Sigtelinjer og fokusområder for SEP arbejdet i de fynske kommuner. diskussionsoplæg

Transkript

1 Sigtelinjer og fokusområder for SEP arbejdet i de fynske kommuner diskussionsoplæg Henrik Wenzel Syddansk Universitet, Det Tekniske Fakultet 1. udkast Fyn, 5. maj 2013

2 Indhold Forord Introduktion Væsentlige rammevilkår og deres udvikling over tid Generelle rammevilkår for det vedvarende energi system El grundlast ufleksibel el-produktion El spidslast fleksibel el-produktion Fleksibelt el-forbrug Individuel varme Fjernvarme store k/v net Fjernvarme små k/v net Fjernvarme rene varmeværker Transport Biomasse og biogas Affald Fokusområder i det fynske SEP arbejde Biomasse prioritering og integration af landbrug og naturpleje Affaldsstrategi og integration Gasinfrastruktur i transport og fleksibel el-produktion Virksomhedsintegration Udvalgte fyrtårne Appendix 1. Varierende sammensætning af systemet over tid oplæg til diskussion af de konkrete implikationer af rammevilkårerne... 15

3 Forord Dette notat er udarbejdet som et led i forberedelsen af det Strategiske Energiplanlægningsarbejde, SEP i de fynske kommuner i foråret Notatet er blevet til i regi af en arbejdsgruppe med repræsentanter fra de fleste fynske kommuner samt Region Syddanmark, energinet.dk og Syddansk Universitet. Det afspejler en status og konsensus for de tanker, arbejdsgruppen op til dette tidspunkt (primo maj 2013) har gjort sig om det forestående SEP arbejde. Notatet er udarbejdet som et grundlag for og oplæg til videre drøftelser med de fynske forsyningsselskaber og andre interessenter i SEP arbejdet. Det knytter an til et forudgående notat, der beskriver rammerne for dette SEP arbejde (Wenzel, 2013), og de to notater kan med fordel læses i sammenhæng. Der er konsensus blandt kommunerne om at være så handlingsorienterede i SEP arbejdet som muligt. Derfor ønsker arbejdsgruppen at afklare, i hvilket omfang det er muligt at skitsere nogle sigtelinjer og scenarier for den forestående omstilling til vedvarende energi på Fyn, som kommuner, forsyningsselskaber og andre interessenter kan samles om. Ideen med disse sigtelinjer og scenarier er at søge at identificere nogle robuste såvel som fleksible udviklingsforløb det vil sige at udpege nogle spor og road maps, som gør det muligt at komme målrettet i gang, men samtidig bevare en fleksibilitet og robusthed, der tillader justering og optimering undervejs, efterhånden som rammevilkårene ændres. Det kan lyde som en kompleks opgave, men vi håber, at vi med dette notat har etableret en fornuftig platform for de videre drøftelser. Fyn Henrik Wenzel

4 1. Introduktion Folketingets energiaftale fra marts sidste år og regeringens langsigtede energistrategi lægger rammerne for den hidtil mest omfattende omlægning af det danske energisystem. Sigtelinjen for denne omlægning er klar, vi skal væk fra fossil energi og over mod vedvarende energi på både kortere og længere sigt. Allerede om 7 år, i 2020, skal vores vindkraft produktion svare til halvdelen af vores el-forbrug, og om 37 år, i 2050, skal vi være helt fri af fossile brændsler i både energi og transportsektoren. Det er en stor udfordring at omlægge energisystemet til vedvarende energi, og den er yderligere skærpet af en række tilknyttede mål og strategier. Væsentligst, at omlægningen skal være miljø- og klimamæssigt bæredygtig, som udmøntet i fx nogle klimamæssige forpligtelser, Danmark har påtaget sig i internationalt regi. Det er med til at sætte nogle rammer og begrænsninger for, hvordan omlægningen kan foregå. Også inden for andre af samfundets sektorer, fx affaldssektoren og landbruget, er udlagt strategier og handlingsplaner, som influerer på den strategiske energiplanlægning og vice versa. Samlet set udgøres de væsentligste mål og rammer for kommunens SEP arbejde af: De nationale energimål og den nationale energistrategi De nationale klimamål og den nationale klimastrategi, herunder dem som udspringer af internationale aftaler Den nationale ressourcestrategi (tidligere kaldet affaldsstrategi) De nationale planer for biogas i landbruget De nationale rammer generelt for natur- og miljøbeskyttelse, regionplanlægning mm., herunder naturfredning, naturpleje, randzone beskyttelse, skovrejsning, osv. En god planlægning i SEP arbejdet indebærer, at kommunernes og forsyningsselskabernes strategi og beslutninger understøtter og ikke vanskeliggør de national mål og strategier og endvidere, at mål og strategier for samfundets forskellige sektorer balanceres og integreres, så de understøtter og ikke modarbejder hinanden. Kommunerne er forskellige og kan have forskellige roller i en national strategi, fx råder landkommunerne over de største ressourcer af biomasse og vindkraftpotentiale, mens bykommunerne har den største efterspørgsel og herunder fx nogle store fjernvarmenet, der kan spille en afgørende rolle i at aftage og lagre overskydende vindkraft som varme, når vinden blæser meget. Den nationale energiplanlægning er afhængig af, at den enkelte kommune og det enkelte forsyningsselskab kan afklare sin rolle og spille sammen med den nationale strategi og ikke optimere for kortsigtet eller for lokalt. Modsat er det naturligvis statens rolle at understøtte kommunerne og forsyningsselskaberne i at optimere med nationalt sigte via de rette rammebetingelser, økonomisk og administrativt. Et sidste, men væsentligt aspekt af udfordringen i kommunens strategiske energiplanlægning, er, at rammerne for, hvad der er optimalt for kommunen og det enkelte forsyningsselskab, ændrer sig over tid, både teknisk, økonomisk og miljømæssigt. Det er derfor vigtigt at forstå de styrende rammevilkår såvel som deres udvikling over tid på vej mod det vedvarende energisystem.

5 2. Væsentlige rammevilkår og deres udvikling over tid I rammenotatet (Wenzel, 2013) er de overordnede rammer beskrevet og de dimensionerende vilkår for et vedvarende energisystem er søgt identificeret. De kan opdeles i generelle rammevilkår for det samlede system (de store tals love) og afledte vilkår for de enkelte funktioner og elementer af energi- og transportsystemet. De resumeres kort i det følgende. 2.1 Generelle rammevilkår for det vedvarende energi system Der er en høj grad af konsensus om de overordnede betingelser for et dansk vedvarende energisystem: 1. Kulstof og kulbrinter: behovet for kulstof og kulbrinter til råvarer og energitætte og lagerbare brændsler er fortsat relativt stort i et vedvarende energisystem. Den vigtigste og mest attraktive kilde til disse er biomasse. Eneste øvrige kilder til kulstof i det fossil-frie system er CO 2 og kalk. 2. Biomasse er begrænset: Biomasse ser imidlertid ud til at være en begrænset ressource i forhold til behovet, både nationalt og globalt. Et for højt forbrug af biomasse kan dels afføde miljøpåvirkninger dels indebære en etisk afvejning i forhold til konkurrence med fødevaresektoren. Derfor tilstræbes at begrænse brugen af biomasse og prioritere den til de mest nødvendige formål. 3. Elektrificering og vindkraft: For at reducere behovet for kulstof og kulbrinter, og dermed biomasse, tilstræbes at elektrificere dele af energi- og transportsystemet, dvs. el-biler til kortere distancer vejtransport og el-varmepumper til fjernvarme og individuel varme. Elproduktionen i VE systemet vil overvejende komme fra vindkraft. Vindkraft potentialet (især off-shore) er flere gange større end behovet, men vindkraft fluktuerer, og der opstår et behov for at balancere vindkraft med anden el-produktion. Biomassen bliver naturligvis mere og mere begrænset jo højere grad af vedvarende energi, vi får implementeret, og jo mere resten af verden også efterspørger biomasse og areal til både energi og fødevare-formål. Der er derfor en væsentlig forskel på, hvilken strategi for brugen af biomasse, der med fordel kan følges på kort sigt og på længere sigt. På kort sigt, dvs. driftsoptimering og kortsigtet investering, kan der måske være en idé i at fortrænge kul med biomasse som brændsel og fx importere bæredygtig residual biomasse fra udlandet, mens der for langsigtet investering er behov for en anden prioritering af biomassen end til el og varme. I et dansk system med 100 % vedvarende energi tegner der sig det billede, at: 4. Transportsektorens behov er dimensionerende: Transportsektorens (og til en vis grad også materiale/kemikalie-sektorens) behov for kulbrinter og kulstof er dimensionerende og mange gange større end behovet for lagerbare brændsler til balancering af vindkraften. Hovedopgaven i et 100 % VE system er at integrere transportsektoren og dens behov for brændsler, snarere end at balancere el-systemet isoleret set. Det er også udtrykt som, at smart grid ikke løser opgaven, der er behov for smart systems. Eller sagt på en anden måde, i et 100 % VE system er der i mindre grad behov for el-lagring (fra perioder med vindkraft overskud til perioder med underskud), og i større grad for el-konvertering til brændsler.

6 5. Brint er nøglen til integration af vindkraft og transportbrændsler: For at kunne forsyne transportsektoren uden et for stort forbrug af biomasse behøves brint til at booste produktionen af transportbrændsler fra biomasse. Integrationen af elektrolyse til at peak-shave overskuds-el fra vindkraft og den producerede brint til at øge udbyttet af kulbrinter fra biomassen er en elegant integrator mellem vindkraften og transportsektoren, og der er en høj grad af konsensus om, at store mængder elektrolyse og brint er en forudsætning for et 100 % VE system uden for stort forbrug af biomasse. Disse overordnede rammevilkår for VE systemet kan nedbrydes til nogle mere detaljerede betingelser for de enkelte elementer i systemet. Vi har her valgt at beskrive nogle betingelser og rollefordelinger for nedenstående del-elementer af det samlede system. Disse er endvidere beskrevet i forhold til de milepæle (anno 2013, 2020, 2035 og 2050), der er målsætninger for i Energiaftalen og regeringens energi strategi: El grundlast ufleksibel el-produktion El spidslast fleksibel el-produktion Fleksibelt el-forbrug Individuel varme Fjernvarme store k/v net Fjernvarme små k/v net Fjernvarme rene varmeværker Transport opdelt på type efter karakteren af det efterspurgte brændsel Biomasse og biogas opdelt på biomasse type Affald 2.2 El grundlast ufleksibel el-produktion Vindkraft andelen øges fra % vindkraft udtrykt som andel af det konventionelle el-forbrug i 2013 til 50 % i I 2035 skal el- og varmesektorerne iht. førnævnte milepæle være helt fri for fossile brændsler, hvorfor vi har mindst 100 % vindkraft (inkl. lidt sol- og bølgekraft) i I 2050 producerer vindmøllerne op mod 200 % ( %) målt som andel af det konventionelle el-forbrug, idet op mod halvdelen af vindkraften anvendes til elektrolyse. Kul udfases først, og i 2020 kunne det tænkes, at kul kun anvendes i værker under samfyring med biomasse. Biomassen kan på den korte sigt 2013 til 2020 anvendes i store k/v værker, men bør imidlertid i stigende grad reserveres til fleksibel el-produktion/balancérkraft og transportbrændsler. Omkring 2020 bør biomasse i store k/v værker derfor være under udfasning. Affaldsressourcen kan anvendes i Waste-to- Energy anlæg, WtE frem mod 2020, men bør som biomassen i stigende grad anvendes til balancérkraft og transportbrændsler. Naturgas værker, især de små k/v værker, har en længerevarende rolle i systemet. Se også bemærkningerne til den fleksible el-produktion i næste afsnit. Biogas bør af økonomiske årsager formentlig i de første år frem mod 2020 anvendes direkte, som den er, i k/v produktion, hvorved den er at betragte som ufleksibel pga. den kontinuerte drift af anlæggene samt den begrænsede mulighed for at lagre den ubehandlede gas. Op mod 2020 forventes differentiering af el-

7 prisen imidlertid at slå igennem til et niveau, hvor opgradering af gassen til SNG og lagring på gasnettet gradvist bliver mere attraktiv, hvorefter biogassen indgår i den fleksible el-produktion og/eller som transportbrændsel. 2.3 El spidslast fleksibel el-produktion De store k/v værker kan i 2013 situationen bidrage betydeligt til balancering af fluktuerende el-produktion, men med tiden bliver vindkraft andelen større, og drifts-tiden og produktionsvoluminet på anden elproduktion mindre. Når de store k/v værker kommer ned på driftstider væsentligt under 50 % og udnyttelse af deres kapacitet på under 50 % bliver det vanskeligere at udnytte dem i balanceringen af fluktuerende el-produktion. Det vurderes at kunne blive tilfældet efter Energisystemanalyser peger på, at når den installerede vindkraft kapacitet stiger frem mod 2035 og 2050 til 100 % hhv % målt relativt til det konventionelle el-forbrug, så bliver driftstiden af de fleksible balancerkraft anlæg (anlæg til spidslast kapacitet) meget lille, helt ned til under 5 % af tiden i et 100 % VE system. Det får den afgørende betydning, at driftsudgiften til brændsler betyder forholdsvis mindre, hvorimod investeringsomkostningen og fleksibiliteten får stor betydning for den samlede økonomi i disse anlæg. Det peger i højere grad mod, at disse anlæg er gas motor/turbine anlæg. Investering i biomasse baserede værker til fleksibel el-produktion for at balancere vindkraften i årene omkring 2020 risikerer at blive uøkonomisk senere efterhånden som driftstiden for spidslastanlæg bliver relativt begrænset. Det ser derfor mere attraktivt ud at holde fast i naturgas som balancerkraft hele vejen fra 2013 over 2020 til I 2035 skal også naturgas være udfaset helt fra el-sektoren iht. regeringens energistrategi, men spørgsmålet er, om man med fordel kunne åbne for at bevare muligheden for at bruge naturgas til balancerkraft såvel som i transportsektoren for at sikre den bedst mulige økonomi og infrastrukturudvikling i overgangen til VE, herunder se på muligheden for at bruge naturgas i år der afviger fra normalår, f.eks vindfattige år og tørår. Fra omkring 2020 og frem indgår opgraderet biogas som nævnt formentlig sammen med naturgassen i små k/v værker til balancering af vindkraften. 2.4 Fleksibelt el-forbrug Med den stigende vindkraft andel fra 2013 og fremover, bliver det i stigende grad attraktivt at udvikle og etablere et fleksibelt el-forbrug. Den mest omkostningseffektive form for fleksibelt el-forbrug i dag, i større skala, er el-varmepumper, både i den individuelle opvarmning og til fjernvarme. Også el-kedler til fjernvarme og i industrien kan være attraktive. Med afgiftsfritagelsen for el-baseret varme, er varmepumper allerede i dag konkurrencedygtige på den marginale varmeproduktionspris. Se Figur 1, som viser, at fjernvarme produceret med en el-varmepumpe kan ske med lavere netto produktionsomkostninger end for både kedler og gasmotor for el spotpriser under ca. 460 kr./mwh el.

8 Figur 1: Typiske nettovarmeproduktionsomkostninger for nogle produktionsanlæg som funktion af el-prisen på spotmarkedet (Kilde: EMD International A/S) El-varmepumper til både individuel opvarmning og fjernvarme forventes at være blandt de væsentligste fleksible el-forbrugere gennem hele perioden fra i dag og fremover. Efter 2020 forventes el-biler begyndende at komme ind i billedet i den kortsigtede regulering, men det skal bemærkes, at selv en fuld udbygning af en el-bil park på fx 2 millioner biler i 2050 kun kan forventes at kunne optage et par timers fuld spidslast produktion på vindmøllerne, så el-bilernes rolle ligger alene i døgnreguleringen. Tilsvarende kan fleksibelt el-forbrug i industriens såvel som husholdningens processer deltage i reguleringen i 2020, men også kun som døgnregulering. Endelig forventes elektrolyseanlæg at deltage begyndende i det fleksible el-forbrug i Den væsentligste udvikling fra 2020 over 2035 til 2050 forventes at være, at elektrolyse vokser til at udgøre en væsentlig aftager af den fluktuerende vindkraft. Såfremt Danmark skal være baseret på 100 % VE også i transportsektoren, og såfremt vi ikke skal basere os på for stor import af biomasse, er vi som nævnt afhængige af at integrere store mængder brint i systemet. Den afledte konsekvens af dette er, at elektrolysen bliver betydende i det fleksible el-forbrug, måske så betydende, at det er med til at reducere behovet for øvrige aftagere af fluktuerende el-produktion. 2.5 Individuel varme Oliefyr udfases med 2030 og naturgasfyr med Biomasse fyr og ovne vil sandsynligvis blive ved med at have en rolle i den individuelle opvarmning, men både af hensyn til prioritering af biomassen og af hensyn til partikelforurening er det ønskeligt, at biomasse til individuel opvarmning udfases så meget som muligt. Den dominerende kilde til individuel opvarmning fra 2020 og frem forventes at være el-varmepumper. Også solvarme forventes at få en rolle, men af økonomiske årsager mest med en skala svarende til

9 varmebehovet til især brugsvand i sommerperioden. Varmebesparelser ved isolering og optimeret bygningskonstruktion og arkitektur forventes at få en stor rolle. 2.6 Fjernvarme store k/v net De store fjernvarmenet mister med tiden, begyndende 2020 og frem, nogle af de store k/v værker. Det betyder dels, at det bliver attraktivt at etablere el-varmepumper, dels at det er på disse store net, at storskala energikonverteringer med varmetab hensigtsmæssigt kan placeres. Med stigende vindkraft andel og VE andel frem mod 2050 vil en stor kilde til varme fra energikonvertering formentlig være store anlæg til termisk forgasning af træ-biomasse. Disse skal køre kontinuert og skal naturligvis lægges ved de store fjernvarmenet. Også elektrolyse anlæg kan med fordel lægges ved store fjernvarmenet men om elektrolysen medfører en væsentlig spildvarme eller evt. kan anvende spildvarme, kan komme til at afhænge af, hvilken elektrolyseteknologi der ender med at vinde. Opgraderingen af syntesegas fra den termiske forgasning af træ-biomasse med brint (hydrogenering til methan eller flydende brændsler) afføder også en væsentlig spildvarme, som skal aftages på de store fjernvarmenet eller evt. indgå i elektrolyseprocesen. Endelig kan den fleksible el-produktion, balancerkraften, måske i visse tilfælde lægges ved det store fjernvarmenet. Men som infrastrukturen er i dag, ligger de mange små naturgas k/v anlæg ved de små fjernvarmenet, og det vil formentlig være en fordel, at de bliver liggende her. De disse kan blive de væsentlige anlæg til balancerkraft i fremtiden, bliver det snarere de små fjernvarmenet, der aftager spildvarmen fra balancerkraften. For at integrere spildvarme fra energikonvertering bedst muligt må det forventes, at der skal etableres væsentligt større varmelagre i fremtiden, sandsynligvis sæsonlagre. Varmelagrene kan imidlertid også integreres med varmepumper og geotermi, og der skal en nærmere modellering til at optimere dette for hvert enkelt af de store fjernvarmenet. Solvarme kan spille en rolle på de store k/v net i det omfang økonomisk optimering tilsiger dette, i samspil med de øvrige kilder. 2.7 Fjernvarme små k/v net Et scenario kunne være, at de eksisterende små naturgas k/v anlæg tager balancerkraft opgave i stigende grad fra i dag og frem til 2020 og de nærmeste år herefter, hvor behovet for balancerkraft er størst. Dette kunne reducere behovet for anden balancerkraft kapacitet, og hjælpe til at undgå fejlinvestering i biomasse-forbrændings baseret balancerkraft kapacitet. I en periode med stor brug af disse anlæg til balancerkraft vil der være et væsentligt spildvarmepotentiale til brug for fjernvarme på de små fjernvarmenet. En nærmere modellering kan vise, om der også er behov for/plads til el-varmepumper på de små fjernvarmenet i denne situation. Når perioderne med el-underskud fra vindkraft aftager, efterhånden som der installeres større vindkraftkapacitet fra 2020 og fremefter, og driftstiden på balancerkraft anlæg derfor falder, vil behovet for el-varmepumper til fjernvarme på disse net stige. Biogasanlæg forventes med fordel at kunne placeres i tilknytning til de små k/v fjernvarmenet, som allerede har et naturgas k/v anlæg. Dels forventes disse at ligge bedre i forhold til gyllen mht. både transport og lugtgener en de store fjernvarmenet i de store byer. Dels passer se små naturgas k/v værker og de små fjernvarmenet godt i skal til størrelsen af biogasproduktionen fra fremtidens biogasanlæg. Nye

10 biogas anlæg vil i perioden frem 2020 formentlig producere k/v direkte fra den ubehandlede biogas, og spildvarmen optages af fjernvarmenettet. På længere sigt, fra 2020 og frem, forventes det som før omtalt at blive attraktivt at opgradere/hydrogenere biogassen til ren methan, som kan lagres på naturgasnettet til brug for både transport og balancerkraft. Fra 2020 og fremefter vil spildvarme fra både elektrolyse (hvis den er alkalisk) og hydrogenering af biogas således indgå som kilder til fjernvarme på de små k/v net. Det må under alle omstændigheder forventes, at behovet for varmelagring stiger, også på de små fjernvarmenet. Karakteren af varmelageret kan imidlertid ændre sig fra en periode med større k/v produktion på de små naturgasværker 2020 til 2035 til perioden med mindre produktion frem mod På det lange sigt vil samspillet mellem el-varmepumpe, spildvarme fra balancerkraft og måske geotermi skulle modelleres. Solvarme kan spille en rolle på de store k/v net i det omfang økonomisk optimering tilsiger dette, i samspil med de øvrige kilder. 2.8 Fjernvarme rene varmeværker De fjernvarmenet, som der i dag ikke er tilknyttet k/v anlæg men kun rene varmeværker, kan i fremtiden på lige fod med de øvrige små fjernvarmenet indgå som aftagere af spildvarme fra forskellige typer energikonvertering. Fx kan lokaliseringen af et biogasanlæg tænkes at være optimalt med en placering på et sådant net, og et biogasbaseret k/v anlæg derfor etableres her. Øvrige kommentarer er således de samme som i ovenstående afsnit om de små k/v net. 2.9 Transport Transportsektorens væsentligste rolle i VE systemet er at lægge så meget som muligt om til elektricitet. Det forventes at være realistisk, at det meste af persontransporten lægges om til batteri-biler frem mod Omkring 70 % af persontransporten ligger på ture under 100 km, og rækkevidden af batteri-biler ser ud til at være oppe over 150 km inden for de nærmeste par år. Desuden kan togdriften og en del varevogne lægges om til el. Det vanskeligste bliver fly, skibe og en tunge, langturstransport på vej, som forventes at skulle forsynes med en eller anden form for kulbrinter. Fly forventes at skulle have et flydende, meget energitæt brændsel, men om fremtidens løsning til de øvrige transportformer bliver gasformige (methan) eller flydende kulbrinter, er det endnu ikke muligt at sige endegyldigt. De mest lovende kandidater er methan, methanol, di-methyl-ether (DME), andre syntetiske diesel-lignende brændsler samt bioethanol og biodiesel, idet især de såkaldte 2. generations versioner af disse, som ikke baserer sig på afgrøder, anses som muligheder. Et afgørende element i valget af brændsel og konverteringsvej for den underliggende biomasse er, at konverteringen er effektiv, dels energieffektiv dels effektiv mht. bevarelse og nyttiggørelse af biomassens kulstof i syntesen af kulbrinter. Hvad sidstnævnte angår, er det af stor betydning, hvor let det er at optage brint i den biomasse konvertering, der vælges. Methan er i den sammenhæng attraktivt, fordi konvertering og hydrogenering til methan giver et maximalt optag af brint pr. kulstof atom, men flydende brændsler har naturligvis en fordel i og med, at de fylder mindre og er lettere at lagre.

11 2.10 Biomasse og biogas Alt peger på, at biomasse konvertering til brændsler på længere sigt fx via biogas opgraderet til SNG og syntesegas (fra termisk forgasning) til methan, methanol eller andet, skal prioriteres frem for biomasse konvertering til el og varme. I perioden 2013 til 2020 vil det formentligt være både miljømæssigt og økonomisk fordelagtigt at anvende biomasse i de store k/v værker, men herefter peger alt på, at biomassen skal ud af varmesektoren samt den ufleksible el-produktion. I den fleksible el-produktion peger meget endvidere på, at biomasse konvertering i forbrændingsprocesser som fleksibel balancerkraft vil være en fejlinvestering, idet behovet for driftstid i el-balanceringen relativt hurtigt reduceres til et niveau, hvor den økonomiske optimering handler om at reducere investeringsomkostningen til anlæggene. Gas motor/turbine anlæg forventes derfor at blive attraktive. Det peger således på, at biomassen fases helt ud af el og varme sektoren omkring 2020, og ikke indgår i forbrændingsanlæg til el-balancering herefter, men alene i videre konvertering til gasformige eller flydende brændsler til fleksibel anvendelse som transportbrændsler og balancerkraft. Balancerkraft behovet er som nævnt størst omkring 2020 og fem mod 2035, men den biomasse baserede anvendelse hertil bør i denne periode suppleres med naturgas. En konsekvens af denne erkendelse er således også, at biomasse typer, der egner sig til fermentering, fx til biogas, bør gå denne vej. Det omfatter alle de våde og fermenterbare biomasse typer som gylle, fast gødning og dybstrøelse, og også græs og andre residualer fra naturpleje, randzoner, vejvedligehold mv. Også for halm ressourcen tyder meget på, at der er stor synergi i at lade den gå i gylle-biogas anlæg. Dels er der stor synergi i samforgæringen med gylle, dels betyder det, at den svært nedbrydelige del af halmen kan føres tilbage til landbrugsjorden i en langsigtet balancering af jordens behov for kulstof og næringssalte. Endelig er biogas et velegnet medie til at optage brint i en opgradering af CO2 delen af gassen, og opgraderingen til methan medfører det maximale optag af brint pr. biomasse enhed fremfor brændsler som methanol eller ethanol, der har et væsentligt iltindhold. En ikke let fermenterbar biomasse ressource er træmasse, og denne type biomasse bør efter 2020 prioriteres konverteret i en termisk forgasning til en syntesegas, der yderligere opgraderes til methan eller flydende brændsler. Både træmasse fra skovdrift og fra naturpleje/randzoner bør overvejes Affald I et fremtidigt VE system vil affaldssektoren stå for håndteringen af en stor del af samfundets kulstofcyklus, væsentligt større end i dag. I lyset af begrænsningen af kulstofressourcen i VE systemet bliver integration af affaldshåndteringen derfor meget væsentlig. Der er en stigende konsensus om, at den biologiske fraktion af affaldet med fordel kan separeres fra, enten som kildesortering i husholdningen eller som efterfølgende central separation, som det fx forsøges i det såkaldte Renescience koncept, hvor den biologiske del af affaldet trækkes ud med bl.a. enzymer. Der også findes en del andre koncepter til central separation af bioaffaldet. I udlandet, herunder vore nærmeste naboer Sverige og Tyskland, er der stor erfaring med kildesortering af bioaffaldet, og erfaringen siger, at den andel af det samlede bio-affald, der udsorteres i ordninger ved kilden (husholdningen), er relativt begrænset, idet den ligger i området % som gennemsnit. Begyndende erfaring med central sortering viser derimod, at det er muligt at separere helt op til 98 % ud,

12 hvis det gøres centralt. Der mangler forsat en tilstrækkeligt god karakterisering af kvaliteten af det centralt separerede bio-affald, men de foreløbige analyser peger på, at det godt kan lykkes at nå en tilstrækkeligt god kvalitet til, at dette bio-affald kan tilsættes gylle biogas anlæg og efterfølge komme ud på marken sammen med et afgassede gylle. Såfremt en sådan central udsortering af bio-affaldet fra det kommunale husholdningsaffald kan realiseres, kan en samlet løsning, der er enkel mht kildesortering og som fører til en maximal udnytelse af ressourcerne i affaldet tegne til at være: Kildesortering: o Papir og glas i mono-fraktioner som i dag o En blandet dry recyclable fraktion o En blandet restfraktion med bl.a. alt bio-affald Central separation af dry recyclable fraktionen i mono-fraktioner til materiale genanvendelse. Central udsortering af biofraktionen fra den blandede rest. Bio-fraktionen føres herfra til gylle biogas anlæg. Videre central sortering af den tilbageværende rest i en kvalitetssikret SRF fraktion med høj brændværdi til evt. forgasning eller anden brug til balancerkraft eller brændsler. En lille rest til normal Waste-to-Energy, WtE. Frem til 2020 vil en stor skala WtE på det samlede usorterede affald fortsat være relevant, idet energinyttiggørelsen er høj. Men efterhånden som der er større og større perioder med overskuds-el fra vindkraften, bliver det vanskeligere at retfærdiggøre den kontinuerte drift og kontinuert el-produktion fra affaldsanlæggene. Det vurderes, at der efter 2020, med 50 % vindkraft, er et stort incitament til udsortering af så meget affald som muligt, der kan indgår i balancerkraft og efterfølgende frem mod 2035 og 2050 også i fremstillingen af transportbrændsler. For bio-affaldets vedkommende gælder de samme store incitamenter for at integrere dette med gylle biogas, som før beskrevet generelt for biomasse. For resten af affaldet gælder tilsvarende, at der vil være stærke incitamenter til at lade dette indgå i balancerkraft for den del, der ikke kan materialegenanvendes. Det vurderes sandsynligt, at det efter 2035 kan lade sig gøre at forgasse denne del af affaldet, evt. forflydige den, til brug for fremstilling af kulbrinter.

13 3. Fokusområder i det fynske SEP arbejde En samlet fokus på gas infrastruktur, dels til transport dels til balancerkraft. Dette fynske gas-spor består af følgende elementer: Biomasse prioritering og integration af landbrug og naturpleje i en bæredygtig balancering af biomasse ressourcerne o Alle fermenterbare biomasse ressourcer til biogas, herunder halm efter en forbehandling o Træ-biomasse til termisk forgasning, herunder både skovresidualer og flerårige afgrøder integreret i naturplejen og landbruget Affaldsstrategi og integration i et gas-spor Gasinfrastruktur i transport og fleksibel el-produktion Virksomhedsintegration Udvalgte fyrtårne 3.1 Biomasse prioritering og integration af landbrug og naturpleje Noget om Et bredt bæredygtighedsperspektiv på biomasse anvendelse inklusive hensyn til landbrug og naturpleje mm. Prioritering af biogas for alle fermenterbare biomassetyper Prioritering af halm til biogas og balancering i forhold til markjordenes behov for kulstof og næringssalte, herunder P. Integration af naturpleje og høst af biomasse til biogas Integration af skovdrift og naturpleje i tilvejebringelsen af træ-biomasse til termisk forgasning Biogas til transport, evt. efter opgradering, fx de fynske busser Methanol fra termisk forgasning af træ-biomasse, fx til de fynske færger 3.2 Affaldsstrategi og integration Noget om Den syddanske model for sortering af affald o Papir og glas i mono-fraktioner som i dag o En blandet dry recyclable fraktion o En blandet restfraktion med bl.a. alt bio-affald

14 Central separation af dry recyclable fraktionen i mono-fraktioner til materiale genanvendelse. Central udsortering af biofraktionen fra den blandede rest. Bio-fraktionen til gylle biogas anlæg. Videre central sortering af den tilbageværende rest i en kvalitetssikret SRF fraktion med høj brændværdi til evt. forgasning eller anden brug til balancerkraft eller brændsler. En lille rest til WtE. 3.3 Gasinfrastruktur i transport og fleksibel el-produktion Noget om Omlægning af forsyningsinfrastrukturen for el- og varme o Udfasning af kul og tidsbegrænsning af biomasse til el-og varme via forbrændingsprocesser o Langsigtet strategi for en termisk forgasser af træ-biomasse tilknyttet det store fjernvarmenet ved Odense o Overgang mod naturgas i el-forsyningen, i stigende grad som balancerkraft. Med glidende overgang mod opgraderet biogas til balancerkraft. o Afklaring af strategi for de små naturgas k/v værker og fjernvarmenet som en nøgle i balancerkraft på kort og mellemlangt sigt med overgang til opgraderet biogas på længere sigt o Infrastruktur til gas til transportformål, fx de fynske busser som pilotprojekt 3.4 Virksomhedsintegration Noget om De fynske virksomheders fjernvarme integration, fx Nordgroup a/s (tidligere Kommunekemi) De fynske gartnerier både fjernvarme og CO2 3.5 Udvalgte fyrtårne Noget om El-hybrid taxa flåde, fx med IRD methanol brændselsceller Methanol til færger

15 Appendix 1. Varierende sammensætning af systemet over tid oplæg til diskussion af de konkrete implikationer af rammevilkårerne Elektricitet Grundlast / ufleksibel elproduktion Spidslast / fleksibel elproduktion Fleksibelt elforbrug Kul CHP - Kul + biomasse CHP - Naturgas CHP % vindkraft - Biomasse CHP - Affald WtE - Biogas CHP Driftstid: mindre del af tiden - Kul PP+CHP - Naturgas turbine/motor CHP - Biomasse CHP - El-kedler fjernvarme - El-kedler industri - 50 % vindkraft - Naturgas CHP - Kul + biomasse CHP - Affald WtE Driftstid: 50 % af tiden - Naturgas turbine/motor - Biogas hydrogenering til SNG - SNG turbine/motor - Kul + biomasse CHP - El-biler - Fleksibel affald WtE - El-kedler fjernvarme - El-kedler industri - El-biler - Industri og husholdning - Lidt elektrolyse - Ca. 100 % vindkraft - Lidt sol- og bølgekraft Driftstid: lille del af tiden - Biogas hydrogenering til SNG - SNG turbine/motor - VE Gas turbine/motor - Fleksibel affald WtE - Naturgas turbine/motor?? - Brint brændselscelle - El-biler - Elektrolyse - El-biler - El-kedler industri - Industri og husholdning - Ca. 200 % vindkraft (halvdelen af vindkraften går til elektrolyse => brint) - Lidt sol- og bølgekraft Driftstid: < 5-10 % af tiden => investeringspris afgørende, brændselspris ej - SNG turbine/motor - VE gas turbine/motor - Brint brændselscelle - El-biler - Naturgas turbine/motor?? - Meget elektrolyse (halvdelen af vindkraften) - El-biler - El-kedler industri - Industri og husholdning PP = Pure Power (fx kul-kondens værk), CHP = Co-generation of Heat and Power (fx kul k/v værk), SNG = Syntetisk Naturgas, fx fremstillet ved hydrogenering af biogas, VE gas = syntese gas fra termisk forgasning, CO2 hydrogenering eller lignende, WtE = Waste-to-Energy

16 Varme Individuel varme Fjernvarme store k/v net Fjernvarme små k/v net Varmeværk Fjernvarme Naturgasfyr - Oliefyr - Naturgasfyr - Besparelser/passiv varme - Diverse biomassefyr/ovne - Besparelser/passiv varme - Diverse biomassefyr/ovne - Biomassefyr/ovne - Besparelser/passiv varme - Varme fra store CHP anlæg - Varme fra WtE anlæg - Varme fra små naturgas CHP - Naturgas kedler - Biomasse kedler - El-kedler - Større varmelagre - Spildvarme fra fleksibel elproduktion - Større varmelagre - Spildvarme fra fleksibel elproduktion - Spildvarme fra: - elektrolyse (hvis alkalisk) - hydrogenering af biogas - El-kedler - Større varme lagre - Spildvarme fra: - termisk biomasse forgasning - elektrolyse (hvis alkalisk) - hydrogenering af syntesegas og af CO 2 - fleksibel el-produktion - termisk forgasning af affald - Større varme lagre - Spildvarme fra: - elektrolyse (hvis alkalisk) - hydrogenering af biogas - fleksibel el-produktion - Spildvarme fra: - elektrolyse (hvis alkalisk) - hydrogenering - Besparelser/passiv varme - Biomassefyr/ovne - Større varme lagre - Spildvarme fra: - elektrolyse (hvis alkalisk) - termisk biomasse forgasning - termisk forgasning af affald - hydrogenering af syntesegas og af CO 2 - fleksibel el-produktion - Større varme lagre - Spildvarme fra: - elektrolyse (hvis alkalisk) - hydrogenering af biogas - fleksibel el-produktion - Spildvarme fra: - elektrolyse (hvis alkalisk) - hydrogenering

17 Affald Kildesortering Central sortering Energikonvertering Fremstilling af brændsler System integration Kildesortering af papir - Kildesortering af papir og - Kildesortering af papir og og glas i mono-streams glas i mono-streams glas i mono-streams - Kildesortering af DR i - Kildesortering af DR i alle - Kildesortering af DR i alle mindre omfang kommuner kommuner - Kildesortering af Bio i - Resten opsamles som en - Resten opsamles som en mindre omfang blandet strøm blandet strøm - Sortering af DR enkelte steder - Forsøg med sortering af Bio (Renescience) - Sortering af DR i mono streams i alle kommuner - Separation af den blandede strøm i Bio og Restfraktion - Produktion af en SRF ud fra Restfraktionen - WtE på blandet affald - Bio tilsættes gylle biogas anlæg - SRF anvendes som fastbrændsel i industri eller WtE helst fleksibel WtE - Sortering af DR i mono streams i alle kommuner - Separation af den blandede strøm i Bio og Restfraktion - Produktion af en SRF ud fra Restfraktionen - Termisk forgasning af SRF til en syntesegas - SRF som fastbrændsel - Fremstilling af flydende brændsel ud fra denne syntesegas i mindre omfang - Synergi ved Bio som cosubstrat til gylle biogas - Om muligt fleksibel elproduktion ud fra SRF - Anvendelse af syntesegassen til fleksibel el-produktion - Anvendelse af de flydende brændsler i transportsektoren - Kildesortering af papir og glas i mono-streams - Kildesortering af DR i alle kommuner - Resten opsamles som en blandet strøm - Sortering af DR i mono streams i alle kommuner - Separation af den blandede strøm i Bio og Restfraktion - Produktion af en SRF ud fra Restfraktionen - Termisk forgasning af SRF til en syntesegas - Fremstilling af flydende brændsel ud fra denne syntesegas - Anvendelse af de flydende brændsler i transportsektoren DR = Dry Recyclables, Bio = den biologiske fraktion af affaldet, SRF = Solid Recovered Fuel et kvalitetskontrolleret og stabiliseret brændsel, WtE = Waste-to-Energy

18 Transport Infrastruktur og offentlig transport VE brændsler Biler og varevogne Lastbiler og busser Skibe Fly flere cykelstier - flere cykelstier - letbane i større byer - letbane i større byer - park & drive ved ringveje - park & drive ved ringveje ifbm. letbane, bus eller ifbm. letbane, bus eller lånecykler lånecykler - sammenhængende net af elladestandere - sammenhængende net af elladestandere - Hydrogenering af biogas til SNG - El-hybrid taxaer - El-biler til kort-turs varevogne, fx postudbringning - el-hybrid busser med genvinding af bremseenergi - busser på SNG fra biogas - methanol til de fynske færger - Termisk forgasning af biomasse og affald - Fremstilling af flydende brændsler ud fra syntesegassen - El-hybrid taxaer - El-biler til kort-turs varevogne, fx postudbringning - el-hybrid busser med genvinding af bremseenergi - busser på SNG fra biogas - methanol fremstillet fra biomasse eller CO2 til de fynske færger - flere cykelstier - letbane i større byer - park & drive ved ringveje ifbm. letbane, bus eller lånecykler - sammenhængende net af el-ladestandere - Termisk forgasning af biomasse og affald - Fremstilling af flydende brændsler ud fra syntesegassen - El-hybrid taxaer - El-biler til kort-turs varevogne, fx postudbringning - el-hybrid busser med genvinding af bremseenergi - busser på SNG fra biogas - methanol fremstillet fra biomasse eller CO2 til de fynske færger

19 Biogas Substrat Lokalisering Anvendelse af gassen Gylle - Gylle - Gylle - Gylle - Diverse industriaffald - Diverse industriaffald - Diverse industriaffald - Diverse industriaffald - Test forbehandling fx - Forbehandling af halm og - Forbehandling af halm og - Forbehandling af halm og dybstrøelse etableret ekstrudering af halm og dybstrøelse etableret dybstrøelse etableret - Dybstrøelse, fast gødning og halm anvendes som dybstrøelse - Dybstrøelse, fast gødning og - Dybstrøelse, fast gødning og co-substrat til gyllebiogas i bæredygtigt omfang - Undersøg kulstofbalancen halm anvendes som cosubstrat halm anvendes som co- - Biomasser fra naturpleje, randzoner og for fynske markjorde til gyllebiogas i substrat til gyllebiogas i vejvedligehold anvendes som co-substrat til - undersøg tilgængeligheden bæredygtigt omfang bæredygtigt omfang gyllebiogas af alle typer - Biomasser fra naturpleje, - Biomasser fra naturpleje, biomasse randzoner og vejvedligehold randzoner og vejvedligehold anvendes som co-substrat til anvendes som co-substrat til - Lokaliseringsplan udarbejdes under hensyn til jordens kulstofbehov samt transportafstande - CHP uden forudgående opgradering gyllebiogas - Lokalisering etableret - Muligheden for decentrale biogasreaktorer og rørføring af biogassen til central CHP eller opgradering indgår - Opgradering ag lagring på nettet - Anvendes til fleksibel elproduktion gyllebiogas - Lokalisering etableret - Muligheden for decentrale biogasreaktorer og rørføring af biogassen til central CHP eller opgradering indgår - Opgradering ag lagring på nettet - Anvendes til fleksibel elproduktion og transportbrændsel - Lokalisering etableret - Muligheden for decentrale biogasreaktorer og rørføring af biogassen til central CHP eller opgradering indgår - Opgradering ag lagring på nettet - Anvendes til transportbrændsel