Lagring af vedvarende energi

Transkript

1 Lagring af vedvarende energi

2 Lagring af vedvarende energi Et skridt på vejen mod en CO2-neutral Øresundsregion er at undersøge, hvilke løsninger til lagring af vedvarende energi, der kan tilpasses fremtidens energisystem i Øresundsregionen. Produktionen af vedvarende energi er langt fra stabil. Den ene dag skinner solen, den næste dag blæser det. Og da en stor portion af den vedvarende energi fremover skal produceres med sol- og vindkraft, vil der helt naturligt være store udsving i energisystemet, da der ikke samtidig er udsving i forbruget. Derfor har Energi Øresund sat fokus på mulighederne for at udvikle lagringssystemer til den overskydende energi i perioder af varierende længde døgn, uger eller en hel sæson. Energi Øresund har sammenlignet de eksisterende muligheder for lagring af energi og vurderet, hvilke løsninger der bedst kan tilpasses fremtidens øresundsregionale energisystem. Herudfra har Energi Øresund udviklet beregningsmetoder, som kan bruges til at vurdere lagringssystemer under forskellige økonomiske forudsætninger. Energi Øresund har arbejdet med tre områder indenfor lagring af energi: Lagring af energi i stor skala Brug af el til varme Lagring af affald Elproduktion fra vindkraft sammenlignet med elproduktion fra kraftvarmeværker. Den overskydende el sælges i dag hovedsageligt til udlandet. Kilde: Paul Frederik Bach

3 Neutronforskningsanlægget ESS i Lund vil fra 2018 bidrage markant til energiproduktionen i Lund. Foto: ESS AB Lagring af energi i stor skala Lunds Energikoncern har i næsten 30 år brugt store varmepumper til producere energi til fjernvarmesystemet. Varmepumperne trækker energi ud af vandet fra en 750 meter dyb boring, som leverer 20 grader varmt vand. I 2014 vil et nyt biomassefyret kraftvarmeværk åbne i Lund og sammen med det kommende neutroncenter, ESS, som åbner i 2019, vil Lund Energikoncern til den tid være i en situation, hvor der på nogle årstider produceres mere varme end fjernvarmeforsyningen efterspørger. Derfor er Lund Energikoncern gået i gang med at undersøge muligheden for at lagre overskudsvarme i ny brøndboring. Ved at bruge overskudsvarmen i sommerhalvåret kan man lagre 70 grader varmt vand i brøndboringen. Dette vand kan så hentes op i vinterhalvåret og bruges som varmekilde i fjernvarmforsyningen. Lagring set i dansk perspektiv Energi Øresund har undersøgt projektet i Lund set ud fra et dansk planlægningsperspektiv. Helt konkret har man undersøgt, hvad der bedst kan betale sig: Lagring af overskudsvarme i en brøndboring; Udvidelse af fjernvarmeværkets geografiske forsyningsområde, eller en kombination af disse to muligheder. Energi Øresunds beregninger giver dog ikke et entydigt svar på, hvornår varmelagring generelt er en god ide, eller om projektet i Lund er samfundsøkonomisk rentabelt. Selskabsøkonomiske beregninger viser, at det er rentabelt at bygge et varmelager i Lund, men fordi svensk lovgivning ikke stiller krav om samfundsøkonomiske beregninger, så findes de ikke i beslutningsgrundlaget.

4 Brug af el til varme ved hjælp af varmepumper Varmepumper kan i fremtiden blive et nyttigt redskab, når der skal ske en afbalancering mellem el og varmesiden i fremtidens energisystem. Varmepumper kan med stor effektivitet (COP - Coefficient of performance) omsætte el til varme. På tidspunkter med overproduktion af el, kan man bruge el til en relativ lav pris, og samtidig undgå at der produceres unødig el på kraftvarmeværker, da varmebehovet opfyldes af produktionen fra varmepumpen. Varmepumpen fungerer ved, at den fra et koldt lager pumper temperaturen op til den temperatur, der er behov for i det varme lager. Det kolde lager kan være et vandløb, havet, jordvarme, industriel spildvarme eller andet. Det varme lager kan typisk være et fjernvarmesystem eller en boligblok. Effektiviteten måles som forholdet mellem varmeoutput og forbruget af el. I dag ligger COP-værdierne typisk i størrelsen 3 til 4. Udbredelse af varmepumper i Sverige og Danmark Brugen af varmepumper er af historiske årsager meget udbredt i Sverige, hvor ca. 12% af den samlede grundlastproduktion til fjernvarmeværker kommer fra varmepumper. Ofte er varmepumperne lokaliseret i forbindelse med en stor industrivirksomhed, hvor man benytter spildvarmen som det kolde lager. I Danmark er brugen af varmepumper mindre hyppig, og brugen af store varmepumper i fjernvarmesystemer er nærmest ikke eksisterende. De største varmepumper i drift i dag er på ca. 1 MWel. Den voksende andel af el fra vindmøller i det danske elsystem betyder væsentligt mere svingende elpriser, og dermed en forbedring af samfundsøkonomien ved brug af varmepumper, idet der bliver væsentlig flere timer med meget lave elpriser. Analyser gennemført af Energi Øresund (AAU) viser, at der generelt er god samfundsøkonomi i de første MW varmepumper anvendt i det danske energisystem, når det betragtes generelt. Desuden viser undersøgelser i andre projekter, at varmepumper i forbindelse naturgasfyrede kraftvarmeværker giver en væsentlig forøgelse af energieffektiviteten.

5 Resultat af model for brug af varmepumper Energi Øresund har udarbejdet modeller for samfunds- og selskabsøkonomisk analyse af etablering af en varmepumpe i forbindelse med kraftvarmeværker fyret med træpiller eller flis. Disse analyser har vist, at for kraftvarmeværker fyret med træpiller er samfundsøkonomien er positiv, hvis der anvendes varmepumper med en COP-værdi, som er større end 2,5. Analyserne viser også, at selskabsøkonomien er positiv, når COP er større end 4 og prisen på den erstattede varme er højere end 300 kr./ MWh. Indføres der en forsyningsikkerhedsafgift, vil det gøre selskabsøkonomien endnu mere positiv, eller det vil gøre det muligt af anvende varmepumper med lavere COP-værdi. Modellen viser også, at økonomien er meget følsom for variationer af COP-værdien mellem 3 og 5, og for varmepriser større end 250 kr./mwh. Varmesystemet i Hovedstadsområdet vil i de kommende år i stor udstrækning benytte træpiller som brændsel. Derfor bør yderligere undersøgelser fokusere på, hvor og hvordan varmepumper kan installeres og medvirke til at øge fleksibiliteten i energisystemet. Analyser i Energi Øresunds model har desuden vist, at i systemer med træflis som brændsel, vil varmepumper ikke være en rentabel løsning set med hverken samfunds- eller selskabsøkonomiske øjne. Figuren viser den selskabsøkonomiske nuværdi i mio. kr. for en 5 MWel varmepumpe, afhængig af COP og varmeprisen i kr./mwh

6 Foto: AV Miljø Lagring af affald Målet med lagring af affald er at kunne øge mulighederne for integration af vedvarende energi i energisystemet ved at forskyde anvendelsen af affald til energiproduktion. Energi Øresund har studeret teknologier til lagring af affald for at kunne vurdere forskelle i mulighederne for at anvende forskellige teknologier i Danmark og Sverige. Arbejdet omfatter teknologibeskrivelser, beskrivelse af forskelle på rammevilkår i Danmark og Sverige, samt opstilling af en simpel matematisk model, der kan belyse overordnede samfundsøkonomiske konsekvenser af ændrede økonomiske forudsætninger i energimarkedet. Arbejdet med lagringsteknologier har taget udgangspunkt i metoder til direkte lagring af forbrændingsegnet affald fra husholdninger og erhverv. Følgende metoder er undersøgt: Bunkelagring Balletering Indirekte teknologier, som lagring af bearbejdet affald i form af fx biogas og biovæske, er ikke medtaget i Energi Øresunds undersøgelse om lagring af affald. Biogas behandles i stedet i Energi Øresunds aktivitet om Øresundsregionalt samarbejde.

7 Samfundsøkonomiske overvejelser Energi Øresund har undersøgt hvilke forudsætninger, der skal til for at gøre det samfundsøkonomisk fordelagtigt af lagre affald med henblik på integration af vedvarende energi. Undersøgelserne tager udgangspunkt i sæsonforskydning af forbrændingsegnet affald fra sommer til vinter, så der bliver skabt plads til energiproduktion fra vedvarende energikilder om sommeren. Affaldet forbrændes i stedet om vinteren, hvor der er større behov for varme. Foto: AV Miljø Beregningsmetode Energi Øresund har opstillet en simpel model for en samfundsøkonomisk screening af konsekvenserne ved sæsonforskydning af affald. Modellen tager udgangspunkt i den danske Energistyrelses vejledning for samfundsøkonomiske beregninger. Modellen beregner det danske samfunds økonomiske overskud eller omkostning ved at fortrænge forskellige energikilder om vinteren, når en del af affaldet forbrændes om vinteren frem for om sommeren. Forudsætninger, som fører til et samfundsøkonomisk overskud, kan dermed danne grundlag for at etablere vedvarende energiproduktion, som netop producerer energi om sommeren. Resultater Resultaterne af modelberegningerne peger ikke på en anbefaling, men perspektiverer samspil mellem teknologier i energisystemet. Det største samfundsøknomiske overskud skabes, hvis lagring af affald fortrænger energi fra spidslastanlæg om vinteren. Men der er også en samfundsøkonomisk værdi ved at fortrænge kraftvarme produceret på træpiller eller træflis, som vil stå for en betydelig andel af energisystemet fremover.

8 Analysen om lagring af energi er foretaget af Københavns Kommune i samarbejde med AAU-CPH, Amager Forbrænding, Energikontoret Skåne, IIIEE, Lunds Universitet, Lunds Kommune, Malmø Stad, VEKS. For yderligere oplysninger, kontakt Anders Brix Thomsen Københavns Kommune [email protected]