tilknyttet et geografisk område, hvor de også får en installeret effekt. Mellem regionerne er der defineret transmissionslinier, med transmissionskapacitet og evt. et transmissionstab eller omkostning. Hvis der ses på Nordpoolområdet (NP) isoleret vil Balmorel ikke regne et land som Tyskland med i simuleringen. Da Tyskland og Danmark handler meget sammen med el, vil det ikke være realistisk at tage Tyskland ud af ligningen. Man definerer derfor en mængde elektricitet, der handles med et tredjeland. Da Danmark er forbundet til Sverige, Norge og Tyskland hvoraf Sverige og Norge er med i simuleringen står Tyskland for hele den danske handel med tredjelande. Tilsvarende har Sverige forbindelse til Polen, og Finalnd til Rusland og Estland. Til at bestemme hvornår der udveksles elektricitet mellem Tyskland NP området og tredielande og Danmark bruges i dette datasæt historiske data. Omkring økonomien i Balmorel medregnes eksempelvis CO 2 -afgifter og brændselspriser. Brændslerne defineres ud fra omkostninger per energienhed samt f.eks. svovlindhold. Øvrige elementer i økonomien er bl.a. skatter og afgifter. 7.2 GAMS Til at programmere modellen Balmorel bruges værktøjet Generel Algebraic Modeling System (GAMS 3 ). GAMS er et veludviklet modelleringsværktøj, der indlæser de givne inddata og definerer modellen i form af ligningsløser. Ved at give ligninger, begrænsninger, variabler og målfunktion. Det formulerede problem sendes af GAMS 3 26

Systemanalyse af Compressed Air Energy Storage

Systemanalyse af Compressed Air Energy Storage Systemanalyse af Compressed Air Energy Storage Danmarks Tekniske Universitet - Optimering, drift og implementering i det danske energimarked Jakob Rud EKSAMENSPROJEKTRAPPORT Institut for Mekanisk Teknologi

Læs mere

Muligheder for anvendelse af Compressed Air Energy Storage for ellagring i fremtidens elsystem - procesorienteret projekt

Muligheder for anvendelse af Compressed Air Energy Storage for ellagring i fremtidens elsystem - procesorienteret projekt Muligheder for anvendelse af Compressed Air Energy Storage for ellagring i fremtidens elsystem - procesorienteret projekt ForskEL 6567 Energinet 14. juni 2006 Outline Udførelse Baggrund Elmarkedet og CAES

Læs mere

Notat om metoder til fordeling af miljøpåvirkningen ved samproduktion af el og varme

Notat om metoder til fordeling af miljøpåvirkningen ved samproduktion af el og varme RAMBØLL januar 2011 Notat om metoder til fordeling af miljøpåvirkningen ved samproduktion af el og varme 1.1 Allokeringsmetoder For et kraftvarmeværk afhænger effekterne af produktionen af den anvendte

Læs mere

Lagring af vedvarende energi

Lagring af vedvarende energi Lagring af vedvarende energi Lagring af vedvarende energi Et skridt på vejen mod en CO2-neutral Øresundsregion er at undersøge, hvilke løsninger til lagring af vedvarende energi, der kan tilpasses fremtidens

Læs mere

Vindkraft I Danmark. Erfaringer, økonomi, marked og visioner. Energiforum EF Bergen 21. november 2007

Vindkraft I Danmark. Erfaringer, økonomi, marked og visioner. Energiforum EF Bergen 21. november 2007 Vindkraft I Danmark Erfaringer, økonomi, marked og visioner Energiforum EF Bergen 21. november 2007 Hans Henrik Lindboe Ea Energianalyse a/s www.eaea.dk Danmarks energiforbrug i 25 år PJ 900 600 300 0

Læs mere

Fremtidens energiforsyning - et helhedsperspektiv

Fremtidens energiforsyning - et helhedsperspektiv Fremtidens energiforsyning - et helhedsperspektiv Gastekniske dage 18. maj 2009 Dorthe Vinther, Planlægningschef Energinet.dk 1 Indhold 1. Fremtidens energisystem rammebetingelser og karakteristika 2.

Læs mere

TEKNOLOGISKE UDFORDRINGER FOR MINDRE OPERATØRER. Kate Wieck-Hansen

TEKNOLOGISKE UDFORDRINGER FOR MINDRE OPERATØRER. Kate Wieck-Hansen TEKNOLOGISKE UDFORDRINGER FOR MINDRE OPERATØRER Kate Wieck-Hansen OVERSIGT Politiske udfordringer Afgifter og tilskud Anlægstyper med biomasse Tekniske udfordringer Miljøkrav VE teknologier Samaarbejde

Læs mere

Balancering af energisystemer, gassystemet i fremtiden: grønt, fleksibelt, effektivt

Balancering af energisystemer, gassystemet i fremtiden: grønt, fleksibelt, effektivt Balancering af energisystemer, gassystemet i fremtiden: grønt, fleksibelt, effektivt Gastekniske Dage 15. Maj 2012 Malene Hein Nybroe Energinet.dk 1 Vores systemer Vi har allerede en del fluktuerende produktion

Læs mere

Effektiviteten af fjernvarme

Effektiviteten af fjernvarme Effektiviteten af fjernvarme Analyse nr. 7 5. august 2013 Resume Fjernvarme blev historisk etableret for at udnytte overskudsvarme fra elproduktion, hvilket bidrog til at øge den samlede effektivitet i

Læs mere

Smart energi - Smart varme

Smart energi - Smart varme Smart energi - Smart varme Fossil frie Thy 22. august 2012 Kim Behnke Energinet.dk Sektionschef Miljø, Forskning og Smart Grid Dansk klima- og energipolitik med ambitioner 40 % mindre CO 2 udledning i

Læs mere

Afslutningsskema. 1. Projekttitel Muligheder for anvendelse af Compressed. 2. Projektidentifikation Energinet.dk projektnr. 6567

Afslutningsskema. 1. Projekttitel Muligheder for anvendelse af Compressed. 2. Projektidentifikation Energinet.dk projektnr. 6567 Dato: Afslutningsskema 1. Projekttitel Muligheder for anvendelse af Compressed Air Energy Storage for ellagring i fremtidens elsystem 2. Projektidentifikation Energinet.dk projektnr. 6567 3. Projektperiode

Læs mere

Statskassepåvirkning ved omstilling til store varmepumper i fjernvarmen

Statskassepåvirkning ved omstilling til store varmepumper i fjernvarmen Statskassepåvirkning ved omstilling til store varmepumper i fjernvarmen FJERNVARMENS TÆNKETANK Dato: 15. september 2015 Udarbejdet af: Nina Detlefsen Kontrolleret af: Kasper Nagel og Jesper Koch Beskrivelse:

Læs mere

Fremme af fleksibelt forbrug ved hjælp af tariffer

Fremme af fleksibelt forbrug ved hjælp af tariffer Fremme af fleksibelt forbrug ved hjælp af FJERNVARMENS TÆNKETANK Grøn Energi er fjernvarmens tænketank. Vi omsætter innovation og analyser til konkret handling til gavn for den grønne omstilling, vækst

Læs mere

ENERGIFORSYNING DEN KORTE VERSION

ENERGIFORSYNING DEN KORTE VERSION ENERGIFORSYNING 23 DEN KORTE VERSION ENERGIFORSYNING 23 Fjernvarmen i Danmark Fjernvarmen leveres i dag af mere end 4 fjernvarmeselskaber. Fjernvarmen dækker 5 % af det samlede behov for opvarmning. 1,7

Læs mere

Transforming DONG Energy to a Low Carbon Future

Transforming DONG Energy to a Low Carbon Future Transforming DONG Energy to a Low Carbon Future Varmeplan Hovedstaden Workshop, January 2009 Udfordringen er enorm.. Global generation European generation 34,000 TWh 17,500 TWh 94% 34% 3,300 TWh 4,400

Læs mere

Modellering af energisystemet i fjernvarmeanalysen. Jesper Werling, Ea Energianalyse Fjernvarmens Hus, Kolding 25. Juni 2014

Modellering af energisystemet i fjernvarmeanalysen. Jesper Werling, Ea Energianalyse Fjernvarmens Hus, Kolding 25. Juni 2014 Modellering af energisystemet i fjernvarmeanalysen Jesper Werling, Ea Energianalyse Fjernvarmens Hus, Kolding 25. Juni 2014 MODEL, SCENARIER OG FORUDSÆTNINGER 2 Model af el- og fjernvarmesystemet Balmorel

Læs mere

Nationalt: Strategisk energiplanlægning i Danmark

Nationalt: Strategisk energiplanlægning i Danmark Nationalt: Strategisk energiplanlægning i Danmark KICKSTART AF GRØN OMSTILLING I DANSKE KOMMUNER 29-30 oktober 2015 Anders Kofoed-Wiuff Partner, Ea Energianalyse Spørgsmål Hvordan ser Danmarks energisystem

Læs mere

Store varmepumper med koldt varmelager i forbindelse med eksisterende kraftvarmeproduktion (CHP-HP Cold Storage)

Store varmepumper med koldt varmelager i forbindelse med eksisterende kraftvarmeproduktion (CHP-HP Cold Storage) Store varmepumper med koldt varmelager i forbindelse med eksisterende kraftvarmeproduktion (CHP-HP Cold Storage) Kontekst Konceptet retter sig mod kraftvarmeproducenter i fjernvarmesektoren, der i indsatsen

Læs mere

Fremtidens boligopvarmning. Afdelingsleder John Tang

Fremtidens boligopvarmning. Afdelingsleder John Tang Fremtidens boligopvarmning Afdelingsleder John Tang Hvor meget fjernvarme? Nu 1,6 mio. husstande koblet på fjernvarme svarende til 63 % af boliger På sigt ca. 75 % - dvs. ca. 2 mio. husstande i byområder

Læs mere

Vision for en bæredygtig varmeforsyning med energirenovering i fokus

Vision for en bæredygtig varmeforsyning med energirenovering i fokus DEBATOPLÆG Vision for en bæredygtig varmeforsyning med energirenovering i fokus Plan C: http://www.gate21.dk/projekter/planc/ Svend Svendsen og Maria Harrestrup samt PlanC s forsyningsgruppe Regeringens

Læs mere

Integration af vindkraft. Flemming Nissen

Integration af vindkraft. Flemming Nissen Integration af vindkraft CEPOS og CEESA analyser Flemming Nissen Baggrund Grunden til at det er vigtigt at beskæftige sig med problemstillingerne i forbindelse med integration af vindkraft i elsystemet

Læs mere

Samspil mellem el og varme

Samspil mellem el og varme Samspil mellem el og varme Paul-Frederik Bach Dansk Fjernvarmes landsmøde 26. Oktober 2012 26-10-2012 Dansk Fjernvarmes landsmøde 1 Kraftvarme og vindkraft som konkurrenter I 1980 erne stod kraftvarmen

Læs mere

Naturgassens rolle i fremtidens energiforsyning

Naturgassens rolle i fremtidens energiforsyning Naturgassens rolle i fremtidens energiforsyning Dansk Gas Forenings årsmøde Hotel Nyborg Strand, November 2007 Hans Henrik Lindboe, Ea Energianalyse www.eaea.dk Disposition Naturgas i Danmark Udsyn til

Læs mere

FutureGas - anvendelse og integration af gasser i fremtidens energisystem. Professor Poul Erik Morthorst Systemanalyseafdelingen

FutureGas - anvendelse og integration af gasser i fremtidens energisystem. Professor Poul Erik Morthorst Systemanalyseafdelingen FutureGas - anvendelse og integration af gasser i fremtidens energisystem Professor Poul Erik Morthorst Systemanalyseafdelingen Klima Globale drivhusgasemissioner COP21 The Emissions GAP Report 2015 Kilde:

Læs mere

I denne artikel vil der blive givet en kort beskrivelse af systemet design og reguleringsstrategi.

I denne artikel vil der blive givet en kort beskrivelse af systemet design og reguleringsstrategi. Transkritisk CO2 køling med varmegenvinding Transkritiske CO 2 -systemer har taget store markedsandele de seneste år. Baseret på synspunkter fra politikerne og den offentlige mening, er beslutningstagerne

Læs mere

Udvikling i dansk vindenergi siden 2009

Udvikling i dansk vindenergi siden 2009 Udvikling i dansk vindenergi siden 2009 De vigtigste faktorer for de seneste års vindenergi i Danmark - Færre, men større møller - Vindens energiindhold, lavt i 2009, 2010 og 2013 - højere i 2011 og 2012.

Læs mere

Fremtidens Integrerede Energisystem. Loui Algren loa@energinet.dk Energianalyse Energinet.dk

Fremtidens Integrerede Energisystem. Loui Algren loa@energinet.dk Energianalyse Energinet.dk Fremtidens Integrerede Energisystem Loui Algren loa@energinet.dk Energianalyse Energinet.dk Dagsorden Kort om Energinet.dk Scenarie for et samfundsøkonomisk effektivt energisystem baseret på vedvarende

Læs mere

Notat om den fremtidige el-, gas- og fjernvarmeforsyning

Notat om den fremtidige el-, gas- og fjernvarmeforsyning Notat om den fremtidige el-, gas- og fjernvarmeforsyning Anders Michael Odgaard Nordjylland Tel. +45 9682 0407 Mobil +45 2094 3525 amo@planenergi.dk Vedrørende Til brug for udarbejdelse af Energiperspektivplan

Læs mere

Power-to-gas i dansk energiforsyning

Power-to-gas i dansk energiforsyning Power-to-gas i dansk energiforsyning Årets gaskonference 2014, 14. november 2014 Søren Dupont Kristensen Direktør, Systemudvikling og Elmarked sdk@energinet.dk 1 Agenda 1. Energinet.dks strategi og den

Læs mere

Nettoafregning for decentral kraftvarme: Beregningseksempler og konsekvenser af nettoafregning

Nettoafregning for decentral kraftvarme: Beregningseksempler og konsekvenser af nettoafregning Nettoafregning for decentral kraftvarme: Beregningseksempler og konsekvenser af nettoafregning FJERNVARMENS TÆNKETANK Dato: 25. marts 2015 Udarbejdet af: John Tang Kontrolleret af: Jesper Koch og Nina

Læs mere

Denne viden om de fremtidige driftsforhold bør genetableres

Denne viden om de fremtidige driftsforhold bør genetableres Markedssimulatoren Dengang de nuværende succeshistorier vedrørende Kraftvarme Vindkraft Tilsatsfyring med biomasse Kraftværker med verdens højeste virkningsgrader Kraftværker med verdens bedste regulerings

Læs mere

Seminar om fjernkøling

Seminar om fjernkøling Seminar om fjernkøling 23. april 2009, Fjernvarmens Hus, Kolding Formål Med udgangspunkt i konkrete erfaringer vil det på seminaret blive undersøgt, hvor forskellige koncepterne for produktion af fjernkøling

Læs mere

Nettoafregning ved samdrift af motor og varmepumpe

Nettoafregning ved samdrift af motor og varmepumpe Nettoafregning ved samdrift af motor og varmepumpe Sådan sikres fremtidens elproduktionskapacitet Kasper Nagel, Nina Detlefsen og John Tang Side 1 Dato: 25.02.2016 Udarbejdet af: Kasper Nagel, Nina Detlefsen

Læs mere

Stoholm Fjernvarme a.m.b.a. Ekstraordinær generalforsamling den 29. januar 2014

Stoholm Fjernvarme a.m.b.a. Ekstraordinær generalforsamling den 29. januar 2014 Stoholm Fjernvarme a.m.b.a. Ekstraordinær generalforsamling den 29. januar 2014 Solvarme og varmepumpe 1 Oversigt 1. Baggrund for projektet 2. Solvarme 3. Varmepumpe 4. Nye produktionsenheder 5. Stabile

Læs mere

DEMAND RESPONSE I SMART GRID

DEMAND RESPONSE I SMART GRID RUNE HYLSBERG JACOBSEN INSTITUT FOR INGENIØRVIDENSKAB UNI VERSITET DANMARK PÅ FOSSILFRI KURS Grøn økonomi i vækst Omstilning til et energi- og transportsystem uafhængigt af fossile brændstoffer I 2020

Læs mere

Energiscenarier for 2030

Energiscenarier for 2030 Energiscenarier for 2030 Niels Træholt Franck, Forskning og udvikling 30. november 2016. Dok 15/08958-162 1 Agenda Kort introduktion? Hvorfor lave scenarier? Tilblivelse af scenarierne De fire scenarier

Læs mere

VEDVARENDE ENERGI I FJERNVARMESYSTEMET. Kim Behnke Vicedirektør Dansk Fjernvarme 19. december 2016

VEDVARENDE ENERGI I FJERNVARMESYSTEMET. Kim Behnke Vicedirektør Dansk Fjernvarme 19. december 2016 VEDVARENDE ENERGI I FJERNVARMESYSTEMET Kim Behnke Vicedirektør Dansk Fjernvarme kib@danskfjernvarme.dk 19. december 2016 VEDVARENDE ENERGI HVAD SIGER EU? Forslag opdatering VE direktiv i Vinterpakken Forslag

Læs mere

Kraftvarmeværkernes fremtid - udfordringer og muligheder. Kraftvarmedag 21. marts 2015 v/ Kim Behnke kim.behnke@mail.dk

Kraftvarmeværkernes fremtid - udfordringer og muligheder. Kraftvarmedag 21. marts 2015 v/ Kim Behnke kim.behnke@mail.dk Kraftvarmeværkernes fremtid - udfordringer og muligheder Kraftvarmedag 21. marts 2015 v/ Kim Behnke kim.behnke@mail.dk Ambitiøs dansk klima- og energipolitik Bred politisk opbakning i Folketinget om at

Læs mere

Fremtidens energi. Og batteriers mulige rolle i omstillingen. Rasmus Munch Sørensen Energianalyse

Fremtidens energi. Og batteriers mulige rolle i omstillingen. Rasmus Munch Sørensen Energianalyse Fremtidens energi Og batteriers mulige rolle i omstillingen Rasmus Munch Sørensen Energianalyse 16-09-2015 18 Energinet.dk? Hvorfor grøn omstilling? 16-09-2015 3 Sygdom World Bank Symptom Kur Kunderne

Læs mere

ATES-systemer i decentrale kraftvarmeværker og barmarksværker.

ATES-systemer i decentrale kraftvarmeværker og barmarksværker. ATES-systemer i decentrale kraftvarmeværker og barmarksværker. Civilingeniør Stig Niemi Sørensen www.enopsol.dk Januar 2014 Indledning De decentrale kraftvarmeværker og barmarksværkerne står overfor store

Læs mere

Nye Energiteknologier: Danmarks fremtidige energisystem uden fossile brændstoffer Brændselsceller og elektrolyse

Nye Energiteknologier: Danmarks fremtidige energisystem uden fossile brændstoffer Brændselsceller og elektrolyse Nye Energiteknologier: Danmarks fremtidige energisystem uden fossile brændstoffer Brændselsceller og elektrolyse Prof. (mso) Dr. rer. nat., Sektionsleder Anvendt Elektrokemi Program Modul Program 1 Introduktion

Læs mere

FJERNVARMESEKTOREN KLIMATILPASNING OG BÆREDYGTIGHED FORENINGEN AF RÅDGIVENDE INGENIØRER, FRI

FJERNVARMESEKTOREN KLIMATILPASNING OG BÆREDYGTIGHED FORENINGEN AF RÅDGIVENDE INGENIØRER, FRI FORENINGEN AF RÅDGIVENDE INGENIØRER, FRI FJERNVARMESEKTOREN KLIMATILPASNING OG BÆREDYGTIGHED Kim Mortensen Direktør Dansk Fjernvarme kmo@danskfjernvarme.dk 2. marts 2017 FJERNVARME = VÆKST Fjernvarmesektoren

Læs mere

29. oktober 2015. Smart Energy. Dok. 14/21506-18

29. oktober 2015. Smart Energy. Dok. 14/21506-18 29. oktober 2015 Smart Energy Dok. 14/21506-18 Fra Smart Grid til Smart Energy I 2010 lavede Dansk Energi og Energinet.dk en analyse af den samfundsøkonomiske værdi af Smart Grid. Præmissen for analysen

Læs mere

Fjernvarmeindustriens energipolitiske konference 30. marts 2017

Fjernvarmeindustriens energipolitiske konference 30. marts 2017 Fjernvarmeindustriens energipolitiske konference 30. marts 2017 Innovative Energy Systems IESenergy anvender velkendte energisystemer på en ny og innovativ måde på at nedbringe energiforbruget til produktion

Læs mere

Fremtiden for el-og gassystemet

Fremtiden for el-og gassystemet Fremtiden for el-og gassystemet Decentral kraftvarme -ERFA 20. maj 2014 Kim Behnke, Chef for forskning og miljø, Energinet.dk kbe@energinet.dk Energinet.dk Vi forbinder energi og mennesker 2 Energinet.dk

Læs mere

Energilagring House of Energy Aalborg Gigantium, 11. oktober 2016

Energilagring House of Energy Aalborg Gigantium, 11. oktober 2016 Energilagring House of Energy Aalborg Gigantium, 11. oktober 2016 Søren Knudsen Kær Department of Energy Technology Aalborg University Fremtidens energisystem Energikonvertering og lagring - El - Varme

Læs mere

Analyse af tariffer og afgifter for store eldrevne varmepumper

Analyse af tariffer og afgifter for store eldrevne varmepumper Analyse af tariffer og afgifter for store eldrevne varmepumper FJERNVARMENS TÆNKETANK Dato: 16. december 2014 Udarbejdet af: Nina Detlefsen & Jesper Koch Kontrolleret af: Kim Clausen Beskrivelse: Denne

Læs mere

Beskrivelse af CAES-anlægs muligheder på reservekraftmarkedet

Beskrivelse af CAES-anlægs muligheder på reservekraftmarkedet Institut for Mekanik, Energi og Konstruktion, DTU 05-03-2006 Notat Jakob Stenby Beskrivelse af CAES-anlægs muligheder på reservekraftmarkedet Som elproducerende enhed har et anlæg af typen CAES (Compressed

Læs mere

Baggrunden bag transkritiske systemer. Eksempel

Baggrunden bag transkritiske systemer. Eksempel Høj effektivitet med CO2 varmegenvinding Køleanlæg med transkritisk CO 2 har taget markedsandele de seneste år. Siden 2007 har markedet i Danmark vendt sig fra konventionelle køleanlæg med HFC eller kaskade

Læs mere

Faldende driftstimer på naturgasfyrede kraftvarmeanlæg

Faldende driftstimer på naturgasfyrede kraftvarmeanlæg Faldende driftstimer på naturgasfyrede kraftvarmeanlæg 2014 var et møgår for decentrale naturgasfyrede kraftvarmeanlæg. Nye tal viser at fuldlasttimerne endnu engang er faldet på de naturgasfyrede decentrale

Læs mere

Hvor godt kender du energisektoren i Danmark?

Hvor godt kender du energisektoren i Danmark? Hvor godt kender du energisektoren i Danmark? - fortid, nutid og fremtid - Anders Kofoed-Wiuff, Ea Energianalyse Tip en 13 er 1 X 2 1. Hvor stor en del af Danmarks faktiske bruttoenergiforbrug udgjorde

Læs mere

Det Fremtidige Energisystem

Det Fremtidige Energisystem Det Fremtidige Energisystem - Gassens Rolle Professor Poul Erik Morthorst Systemanalyseafdelingen Hovedbudskab Danmark er i stand til at indfri målsætningen om at blive uafhængig af fossile brændsler inden

Læs mere

DE FØRSTE STORE VARMEPUMPER I SYNERGI MED FJERNKØLING DANSK FJERNVARME, 29-09-2015 ANDERS DYRELUND, MARKEDSCHEF

DE FØRSTE STORE VARMEPUMPER I SYNERGI MED FJERNKØLING DANSK FJERNVARME, 29-09-2015 ANDERS DYRELUND, MARKEDSCHEF DE FØRSTE STORE VARMEPUMPER I SYNERGI MED FJERNKØLING DANSK FJERNVARME, 29-09-2015 ANDERS DYRELUND, MARKEDSCHEF 1 AGENDA OVERSKUDSVARME? INTEGRATION MED DET DANSKE ENERGISYSTEM KØLEPLAN DANMARK FJERNKØLINGENS

Læs mere

Fremtidens intelligente energisystemer. Jens Ole Hansen Afdelingschef, Energi

Fremtidens intelligente energisystemer. Jens Ole Hansen Afdelingschef, Energi Fremtidens intelligente energisystemer Jens Ole Hansen Afdelingschef, Energi jha@cowi.dk 1 Visionen Intelligente energisystemer er, hvor varme, køling og el er tænkt sammen, hvor forbrug og produktion

Læs mere

Gas og el det perfekte mix

Gas og el det perfekte mix Professor og centerleder Jacob Østergaard Center for Elteknologi (CET) Naturgas en nødvendig del af løsningen... Hotel Nyborg Strand 26. november 2010 ? Bred politisk enighed om reduktion af CO2-udledning

Læs mere

Fremtidens danske energisystem

Fremtidens danske energisystem Fremtidens danske energisystem v. Helge Ørsted Pedersen Ea Energianalyse 25. november 2006 Ea Energianalyse a/s 1 Spotmarkedspriser på råolie $ pr. tønde 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1970 '72 '74 '76 '78

Læs mere

Fremtidens energi er Smart Energy

Fremtidens energi er Smart Energy Fremtidens energi er Smart Energy Partnerskabet for brint og brændselsceller 3. april 2014 Kim Behnke, Chef for forskning og miljø, Energinet.dk kbe@energinet.dk I januar 2014 dækkede vindkraften 63,3

Læs mere

Varmepumper i energispareordningen. Ordningens indflydelse på investeringer

Varmepumper i energispareordningen. Ordningens indflydelse på investeringer Varmepumper i energispareordningen Ordningens indflydelse på investeringer Grøn Energi er fjernvarmens tænketank. Vi omsætter innovation og analyser til konkret handling til gavn for den grønne omstilling,

Læs mere

Udredning vedrørende store varmelagre og varmepumper

Udredning vedrørende store varmelagre og varmepumper : Afdelingsleder PlanEnergi pas@planenergi.dk PlanEnergi: 30 års erfaring med vedvarende energi biomasse biogas solvarme sæsonvarmelagring varmepumper fjernvarme energiplanlægning Formålet med opgaven

Læs mere

STREAM: Sustainable Technology Research and Energy Analysis Model. Christiansborg, 17. september 2007

STREAM: Sustainable Technology Research and Energy Analysis Model. Christiansborg, 17. september 2007 STREAM: Sustainable Technology Research and Energy Analysis Model Christiansborg, 17. september 27 Arbejdsgruppe: Anders Kofoed-Wiuff, EA Energianalyse Jesper Werling, EA Energianalyse Peter Markussen,

Læs mere

J.nr. 3401/1001-2921 Ref. SLP

J.nr. 3401/1001-2921 Ref. SLP VINDKR AF T OG ELOVERL ØB 9. maj 2011 J.nr. 3401/1001-2921 Ref. SLP Indledning Danmark har verdensrekord i vindkraft, hvis man måler det i forhold til elforbruget. I 2009 udgjorde vindkraftproduktionen

Læs mere

Udvikling i dansk vindenergi siden 2006

Udvikling i dansk vindenergi siden 2006 Udvikling i dansk vindenergi siden 2006 De vigtigste faktorer for de seneste års vindenergi i Danmark - Færre, men større møller - Vindens energiindhold, lavt i 2009 og 2010 - højere i 2011? - De 2 seneste

Læs mere

Fjernvarmens rolle i samarbejde med el, gas og affald - fjernvarmen som energilager

Fjernvarmens rolle i samarbejde med el, gas og affald - fjernvarmen som energilager Fjernvarmens rolle i samarbejde med el, gas og affald - fjernvarmen som energilager Jesper Koch, Analysechef i Grøn Energi/Dansk Fjernvarme www.gronenergi.org ENERGIKLUNSERNE I FJERNVARMEN HAR ENERGILAGER

Læs mere

Baggrundsnotat omhandlende metode for Energinet.dk's forventninger til kraftværksudviklingen i Danmark

Baggrundsnotat omhandlende metode for Energinet.dk's forventninger til kraftværksudviklingen i Danmark Til Energinet.dk Markedets aktører Baggrundsnotat omhandlende metode for Energinet.dk's forventninger til kraftværksudviklingen i Danmark 1. Indledning Dette notat redegør for den bagvedliggende analyse

Læs mere

Vi skal senere illustrere, hvordan dette koncept kan bane vej for meget mere vindkraft.

Vi skal senere illustrere, hvordan dette koncept kan bane vej for meget mere vindkraft. 1 50 % vindenergi Muligheder og udfordringer Samordnede energisystemer, aktiv medvirken af forbrugerne, nye kommunikationsnet og automatik med distribueret intelligens er nogle af de nye, spændende virkemidler,

Læs mere

Strategisk energiplanlægning i Danmark møde med Region Midtjylland

Strategisk energiplanlægning i Danmark møde med Region Midtjylland Strategisk energiplanlægning i Danmark møde med Region Midtjylland Bjarne Brendstrup Sektionschef, Systemplanlægning Fakta om Energinet.dk Selvstændig, offentlig virksomhed ejet af den danske stat ved

Læs mere

Anlægsdesign og driftsoptimering med energypro - Oprettelse og optimering af en elektrisk varmepumpe i energypro

Anlægsdesign og driftsoptimering med energypro - Oprettelse og optimering af en elektrisk varmepumpe i energypro Anlægsdesign og driftsoptimering med energypro - Oprettelse og optimering af en elektrisk varmepumpe i energypro Indlæg på Dansk Fjernvarmes kursus Vindvenlige varmepumper til fjernvarme og køling d. 9/3

Læs mere

FJERNVARME. Hvad er det?

FJERNVARME. Hvad er det? 1 FJERNVARME Hvad er det? 2 Fjernvarmens tre led Fjernvarmekunde Ledningsnet Produktionsanlæg 3 Fjernvarme er nem varme derhjemme Radiator Varmvandsbeholder Varmeveksler Vand fra vandværket FJERNVARME

Læs mere

Scenarier for Danmarks el- og fjernvarmesystem 2020

Scenarier for Danmarks el- og fjernvarmesystem 2020 Scenarier for Danmarks el- og fjernvarmesystem 2020 Analyse nr. 3 28. september 2012 Resume Analysen kaster lys over konsekvenserne for Danmarks el- og fjernvarmesystemer af udviklingen i det nordeuropæiske

Læs mere

Hvad har vi lært? del 2:

Hvad har vi lært? del 2: Hvad har vi lært? del 2: Tekniske forhold og erfaringer Varmepumper i forhold til biomasse Fleksibelt elforbrug Kombinationer med solfangere Køling af returvand Fjernvarmetemperaturenes betydning Specialkonsulent

Læs mere

FAKTAARK Ordforklaring. Biomasse hvad er det?

FAKTAARK Ordforklaring. Biomasse hvad er det? FAKTAARK Ordforklaring Biomasse hvad er det? Affaldsforbrænding På et forbrændingsanlæg afbrændes det affald, som du smider ud. Varmen herfra opvarmer fjernvarmevand, der pumpes ud til husene via kilometerlange

Læs mere

Elsystemets samspil med vindkraft, naturgas og de vandbårne systemer

Elsystemets samspil med vindkraft, naturgas og de vandbårne systemer Elsystemets samspil med vindkraft, naturgas og de vandbårne systemer Anders Bavnhøj Hansen, Energinet.dk, Strategisk Planlægning ABH@Energinet.dk 1 Disposition 1. Udfordringen for elsystemet frem til 2025

Læs mere

Baggrundsnotat om justering af visse energiafgifter med henblik på at opnå en bedre energiudnyttelse og mindre forurening

Baggrundsnotat om justering af visse energiafgifter med henblik på at opnå en bedre energiudnyttelse og mindre forurening Dato: 7. november 2005 Baggrundsnotat om justering af visse energiafgifter med henblik på at opnå en bedre energiudnyttelse og mindre forurening Baggrund Det er ønsket at forbedre energiudnyttelsen mindske

Læs mere

Deklarering af el i Danmark

Deklarering af el i Danmark Til Deklarering af el i Danmark 4. juni 2015 CFN/CFN Elhandlere er, ifølge Elmærkningsbekendtgørelsen, forpligtet til at udarbejde deklarationer for deres levering af el til forbrugerne i det forgangne

Læs mere

CO2-opgørelse Virksomheden Fredericia Kommune

CO2-opgørelse Virksomheden Fredericia Kommune CO2-opgørelse 215 Virksomheden Fredericia Kommune 1. Generelle bemærkninger til CO 2 -opgørse 215 Midt i 214 blev driften af plejecentre og ældreboliger overtaget af boligselskabet Lejrbo, og data for

Læs mere

Fremtidens distribuerede energisystem med fokus på micro-chp Vejle, 9. September Danfoss A/S Per Balslev, Danfoss Fuel Cell Business

Fremtidens distribuerede energisystem med fokus på micro-chp Vejle, 9. September Danfoss A/S Per Balslev, Danfoss Fuel Cell Business Fremtidens distribuerede energisystem med fokus på micro-chp Vejle, 9. September 2009 1 Danfoss A/S 20090909 Per Balslev, Danfoss Fuel Cell Business Fremtidens distribuerede energisystem Indhold: 1. Danfoss

Læs mere

Biogas mulighederne for afsætning. 2. marts Henrik Gunnertoft Bojsen, konsulent

Biogas mulighederne for afsætning. 2. marts Henrik Gunnertoft Bojsen, konsulent Biogas mulighederne for afsætning 2. marts Henrik Gunnertoft Bojsen, konsulent Om Dansk Energi Dansk Energi er en erhvervs- og interesseorganisation for energiselskaber i Danmark Dansk Energi styres og

Læs mere

Hejrevangens Boligselskab

Hejrevangens Boligselskab Hejrevangens Boligselskab Projektforslag vedr. ændring af blokvarmecentral 28-07-2009 HENRIK LARSEN RÅDGIVENDE INGENIØRFIRMA A/S GODTHÅBSVÆNGET 4 2000 FREDERIKSBERG Telefon 38104204 Telefax 38114204 Projektforslag

Læs mere

Hvad er minikraftvarme?

Hvad er minikraftvarme? Hvad er minikraftvarme? Forestil dig, at du har et lækkert, saftigt æble foran dig. Du bider en gang i det og smider resten væk. Det er da et spild, ikke? Forestil dig så, at du spiser æblet helt op til

Læs mere

Biogas i fremtidens varmeforsyning. Direktør Kim Mortensen

Biogas i fremtidens varmeforsyning. Direktør Kim Mortensen Biogas i fremtidens varmeforsyning Direktør Kim Mortensen Hvor meget fjernvarme? Nu 1,6 mio. husstande koblet på fjernvarme svarende til 63 % På sigt ca. 75 % - dvs. ca. 2 mio. husstande i byområder Udenfor

Læs mere

Frederikshavn EnergiBy version 3

Frederikshavn EnergiBy version 3 HL/30 september 2009 Frederikshavn EnergiBy version 3 Dette notat beskriver version 3 af visionen for Frederikhavn EnergiBy 2015. Ift. version 2 (Præsenteret og beskrevet i notat i forbindelse med Energiugen

Læs mere

Lagring af El. Marie Katrine Bech Andersen. EKSAMENSPROJEKTAPPORT Rapport nr. MEK-TES-EP-2009-01 Vejleder: Brian Elmegaard

Lagring af El. Marie Katrine Bech Andersen. EKSAMENSPROJEKTAPPORT Rapport nr. MEK-TES-EP-2009-01 Vejleder: Brian Elmegaard Lagring af El Danmarks Tekniske Universitet Marie Katrine Bech Andersen EKSAMENSPROJEKTAPPORT Rapport nr. MEK-TES-EP-2009-01 Vejleder: Brian Elmegaard Institut for Mekanisk Teknologi Januar 2009 Lagring

Læs mere

FULD SOL OVER DANMARK

FULD SOL OVER DANMARK FULD SOL OVER DANMARK Vi har brug for en gennemtænkt justering af rammerne for solceller i Danmark. Derfor fremlægger branche-, erhvervs-, miljø- og forbrugerorganisationer et forslag til, hvilke elementer

Læs mere

Behov for flere varmepumper

Behov for flere varmepumper Behov for flere varmepumper Anbefaling til fremme af varmepumper Dansk Energi og Dansk Fjernvarme anbefaler i fælleskab: 1. At der hurtigt tages politisk initiativ til at give økonomisk hjælp til etablering

Læs mere

Termisk energilagring i metaller

Termisk energilagring i metaller Termisk energilagring i metaller Lars Reinholdt 1. december 2015 Lagerteknologier (el til el) pris og effektivitet Pris per kwh* Pris per kw h carnot Virkningsgrad af termiske lagre Teoretisk maksimum

Læs mere

VARMEPLAN. DANMARK2010 vejen til en CO 2. -neutral varmesektor

VARMEPLAN. DANMARK2010 vejen til en CO 2. -neutral varmesektor VARMEPLAN DANMARK2010 vejen til en CO 2 -neutral varmesektor CO 2 -udslippet fra opvarmningssektoren kan halveres inden 2020, og opvarmningssektoren kan blive stort set CO 2 -neutral allerede omkring 2030

Læs mere

Baggrund og introduktion til fagområder

Baggrund og introduktion til fagområder Baggrund og introduktion til fagområder Temaer: Vind, brændselsceller og elektrolyse Ingeniørhuset Århus den 12. januar 28 Brian Vad Mathiesen, Næstformand i Energiteknisk Gruppe Project partners IDAs

Læs mere

El-drevne varmepumper, Muligheder og begrænsninger

El-drevne varmepumper, Muligheder og begrænsninger El-drevne varmepumper, Muligheder og begrænsninger IDA Energi, Århus d. 26/2-2014 Bjarke Paaske Center for køle- og varmepumpeteknik Mekaniske varmepumper (el) Politiske mål Danmark og udfasning af oliefyr,

Læs mere

effektiv afkøling er god økonomi udnyt fjernvarmen bedst muligt og få økonomisk bonus

effektiv afkøling er god økonomi udnyt fjernvarmen bedst muligt og få økonomisk bonus effektiv afkøling er god økonomi udnyt fjernvarmen bedst muligt og få økonomisk bonus www.ke.dk 2 udnyt fjernvarmen og spar penge Så godt som alle københavnske hjem er i dag forsynet med fjernvarme. Men

Læs mere

Perspektivscenarier i VPH3

Perspektivscenarier i VPH3 Perspektivscenarier i VPH3 Jesper Werling, Ea Energianalyse VPH3 kommuneforum, 2. oktober 2013 VPH3 perspektivscenarier Formålet er at belyse forskellige fjernvarmestrategiers robusthed overfor udviklingsspor

Læs mere

Energinet.dk. energi til dig og Danmark. Vi forbinder energi og mennesker

Energinet.dk. energi til dig og Danmark. Vi forbinder energi og mennesker Energinet.dk energi til dig og Danmark Vi forbinder energi og mennesker Kom indenfor Når du træder ind ad døren i Energinet.dk, træder du ind i en virksomhed, der arbejder for dig og Danmark. Det er vores

Læs mere

Amagerværket.. Brochure Se Link. Amagerværkets kapacitet se. En samlet el-ydelse på 438 Mw..

Amagerværket.. Brochure Se Link. Amagerværkets kapacitet se. En samlet el-ydelse på 438 Mw.. Amagerværket.. Brochure Se Link Amagerværkets kapacitet se En samlet el-ydelse på 438 Mw.. Udfasning af kul på amagerværket: Der monteres nu 8 Stk Rolls Royce Trent gasturbiner a 64 Mw el-ydelse, som virker

Læs mere

Forbrugervarmepriser efter grundbeløbets bortfald

Forbrugervarmepriser efter grundbeløbets bortfald Forbrugervarmepriser efter ets bortfald FJERNVARMENS TÆNKETANK Grøn Energi er fjernvarmens tænketank. Vi omsætter innovation og analyser til konkret handling til gavn for den grønne omstilling, vækst og

Læs mere

Sammentænkning af energisystemerne

Sammentænkning af energisystemerne Sammentænkning af energisystemerne Konference om energilagring Gigantium Aalborg, 11. oktober 2016 Hanne Storm Edlefsen, Afdelingsleder, Forskning og Udvikling, Energinet.dk Dok: 14/24552-18 11. okt. 2016

Læs mere

Fjernvarme. Høring om fjernvarme, Christiansborg 23 april Hans Henrik Lindboe Ea Energianalyse a/s

Fjernvarme. Høring om fjernvarme, Christiansborg 23 april Hans Henrik Lindboe Ea Energianalyse a/s Klima-, Energi- og Bygningsudvalget 2013-14 KEB Alm.del Bilag 256 Offentligt Fjernvarme Høring om fjernvarme, Christiansborg 23 april 2014 Hans Henrik Lindboe Ea Energianalyse a/s www.eaea.dk PJ 1000 Danmarks

Læs mere

Gassens rolle på kort og lang sigt. Torben Brabo, Gasdivisionsdirektør, Energinet.dk

Gassens rolle på kort og lang sigt. Torben Brabo, Gasdivisionsdirektør, Energinet.dk Gassens rolle på kort og lang sigt Torben Brabo, Gasdivisionsdirektør, Energinet.dk Gassystemets rolle fra 2012 til 2050 Energiaftale 2012 Klimalov 2013 Lov om transport 2013 Gasinfrastrukturens rolle

Læs mere

Baggrund, Formål og Organisation

Baggrund, Formål og Organisation Baggrund, Formål og Organisation Om projektet Varmeplan Dansk Design Center 9 juni 2008 Inga Thorup Madsen Disposition Lidt fjernvarmehistorie Status for fjernvarmesystemet i Hovedstadsområdet Om projektet

Læs mere

Nordjyllandsværkets rolle i fremtidens bæredygtige Aalborg

Nordjyllandsværkets rolle i fremtidens bæredygtige Aalborg Nordjyllandsværkets rolle i fremtidens bæredygtige Aalborg Rådmand Lasse P. N. Olsen, Miljø- og Energiforvaltningen, E-mail: lo-byraad@aalborg.dk Energiteknisk Gruppe - IDA Nord - 16. september 2015 Hvem

Læs mere

Det Nordiske Elmarked Seminar på Hotel Ebeltoft Strand

Det Nordiske Elmarked Seminar på Hotel Ebeltoft Strand Det Nordiske Elmarked Seminar på Hotel Ebeltoft Strand 2011.10.27 1 Det Nordiske Elmarked Per B. Christiansen 27/10/2011 Vattenfall 2 Det Nordiske Elmarked Per B. Christiansen 27/10/2011 Vattenfall er

Læs mere

Naturgas er stadig godt for miljøet Energinet.dk s kortlægning

Naturgas er stadig godt for miljøet Energinet.dk s kortlægning Naturgas er stadig godt for miljøet Energinet.dk s kortlægning Dansk Gas Forening Nyborg, 26. november 2010 Kim Behnke Forsknings- og miljøchef, Energinet.dk kbe@energinet.dk Naturgas er stadig godt for

Læs mere