ENERGIPLANLÆGNING MOD 2030 OG 2050 O M B Æ R E D Y G T I G E N E R G I F O R S Y N I N G O G M Å L R E T T E T P L AN L Æ G N I N G B R I A N V A D M A T H I E S E N b v m @ p l a n. a a u. d k A a r h u s K o m m u n e W o r k s h o p o m F o r s l a g t i l P l a n s t r a t e g i 2 0 1 5 A a r h u s, M a r / 0 2 2 0 1 5 F O R S K N I N G S G R U P P E N F O R E N E R G I P L A N L Æ G N I N G I N S T I T U T F O R P L A N L Æ G N I N G, A A L B O R G U N I V E R S I T E T
1980 '81 '82 '83 '84 '85 '86 '87 '88 '89 '90 '91 '92 '93 '94 '95 '96 '97 '98 '99 '00 '01 '02 '03 '04 '05 '06 '07 '08 '09 '10 '11 '12 1980 '81 '82 '83 '84 '85 '86 '87 '88 '89 '90 '91 '92 '93 '94 '95 '96 '97 '98 '99 '00 '01 '02 '03 '04 '05 '06 '07 '08 '09 '10 '11 '12 1980 '83 '86 '89 '92 '95 '98 '01 '04 '07 '10 Indeks 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Primær energiforsyning, PJ S T A B I L E N E R G I - F O R S Y N I N G OG M I N D R E C O 2 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 Olie Naturgas Kul og koks Vedvarende energi m.m. Energiimport/eksport og betalingsbalancen, Mia. DKK Energiforbrug Danmark Danmark BNP 120 100 80 60 40 20 0-20 -40-60 Energi import 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Danmarks energiproduktion Energi eksport 180% 160% 140% 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% Olie Naturgas Kul El Biomasse Eksport af energiteknologi og -udstyr Balance of payment Råolie Naturgas Vedvarende energi m.m. Selvforsyningsgrad 2
ÆNDRING FRA ET CENTRALT SYSTEM TIL ET DELVIST DECENTRALT ENERGISYSTEM BASERET PÅ VEDVARENDE ENERGI STATUS S T A T U S 2 0 1 4 : 3 9 % V I N D K R A F T M E R E E N D 1 0 0. 0 0 0 V I N D M Ø L L E E J E R E H Ø J A N D E L O F F - S H O R E V I N D 3 0 % D I S T R I B U E R E T P R O D U K T I O N O G C A. 5 0 % E L F R A K R A F T V A R M E M E R E E N D 6 0 % H A R F J E R N V A R M E S T O R E V A R M E B E S P A R E L S E R 3
40 ÅRS ENERGIPLANLÆGNING I DANMARK Aktiv politik på energiområdet, præget af konsensus med forskelige fokusområder Nyt mål i 2006: Mål om 100% vedvarende energi i Danmark Alternative energiplaner og offentlig debat 11
DET LANGSIGTEDE MÅL I DANMARK Nyt langsigtet mål formuleret af tidligere Statsminister Anders Fogh Rasmussen i åbningstalen til folketinget i okt. 2006 og siden i flere politiske aftaler: 100% vedvarende energi på lang sigt Vi skal gøre Danmark helt fri af fossile brændsler som olie, kul og gas trække Danmark ind i centrum af grøn vækst Ny bred politisk aftale i marts 2012. med 50% vind og 40% mindre CO 2 -udslip som mål i 2020 energisparemål Regeringens mål: 100% vedvarende energis I 2050
EKSEMPEL PÅ STUDIE AF EL OG VARMEINTEGRATION: VARMEPLAN DANMARK Hvordan skal vi opvarme boligerne i Danmark? Hvad skal vi gøre på kort sigt hvor vi gerne vil reducere CO2-emissionen og energiforbruget? Og hvad skal vi gøre på langt sigt, hvor målet er at gå over til 100% Vedvarende energi?
KONKLUSIONER I VARMEPLAN DANMARK RESULTAT AF SCENARIOBEREGNINGER I ET SAMLET ENERGISYSTEM : En gradvis udbygning med fjernvarme fra nu 46% til et sted mellem 63% og 70% kombineret med varmebesparelser på ca. 50% i gennemsnit. Individuelle varmepumper i de øvrige boliger K O N S E K V E N S E R A F F J V - U D B Y G N I N G : Fokus på synergi ift. en gradvis forbedring af M I N D R E E N E R G I F O R B R U G fjernvarmenettets effektivitet (afgørende ) M I N D R E C O 2 E M I S S I O N M A N G E F R E M T I D I G E K I L D E R I V E - HANDLINGSPLAN S Y S T E MFOR E R GENNEMFØRELSE AF VARMEPLAN L ADANMARK V E R E O M K OMED S T N I NFOKUS G E R ( S A MPÅ F U N D ) FJERNVARME F L EOG R E JVARMEPUMPER: O B S P O S I T I V T B I D R A G T I L S T A T S F I N A N S E R Konkret forslag til udbygningsplan frem til 2020 (inkl. konsekvenser M E N D E R E R B AR for Rjob I E R Eog R statsfinanser) Identifikation af barrierer og idéer til virkemidler S E N E S T B E K R Æ F T E T A F N Y A N A L Y S E
HVORDAN SKAL BYGNINGERNE OPVARMES I ET 100% VE SYSTEM? Vi s k a l s p a r e : A m b i t i øst l a n g s i g t et m å l a t s p a r e 50% på varmebehovet! Vi s k a l t æ n k e langsigtet: N ybygninger o g b ygninger, der renoveres, e r d e b i l ligste! Vi s k a l t æ n k e s ys t e m : B ygningernes e g e n p r o d u k t ions skal integreres i nettet. Year (primo) 1970 1980 1990 2000 2010 Total heated area (Million m 2 ) Total heat demand (TWh/year) 185.1 246.7 278.0 298.3 331.7 27163 34155 36793 38466 40327 Specific demand (kwh/m 2 ) 147 138 132 129 122 10-year growth factor 1.33 1.13 1.07 1.11 Table 3: Historical development in the main parts of the Danish building stock. Fra 147 kwh/m2 i 1970 til 122 i 2010 17% reduktion på 40 år B ygningerne s k a l o p v a r m e s m e d f j e rnvarme i byerne og varmepumpe u d e n f o r b yerne. Besparelser (DKK/kWh) Omkostning på varmeforsyning Akkumulerede besparelser (TWh)
STUDY FOR THE EU27 by Aalborg University David Connolly Brian Vad Mathiesen Poul Alberg Østergaard Bernd Möller Steffen Nielsen Henrik Lund Ecofys Germany GmbH Jan Grözinger Thosmas Boersmans Michelle Bosquet Halmstad University Urban Persson Daniel Nilsson Sven Werner PlanEnergi Daniel Trier for W W W. H E AT R O AD M AP. E U W W W. 4 D H. D K
Case Studie Lokal The city of Århus National Heat Roadmap Europe Legend District heating area Built up areas Aarhus municipality W W W. H E AT R O AD M AP. E U W W W. 4 D H. D K
Building type Investment ground source (EUR) Investment air-to-water (EUR) Varmeforsyning i Aarhus 110 750,710 422,531 120 515,358,129 284,309,228 130 6,622,648 3,728,019 140 303,967,140 171,648,107 150 4,936,236 2,788,834 160 6,044,427 3,414,131 190 465,816 253,580 210 16,751,827 9,464,309 220 16,818,455 9,483,565 230 1,840,955 1,037,689 290 11,795 6,664 310 1,040,982 587,326 320 109,555,070 61,845,955 330 3,603,918 2,034,513 390 730,527 412,727 410 11,391,629 6,434,350 420 42,591,986 24,062,470 430 20,840,494 11,774,290 440 12,513,170 7,066,390 490 2,644,343 1,493,979 510 100,000 52,500 520 118,821 67,131 530 Ground source 590 heat pumps 7,657,500 911,158 4,323,073 508,383 Capacity 0-5 kw 32,486 5-10 kw 18,354 Above 10 kw 930 Investment (EUR) 20,000 23,000 1,770 O&M (EUR/year) 135 135 400 Air to water Capacity 0-5 kw 5-10 kw Above 10 kw Investment (EUR) 10,500 13,000 1,000 O&M (EUR/year) 133 135 400 W W W. H E AT R O AD M AP. E U W W W. 4 D H. D K
Gross Land Area Required to Deliver 1 PJ of Fuel (Ha) 12 100.000 AREALFORBRUG TIL 1 PJ (0,5% AF TRANSPORT) 10.000 1.000 100 10 1 Wind Biofuel
Energy Potential in Denmark (PJ) 13 VEDVARENDE ENERGIRESSOURCER I DANMARK 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Wind Biomass 2010 Energy Consumption
100% VE I TRANSPORTSEKTOREN ER MULIG 1 Lavere stigning i transportbehov via byplanlægning 2 Ændret investeringsstrategi og modale skift 3 Mere effektive køretøjer 4 Udnytte potentialet for elbiler 5 Vedvarende energi til den tunge transport Transit (0%) Denmark National 100% International (50%) Other Countries Transit (100%)
Direct Electrification Battery Electrification Hydrogen Fermentation (Fuel excl. Ships) to Methanol Fermentation (Energy) to Methanol Biomass Hydrogenation to Methanol: Steam Gasification Biomass Hydrogenation to Methanol: Partial Oxidisation Gasification CO2 Hydrogenation with CCS (Including Biomass) to Methanol CO2 Hydrogenation with CCS to Methanol CO2 Hydrogenation with Carbon Trees to Methanol Co-electrolysis with CCS (Including Biomass) to Methanol Co-electrolysis with CCS to Methanol Co-electrolysis with Carbon Trees to Methanol Biogas Hydrogenation to Methane Biomass Hydrogenation to Methane CO2 Hydrogenation with CCS (Including Biomass) to Methane CO2 Hydrogenation with CCS to Methane CO2 Hydrogenation with Carbon Trees to Methane Co-electrolysis with CCS (Including Biomass) to Methane Co-electrolysis with CCS to Methane Co-electrolysis with Carbon Trees to Methane Energy Consumption Per 100 Gpkm (PJ) Resource Conversion Process Transport Fuel Transport Demand Resource Conversion Process Transport Fuel Transport Demand Electricity (111 PJ) Electricity (111 PJ) Resource Conversion Process Transport Fuel Transport Demand Biomass [Glucose] Biomass (60 PJ) [Cellulose] (65 PJ) Electricity (83.5 PJ) H 2 O (2.6 Mt) Electric Grid 1 6 PJ 3 Electric Grid 1 Electricity 1.9 Mt (178 PJ) Electricity Electricity (100 PJ) CO (100 PJ) 2 OR OR 294 Gpkm 313 Gpkm Resource Conversion Process Transport Fuel Transport Demand Power Plant Electricity (83 PJ) H 2 O (2.3 Mt) Freight is not applicable Marginal Heat 3 (7.6 PJ) 323 Gtkm Resource Anaerobic Conversion Chemical Process Transport Fuel 61 Gpkm Transport Demand OR Digester Hydrogenation Synthesis Steam Electricity 59 PJ Chemical 61 Gpkm Hydrogenation OR Gasifier Biogas Synthesis Methane (50 GJ) (100 PJ 2 ) Passenger Transport 350 Syngas 36 Gtkm Power Plant Heat Methane Biomass 1 (100 PJ 2 ) Electrolyser Resource 1 300 Conversion Process Transport Fuel Transport Demand (77 PJ) H 2 36 Gtkm (60.5 PJ) 0.6 PJ 250 Carbon H 2 Sequestration (72.2 & PJ) Chemical Electricity Electrolyser 2 1 200 Recycling 3 Hydrogenation OR 52 Gpkm Synthesis 83 PJ (7.3 PJ) H 2 4.5 Mt 150 (60.5 PJ) Biomass CO 2 Methanol/DME Power Plant (40.2 2.3 Mt PJ) (7 Mt) CO (62.6 PJ 2 2 ) 100 Marginal Heat 1 31 Gtkm (50.2 PJ) (4.4 Mt) or 4.5Mt Co-electrolysis 4 Chemical 50 OR 83 Gpkm Synthesis Straw (401.7 PJ) H 2 O (5.7 Mt) 303.6 PJ Electricity (307 PJ) 3.4 PJ 3 0 Electrolyser 6 Syngas (139 PJ) Fermenter Low & High Temperature Gasification 7 Methanol/DME (100 PJ 5 ) Lignin (197.7 PJ) C5 Sugars (92.8 PJ) 50 Gtkm Ethanol (100 PJ) OR Electricity (PJ) Bioenergy (PJ) Total (PJ) 67 Gpkm 39 Gtkm 4 H 2 O (15.5 Mt) 11 5 Mt 1 Mt 3.5 Mt Chemical Synthesis Elec. H2 H 2 Methanol/DME Methane (149.4 PJ) Hydrogenation Methanol/DME (337.5 PJ 2 ) OR 279 Gpkm 169 Gtkm
HYDROGENERING AF GASIFICERET BIOMASSE Resource Conversion Process Transport Fuel Transport Demand Gasifier Chemical Resource Hydrogenation Conversion Process Transport Fuel OR Synthesis 87 Gpkm Transport Demand Biomass (74.7 PJ) H 2 O (3.8 Mt) 0.9 Mt Biomass (40.2 PJ) 2.9 Mt Power Plant H 2 (72.2 PJ) Marginal Heat 1 (50.2 PJ) Syngas Hydrogenation Fermenter CO 2 (4.4 Mt) Chemical Synthesis Methanol/DME (100 PJ 2 ) Methanol/DME (62.6 PJ 2 ) OR OR 52 Gpkm 53 Gtkm 31 Gtkm 67 Gpkm Electricity (52.7 PJ) Straw (401.7 Electrolyser PJ) 1 3.4 PJ 3 Electricity (307 PJ) 303.6 PJ H 2 (38.4 PJ) Electrolyser 6 Low & High Temperature Gasification 7 Lignin (197.7 PJ) C5 Sugars (92.8 PJ) Ethanol (100 PJ) M E T H A N O L, D M E E L L E R M E T H A N? 39 Gtkm 4 H 2 O (15.5 Mt) 11 5 Mt 1 Mt 3.5 Mt H 2 (149.4 PJ) Hydrogenation Chemical Synthesis Methanol/DME (337.5 PJ 2 ) OR 279 Gpkm 169 Gtkm
CEESA PROJEKT 2011/2012 V I K A N N Å 1 0 0 % V E O M K O S T N I N G SEFFEKTIVT- S E N E S T I 2050
www.energyplan.eu DET INTELLIGENTE ENERGISYSTEM ER AFGØRENDE I ET 100% VE-SYSTEM DET INTELLIGENTE ELSYSTEM ER KUN EN DEL AF LØSNINGEN. 100% VE -SYSTEMER ER AFHÆNGIG AF SAMTÆNKNING AF SEKTORER I ET INTELLIGENT ENERGISYSTEM : Va r m e l a g r e o g f j e r n v a r m e m e d k r a f t v a r m e o g s t o r e v a r m e p u m p e r N ye elbehov f r a s t o r e v a r m e p u m p e r o g e l b i ler E l e k t r o lys e o g flydende brændsler t i l t r a n s p o r t s e k t o r e n m e d l a g r e I n t e g r a t i o n a f g a s - s ys t e m e t og gaslagre F l e k s ibel i n t e g r a t i o n a f el, v a r m e, g a s og transport. ( C E E S A - S M A RT E N E R GY SYS T E M S ) www.smartenergysystems.eu www.heatroadmap.eu
MDKK/year 250.000 Socio-economic costs 200.000 150.000 100.000 50.000 0 2010 2020 2030 2040 2050 2020 2030 2040 2050 Reference CEESA Investments, energy O&M, energy Extra infrastructure inv., transport Investments, vehicles O&M, vehicles Fuel CO2-costs Omkostninger til Transport er langt højere end ventet Direkte økonomiske fordele! Hertil kommer: Stabile omkostninger Bedre Forsyningssikker hed Gode muligheder for elhandel Flere job Mere teknologieksport Bedre helbred
TO TYPER AF NYE JOB VÆKST OG EKSPORTJOB Finansiering af udvikling ved forventning om eksport Traditionelt i fokus JOB VED OMSTILLING MED KENDT TEKNOLOGI Finansieres ved omstilling til et mindre brændselsforbrug Burde være mere i fokus i 2020 planer
BESKÆFTIGELSESEFFEKTER DE EKSTRA JOB I FORHOLD TIL REFERENCEN ER I STØRRELSESORDENEN 20.000 STK. I PERIODEN FREM TIL 2050 I CEESA V Æ S E N T - L I G E U S I K K E R - H E D E R M E D D E N N E T Y P E O P G Ø R E L S E R Der mistes job til håndtering af fossile brændsler Der skabes job ved investeringer i vedvarende energianlæg, i byggeri og i håndteringen af biomasse Antallet af job på kort sigt afhænger af, hvornår omlægningen sættes i gang På lang sigt, når der er omlagt til et 100% vedvarende energisystem, falder ekstrabeskæftigelsen marginalt. BESKÆFTIGELSE SOM FØLGE AF EKSPORT KOMMER OVENI: I alt ca. 200.000 job (ved 50% importandel)
FORSLAG TIL OFFENTLIG REGULERING 1 Øg incitamentet t i l a t l a v e v a r m e p u m p e r i f j e rnvarmeområder, d e t k a n : G i v e e n l a v e r e P S O a f g i f t o g N e d b r i n g e f o r b r u g e t a f b i o m a s s e Øgede m u l i g h e d e r n e f o r l o k a l t e j e r s k a b a f v i n d m ø ller f o r b o r g e r e, k o m m u n e r og f j e rnvarmeselskaber k a n give G i v e e n l a v e r e P S O a f g i f t o g m u l i g b i l l i g e r e o p f y l d e l s e a f 2 0 2 0 m å l o g m e r e v i n d Overvej t i l s k u d t i l v a r m e b e s p a r e l ser i e k s i sterende b o l i g e r, h v i s d e n nuværende o rdning i k k e e r tilstrækkelig F o r b e d r e e n e r g i r a m m e n f o r n ybyggeri: U n d l a d a t b l a n d e p r o d u k t i o n a f v e d v a r e n d e energi s a m m en m e d m å l e t o m v a r m e b e s p a r e lser U n d e rsøg a l t i d m u l i g h e d e n f o r lav - t e m p e r a t u r f j e r n v a r m e O F F E N T L I G R E G U L E R I N G 1 22
FORSLAG TIL OFFENTLIG REGULERING 2 Tasks Actors F o r n y fingerplanen og p l a n e n o m e t m o t o rvejs H i en Ve d v a rende e n e rgi D a n m a r k s Tr a n s portplan for 2050 S i k r e o v e r l e v e lse a f e l k a p a c i t e t på d e c e n t r a l e k r a f t v a r m e v æ r k e r o g f o k u s p å f l e k s ibel e l p r o d u k t i o n S i k r e f i n a n s i ering o g udvikling a f s t r a t e g i s k e n e r g i planlægning f o r k o m m u n e r o g regioner H v i l k e t e k n o l o g i e r s k a l d e r s a t s e s p å? S k a l r e g i o n e r n e h a v e e n f o r m e l r o l l e? F o k u s p å s a m f u n d s ø k o n o m i S i k r e u d vi k l i n g, d e m o n s t r a t i o n o g i m p l e m e n t e r i n g af G a s i f i c e r i n g s t e k n o l o g i e r E l b i l - i n f r a s t r u k t u r U d v i k l i n g a f m e r e e f f e k t i v e l e k t r o l y s e Hold fast i målsætningerne i 2020 aftalen faste sikre rammer er afgørende for borgere, vi r k s o mheder, k o m m u n e r m v. Technology- and activity specific legislation and support schemes Implementation of strategic municipal energy plans National 100% renewable energy planning strategy Strategic municipal energy plans Framework for strategic municipal energy planning O F F E N T L I G R E G U L E R I N G 2 Other local actors Danish Government Parliament Relevant ministries & authorities Local Government Denmark Grass roots organisations Branch organisations and industry Municipalities Utility companies Consultants Research institutes Central actor Local actor Other actor 23
HVOR SKAL VI STARTE? - UDFORDRINGER NU OG HER! V i d e r e u d v i k l e d e t i n t e l l i g e n t e e n e r g i s y s t e m. T i l f ø j v a r m e p u m p e r o g v a r m e l a g r e t i l K / V S ø r g e f o r l o k a l e v æ r k e r b e v a r e s p å t r o d s a f l a v d r i f t s t i d M e r e f j e r n v a r m e k u n v a r m e p u m p e r / s o l v a r m e u d e n f o r k o l l e k t i v f o r s y n i n g H ø s t n u d e e n e r g i b e s p a r e l s e r R i s i k o f o r lock- i n i f o r k e r t e t e k n o l o g i e r o g d e t l a n g s i g t e d e p e r s p e k t i v f o r k r a f t v a r m e v æ r k e r ( b i o m a s s e f o r b r u g o g v i n d i n t e g r a t i o n ) Etabler biogasanlæg og byg flere vindmøller også på land L o k a l t e j e r s k a b g i v e r f l e r e l a n d v i n d m ø l l e r = b e d r e s a m f u n d s ø k o n o m i E l t i l t r a n s p o r t e r v i g t i g t Langsigtet transportplanlægning på kort sigt f. e k s. i n f r a s t r u k t u r p å kollektiv transport 1 0 0 % ve d va r e n d e e n e r g i e r t e k n i s k m u l i g t 70-8 0 p r o c e n t a f i n ve s t e r i n g e r i t e k n o l o g i i e t I D A 2 0 5 0 e r k e n d t t e k n o l o g i Ak t i ve r i n g a f l o k a l s a m f u n d
HVOR SKAL VI STARTE? - UDFORDRINGER NU OG HER! V i d e r e u d v i k l e d e t i n t e l l i g e n t e e n e r g i s y s t e m. T i l f ø j v a r m e p u m p e r o g v a r m e l a g r e t i l K / V S ø r g e f o r l o k a l e v æ r k e r b e v a r e s p å t r o d s a f l a v d r i f t s t i d M e r e f j e r n v a r m e H A S T E R : k u n v a r m e p u m p e r / s o l v a r m e u d e Æn f No r D kr oe l l ed ke t i v f o r s y n i n g P R I V A T Ø K O N O M I S K E V I L K Å R S Å V I K A N H Ø S T E D E S A M F U N D S Ø K O N O M I S K E G E V I N S T E R ( S E C E E S A, V A R M E P L A N D A N M A R K 2 0 1 0 O G I D A S K L I M A P L A N 2 0 5 0 ) Høst nu de energibesparelser R i s i k o f o r lock- i n i f o r k e r t e t e k n o l o g i e r o g d e t l a n g s i g t e d e p e r s p e k t i v f o r k r a f t v a r m e v æ r k e r ( b i o m a s s e f o r b r u g o g v i n d i n t e g r a t i o n ) Etabler biogasanlæg og byg flere vindmøller også på land Lokalt e j e r s k a b g i v e r f l e r e l a n d v i n d m ø l l e r = b e d r e s a m f u n d s ø k o n o m i E l t i l t r a n s p o r t e r v i g t i g t Langsigtet transportplanlægning på kort sigt f. e k s. i n f r a s t r u k t u r p å kollektiv transport 1 0 0 % ve d va r e n d e e n e r g i e r t e k n i s k m u l i g t 70-80 p r o c e n t a f i n ve s t e r i n g e r i t e k n o l o g i i e t I D A 2 0 5 0 e r k e n d t t e k n o l o g i Ak t i ve r i n g a f l o k a l s a m f u n d L A V E N L O K A L S T R A T E G I H V O R V I L A N G S I G T E T K A N S I K R E E N B Æ R E D Y G T I G E N E R G I F O R S Y N I N G
THIS WAS NOT DONE BY ACCIDENT WATSON, BUT BY DESIGN - S H E R L OCK H OLMES E N E R G I P L AN L Æ G N I N G M O D 2 0 3 0 O G 2 0 5 0