GAS OG FLYDENDE BRÆNDSLER I VEDVARENDE ENERGISYSTEMER

Transkript

1 GAS OG FLYDENDE BRÆNDSLER I VEDVARENDE ENERGISYSTEMER - SMART ENERGY SYSTEMS OG OMKOSTNINGSEFFEKTIV OMSTILLING TIL 1% VEDVARENDE ENERGI BRIAN VAD MATHIESEN bvm@plan.aau.dk Gastekniske dage 216 Hotel Legoland, Billund, 4 Maj 216 SUSTAINABLE ENERGY PLANNING RESEARCH GROUP AALBORG UNIVERSITY BIOMASSEUDFORDRINGEN Global energy perspective Danish energy perspective EJ / year 8 6 PJ / year Current Future Max Min Current Future Max Min Primary energy supply Biomass potentials Primary energy supply Biomass potentials 2 1

2 4 ÅR = STABIL ENERGI- FORSYNING MINDRE CO2 OMKOSTNINGSEFF. Indeks '82 '84 '86 '88 '9 '92 '94 '96 '98 2 '2 '4 '6 '8 '1 Energiforbrug Danmark Danmark BNP 1 Primær energiforsyning, PJ Vind '71 '72 '73 '74 '75 '76 '77 '78 '79 '8 '81 '82 '83 '84 '85 '86 '87 '88 '89 '9 '91 '92 '93 '94 '95 '96 '97 '98 '99 ' '1 '2 '3 '4 '5 '6 '7 '8 '9 '1 '11 '12 Biomasse Olie Naturgas Kul og koks Vedvarende energi m.m. 3 RESULTATET AF 4 ÅRS ENERGIPLANLÆGNING I DANMARK Resultater: Omkostningseffektiv energiforsyning God effekt på betalingsbalancen Job og nye virksomheder Indeks '83 '86 '89 '92 '95 '98 '1 '4 '7 '1 Energiforbrug Danmark Danmark BNP 12 1 Energiimport/eksport og betalingsbalancen, Mia. DKK Energi eksport '81 '82 '83 '84 '85 '86 '87 '88 '89 '9 '91 '92 '93 '94 '95 '96 '97 '98 '99 ' '1 '2 '3 '4 '5 '6 '7 '8 '9 '1 '11 ' Energi import Olie Naturgas Kul El Biomasse Eksport af energiteknologi og udstyr Balance of payment 4 2

3 DET LANGSIGTEDE MÅL I DANMARK Nyt langsigtet mål formuleret af tidligere Statsminister Anders Fogh Rasmussen i åbningstalen til folketinget i okt. 26 og siden i flere politiske aftaler: 1% vedvarende energi på lang sigt Hvad skal der ske mod 22 og 23? Vi skal gøre Danmark helt fri af fossile brændsler som olie, kul og gas trække Danmark ind i centrum af grøn vækst Ny bred politisk aftale i marts 212. med 5% vind og 4% mindre CO 2 udslip som mål i 22 energisparemål Regeringens mål: 1% vedvarende energis I 25 IDAs Energivision

4 HOVEDPRINCIP Energibesparelser Mere effektiv energikonvertering Vedvarende energi FLEKSIBLE TEKNOLOGIER INTEGREREDE ENERGI- SYSTEMER Besparelser er centralt El besparelser (25%) Varmebesparelser på 42% (reduktion i eksisterende bygninger fra nu 132 kwh/m2 til ca. 8 kwh/m2 i 25) Besparelser i Industrien Vækst i transporten, men omlægning til mere kollektiv trafik og mere effektive køretøjer. 4

5 IDAs Energi Vision 25 indeholder: Opvarmning En gradvis udbygning med fjernvarme til at dække 66% af varmebehovet. Individuelle varmepumper i de øvrige bygninger (75%) Supplerende varme fra Solvarme og biomasse Fokus på skift til fremtidens lavetemperatur fjernvarmeteknologi 5

6 Industri Samme vækst (ca. 4%) og besparelser som i Energistyrelsen Mere fjernvarme og fjernkøling Større anvendelse af industriel lavtemperatur overskudsvarme Fossilt brændsels erstattes af el, tung biomasse og grøn gas. Vækst i transporten Transport Omlægning til kollektiv transport og direkte el Indirekte el i elbiler Electrofuels (gas og flydende) 6

7 Vind, sol og bølgekraft 5. MW Onshore Vind 14. MW Offshore Vind 5. MW Solceller 3 MW bølgekraft (Plan B: Mere vindkraft) 2,3 TWh kollektiv solvarme (,3 TWh i dag) 2,2 TWh i individuelle anlæg (,1 TWh i dag) 4,6 TWh Geothermi Pump Hydro Storage 175 /kwh (Source: Electricity Energy Storage Technology Options: A White Paper Primer on Applications, Costs, and Benefits. Electric Power Research Institute, 21) Energilagring Thermal Storage 1-4 /kwh (Source: Danish Technology Catalogue, 212) Oil Tank.2 /kwh (Source: Dahl KH, Oil tanking Copenhagen A/S, 213: Oil Storage Tank. 213) Natural Gas Underground Storage.5 /kwh (Source: Current State Of and Issues Concerning Underground Natural Gas Storage. Federal Energy Regulatory Commission, 24) 7

8 IDA Energi Vision 25 intelligent brug af lagre Elektrolyse med høj kapacitet (Power to gas) Mere fjernvarme og fjernkøling Flere Varmepumper (Power to heat) Kraftvarme El til transport (direkte i tog og elbiler) El til transport gennem elektrolyse til flydende brændsler (electrofuels) Ressourcer Konvertering Udveksling og lager Forbrug Vind m.fl. Electrofuels elproduktion El udveksling (køretøjer) Elbiler Biomasse og brændsler Brændselslager Grøn gas og flydende brændsler boostet med brint Mobilitet Fluktuerende Forbrændingsmotorer Fleksibelt elforbrug El lagring Kraftvarme Varmepumpe Køling Varmelagring Varme Sol m.fl. Fluktuerende varmeprod. Nøgle biomasseteknologier i vedvarende energisystemer Gasificeret biomasse og biogas Elbaserede transport biobrændsler (Electrofuels) Fleksible kraftværker (på gas) Undgå ren varmeproduktion eller baseload udnyt til kraftvarme Tænk affald og biomasse sammen En del ud som gas andet til materialer andet til forbrænding. Tænk affaldsforbrænding sammen med geotermi 16 8

9 Gassystemet Udfasning af Naturgas (fra nu 37 TWh/år) Fremtidens gassystemer er komplekse, lokale, nationale og tilpasset forskellige typer. Adgang til de eksisterende gaslagre Anvendelse af biogas og forgasset biomasse i industrien og fleksibelt kraft/varme (hovedsageligt direkte) CO2 fra bioenergi suppleres med Brint fra elektrolyse i transport (oplagring af vindenergi som gas/flydende brændsler) Lager i form af flydende brændsler Det intelligente energisystem Nøglen til omkostningseffektive vedvarende energisystemer Varmelagre, fjernvarme, kraftvarme og store varmepumper Nye elbehov fra store/små varmepumper og elbiler (med ellager) Mere El = Bæredygtig Biomasse-forbrug Elektrolyse og flydende brændsler til transportsektoren med lagre Integration af gas-systemet og gaslagre Power-to-Heat Power-to-Transport Power-to-Gas Power-to-liquids 9

10 25 Brændselsforbrug Primary Energy Supply (TWh/year) ENS Vind 25 IDA Coal Oil Gas Biomass/waste Onshore Offshore PV Wave/tidal Geothermal Solar thermal = 2 PJ i DK = 1 PJ i DK Electrofuels: Hydrogenation af gasifiseret biomasse (Til tung transport) METHANOL, DME ELLER METHAN? 1

11 Historisk oliepris i Danmark Historiske oliepris Fremskrivninger i Danmark 11

12 Historiske elpris Fremskrivninger i Danmark Robust økonomi og effektiv biomasseudnyttelse 3 PRISNIVEAUER PÅ BRÆNDSLER 1 ELPRISERNIVEAUER (15-15 /MWH) 6 CENTRALE FØLSOMHEDSANALYSER OVER 4 SIMULERINGER AF HELE SYSTEMET TIME-FOR-TIME BEREGNINGER 876 TIMER 3 Socio economic costs (billion /year) DEA Wind IDA 25 DEA Wind IDA 25 DEA Wind IDA 25 DEA Wind IDA Central scenarios cost structure + 4% interest rate Verying fuel & electricity prices Vehicle costs + 2% Electricity exchange Investments Fuels O&M Minimum cost Cost range according to fuel and electricity prices 12

13 . det samlede systemdesign er mere afgørende for økonomien. Samfundsøkonomiske omkostninger (Milliarder /år) Middel Lav Middel Høj Lav Middel Høj Lav Middel Høj 215 ENS 25 Fossil ENS 25 Vind IDA 25 Investeringer D&V Brændsler Eludveksling CO₂ 35 Biomasse i IDA 25 3 Affaldsforbrænding 25 Biogas, gylle 2 PJ 15 Halm, træ og energiafgrøder (fast til kedler, industri, etc.) 1 Træ, energiafgrøder (gasificeret til transport) 5 Reference 215 ENS Vind 25 IDA 25 Træ, energiafgrøder (gasificeret til kraftvarme, etc.) 26 13

14 TO TYPER AF NYE JOB VÆKST OG EKSPORTJOB Finansiering af udvikling ved forventning om eksport Traditionelt i fokus JOB VED OMSTILLING MED KENDT TEKNOLOGI Finansieres ved omstilling til et mindre brændselsforbrug Burde være mere i fokus i 22 planer BESKÆFTIGELSESEFFEKTER I EN VEJ MOD 1% VE DE EKSTRA JOB I FORHOLD TIL REFERENCEN ER I STØRRELSESORDENEN 5. STK. I PERIODEN FREM TIL 25 I IDA Der mistes job til håndtering af fossile brændsler Der skabes job ved investeringer i vedvarende energianlæg, i byggeri og i håndteringen af biomasse Antallet af job på kort sigt afhænger af, hvornår omlægningen sættes i gang På lang sigt, når der er omlagt til et 1% vedvarende energisystem, falder ekstrabeskæftigelsen marginalt. VÆSENT-LIGE USIKKER- HEDER MED DENNE TYPE OPGØRELSER BESKÆFTIGELSE SOM FØLGE AF EKSPORT KOMMER OVENI: I alt ca. 2. job (ved 5% importandel i CEESA) 14

15 Hovedkonklusioner 1 % Vedvarende energi er teknisk muligt og økonomisk realiserbart Et fleksibelt Smart Energisystem gør Økonomien og Biomasseudnyttelsen effektiv Der er 5. Flere job i vedvarende energisystemer end i fossile systemer og færre helbredsomkostninger. Smart Energy - review Electricity sector Thermal sector Gas sector Non technical 746 MDKK 23 MDKK 215 MDKK 273 MDKK 15