ENERGISYSTEMETS FREMTID Nogle perspektiver relateret brint og elektrolyse Brint- og brændselscelledag 2018-11-19 Anders Bavnhøj Hansen, abh@energinet.dk Chefingeniør Energinet Elsystemansvar Energisystemets fremtid - perspektiver relateret brint og elektrolyse 2018-11-19 1
DISPOSITION 1. del: Internationale scenarierammer 2. del: Systemperspektiver for Danmark ENTSO-E/G scenarier 3. del: Samspil mellem centrale og distribuerede løsninger 4. del: Forskning, udvikling og innovation (F&I) for at realisere potentialer Energisystemets fremtid - perspektiver relateret brint og elektrolyse 2018-11-19 2
DEN INTERNATIONALE RAMME Tre europæiske ENTSO-E/G-scenarier for 2030/2040 (TYNDP 2018 Scenarier) GCA Global Climate Action (On Track med EU klimamål) Stærkt internationalt og grønt samarbejde Moderat oliepris og meget høj CO 2 -pris (IEA 450 PPM) DG Distributed Generation (On Track med EU klimamål) Udbredte lokale prosumer-løsninger (PV/batterier) Høj oliepris (IEA New policies) og høj CO 2 -pris ST Sustainable Transition (Ikke On Track med EU klimamål) Lav olie- og naturgaspris. Moderat CO 2 -pris Markant stigning i vind/sol i alle scenarier Nordsø-region særlig kraftig udbygning vind Relativt høj pris for grøn methanol allerede idag Energisystemets fremtid - perspektiver relateret brint og elektrolyse 2018-11-19 3
MEGET MERE VIND OG SOL I ALLE SCENARIER 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% EU Vind og sol. Andel af elforbrug (Europa) Vind og sol. Andel af elforbrug (DE, UK, NL, DK) 19% 60% DK i 2020 DK i 2020 15% Sol (PV) 50% 11% 17% Sol (PV) 18% 10% 19% 14% Havvind 40% 32% Havvind 24% 26% 10% 13% 30% 19% 22% 8% Landvind 6% Landvind 10% 8% 7% 20% 4% 6% 8% 3% 12% 15% 17% 17% 19% 22% 10% 20% 21% 15% 20% 21% 22% 0% 2020* ST30 ST35 DG35 GCA35 GCA40 2020* ST30 ST35 DG35 GCA35 GCA40 70% Nordsø-region * Forventninger for 2020 er fra Energinets Analyseforudsætninger 2017 Energisystemets fremtid - perspektiver relateret brint og elektrolyse 2018-11-19 4
GLOBAL PV-WIND HYBRID FULL LOAD HOURS Danmark som GreenLab - er i Europæisk sammenhæng relevant ift. hybrid vind/sol fuldlast timer Energisystemets fremtid - perspektiver relateret brint og elektrolyse 2018-11-19 5
MEGET MERE VIND OG SOL PRESSER ELPRISEN 70% Nordsø-region Vind og sol. Andel af elforbrug (DE, UK, NL, DK) 19% 60% DK i 2020 15% 50% 11% 17% Sol (PV) 10% 40% 32% Havvind 24% 26% 30% 19% 22% 6% Landvind 20% 8% 10% 15% 20% 21% 20% 21% 22% 0% 2020* ST30 ST35 DG35 GCA35 GCA40 DKK/MWh 1.500 1.000 500 0 DK1 elpris varigheds kurver ST 2030 og GCA 2040 1 1001 2001 3001 4001 5001 6001 7001 8001 GCA Reference GCA 2040 (basecase uden tiltag) ST 2030 Høj vind/sol produktion lave elpriser ST2030 Mange 0-pris timer i GCA scenariet Markedsværdi af vind og solcelleproduktion modsvarer ikke produktions-omkostninger Energisystemets fremtid - perspektiver relateret brint og elektrolyse 2018-11-19 6
NOGLE LØSNINGER TIL AT ØGE VÆRDIEN AF VIND/SOL DKK/MWh DK1 elpris varigheds-kurver GCA 2040 1.500 1.000 500 + Batterier GCA2040 base-case uden tiltag + Power-to-gas 0 1 1001 2001 3001 4001 5001 6001 7001 8001 P2G 50 Euro/MWh afbrud Batteri lager x 10 GCA Reference Time (elpris sorteret) Værdien af vindkraft kan øges med sektorkobling (PtG/PtX) Energisystemets fremtid - perspektiver relateret brint og elektrolyse 2018-11-19 7
BATTERIER FALDER MARKANT I PRIS Kan batterier løse Nordsø GCA udfordringen? Energisystemets fremtid - perspektiver relateret brint og elektrolyse 2018-11-19 8
PTG/PTX TO BE ANALYSED AS POTENTIAL SUPPLEMENT TO GRID Salt cavern Tesla Wall Offshore PtG (supplement to grid) Example with onshore refining hydrogen to REfuels etc. Biogas plant Gas storage cavern CO2 Gas Grid PtG H2 Biofuel catalysis Biofuel El-HVDC H2 pipeline El DK1 PtG Heat Volume 1 cavern: 1.000.000 m3 240 GWh (6.1 ktons H2) ~ 24.000.000 Tesla power walls of 10 KWh! Energisystemets fremtid - perspektiver relateret brint og elektrolyse 2018-11-19 9
SEKTORKOBLING MED INTERNATIONALT PERSPEKTIV Danske Styrkepositioner for sektorkobling EL Konkurrencedygtige priser Høj forsyningssikkerhed Høj VE-andel i elsystem (til VE PtX produkter) Gas Gas-net og kavernelager faciliteter for VE-gas (H2, Syngas, Methan) Fjernvarme Indtægt ved varmesalg (FV) Bio/Kulstof Styrkepositioner omkring biomasse/biogas håndtering (kulstof) DK har styrkepositioner for at integrere Nordsø VE-potentialer i et el,gas,varme system Hedging af vindkraft investering ved at kombinere med PtX Energisystemets fremtid - perspektiver relateret brint og elektrolyse 2018-11-19 10
SEKTORKOBLING CENTRALE OG DECENTRALE ANLÆG Cases med Energiværker (PtG/PtX) simuleret i net-struktur Centralt energiværk med power-to-gas Industri Prosumer med VP Privat Prosumer PVbatteri Decentralt biogas/energiværk Med power-to-gas Mindre KV-værk med VP Gas forbrug til LNG mv. emets fremtid - perspektiver relateret brint og elektrolyse 2018-11-19 11
PERSPEKTIVER FOR PTG/PTX-SEKTORKOBLING CO2 fra biogas Elforbrug (TWh) 80 70 PtG/PtX proces elforbrug 8 Proces-varme til FV Pot. PtG ved fuld DK biogasudnyttelse 60 50 40 30 3 2 12 4 7 8 Pot. PtG/PtX ved biomasse import PtG/PtX ved flis (DK pot.) på store anlæg El til transport VE-el DK 20 10 0 34 35 El til varme Klassisk forbrug 2025 GCA35 FV grundlag op til 5-15 GW PtG/PtX PtX produkter (methanol, flybrændstof, DME, plast, ammoniak mv.) D UK NL Export af VE-el ved høje elpriser og brug af el til PtG/PtX ved lave elpriser Energisystemets fremtid - perspektiver relateret brint og elektrolyse 2018-11-19 12
DK GCA 2035 SIMULATED ANNUAL ENERGY FLOW 13 Import electricity Solar (PV) Windpower Bio, waste etc. Natural Gas Fossil Oil Coal Bio CHP/boiler Anaerob Gasification Energisystemets fremtid - perspektiver relateret brint og elektrolyse Gas CHP Power System District heating and block heating Methanisation Gas-systemer (metan/syntesegas/h2) Gas Storage Power-to- Gas Gaskatalysis etc. Large Heat Pumps Thermal Gasification Fuel Storage Liquid fuels fossil/re (Gasoline, Diesel, Methanol, DME etc.) HT-Heat P Heat Pump Boiler EV/PHEV ICE/FC Eksport electricity RE2050 case study shows: El-proces Electricity light, it, cool. consumption doubled Processtowards 2050 due to heat electrication of: Heating Building Transport heating PtG/PtX Road transport Wind/solar covers (annually) Railway more than Transport 85% of production 2050 Maritime Aviation
SAMMENFATNING Nordsø vind-ressourcer centrale for EU s ambitiøse mål om reduktion af klimagasser Gode vindressourcer i DK del af Nordsøen (relativt lav LCOE) og god placering ift. ilandføring PtG/PtX kan øge værdi af vind/sol og udgøre en hedging for vindkraft investering. Danmark har styrkepositioner for at forædle Nordsøvindkraften til højværdiprodukter via PtG/PtX Konkurrencedygtige elpriser (LCOE) og høj VE-andel (grøn troværdighed) Fjernvarme-net til at udnytte spildvarme fra forædling (PtX-proces) Gas-system til håndtering af VE-gas og lagring af gas i kaverner (inkl. H2 lagring) Biogas som kulstof ressource og viden om håndtering af biomasse ved termisk forgasning Industrielle kompetancer i systemintegration, katalyse (biofuel/ammoniak) og biomasse håndtering Danmark kan være interessant område ift. internationale investorer - men relevant med en strategi for PtG/PtX hvis DK skal udnytte styrker til en førerposition Modning af industrielle clustre inkl. H2 og demonstrations-områder relevant element i udvikling Behov for F&I indsatser på en række områder for at realisere PtG/PtX store potentiale Energisystemets fremtid - perspektiver relateret brint og elektrolyse 2018-11-19 14
Tak for opmærksomheden