Termisk forgasnings betydning for bæredygtigheden af et vedvarende energisystem

Transkript

1 Termisk forgasnings betydning for bæredygtigheden af et vedvarende energisystem Henrik Wenzel, Syddansk Universitet, Center for Life Cycle Engineering Seminar om termisk forgasning i Danmark Tirsdag den 17. november 2015 hos Force Technology, Brøndby Seminaret arrangeres af Inno-MT og Innovationsnetværket for Biomasse i samarbejde med Partnerskabet for Termisk Forgasning

2 Vedvarende energi ressourcer - global biomasse En tredjedel af verdens landareal er landbrug Vi spiser ca. 30 EJ/år for hele verdens befolkning samlet Verdens forbrug af fossile brændsler er ca. 550 EJ/år i dag Visse scenarier siger 900 EJ/år i 2050 Verdens befolkning op mod 9,5 mia. mennesker i 2050, og de fleste af disse vil have mere kød på menuen end i dag. The good guys i fremtidens VE system er ikke bioteknologierne det er dem, der kan undvære bio

3 Hvordan designer vi fremtidens VE system? Vindkraft + solkraft Biomasse System design Elektricitet Varme Transport og hvordan optimerer vi systemets brug af biomasse til bioenergi?

4 Vedvarende energi scenarier Energistyrelsen 2014, energinet.dk 2010, Klimakommissionen 2010, IDA 2010, Ålborg Universitet 2011, Syddansk Universitet 2014 Alm. el-forbrug Tre forskellige grundscenarier: Biobrændsler Elektrificering Brint Små FV-net Store FV-net Individuel varme Procesvarme Let/kort transport Tung/lang transport

5 Vedvarende energi hvordan gør vi det? - Biobrændsels scenarier Alm. el-forbrug 50 PJ/år Små FV-net 630 PJ/år Kraft/varme Fyr/kedel Biobrændstof produktion Store FV-net Individuel varme Procesvarme Let/kort transport Tung/lang transport

6 Vedvarende energi hvordan gør vi det? - El scenarier Alm. el-forbrug 100 PJ/år Varmepumpe/el -kedel Små FV-net 450 PJ/år Kraft/varme Fyr/kedel Biobrændstof produktion Store FV-net Individuel varme Procesvarme Let/kort transport Tung/lang transport

7 Vedvarende energi hvordan gør vi det? - Brint scenarier Alm. el-forbrug 300 PJ/år 250 PJ/år Varmepumpe/el -kedel Kraft/varme Fyr/kedel Elektrolyse Små FV-net Store FV-net Individuel varme Procesvarme Biobrændstof produktion Let/kort transport Tung/lang transport

8 Sammenligning af nøgletal Vindkraft + Biomasse 1 Brint Biomasse solceller PJ/år PJ/år PJ/år GJ/prs./år Bio+ ENS Standard Bioenergi SDU Bio ENS Elektrificering SDU Vind ENS Elektrolyse SDU Brint ENS Elektrolyse + CCR SDU Anbefalet scenarie CEESA

9 Sammenligning af nøgletal Vindkraft + Biomasse 1 Brint Biomasse solceller PJ/år PJ/år PJ/år GJ/prs./år Bio+ ENS Standard Bioenergi SDU Bio ENS Elektrificering SDU Vind ENS Elektrolyse SDU Brint ENS Elektrolyse + CCR SDU Anbefalet scenarie CEESA IPCC 2011 (Chum et al., 2011): Biomassepotentialet = EJ/år i 2050 svarende til GJ/person/år

10 Carbon Footprint af biomasse - det kommer an på C-st. C-st.

11 Carbon Footprint af biomasse - det kommer an på C-st. C-st.

12 Carbon Footprint af biomasse - det kommer an på C-st. C-st.

13 Carbon Footprint af biomasse - det kommer an på Bæredygtighed af termisk forgasning ligger ikke i dens evne til at BASERE SIG PÅ biomasse, men i den evne til at SPARE C-st. på biomasse C-st.

14 System integration en nøgle til succes - el, varme og transport integration Wind power balancing Transport fuels District heating Biomass conversion

15 System integration en nøgle til succes - el, varme og transport integration Wind power balancing Transport fuels H 2 District heating Biomass conversion

16 Succeskriterier for brug af biomasse - i et fuldt VE system Prioritering af biomassen Biomassen prioriteres overvejende til transportsektoren mest nødvendige behov for kulbrinter Integration af brint Brint integreres i systemet, herunder samtænkes biomassekonvertering med optag af brint under kulbrinteproduktion, således at optag af brint i kulbrinter fremmes Integration af varmeoverskud Varmeoverskud fra brintproduktion, biomassekonvertering og methanisering eller anden hydrogenering til brændstoffer nyttiggøres til fjernvarme og/eller industri Integration (og fleksibilitet) af el/transportbrændstof produktion Kontinuert biomassekonvertering med fleksibel anvendelse af output. Produktion af transportbrændstoffer og lagerbare brændsler til balancering af el-produktionen samtænkes for at opnå maximal fleksibilitet og omkostningseffektivitet. Eksempelvis produktion af en syntesegas, som med fordel kører kontinuert, og hvor syntesegassen dels kan anvendes i transportbrændstofproduktion, dels kan anvendes til el-produktion, alt efter behovet og økonomien på ethvert tidspunkt. Samme gælder biogasproduktion og methanisering

17 Succeskriterier for brug af biomasse - i et fuldt VE system Prioritering af biomassen Biomassen prioriteres overvejende til transportsektoren mest nødvendige behov for kulbrinter Integration af brint Brint integreres i systemet, herunder samtænkes biomassekonvertering med optag af brint under kulbrinteproduktion, således at optag af brint i kulbrinter fremmes Integration af varmeoverskud Varmeoverskud fra brintproduktion, biomassekonvertering og methanisering eller anden hydrogenering til brændstoffer nyttiggøres til fjernvarme og/eller industri Integration (og fleksibilitet) af el/transportbrændstof produktion Kontinuert biomassekonvertering med fleksibel anvendelse af output. Produktion af transportbrændstoffer og lagerbare brændsler til balancering af el-produktionen samtænkes for at opnå maximal fleksibilitet og omkostningseffektivitet. Eksempelvis produktion af en syntesegas, som med fordel kører kontinuert, og hvor syntesegassen dels kan anvendes i transportbrændstofproduktion, dels kan anvendes til el-produktion, alt efter behovet og økonomien på ethvert tidspunkt. Samme gælder biogasproduktion og methanisering Integration med landbruget/jordbruget Synergi med gylle biogas støtte nyttiggørelse af gylle ressourcer Sikring af næringssalt balancer. Håndtering af biomasse flows på en måde, der sikrer nyttiggørelse af biomassens N, P og K indhold i jordbruget, herunder særlig fokus på P. Sikring af markjorden langsigtede kulstofindhold. Håndtering af biomasse flows på en måde, der tilgodeser markjorden kulstofpulje i fornødent omfang.

18 Energiplan DK strategi og tidslinje? El-scenario Brændselsscenario Brintscenario

19 Energiplan DK biomassens veje? Brændselsscenario Elscenario Brintscenario

20 Energiplan DK biomassens veje? Brændselsscenario Elscenario Brintscenario Træ Halm Husdyrgødning Bio-affald

21 Energiplan DK biomassens veje? Brændselsscenario Elscenario Brintscenario Træ Forbrænding Forbrænding (+ forgasning) Forgasning (+ forbrænding) Forgasning Halm Husdyrgødning Bio-affald

22 Energiplan DK biomassens veje? Brændselsscenario Elscenario Brintscenario Træ Forbrænding Forbrænding (+ forgasning) Forgasning (+ forbrænding) Forgasning Halm Forbrænding (+ biogas) Biogas + forbrænding Biogas (+ forbrænding) Biogas Husdyrgødning Bio-affald

23 Energiplan DK biomassens veje? Brændselsscenario Elscenario Brintscenario Træ Forbrænding Forbrænding (+ forgasning) Forgasning (+ forbrænding) Forgasning Halm Forbrænding (+ biogas) Biogas + forbrænding Biogas (+ forbrænding) Biogas Husdyrgødning Biogas Biogas Biogas Biogas Bio-affald

24 Energiplan DK biomassens veje? Brændselsscenario Elscenario Brintscenario Træ Forbrænding Forbrænding (+ forgasning) Forgasning (+ forbrænding) Forgasning Halm Forbrænding (+ biogas) Biogas + forbrænding Biogas (+ forbrænding) Biogas Husdyrgødning Biogas Biogas Biogas Biogas Bio-affald Forbrænding (+ biogas) Biogas Biogas Biogas

25 Energiplan DK biomassens veje? Brintscenario Transportbrændstoffer Brændselsscenario Elscenario Træ Forbrænding Forbrænding (+ forgasning) Forgasning (+ forbrænding) Forgasning Halm Forbrænding (+ biogas) Biogas + forbrænding Biogas (+ forbrænding) Biogas Husdyrgødning Biogas Biogas Biogas Biogas Bio-affald Forbrænding (+ biogas) Biogas Biogas Biogas

26 Tak for opmærksomheden!