ENERGIKILDER TIL PRODUKTION AF EL OG VARME

ENERGIKILDER TIL PRODUKTION AF EL OG VARME STATUS NU OG UDSIGTER FOR FREMTIDEN SET FRA ET DANSK OG EUROPÆISK PERSPEKTIV Anders Bavnhøj Hansen, abh@energinet.dk Chefingeniør Energinet Elsystemansvar Energisystemets fremtid - perspektiver relateret brint og elektrolyse 2018-11-19 1

DISPOSITION ENTSO-E/G scenarier (Europa) 1. del: Internationale scenarierammer 2. del: Systemperspektiver for Danmark Energisystemets fremtid - perspektiver relateret brint og elektrolyse 2018-11-19 2

EU LANGSIGTET AMBITION OM KLIMANEUTRALITET - ET MULIGT FORLØB Industry Power CCS/CCU Systemperspektiv 2035 2018-12-04 3

DEN INTERNATIONALE RAMME Tre europæiske ENTSO-E/G-scenarier for 2030/2040 (TYNDP 2018 Scenarier) GCA Global Climate Action (On Track med klimamål 80% red.) Stærkt internationalt og grønt samarbejde Moderat oliepris og meget høj CO 2 -pris (IEA 450 PPM) DG Distributed Generation (On Track med klimamål 80% red.) 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 4

ELECTRICITY INSTALLED CAPACITY European ENTSO-E/G TYNDP18 scenarios Systemperspektiv 2035 2018-12-04 5

ELECTRICITY NET GENERATION European ENTSO-E/G scenarios Systemperspektiv 2035 2018-12-04 6

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 7

RE capacity (GW) RE capacity (GW) SYSTEM-BALANCERING I NORDSØ-REGIONEN 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 1 500 1 000 500 0 Wind/solar capacity Europe 2016 GCA Wind land Wind offs Solar Wind/solar capacity North Sea region (DE, UK, NL, DK) 2016 ST 2030 ST 2040 GCA 2040 Wind land Wind offs Solar El-effekt (MW) Produktion højere end forbrug Need for hour/daily balancing for wind/solar fluctuations Need for ancillery services incl. Inertia to operate without thermal units Need for strong grid and sector-coupling to integrate RE in longer periods with high wind/solar production Systemperspektiv 2035 2018-03-19 8 100.000 50.000 0-50.000-100.000-150.000 Wind/solar minus consumption (DE,NL,GB,DK) in GCA 2040 0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000-200.000 Time Residual Residual sorteret Residual inkl. Must run sorteret

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 9

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 10

CARBON NEUTRAL MÅL I EU OG DK 2050 Energiforlig: Et integreret og fleksibelt energisystem i verdensklasse Det er derfor regeringens ambition, at Danmark skal have det mest fleksible energisystem i Europa med effektiv udnyttelse af energien på tværs af el, - varme og gassektoren og med en forstat høj forsyningssikkerhed Systemperspektiv 2035 2018-12-04 11

ANALYSEFORUDSÆTNINGER AF18 Analyseforudsætninger AF18 har ST scenariet som international ramme Systemperspektiv 2035 2018-12-04 12

HVAD AFLØSER TRAD. KRAFTVÆRKER EFTER 2030? Muligheder for at udvikle næste generation af fleksible energiværker Den første konverteringsbølge af centrale værker er næsten (be)sluttet (Kul->Biomasse). Levetidsforlængelser typisk indtil 2030/2035. Dette kan være en OK overgangsløsning. Men der kan være perspektiv i at udvikle nye typer af kraftværker/energiværker som i højere grad matcher det produktions-mønster for el (vind/sol domineret) som scenarierne peger på ved det længere sigte. Der er nu en ti-års periode til at få udviklet og demonstreret den næste generation af ressourceeffektive, fleksible, systemintegrerende, regulerbare kraft/energi-værker! Systemperspektiv 2035 2018-12-04 13

EKSEMPEL PÅ KRAFTVÆRK MED INTEGRERET PTX Power System Windpower offshore Large Energyplant (3 ) Windpower onshore Syngas H2 Gas turbine + Gas boiler Power-togas Steamturbine O2 Solar (PV) Large Scale Wood chips O2 Bio-2-gas (thermal) Højtemp. Syngas H2 RE-fuel katalysis RE-fuel market Heat Storage District- and block heat Price (EUR/MWh) 8000 0 0 Gas grid (NG/SNG) -200-1600 27/4 28/4 29/4 30/4 1/5 2/5 3/5 4/5 Gas storage 150 MW solar park (PV) 850 MW offshore wind farm 140/140 MW energy plant (type 3) DK1 electricity price (EUR/MWh) Systemperspektiv 2035 2018-12-04 14 Power (MW) 1000 800 600 400 200 Simulated operation of plant Elpris Effekt 6400 4800 3200 1600

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 15

SEKTOR-KOBLING ANALYSERET KRAFTVÆRKER, INDUSTRI OG BOLIG D,NL,UK, N,S Eltransmissionsnet (over 100 kv) Vind offshore Vind onshore Centralt energiværk (3 ) Syngas H2 Gas turbine + Gas kedel Dampturbine Power-togas O2 Stor industri/service prosumer Lille prosumer bolig el. service Solcelle Varme Solcelle Elbil Solceller, storskala Træflis O2 ETES Bio-2-gas (termisk) Højtemp. Water Shift Syngas H2 VEbrændstof katalyse H2 (NH3 etc.) Varmepumpe Varmepumpe Gaskedel Batteri Varme Træaffald Varmelager Fjernvarme Gylle Bioaffald Halm Decentralt energiværk (2) C-N-P-K Biogas enhed Anaerob Gas motor Biogas SNG katalyse Power-togas H2 MeOH katalyse Mindre decentralt værk (1) Varmepumpe KV motor Gaskedel Gas/Power-to-Liquid LNG plant G2L LNG LNG D, S, N, PL Gas net (NG/SNG) Systemperspektiv 2035 Gaslagre 2018-12-04 16

DK GCA 2035 SIMULATED ANNUAL ENERGY FLOW 17 Import electricity Power System Eksport electricity Solar (PV) Windpower Bio CHP/boiler Gas CHP Power-to- Gas District heating and block heating Large Heat Pumps HT-Heat P El-proces light, it, cool. Processheat Bio, waste etc. Natural Gas Anaerob Gasification Methanisation Gaskatalysis etc. Gas-systemer (metan/syntesegas/h2) Thermal Gasification Heat Pump Boiler EV/PHEV ICE/FC Building heating Road transport Railway Transport Fossil Oil Coal Energisystemets fremtid - perspektiver relateret brint og elektrolyse Gas Storage Fuel Storage Liquid fuels fossil/re (Gasoline, Diesel, Methanol, DME etc.) Maritime Aviation

DK GCA 2035 SIMULATED ANNUAL ENERGY FLOW 18 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

Varmeproduktion til net (TWh) FV-PRODUKTION I SYSTEMPERSPEKTIV 2035 45,00 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 Varmeproduktion i analyserede scenarier 2016 2035 ST excl. PtG/PtX KV FV VP mv PtG/PtX mv 2035 GCA 2050 GCA Varmegrundlag centralt for økonomi i PtG/PtX. Herunder biofuel, ammoniak mv. (600 MW 2035, 1800 MW 2050) Yderligere varmegrundlag som principielt kan bruges til raffinering af Nordsø-el (PtG/PtX). Potentiale 5-15 GW Kræver enten import af biomasse (kulstof) eller produktion af ammoniak (NH4) som ikke kræver kulstof Systemperspektiv 2035 2018-12-04 19

SAMMENFATNING EU s målsætning for reduktion af klimagasser er meget ambitiøs Vindkraft ressourcer i Nordsø-regionen er meget centrale i at realisere denne målsætning En kombination af stærk infrastruktur, korttidslager (batteri) og sektorkobling til varme, gas, fuel vigtigt i forhold til at balancere de store vindkraft-ressourcer På lang sigt kan integration af de store mængder vind/sol i Nordsøregionen være en udfordring fremtidens kraftværker med integreret med brændstofproduktion kan være en nøgle-komponent. Behov for F&I indsatser for at realisere fremtidens fleksible kraftværker og realisere kraft/energi-værker der matcher den fluktuerende elproduktion Europa ser ind i. Systemperspektiv 2035 2018-12-04 20

Tak for opmærksomheden