SEPTEMBER 2014 ENERGISTYRELSEN ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER

Transkript

1 SEPTEMBER 2014 ENERGISTYRELSEN ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER

2 ADRESSE COWI A/S Parallelvej Kongens Lyngby TLF FAX WWW cowi.dk SEPTEMBER 2014 ENERGISTYRELSEN ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER PROJEKTNR. A DOKUMENTNR. 7 VERSION 2.0 UDGIVELSESDATO UDARBEJDET JOLN KONTROLLERET JARU GODKENDT JARU

3 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 3 INDHOLD 1 Indledning 4 2 Konklusion 6 3 Metode Forudsætninger Brugerøkonomi Samfundsøkonomi Generelt om træpillefyr 21 4 Barrierer 22 5 Sammenfattende vurdering og konklusion Case 1 Små bygninger Case 2 - Mindre bygninger Case 3 - Mellemstore bygninger Case 4 Store bygninger 32 6 Samlet omstilling af naturgas 34 7 Følsomhedsanalyse Energibesparelser Brændselspriser Solvarme Forsyningssikkerhedsafgift 39

4 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 4 1 Indledning I forbindelse med arbejdet med rapporten Fjernvarmens rolle i den fremtidige energiforsyning 1, fremover Fjernvarmeanalysen, er potentialet for udbygning af fjernvarmeforsyningen i Danmark belyst. Energistyrelsen har i forlængelse af denne analyse ønsket at få omfanget af naturgasforsyningen, der ifølge Fjernvarmeanalysen ikke forventes konverteret til fjernvarme, belyst. De tekniske og økonomiske muligheder og barrierer for alternativ forsyning i disse områder vurderes derfor i rapporten. 2 Analysen tager udgangspunkt i en række caseanalyser, som med baggrund i varmeatlasset, udarbejdet i forbindelse med Fjernvarmeanalysen, ekstrapoleres til et nationalt niveau. Der tages udgangspunkt i nogle typiske bygningsanvendelsestyper, der defineres som cases og for disse vurderes muligheder og konsekvenser ved lukning af gasnettet. I "Afdækning af potentiale for varmepumper til opvarmning af helårshuse i Danmark til erstatning for oliefyr" 3 blev de konkrete boliger udtrukket fra BBR og kombineret med data fra SKAT, energimærkeordningen mv. analyseret nærmere. Erfaringer og delresultater fra denne analyse er anvendt som baggrundsinformation. Eksempelvis som input i forbindelse med vurdering af behovet for bygningsog radiatoranlægsrenovering for naturgasfyrede huse. I kapitel 2 præsenteres resultaterne af analysen som helhed. Her præsenteres en vurdering af hver kombination af bygningstype og teknologi i en tabel, hvor den mest hensigtsmæssige løsning for hver bygningstype er fremhævet. I kapitel 3 beskrives forudsætninger, metode og valgt præsentationsform. Resultater af de øko- 1 Energistyrelsen (2014), se 2 Det ligger uden for undersøgelsens rammer at komme med anbefalinger til, hvordan naturgas kan udfases i de tilfælde, hvor der er tekniske eller økonomiske barrierer for alternativer. 3 COWI, Teknologisk Institut og Statens Byggeforskningsinstitut (2011), se

5 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 5 nomiske analyser illustreres i tre figurer. I kapitel 4 beskrives de barrierer, der kan være for implementering af hver teknologi. I kapitel 5 bliver resultaterne af de økonomiske analyser bundet sammen med de tekniske barrierer, og der konkluderes på, hvilke teknologiske løsninger der vurderes mest hensigtsmæssig for den enkelte bygningstype.

6 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 6 2 Konklusion Udfasningen af naturgas skaber nogle betydelige udfordringer mht. valg af alternativ varmeinstallationstype. Tabel 2.1 giver et overblik over analysens resultater. Af tabellen fremgår for hver alternativ varmeinstallationstype, hvorvidt den enkelte er rentabel sammenlignet med en naturgaskedel samt om den er teknisk mulig. Tabel 2.1 Resultat af den økonomiske og tekniske analyse. BØR: Brugerøkonomisk rentabelt SØR: Samfundsøkonomisk rentabelt TEK: Teknisk mulig - : Marginal økonomisk difference Luft-til-luftvarmepumpe Luft-til-vandvarmepumpe Jordvarme Jordvarme Træpiller Elvarme Varmepumpe LtL Varmepumpe LtV Horisontale slanger Vertikal boring BØR: Nej Ja - Nej Ja Nej Små bygninger SØR: Ja - Nej Nej - Nej TEK: Ja Ja Delvis Delvis Delvis Ja BØR: Nej Ja Ja - - Nej Mindre bygninger SØR: Nej - Nej Nej Nej Nej TEK: Ja Ja Ja Ja Ja Ja BØR: Ja Ja Ja - Nej Mellemstore bygninger SØR: Ja - - Nej Nej TEK: Nej Nej Ja Ja Ja BØR: Ja Ja Ja Ja Nej Større bygninger SØR: - - Nej Nej Nej TEK: Nej Nej Ja Ja Ja

7 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 7 I tabellen er der med grønt markeret de bedste varmeinstallationstyper ud fra de tre parametre brugerøkonomi, samfundsøkonomi samt barrierer. Mørkegrøn markerer en teknologi, der er brugerøkonomisk rentabel og teknisk mulig samt har en samfundsøkonomisk omkostning, der er på niveau med naturgas. Teknologien er markeret med lysegrøn, hvis den ikke er samfundsøkonomisk rentabel, men den er brugerøkonomisk rentabel eller på niveau med naturgas samt at den er delvis teknisk mulig eller teknisk mulig. Som det fremgår af tabellen, er luft-til-vand varmepumpen det bedste bud på en alternativ varmeinstallationstype for små og mindre bygninger. Varmepumpen er brugerøkonomisk rentabel og teknisk vurderes der kun at være begrænsede barrierer. Varmepumpen er samfundsøkonomisk på niveau med naturgaskedlen. For mellemstore bygninger vurderes jordvarme med borehuller at være den bedste løsning. Borehullerne ift. horisontale slanger kræver kun et mindre areal og for mange mellemstore bygninger - vurderes at være en teknisk mulig løsning. Varmepumpen er brugerøkonomisk rentabel og på niveau med naturgaskedlen samfundsøkonomisk. For store bygninger er der ikke et oplagt alternativ til naturgas. Luft-til-vand varmepumpen samt jordvarmepumpen med horisontale slanger er både bruger- og samfundsøkonomisk rentable, men vurderes ikke at være teknisk mulige. Jordvarme med borehuller samt træpillekedler vurderes at være teknisk mulige samt brugerøkonomisk rentable, men ikke samfundsøkonomisk rentable. Figur 2-1 illustrerer den mest rentable teknisk mulige løsning for hver af de fire bygningsstørrelser i tidsperioden. Små bygninger Mindre bygninger Mellemstore bygninger Større bygninger Træpiller Varmepumpe Luft-til-Vand Jordvarme - Vertikal boring Figur 2-1: En grafisk præsentation af de teknisk mulige løsninger der er mest brugerøkonomisk rentabel. De stribede områder repræsenterer perioder, hvor naturgas er den mest rentable løsning brugerøkonomisk. Af Figur 2-1 kan man se, at træpiller og luft-til-vand-varmepumper er de mest brugerøkonomisk rentable teknisk mulige løsninger for de to mindste bygningsstørrelser. Træpiller og jordvarme med vertikale borehuller er de to mest brugerøkonomisk rentable løsninger for de to største bygningstyperne.

8 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 8 I perioden frem til 2020 er naturgas 'Business as usual' (BAU) marginalt billigere end jordvarme med borehuller, hvorefter jordvarmen bliver billigere. I alternativet Naturgas er det forudsat, at naturgasfyret skrottes i For "større bygninger" er ingen af de teknisk mulige løsninger samfundsøkonomisk rentable. Af de teknisk mulige løsninger vurderes jordvarme med borehuller at være billigst. Uddrag af bruger- og samfundsøkonomiske omkostninger for 2014 og 2034 er præsenteret i Figur 2-2 og Figur 2-3. Her sammenlignes de otte alternativer for hver bygningstype. Figurerne forudsætter, at alternativerne er teknisk mulige Årlige brugerøkonomiske omkostninger [kr] Små bygninger Mindre bygninger Mellemstore bygninger Store bygninger BAU Naturgas Varmepumpe LtL Varmepumpe LtV JordvarmeHorisontal JordvarmeVertikal Træpiller Elvarme Figur 2-2 Årlige brugerøkonomiske omkostninger ved etablering af varmeinstallation i hhv og 2034 for hver af de fire bygningsstørrelser. Fra Figur 2-2 kan man se, hvilke teknologer der er brugerøkonomisk rentable sammenlignet med naturgas.

9 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER Årlige samfundsøkonomiske omkostninger [kr] Små bygninger Mellemstore bygninger Mindre bygninger Store bygninger BAU Naturgas Varmepumpe LtL Varmepumpe LtV JordvarmeHorisontal JordvarmeVertikal Træpiller Elvarme Figur 2-3 Årlige samfundsøkonomiske omkostninger ved etablering af varmeinstallation i hhv og 2034 for hver af de fire bygningsstørrelser. Fra Figur 2-3 kan der observeres, at der ikke er fundet en teknologi, der er samfundsøkonomisk rentabel sammenlignet med naturgas BAU, men at flere teknologier er mere samfundsøkonomisk rentable end naturgasfyr, der bliver udfaset i 2035.

10 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 10 3 Metode Der er gennemført en analyse af såvel de brugerøkonomiske som de samfundsøkonomiske omkostninger ved udfasning af naturgas set fra forbrugersiden. Til brug for analyserne er der udviklet en model, der gør det mulig at sammenligne omkostningerne ved forskellige teknologier. Det er illustreret, hvordan en udskiftning til forskellige alternative teknologier vil kunne forløbe over tid, idet der er regnet på den økonomiske omkostning ved udskiftning i årene Analyserne illustrerer, hvornår en udskiftning vil være mere eller mindre fordelagtig, og situationen for de forskellige teknologier sammenlignes med fortsat benyttelse af naturgas. Analysen har som formål at give et billede af, hvordan udskiftningsforløbet burde være for bedst at tjene samfundet. Samtidig estimeres det, hvordan en rationel forbruger med midler til frit at vælge teknologi vil agere på varmemarkedet. Analyserne kan således danne grundlag for en vurdering af behovet for eventuelle incitamenter i forbindelse med en udfasningsstrategi. 3.1 Forudsætninger Forudsætningerne for den økonomiske analyse er baseret på Energistyrelsens 'Samfundsøkonomiske beregningsforudsætninger' Energistyrelsen, oktober 2012 samt 'Technology Data for Energy Plants Individual Heating Plants and Energy Transport' Energistyrelsen, oktober 2013 (fremover refereret til som teknologikataloget). Forudsætningerne strækker sig 20 til 40 år frem i tid og vil dermed indebære en vis usikkerhed. Alle omkostninger er præsenteret i 2014 kroner Cases Med henblik på at sikre konsistens mellem Fjernvarmeanalysen og denne analyse er der valgt at benytte samme metode for definition af bygningsstørrelser. Fire cases er udvalgt. Nettovarmebehov og kapacitet for bygningstyperne i naturgasudfasningsundersøgelsen er baseret på varmebehov i 2013, og varmebesparelser er

11 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 11 således ikke indregnet. Tre af bygningsstørrelserne er valgt på bagrund af fjernvarmeanalysen, som tager udgangspunkt i bygningsstørrelserne fra teknologikataloget. Herudover er der tilføjet yderligere en bygningstype, små bygninger, der er valgt for at repræsentere rækkehuse. Varmebehovet i bygningerne er repræsentative for varmemarkedet i de områder, hvor der er naturgas i dag. Forudsætningerne fremgår af Tabel 3.1. Tabel 3.1 Definition af bygningstyper i denne rapport baseres på tal fra Fjernvarmeanalysen (bortset fra små bygninger der er en delmængde af mindre bygninger) Cases Areal Varmebehov Effektbehov Typisk bygningstype m² MWh/år kw Små bygninger Rækkehus Mindre bygninger ,8 9,3 Enfamiliehus Mellemstore bygninger ,8 Handel-og servicebygning Større bygninger Lejlighedskomplekser Scenarier/teknologier I udgangspunktet er der gennemført en økonomisk vurdering for seks teknologier som erstatning for naturgas. Ikke alle teknologier vil være relevante for alle bygningstyper, da der kan være tekniske forhindringer. Disse forhindringer er diskuteret i afsnittet, der omhandler barrierer. De økonomiske beregninger er sammenlignet med to referencescenarier. Det ene forudsætter naturgasudfasning. Det andet forudsætter, at dagens naturgasforsyning fortsætter efter 2035 (BAU). Forudsætningerne for referencerne og for erstatningsteknologierne resumeres nedenfor. Det er en fælles forudsætning, at bygningsejerne beholder deres eksisterende naturgasfyr til det ikke fungerer længere. Bygningsejeren står derfor i en situation, hvor der skal etableres en ny varmeforsyning. Der er således ikke analyseret på konsekvenserne ved at investere i et alternativ til et eksisterende og velfungerende naturgasfyr. 4 Business as usual (BAU) Naturgasfyr udskiftes med et nyt naturgasfyr, som er i drift, indtil det når sin tekniske levetid på 22 år. Midlertidig naturgas 4 Bortset fra at naturgaskedlerne bliver udskiftet anden gang i 2035 uanset alder i det der hedder 'naturgas'. Altså hvis der investeres i en naturgaskedel i det scenarie, hvor naturgas udfases i 2035, investeres der for anden gang i en teknologi, der erstatter det nye naturgasfyr i 2035.

12 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 12 Naturgasfyr udskiftes med et nyt naturgasfyr efter endt teknisk levetid som en midlertidig løsning frem til Teknisk levetid er antaget at være tid mellem investeringstidspunkt og Der forudsættes en ny investeringsomkostning i 2035 til erstatning af det midlertidige naturgasfyr. Det midlertidige naturgasfyr har ingen scrapværdi i Luft-til-luft-varmepumpe (Varmepumpe LtL) Kun aktuel for rækkehuse og enfamiliehuse ( små og mindre bygninger ). Dækker 60 % af varmebehovet. De resterende 40 % dækkes af elvarme. For de mindre bygninger dækker denne type varmepumpe 4 kw af varmeeffekten. For de små bygninger er denne varmepumpen 3 kw. Det resterende effektbehov dækkes af elvarme med dertilhørende investering og omkostninger. Luft-til-vand-varmepumpe (Varmepumpe LtV) Kræver, i nogle tilfælde, en ekstra omkostning til større varmeflader, da fremløbstemperaturen er begrænset. Omkostninger til dette er ikke taget med i den økonomiske analyse. Jordvarme horisontale slanger Kræver stort jordareal til nedgravning af slanger. Det vurderes at være overvejende usandsynligt at store bygninger har adgang til et sådan areal, idet arealet som følge af det store varmebehov vil være meget stort. Jordvarme vertikal boring Kræver et jordareal til borehuller. Træpiller automatisk Kræver et areal til træpillelager. Dette er ikke værdisat. Elvarme Der antages lineært forhold mellem effektbehov og omkostning.

13 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 13 De tekniske løsninger svarer alle til teknologier, som findes i det såkaldte Teknologikatalog, som Energistyrelsen udarbejder 5. Analyserne er baseret på teknologikatalogets tekniske og økonomiske forudsætninger. Solvarme er undladt i analysen, da den kun ville indgå som supplerende varmeforsyningsteknologi El- og brændselsomkostninger El- og brændselspriser er baseret på Energistyrelsens "Samfundsøkonomiske beregningsforudsætninger", oktober En af forudsætningerne i analysen er udviklingen af priser på brændsler og elektricitet. Denne udvikling er specielt interessant, da tidspunktet for en investering som erstatning for et naturgasfyr analyseres. Prognosen inkluderer en forsyningssikkerhedsafgift. 6 Dette betyder, at træpiller stiger relativt meget i brugerøkonomisk pris, sammenlignet med naturgas og elektricitet. Figur 3-1 Brugerøkonomisk og samfundsøkonomisk prisudvikling for naturgas, træpiller og elektricitet. I figuren til venstre kan man se priser brugt i Fjernvarmeanalysen for 2020 og Til højre den relative udvikling med indeks 100 i Se 6 Det skyldes, at arbejdet med rapporten blev lavet på et tidspunkt, hvor det var forventeligt, at forsyningssikkerhedsafgiften blev vedtaget. I mellemtiden er det imidlertid vedtaget ikke at indføre afgiften. I afsnit 7.3 er det vist, hvordan beregningerne ændres, når afgiften ikke medtages.

14 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER Investeringsomkostninger Prisudvikling for investering i varmekilder til de fire cases er hentet fra Teknologikataloget og illustreret i Figur 3-2. Figur 3-2 Investeringsomkostninger i 2014-kr for de fire cases. Bemærk at luft-til-luftvarmepumpen (Varmepumpe LtL) kun kan dække 60% af varmebehovet og skal suppleres med elvarme Generelle forudsætninger I alle de økonomiske beregninger er følgende antagelser gjort: Investeringsomkostninger finansieret ved annuitetslån med 4 % løbende rente. Der er regnet med en kalkulationsrente på 4 %. For samfundsøkonomiske beregninger er en skatteforvridningsfaktor på -0,2 samt en nettoafgiftsfaktor på 1,17 inkluderet. Afgifter på el indregnes efter satsen over 4000 kwh/år.

15 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER Brugerøkonomi Resultaterne for de brugerøkonomiske omkostninger er præsenteret på to måder. Først er den kortsigtede konsekvens af investeringen illustreret, senere er den mere langsigtede konsekvens præsenteret. Figur 3-3 viser varmeomkostning det år investeringen bliver foretaget. Omkostningerne inkluderer den årlige omkostning for investeringen fordelt over den tekniske levetid (annuitet), brændselsomkostninger, variable vedligeholdsomkostninger samt afgifter. Summen af disse omkostninger er udregnet individuelt i alle år fra 2014 til 2035: π i = r Invest i 1 (1 + r) L + DV i + C B i Q Q i ɳ i [ kr MWh ] hvor i er det givne år for investering, C B er prisen på brændsel for den givne teknologi, η er effektiviteten, og Q er det årlige varmebehov. Investeringen finansieres med et lån til rente r over L år. DV er omkostninger til drift og vedligehold. Der er regnet med 4% (nominel) rente for både finansiering og samfundsøkonomisk kalkulationsrente. Der er regnet med inflation baseret på de samfundsøkonomiske beregningsforudsætninger. De beregnede beløb er deflateret til 2014-kroner. Figur 3-3 illustrerer, hvordan en forbruger vil kunne vurdere den økonomiske konsekvens af at udskifte sit naturgasfyr. Det er tænkt, at forbrugeren ser på den økonomiske besparelse det bestemte år, vedkommende vurderer at foretage en udskiftning. Figuren kan ikke direkte bruges til at afgøre, hvornår en udskiftning skal foretages.

16 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 16 Figur 3-3 Gennemsnitlige varmeomkostninger det år investeringen foretages, regnet i 2014 priser Graferne for Naturgas og BAU repræsenterer naturgasfyr henholdsvis med og uden udfasning i Naturgas er i de sidste år frem mod udfasning i 2035 en dyrere løsning, da naturgasfyret i 2035 skal erstattes, og derfor skal nedbetales i en kort tidsperiode. I de mere omfattende økonomiske analyser (brugerøkonomisk- og samfundsøkonomisk analyse) er der regnet over en 40-årig tidsperiode, og dette alternativ udgår derfor. Af Figur 3-3 fremgår det, at luft-til-vand varmepumper i samtlige tilfælde er billigere end naturgas. For de små bygninger er træpillefyr også en rentabel løsning, imens jordvarmepumpen med horisontale slanger er rentabel for de øvrige bygninger. Fra 2020 kan jordvarmepumper med borehuller konkurrere med naturgas. Figuren illustrerer også, hvordan en investering i nyt naturgasfyr bliver gradvis en dyrere løsning, dersom den skal betales af inden 2035, og hvordan denne investeringsomkostning påvirker økonomien for de mindre bygningstyper mere end for de større. Figur 3-4 viser de brugerøkonomiske omkostninger præsenteret som nuværdi af al omkostninger til opvarmning frem til 2055 med forskellige opvarmningsformer. Omkostningerne inkluderer den årlige omkostning for investeringen fordelt over

17 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 17 den tekniske levetid, brændselsomkostninger, variable vedligeholdelsesomkostninger samt afgifter. Figuren illustrerer, hvordan en forbruger med mulighed til at vælge frit hvornår opvarmningen skal udskiftes og hvilken teknologi vil vurdere sin investering. Figuren kan derfor vise, hvornår det giver de laveste omkostninger at skifte opvarmning. Naturligvis er dette valg i praksis ikke frit, for det kan tænkes, at det eksisterende naturgasfyr bryder sammen. Figur 3-4 Gennemsnitlig brugerøkonomiske omkostninger præsenteret som årlige omkostninger (investering som annuitet) for investering foretaget i det pågældende år. For hvert enkelt år I er der regnet nuværdi af en investering for hver teknologi. De årlige omkostninger er summeret over de år, fra investeringen finder sted og frem til Nuværdiberegningen omfatter investering, drift- og vedligeholdsomkostninger samt brændselsomkostninger, tilbagediskonteret til Omkostningerne for det gamle naturgasfyr frem til investeringsåret er også taget med. Summen af alle omkostninger i perioden er udregnet efter følgende formel: NPV I = I 1 i=2014 DV i Ng.fyr + Q i C ng i η ng c i 2055 r Invest I 1 (1 + r) + L + DV Q I i + i C B i η I c i c i i=i [kr] Hvor c er diskonteringsfaktoren, dvs. c i = (1 + r) i.

18 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 18 Baseret på denne nuværdiberegning er den gennemsnitlige årlige omkostning fundet og illustreret i Figur 3-4. Mange af kurverne i Figur 3-4 er faldende, Det betyder, at det kan betale sig, at vente med at udskifte fyret, så længe som teknisk muligt. Det er ikke så overraskende, for derved får forbrugeren mest mulig ud af den historiske investeringer, der er foretaget i det eksisterende naturgasfyr og udskyder investering i et nyt fyr. For luft-vand-varmepumper i mellemstore og store bygninger er kurverne stigende, hvilket betyder, at det kan betale sig at skifte naturgasfyret så hurtigt som muligt. Kurverne er dog kun svagt stigende, og i betragtning af usikkerhed ved beregningerne, er det ikke sikkert, at det konklusionen i praksis vil holde i alle bygninger. For en forbruger kan det være uoverskueligt at foretage en økonomisk analyse, der dækker over hele den tekniske levetid på 20 år, og at Figur 3-4 derfor ikke er relevant som beslutningsgrundlag. Dertil kommer som nævnt, at forbrugeren kan blive tvunget til at udskifte fyret, hvis det bryder sammen. Derfor kan det tænkes, at mange forbrugere vil foretage valget af opvarmningsform efter Figur 3-3 fremfor Figur 3-4. Ved at sammenligne Figur 3-3 og Figur 3-4 kan man dog se, at resultaterne for de to brugerøkonomiske analyser i stor udstrækning er tilsvarende. 3.3 Samfundsøkonomi Udregningerne for de samfundsøkonomiske omkostninger er foretaget på samme måde som for de brugerøkonomiske, men med samfundsøkonomiske priser, med skatteforvridningstab samt en nettoafgiftsfaktor inkluderet. De klimamæssige gevinster med ændret udslip af klimagasser er ikke indregnet, ud over at CO 2- kvoteprisen for CO₂, CH 4 og N 2O er indregnet. Emissionsomkostninger til SO₂ og NO X er indregnet i tråd med Energistyrelsens vejledning i samfundsøkonomiske analyser på energiområdet. Det er ikke regnet omkostninger ved partikelemissioner (PM 2,5). I Figur 3-5 kan man se den samfundsøkonomiske omkostning ved investering i alternative opvarmningsformer i forskellige år.

19 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 19 Figur 3-5 Gennemsnitlige samfundsøkonomiske varmeomkostninger det år investeringen foretages, regnet i 2014 priser. I alle bygningstyper bliver luft-vand varmepumper rentable i forhold til naturgas- BAU fra midt i perioden. For mellemstore bygninger gælder det deslige for jordvand med horisontale slanger (der dog kun er et teknisk muligt alternativ i nogle tilfælde). Kun for mellemstore bygninger kommer omkostningerne ved jord-vand med vertikale boringer omtrent på niveau med naturgas-bau. Det sker omtrent midt i perioden. For små bygninger er omkostningerne ved træpillefyr på niveau med naturgas- BAU i alle år.

20 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 20 Figur 3-6 viser de samfundsøkonomiske omkostninger ved at skifte til alternative opvarmningsformer på forskellige tidpunkter. Udgifterne er beregnet som alle udgifter frem til 2055 og omregnet til årligt beløb. Figuren illustrerer, hvilken løsning der samfundsøkonomisk er den optimale erstatning for naturgasfyr, og hvornår. Figur 3-6 Samfundsøkonomiske omkostninger ved at udfase naturgas. Samtlige omkostningskurver er hældende, hvilket betyder at omkostningerne reduceres ved at udskyde udskiftning af eksisterende fyr så længe som muligt, under den forudsætning at virkningsgraden i naturgasfyret ikke forringes. I den sidste del af perioden er omkostningerne ved luft-til-vand-varmepumpe og jordvarme (horisontal) på niveau med naturgas-bau for alle bygningstyper. Det samme gælder for jord-vand med vertikale boringer for mellemstore bygninger. For små bygninger er træpillefyr desuden rentable i forhold til naturgas, uanset hvornår udskiftningen sker.

21 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER Generelt om træpillefyr Der hvor varmebehovet er relativt stort, vil træpillefyr ikke være økonomisk lønsomt. Investeringen er ikke stor i sig selv, men brændselsomkostningerne er store. Træpillefyr vil kun kunne konkurrere med varmepumper, hvis effektbehovet er højt, men varmebehovet lavt. Fuldlasttimer er et mål for dette forhold. Når man kommer ned på 1000 fuldlasttimer, vil træpillefyr være et reelt alternativ til varmepumper (gælder for "store bygninger"). Fra Figur 3-3 med varmeomkostningen i investeringsåret kan det se ud som om, træpillefyr er en god investering. Dette skyldes, at træpillefyr er en billig investering og kortsigtet et relativt billigt brændsel. Prisen på træpiller forventes at stige med 30 % for forbrugeren inden for de næste 10 år, hvilket vil gøre en investering i denne teknologi mindre attraktiv, jvf. Figur 3-1. Samfundsøkonomisk er træpillefyr kun netop rentabelt for de små bygninger. Lave investeringsomkostninger gør, at træpillefyr kan være brugerøkonomisk rentable for de store bygninger. Investeringen i træpillefyr er dog ikke samfundsøkonomisk rentabelt.

22 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 22 4 Barrierer Enkelte løsninger kan være teknisk uigennemførlige. I dette afsnit vil udfordringer/barrierer for brugeren i forbindelse med et ønske om konvertering fra naturgasfyr blive beskrevet yderligere. Økonomiske hensyn Manglende incitament: Varmepumper har lange tilbagebetalingsperioder. Dersom investeringer i energianlæg er væsentlig store sammenlignet med værdien af ejendommen, mindskes sandsynligheden for, at investeringen bliver foretaget. Manglende lånemuligheder: Høje investeringsomkostninger og lange tilbagebetalingsperioder kan være afskrækkende for en låneudbyder. Det kan være jordvarmepumper, hvor de løbende omkostninger er relativt lave, men investeringsomkostningen meget høj. Det kan også være investeringen i vandbåret distributionsnet i bygninger med elvarme, hvis de skal konvertere til kedler eller varmepumper. I begge tilfælde kan investeringen godt være rentabel, men samtidig indebære høje startomkostninger. Lav ejendomsværdi kan være en barriere, når en investering skal finansierers med et lån i ejendommen. Gennemskuelig økonomi: Det kan være svært for en bruger at gennemføre en økonomisk forundersøgelse, der tager højde for pris- og omkostningsudvikling gennem den tekniske levetid. En kortsigtet økonomisk undersøgelse kan være misvisende, da eksempelvis elpris, afgifter og forsyningsafgift er forventet at stige i den nærmeste fremtid.

23 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 23 Tekniske hensyn Herunder en række årsager til at de forskellige teknologier kan være uegnede: Luft-til-luft-varmepumpe: Denne type varmepumpe er ikke relevant for mellemstore og større bygninger. Dækker kun 60 % af varmebehovet, og investeringen skal kombineres med installation af anden varmekilde (typisk elvarme). Varmepumpen kan kun varme et enkelt rum op, og det vil således være nødvendigt med flere varmepumper. Larm fra varmepumpen kan gøre den uegnet i soveværelser. Luft-til-vand-varmepumpe Arealer til udvendig varmeveksler på bygninger kan være for små til at give en effektiv udnyttelse af varmepumpen. Husets udformning gør det svært at placere varmeveksler på grund af støj, æstetik og manglende overfladeareal. Radiatorerne i bygningen kan være uegnede til konvertering, da fremløbstemperaturene for denne type varmepumpe er begrænset til 55 C. Dette medfører, at huse uden tilstrækkelig store radiatorer eller gulvvarme er enten uegnede eller skal investere i nye radiatorer. Jordvarmepumpe Vandrette slanger kræver et område for jordslanger. Som udgangspunkt kan man regne med, at en kvadratmeter jordareal årligt dække et varmebehov på 40 kwh. For de definerede bygningstyper svarer dette til et areal på: Små bygninger: 225 m² Mindre bygninger: 420 m² Mellemstore bygninger: m² Større bygninger: m² Grunden under bygningen kan være uegnet eller for strengt reguleret til lodrette borehuller. Radiatorerne i bygningen kan være uegnede til at levere varme fra varmepumper, da fremløbstemperaturene for varmepumper er begrænset til 55 C. Dette medfører, at huse uden tilstrækkeligt store radiatorer eller gulvvarme er enten uegnede eller skal investere i nye radiatorer. Der skal sikres, at radiatorerne er tilstrækkeligt store til at kunne sikre la-

24 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 24 Træpiller vest mulig fremløbstemperatur. For hver grad fremløbstemperaturen hæves, falder varmepumpens effektivitet med 1 3 %. Det betyder i praksis, at en stigning fra 45 til 55 C kan give et fald i normeffektiviteten (årsnyttevirkningen) på ca. 25 %. Varmeenheden og lagringskapacitet kræver et passende lokale. Enkelte privatforbrugere kan se det som en tung opgave at opretholde drift af et træpillefyr. Dette gælder især ældre, besværede og handicappede. Ved større anlæg skal en varmemester sørge for driften af anlægget og for træpillelageret. Elvarme Der er forbud mod at etablere elvarme som hovedopvarmningskilde. Ejendomme med centralvarmeanlæg må således ikke fjerne radiatorer, varmtvandsbeholder m.v. og etablere elvarme i stedet (man må dog godt beholde eksisterende elvarme).

25 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 25 5 Sammenfattende vurdering og konklusion De præsenterede resultater for brugerøkonomi og samfundsøkonomi er i det følgende sorteret efter bygningstype. For hver bygningstype vil brugerøkonomi, samfundsøkonomi og tekniske barrierer blive beskrevet og vurderet. Der bliver sammenfattet en punktvis konklusion med de mest rentable teknologier, der også er teknisk realistiske for den givne bygningstype.

26 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER Case 1 Små bygninger Resultaterne fra den økonomiske analyse for små bygninger med et varmebehov på 9 MWh/år og et effektbehov på 5 kw (typisk for rækkehus) er samlet i Figur 5-1. Figur 5-1 Resultater fra de økonomiske analyser for case 1 små bygninger Fra Figur 3-3 og Figur 3-4 kan der observeres den samme trend. Man kan således fra den kortsigtede og den langsigtede brugerøkonomiske analyse træffe de samme konklusioner. Den lave investeringsomkostning for et træpillefyr gør teknologien til den brugerøkonomisk mest rentable løsning i dag. Forsyningssikkerhedsafgiften er forventet at træde i kraft i 2014, og dette gør træpiller til et dyrere brændsel. Med tid vil priserne på træpiller og træpillefyr i denne størrelse stige, og luft-til-vandvarmepumper bliver i 2025 den mest rentable løsning. I 2020 bliver jordvarme med horisontale slanger en billigere løsning end et naturgasfyr (BAU).

27 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 27 Samfundsøkonomisk bliver luft-til-vand-varmepumper rentable fra Træpiller er samfundsøkonomisk 5 % dyrere end at beholde naturgasforsyningen. Jordvarme med vandrette slanger er i 2035 ca. 10 % dyrere end BAU set fra et samfundsøkonomisk perspektiv. I enkelte rækkehuskomplekser kan pladsmangel være en udfordring, og alternativer med fælles varmeforsyning kan derfor vurderes. Erfaring for fælles varmeforsyninger for rækkehuskæder viser, at de største udfordringer ofte ligger i, at beboerne ikke kan blive enige om afregningen, da de eksisterende varmeinstallationer har forskellige alder. Fra de nævnte resultater vurderes det mest realistisk at udskifte naturgasfyr med: 1 Luft-til-vand-varmepumper Forudsætter tilstrækkeligt gode radiatorer. 2 Træpillefyr Forudsætter pladskapacitet. 3 Jordvarme med horisontale slanger Forudsætter tilgængelige arealer.

28 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER Case 2 - Mindre bygninger Resultaterne fra den økonomiske analyse for bygninger med et varmebehov på 16,8 MWh/år og et effektbehov på 9,3 kw (enfamiliehus) er her samlet i Figur 5-2: Figur 5-2 Resultater fra de økonomiske analyser for case 2 mindre bygninger For de mindre bygninger er der overensstemmelse mellem samfundsøkonomi og brugerøkonomi. Prioriteringen af teknologier er også ens for samfundsøkonomi og brugerøkonomi. Med markant faldende omkostninger og en COP på 3 til 4 bliver luft-til-vand-varmepumper samfundsøkonomisk en rentabel løsning fra midten af perioden og ligger på niveau med BAU. Dernæst er jordvarme med horisontale slanger den mest rentable løsning. Luft-til-vand-varmepumper ser ud til at være billigere end at beholde dagens naturgasforsyning allerede i dag, og forbrugeren vil kunne se nytten af sin investering allerede første brugsår. Jordvarmepumper med vertikale borehuller vil gradvis bli-

29 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 29 ve mere lønsomme, og mod slutningen af perioden er meromkostningen for denne løsning minimal. Der gøres opmærksom på, at forbrugere, der regner kortsigtet på forbrugsomkostninger, kan få et billede af, at træpillefyr er billigere, end hvad der kan findes ved en langsigtet brugerøkonomisk analyse (jvf. Figur 3-3 og Figur 3-4). Dette skyldes, at de fremtidige omkostninger til forsyningssikkerhedsafgift og prisstigning på træpiller kan være svære at forholde sig til for en almindelig forbruger. Modsat kan det være svært for en forbruger at se, at jordvarme med horisontale slanger allerede i dag er en mere brugerøkonomisk rentabel løsning end træpillefyr. De billigste løsninger er også de sværeste at gennemføre, og for mange parcelhuse vil træpillefyr være nemmest at installere som erstatning for naturgasfyr. Fra de nævnte resultater vurderes det mest realistisk at udskifte naturgasfyr med: 1 Luft-til-vand-varmepumper Forudsætter tilstrækkeligt gode radiatorer. 2 Jordvarme med horisontale slanger Forudsætter tilgængelige arealer. Samfundsøkonomisk rentabelt efter Træpillefyr Jordvarme med vertikale borehuller ser ud til at være mere rentabel end træpillefyr i årene efter 2030.

30 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER Case 3 - Mellemstore bygninger Resultaterne fra den økonomiske analyse for bygninger med et varmebehov på ca. 100 MWh/år og et effektbehov på ca. 60 kw (eksempel på en handel- og servicebygning) er her samlet i Figur 5-3: Figur 5-3 Resultater fra de økonomiske analyser for case 3 mellemstore bygninger For mellemstore bygninger er luft-til-vand-varmepumpe og jordvarmepumper med horisontale slanger brugerøkonomisk rentable i dag. Jordvarme med vertikale borehuller og træpillefyr bliver brugerøkonomisk rentable omkring Samfundsøkonomisk er træpillefyr ikke en rentabel løsning. Der kan endvidere diskuteres, hvorvidt de økonomisk rentable løsninger faktisk er teknisk mulige, da mellemstore bygninger ofte kan være uden mulighed for jordslanger eller større varmevekslere. Jordvarme med vertikale borehuller er mindre en 5 % dyrere end BAU samfundsøkonomisk og brugerøkonomisk rentable allerede i 2025, selvom de

31 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 31 årlige varmeomkostninger er højere end for naturgas de første år. For nogle bygninger vil den eneste reelle alternativ til naturgasfyr være træpillefyr. Træpillefyr er, efter elvarme, den dyreste løsning samfundsøkonomisk (ca % dyrere løsning end BAU). Træpillefyr kan vise sig at blive marginalt rentabel brugerøkonomisk i Fra de nævnte resultater vurderes det mest realistisk at udskifte naturgasfyr med: 1 Jordvarme med vertikale borehuller Investeringen bør fortages sent i perioden. 2 Træpillefyr Særdeles dyr løsning samfundsøkonomisk.

32 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER Case 4 Store bygninger Resultaterne fra den økonomiske analyse for bygninger med et varmebehov på ca. 600 MWh/år og et effektbehov på ca. 330 kw (eksempelvis lejlighedskomplekser) er her samlet i Figur 5-4: Figur 5-4 Resultater fra de økonomiske analyser for case 4 store bygninger Resultaterne for denne bygningstype er ufyldestgørende, da de fleste teknologier er brugerøkonomisk rentable, men samfundsøkonomisk findes der ingen rentabel løsning, der også vurderes som teknisk gennemførlig. Brugerøkonomisk er både træpillefyr og jordvarme med vertikale borehuller rentable allerede i dag. Den kortsigtede illustration viser, at fordelene ved jordvarme med vertikale borehuller kan være vanskelige for brugeren at gennemskue.

33 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 33 Allerede i dag er jordvarmepumper, luft-til-vand-varmepumper og træpillefyr brugerøkonomisk rentable, og jordvarme med horisontale slanger bliver rentabel i slutningen af perioden. Det kan dog tænkes, at mange store bygninger har for stort varmebehov til at en varmeveksler kan placeres på husvæggen, eller at der ikke er tilgang til tilstrækkeligt store arealer for vandrette jordslanger. Der er derfor i dag ingen samfundsøkonomisk rentable løsninger. Fra de nævnte resultater er det realistisk at udskifte naturgasfyr med jordvarme med vertikale borehuller i 2035, selvom yderligere teknologiske forbedringer og prisreduktioner er nødvendige, for at teknologien skal være samfundsøkonomisk rentabel.

34 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 34 6 Samlet omstilling af naturgas I dette er de samlede økonomiske konsekvenser ved at udfase naturgasfyr i Danmark skønnet. Resultaterne af de samfundsøkonomiske analyser på bygningsniveau ekstrapoleres til nationalt niveau. Forskellen mellem BAU og det bedste alternativ udgør omkostningen ved udfasning. I Tabel 6.1 til Tabel 6.4 vises en oversigt over forbruger i naturgasområder i Danmark i 2013 og i Små bygninger udgjorde en delmængde af mindre bygninger og er således en del af 'Case 1 Mindre bygninger'. Små bygninger vil derfor ikke fremgå af de følgende tabeller. Tabel 6.1 Oversigt over forbrugere i naturgasområder i Danmark 2013 og Fjernvarmepotentielle naturgasforbrugere Inkluderet Fratrukket Antal byer med naturgas Antal byer med mere end 200 naturgasforsynede bygninger Antal byer med mere end 500 naturgasforsynede bygninger Varmebehov, naturgasforbrugere (GWh) Antal naturgasinstallationer

35 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 35 Tabel 6.2 Oversigt over forbrugere i naturgasområder i Danmark 2013 og 2035 fordelt på de definerede bygningstyper Varmebehov, naturgasforbrugere (GWh) Fjernvarmepotentielle naturgasforbrugere Inkluderet Fratrukket Case 1 Mindre bygninger Case 2 Mellemstore bygninger Case 3 Store bygninger Totalt Tabel 6.3 Oversigt over forbrugere i naturgasområder i Danmark 2013 og 2035 fordelt på de definerede bygningstyper. Antal varmeinstallationer, naturgasforbrugere Fjernvarmepotentielle naturgasforbrugere Inkluderet Fratrukket Case 1 Mindre bygninger Case 2 Mellemstore bygninger Case 3 Store bygninger Totalt Overstående data ligger til grund for en ekstrapolering fra den bygningsspecifikke økonomiske beregning til en bredere national analyse. I Figur 6-1 illustreres den samlede omkostning for alle bygninger i den givne bygningskategori over de 40 år. De samfundsøkonomiske omkostninger (jvf. Figur 3-6) er ganget op med antal bygninger (jf. Tabel 6.3). For mindre bygninger er omkostninger ved BUA, løbende udskiftning til luft-til-vand-varmepumpe og udskiftning til samme i 2035, sammenlignet. For mellemstore og store bygninger er BAU, løbende udskiftning til jordvarmepumpe med lodrette borehuller og udskiftning til samme i 2035, sammenlignet.

36 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 36 Figur 6-1 Samlede samfundsøkonomiske omkostninger for samtlige bygninger for de tre bygningstyper over den 40 år lange periode. Der kan ses af Figur 6-1, at en investering i nyt naturgasfyr er den samfundsøkonomisk billigste løsning i de første år. På et tidspunkt i perioden bliver den valgte varmepumpe samfundsøkonomisk mere rentabel. Hvis man antager, at forbrugere ved alle tidspunkter vælger at udskifte til den samfundsøkonomisk billigste løsning, vil man have en minimeret samfundsøkonomisk omkostning sammenlignet med BAU. Denne omkostning er illustreret i gul farve og henvist til som optimalt forløb i Tabel 6.4.

37 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 37 Hvis der antages, at det samme antal installationer udskiftes hvert år, kan de samlede omkostninger i den 40-årige periode regnes ud. De samlede samfundsøkonomiske omkostninger over den 40-årige periode er præsenteret i tabellen nedenfor. Tabel 6.4 Samlede samfundsøkonomiske omkostninger over den 40-årige periode. Tabellen indeholder resultater for business as usual, udskiftning til det bedste alternativ i hvert år, udskiftning til alternativ til naturgaskedler i alle år fra 2014, og udskiftning til nyt naturgasfyr i alle år frem til [Milliarder kroner] Mindre bygninger Mellemstore bygninger Større bygninger BAU 44,9 15,9 8,7 Optimalt forløb 45,5 16,4 9,6 Udskiftning fra ,3 17,1 11,0 Udskiftning ,1 16,5 9,6 Resultaterne i Tabel 6.4 indikerer, at en udfasning af naturgas i de mindre bygninger kan medføre en samfundsøkonomisk meromkostning på 600 millioner kroner sammenlignet med BAU, dersom luft-til-vand-varmepumper indfases fra Denne omkostning kan blive 800 millioner større, dersom varmepumpen indfases fra 2014, og 1,6 milliarder dyrere, dersom man venter til Resultaterne i Tabel 6.4 indikerer også, at udskiftning varmeinstallation i de mellemstore og større bygninger burde, set fra et samfundsøkonomisk synspunkt, udsættes til sent i perioden.

38 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER 38 7 Følsomhedsanalyse 7.1 Energibesparelser På baggrund af beregninger foretaget af SBI kan man argumentere for, at der kan medregnes en årlig energibesparelse på 0,75 %. Dersom man regner med en årlig energibesparelse på 0,75%, vil den totale energibesparelse over en 20 årige periode være 6,8%. Denne besparelse vil gøre de "brændselstunge" teknologier, som træpiller, elvarme og naturgas mere rentable sammenlignet med de mere "investeringstunge" teknologier som varmepumper - især jordvarme. 7.2 Brændselspriser I Figur 3-1 illustreres forskellene i prisforudsætninger i fjernvarmeanalysen kontra Energistyrelsens brændselsprisfremskrivninger. Dersom brændselspriserne forudsat i denne rapport justeres til at passe med brændselspriserne, forudsat i fjernvarmeanalysen, vil træpillefyr være betydelig mere rentabel. Man vil kun se mindre ændringer for naturgas, da naturgasprisen ikke ændres væsentligt. Justeringen i brændselspriser vil heller ikke rykke væsentligt for rentabiliteten af varmepumper, da disse i højere grad er "investeringstunge" og fordi de kun benytter ca. en tredjedel af den energi de andre teknologer gør, afhængig af varmevirkningsgrad (COP). 7.3 Solvarme Solvarme er ikke omfattet af analysen ovenfor, fordi det kun er en supplerende energikilde. Solvarme kan bidrage til energiforsyningen uanset den primære opvarmningsform. Det vurderes, at solvarme som vil medføre en brændselsbesparelse vil tilgodese de brændselstunge varmeinstallationstyper som elvarme, træpillekedler og naturgaskedler i modsætning til varmepumperne, der har høje COP-er.

39 ANALYSE AF INDFASNING AF VARMEPUMPER I NATURGASOMRÅDER Forsyningssikkerhedsafgift Da rapporten er udarbejdet på et tidspunkt, hvor forsyningssikkerhedsafgiften var forventet at ville blive realiseret, er den indregnet i samtlige overstående beregninger. Figur 7-1 illustrerer, hvordan Figur 3-3 vil se ud uden forsyningssikkerhedsafgiften. Figur 7-1 Gennemsnitlige varmeomkostninger det år investeringen foretages, regnet i 2014 priser eksklusive forsyningssikkerhedsafgift. Af Figur 7-1 kan der ses, at træpillefyr er væsentlig mere konkurrencedygtig brugerøkonomisk uden forsyningssikkerhedsafgiften.