Elværkernes rolle i brintvisionen

Transkript

1 Elværkernes rolle i brintvisionen Niels Henriksen og Charles Nielsen, Elsam Brintdag den 29. september 2004

2 Indhold: Baggrund Elsams bud på en brintvision Beskrivelse af visionen Økonomi Afslutning (udviklingsbehov og konklusion)

3 3 grunde til anvendelse af brint Side 3

4 Side 4

5 Side 5

6 Side 6

7 Brint og tidsperspektivet Skal løsninger være klar om 5 år, 10 år, 20 år eller 50 år. Hvornår stiger olieprisen så meget, at det påvirker vores mobilitet? Hvor lang tid har vi til at nedbringe CO2 emissionen? Hvornår skal vi have en beskæftigelseseffekt? Side 7

8 Side 8

9 Kravspecifikationer til brintløsningen Skal kunne udbygges hurtigt (oliepris stigninger/øgning af terror) Undgå fejlinvesteringer (ved lave oliepriser) - Skal kunne konkurrere med benzin/diesel Skal kunne give billig CO2 reduktion Dansk beskæftigelse: - Kort perspektiv: hviler på eksisterende kompetencer (VE kompetence, bioteknologi, avancerede kraftværker og processer) - Langsigtet perspektiv: hviler på stærke forskningsområder (brændselsceller, brintlagring,.) Side 9

10 En mulig brintløsning for transportsektoren Benzin andel VE andel Syntetiske flydende brændsler med VEindhold Tryksat brint eller regenerativ brintbærer Side 10

11 Valg af flydende brændsel VE-brint er dyrt tabet skal minimeres Methanol: CO + 2H 2 CH 3 OH (den optimale) Fischer-Tropsch: nco + 2nH 2 (-CH 2 -)n + nh 2 O (50% brint tab) DME: 2CO + 4H 2 CH 3 OCH 3 + H 2 O (25% brinttab) Side 11

12 Effektivitet i alkohol-optimeret motor % % Engine Speed (RPM) Methanol Engine Speed (RPM) Gasoline 33% higher efficiency with methanol High peak power capability Broad region of high efficiency Side 12

13 Fra benzin til VEnzin Elsams brintvision

14 Integreret energiproduktion varme varme el el fuel fuel Det danske energisystem Ny dansk energivision? Side 14

15 Energieffektiviteten i den danske energisektor 80% Bruttoenergiforbrug ift. endeligt energiforbrug, korrigeret 75% 70% 65% Virkningsgrad, termisk el- og varmproduktion 60% 55% 50% Side 15

16 Anvendelse af brændsler til energiforbrug i Danmark Brændselsfordeling el og varme Brændselsfordeling transport 100% VE 100% 80% 80% 60% Kul 60% Benzin/diesel 40% 40% 20% 0% Side Gas Olie % 0% LPG

17 Central/decentral strategi Begge linier køres samtidigt Kul Vind/H2 Biomasse Affald Gas Central El Varme VEnzin Gas Vind/el Biogas Vind/H2 Decentral El Varme H2/gas (Hytan) Side 17

18 VEnzin-visionen Biomasse Vindkraft Olie Side 18

19 Biomassedelen af VEnzin-visionen Side 19

20 Vind-delen af VEnzin-visionen Side 20

21 Omstilling af transportsektoren Trin 1 Iblanding af 3% methanol og 3% ethanol Teknisk muligt, men garantiproblemer (visse bilfabrikker) Trin 2 Krav om min. VE andel i benzin (1% stigende til 5%) Udvid methanol- og ethanolproduktion. Krav til biler: leveres til høj-alkoholblandinger Trin 3 Krav om M85/M100 og E85/E100 (øg VE kravet). Udvid methanol produktion med DME-produktion. Afvent dieselmotor (til DME), og herefter krav om DME biler Trin 4 Krav om DME anvendelse og krav til VE-indhold i DME. Afvent motorudvikling af DMFC (støt dansk DMFC udvikling). Krav om at alle fuel leverandører skal kunne levere "ren" methanol til DMFC. Trin 5 Eventuel overgang til ren brint eller regenerativ brintbærer Steam reforming af methanol Side 21

22 Kapacitet og forbrug til dækning af benzinforbrug Andel af benzin Biomasse til ethanol Benzin (trin 1) 3% EtOH + 7 % MeOH energibasis 0,5 mio tons korn 100% "VEnzin" 9% EtOH + 91% MeOH energibasis 1,5 mio tons halm mm El 175 MW 1700 MW Side 22

23 Dansk ekspertise vedrørende VEnzin-vision Methanolsyntese og naturgasreforming: en Haldor Topsøe ekspertise. Elektrolyse: en Norsk Hydro ekspertise - senere SOFC/Risø DMFC: en udviklingsaktivitet hos DTU/IRD. Vindmøller: en VESTAS/BONUS ekspertise. Enzymer: en Novozymes ekspertise Biomasse: Dansk landbrug Komponenter: muligheder for danske underleverandører Systemintegration og energieffektivitet: Elsam Side 23

24 Tidslinier for VEnzin-produktion Konventionel korn ethanol Metanol (Naturgas + elektrolyse) IBUS halm ethanol Methanol (Naturgas +elektrolyse + forgasning) Side 24

25 Det første skridt: Konventionel ethanolanlæg på kraftværk BIOMASSE Korn MEKANISK BEHANDLING KEMISK BEHANDLING Kogning BIOLOGISK BEHANDLING Forsukring TERMISK BEHANDLING Destillation SLUT PRODUKT Ethanol Opslemning Fermentering Inddampning Dyrefoder Tørring Side 25 Energiforsyning fra kraftværk

26 Det andet skridt: Methanol syntese uden forgasning af biomasse el elektrolyse CO2 fermentering CO2 røggas CH4 naturgas/biogas auto thermal reforming H2 CO CO2 H2 methanol syntese CH3OH CO2 elektrolyse H2O damp H2O CO/H2 forgasset biomasse Side 26

27 Det tredie skridt: IBUS-anlæg på kraftværk BIOMASSE MEKANISK BEHANDLING KEMISK BEHANDLING BIOLOGISK BEHANDLING TERMISK BEHANDLING SLUT PRODUKT Korn Kogning Helsæd Opslemning Forsukring Destillation Separation Ethanol Halm Forbehandl./hydrolyse Fermentering Inddampning Dyrefoder Biobrændsel Tørring Side 27 Energiforsyning fra kraftværk

28 Det fjerde skridt: Methanol syntese med forgasning af biomasse el elektrolyse CO2 fermentering CO2 røggas CH4 naturgas/biogas auto thermal reforming H2 CO CO2 H2 methanol syntese CH3OH CO2 elektrolyse H2O damp H2O CO/H2 forgasset biomasse Side 28

29 VEnzin fleksibilitet Hjælpestoffer Biomasse Affald Kul El Naturgas Varme El Methanol Ethanol Biomasse råvare CO2 Restprodukter Emissioner Side 29

30 Økonomi

31 Komparativ fordel ved samplacering Millioner EUR Årlige indtægter og udgifter (2004 priser) Barmarksanlæg Kornbaseret ethanol, Anlægsstørrelse: t/år Finansielle udg. D&V Transport Råvand Elektricitet Damp Andre additiver Enzymer Hvede CO2 DDGs Ethanol Millioner EUR Årlige indtægter og udgifter (2004 priser) Samplaceret anlæg Financial costs O&M Transport Råvand Elektricitet Damp Andre additiver Enzymer Hvede CO2 DDGs Ethanol Indtægter Udgifter Anlægsinvestering: 640 mio. DKK Indtægter Udgifter Anlægsinvestering: 540 mio. DKK Balancepris: 3,14 DKK/l ethanol Estimeret markedspris i EU: 3,35 DKK/l Side 31 Balancepris: 2,54 DKK/l ethanol Estimeret markedspris i EU: 3,35 DKK/l

32 Lærekurve for ethanol IBUS ethanol Pris pr liter Konventionel ethanol Akkumuleret mængde Side 32

33 Pristillæg pr l benzin ved 100% methanol Anlæg: 2500 t/dag 100 øre/l benzin MW vind Serie 1 (300 kr/mwh, 7000h) serie 2(150 kr/mwh, 5000h) Side 33

34 Afslutning

35 VEnzin, lærekurver og udviklingsbehov havvindmøller elektrolyse (konventionel og brændselsceller) bilmotorer (høj alkohol motorer eller dme-motorer) brændselsceller (DMFC) billig biomasse (landbrug og enzymer) fermentering (højtemperaturfermentering forgasning (storskala bio og affald) CO2 absorption katalyse Side 35

36 VEnzin visionen Det videre forløb Politisk opbakning Dannelse af industripartnerskab Demonstrationsforsøg Konceptudvikling, systemanalyse Feasibility studie storskala anlæg. Bil-demonstration FYV ethanol ESV methanol Side 36

37 Konklusion VEnzin kan være første step mod brintsamfundet VEnzin er teknisk realisabel VEnzin er økonomisk realisabel VEnzin er fremtidssikker i forhold til: - brændscelle-udviklingen (DMFC) og bærbare anvendelser - 100% brint- og VE-samfundet. MeOH kan steam reformes til CO2 og brint. (CO2 kan evt. genanvendes) Side 37