Store eldrevne varmepumper. ny teknologi, nye afgifter, nye tider. Morten Boje Blarke, Aalborg Universitet

Transkript

1 Store eldrevne varmepumper ny teknologi, nye afgifter, nye tider Morten Boje Blarke, Aalborg Universitet 17. APRIL 2013

2 50% 45% Decentral kraftvarme giver efter for vind Samlet decentral produktion 46% Share of total electricity generation (%) 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% Vindkraft 27% Decentral kraftvarme 19% 5% 0% Total share of distributed generation Distributed cogen Wind

3 INCITAMENTER TIL SMART ELANVENDELSE A. Elpatron-ordningen introduceret i 2005 ligestiller elanvendelse med andre brændsler og fastlægger et fælles øvre energiafgiftsniveau - beregnet ud fra varmeproduktionen B. Nedsættelse af elafgift med 29,3 øre/kwh i 2013 for anvendelse til opvarmningsformål C. PSO-fritagelse for elforbrug til fjernvarmeproduktion D. Ny forsyningssikkerhedsafgift på fossile brændsler (og snart biomasse)

4 Ambitiøse historiske planer for eldrevne varmepumper MWe 450 MWe 238 MWe

5 Elkedlers og eldrevne varmepumpers udbredelse MWe 28 MW varme (ca. 7 MWe) Elkedler Varmepumper

6 Nye standardløsninger CompHEAT (Advansor) HEATPac (Johnson Controls/Sabroe) NATURLIGE KØLEMIDLER: CO2, NH3, NH3/H2O HYBRID, ISOBUTAN HØJ AFGANGS- TEMPERATUR OG HØJ COP (EFFEKTFAKTOR) LEVERES AF FLERE LEVERANDØRER COP AFHÆNGER AF VARMEKILDE. F.EKS. SØ/JORD: 2,5-3,5 NeatPump (ICS Energy/Star Alliance) INVESTERINGS- OMKOSTNING MELLEM DKK 3,5 OG 4,5 MIO. PER MW VARME INKL. VARMESIDE. - MEN EXCL. KØLESIDE.

7 Investeringsomkostning per MW varme (samlet projektomkostning) Eldreven varmepumpe (med varmeoptag fra søvand) DKK 6,5 mio. Specific project investment costs [DKK per MW heat] Eldreven varmepumpe (uden varmeoptag) Elkedel (lavspænding) Elkedel (højspænding) DKK 0,25 mio Heating capacity [MW] Logaritmic Trend High Voltage [DKK/MW] Compression Heat Pump Logaritmic Trend Low Voltage [DKK/MW] Compression Heat Pump incl. Heat Source (Lake)

8 Fordelingen af elpriser i spotmarkedet 2012 (!) Marginal Produktionsomkostning (DKK/MWh) % 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Antal Timer Under i ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Træflis uden forsyningssikkerhedsafgift Træflis med forsyningssikkerhedsafgift 2020 Naturgaskedel Naturgasmotor Elkedel Varmepumpe (COP=2,5) Varmepumpe (COP=3,5) Antal Timer Under i %

9 Naturgaskedels driftsomkostning per MWh varme Marginal Produktionsomkostning (DKK/MWh) % 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Antal Timer Under i ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Træflis uden forsyningssikkerhedsafgift Træflis med forsyningssikkerhedsafgift 2020 Naturgaskedel Naturgasmotor Elkedel Varmepumpe (COP=2,5) Varmepumpe (COP=3,5) Antal Timer Under i %

10 Naturgasmotors driftsomkostning per MWh varme Marginal Produktionsomkostning (DKK/MWh) % 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Antal Timer Under i ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Træflis uden forsyningssikkerhedsafgift Træflis med forsyningssikkerhedsafgift 2020 Naturgaskedel Naturgasmotor Elkedel Varmepumpe (COP=2,5) Varmepumpe (COP=3,5) Antal Timer Under i %

11 Varmepumpen vinder når el spotpris < øre/kwh (>95% i 2012)

12 Hvilket på sigt kan slå selv træflis

13 Rentabilitet ift. naturgasfyret kraftvarme % Rentabilitet (IRR) 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 5% 10% 15% KEDEL CHP Selskab: 10% FIRR når VP=motor Samfund: 5% EIRR når VP=2/3 motor Varmepumpen installeret varmeeffekt [MW varme] Selskabsøkonomisk (FIRR) Selskabsøkonomisk (EIRR) AKTUEL Samfundsøkonomisk (EIRR)

14 El og gaspriser: Markant usikre Elspot med store timevariationer. Ligger aktuelt under langsigtet fremskrivning. 50 per MWh Uvægtet elspot marts 2013 Neutral gasspot marts Gasspot med daglige variationer (marts 2013 middel 25% højere end februar). Ligger aktuelt over langsigtet fremskrivning Electricity Spot Unweighed Annual Average [ /MWh] Gas Annual Average [ /MWh]

15 Rentabilitet ift. naturgasfyret kraftvarme

16 KONKLUSIONER A. Store eldrevne varmepumper er rentable, de ser godt ud, men er de smarte? (tja - afbrydelige) B. Eldrevne varmepumper kan med fordel: A. Erstatte naturgasmotorer og kedler ($$$) B. Supplere og effektivisere eksisterende anlæg, også biomasse, biogas ($-$$) C. Være nødvendige for integration af solvarme og sæsonlagring ($) C. I et systemperspektiv skal varmepumper (afbrydelig grundlast) ikke overraskende driftes i samspil med elkedler (spidslast, reservelast, og balancekraft) D. Øget elanvendelse er CO2 neutral efter kvotemetoden hvilket gør omlægning fra gas til el i fjernvarmeproduktionen målopfyldende, også grundlast

17 Årlige CO2 emissioner i teknisk energisystemanalyse Local CO2 Mean Avoided CO2 in Electricity Market Mean Lokale emissioner Fortrængte emissioner kg kg CHPCHPCHP0,50,51,01,0 1,01,51,51,52,02,02,02,52,5 3,03,03,05,05,05,0 10,0 10,0 20,0 20,0 Options System-Wide CO2 Mean CHP CHP 0,50,50,51,01,0 1,0 1,51,5 1,5 2,02,0 2,5 2,52,5 3,0 3,05,0 5,05,0 10,0 10,0 20,0 20,0 Options kg Samlede tekniske system emissioner CHP CHP 0,50,50,51,01,0 1,0 1,51,5 1,5 2,02,0 2,5 2,52,5 3,0 3,05,0 5,05,0 10,0 10,0 20,0 20,0 O i