Energitopmøde 212 Udfordringer og muligheder i et fremtidigt grønt energisystem Hub North & FleksEnergi Aalborg Kongres og Kultur Center 28. Juni 212 Brian Vad Mathiesen Institut for Planlægning, Aalborg Universistet people.plan.aau.dk/~bvm/ 1% vedvarende energi. hvor kommer vi fra?. hvor skal vi hen?. hvad skal vi huske på kort sigt? 1
4 års aktiv energiplanlægning Mere end 4 års aktiv politik på energiområdet, præget af konsensus med forskelige fokusområder Den aktive energipolitik blev sat på stand-by i 21 Nyt mål i 26: Mål om 1% vedvarende energi i Danmark Alternative energiplaner og offentlig debat i mere end 4 år Fire årtier med et stabilt energiforbrug World Primary Energy Consumption 4 PJ Danish Primary Energy Supply 1 PJ 3 2 RES Nuclear Ngas Oil 1 1 Coal 8 19 192 194 196 198 2 6 4 2 1972 198 1988 1996 24 27 Oil Coal Natural Gas Renewable Energy 2
Tre centrale udfordringer Samfundsøkonomi, de offentlige finanser, jobskabelse og erhvervsudvikling Forsyningssikkerhed Klimapåvirkning 1. MDK K 4 3 2 1 1 2 3 Value of Danish Energy Products 198 1985 199 1995 2 25 E lectricity Danish export of Energy Technology 1,4 1. MDK K 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 Danish Energy Production, PJ Total Oil Natural Gas Coal 1996 1998 2 22 24 26 2% 18% 16% 14% 12% 1% 8% 6% 4% 2% % Export Share of Total Exports 1,2 7, CO2 emissions 1, 8 6 RE Natural gas Oil 65, 4 6, 2 Mio. tons CO2 55, 5, Actual Adjusted 1972 198 199 1995 2 23 24 25 26 27 45, 4, 199 1994 1998 22 26 Det langsigtede mål i Danmark Nyt langsigtet mål formuleret af tidligere Statsminister Anders Fogh Rasmussen i åbningstalen til folketinget i okt. 26 og siden i flere politiske aftaler: 1% 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 212. med 5% vind og 4% mindre CO2- udslip som mål i 22 energisparemål + 25 som mål for et 1% vedvarende energisystem 3
Vindmøller Traditionelt energisystem Import Eksport Kraftværk Elforbrug Brændsler Kedler Kraftvarmeværk Varmelagre Varmeforbrug Solvarme Transport Systemintegration Besparelser i slutforbruget Mere effektiv konvertering Fleksible systemintegrationsteknologier Vedvarende energi 4
Kritisk eloverløb MW 4 3 Principle Diagram Wind Demand 2 Excess Steam turbines 1 Small CHP 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 Det intelligente energisystem er afgørende i et 1% VE system Det intelligente elsystem er kun en del af løsningen. 1% VE systemer er afhængig af samtænkning af sektorer i et intelligent energisystem: Varmelagre og fjernvarme med kraftvarme og store varmepumper Nye elbehov fra store varmepumper og elbiler Elektrolyse og flydende brændsler til transportsektoren med lagre Integration af gas-systemet og gaslagre Fleksibel integration af el, varme, gas og transport. www.ceesa.plan.aau.dk 5
www.energyplan.eu 1. 9 8 Primary energy consumption in CEESA scenarios for 25 Unused electricity Wave power Wind power PV CEESA 1% Vedvarende energiscenarier 7 Solar thermal PJ/year 6 5 4 3 2 Geo thermal Waste incineration Biogas, manure Straw, wood & energy crops (Solid for boilers, industry etc.) Wood, energy crops (gasified for Transport) Wood, energy crops (gasified for CHP) Natural gas Hovedbudskaber præsenteret for Klima-, energi-, og bygningsministeren den 2 november 211 1 Oil Reference 25 CEESA 25 CEESA 25 CEESA 25 Conservative Ideal Coal 6
35 3 Biomass supply in CEESA scenarios Waste incineration (organic) 25 Biogas, manure PJ/year 2 15 Straw, wood & energy crops (Solid for boilers, industry etc.) 1 Wood, energy crops (gasified for Transport) 5 CEESA 25 Conservative CEESA 25 Ideal CEESA 25 Wood, energy crops (gasified for CHP) 6 585 3% 14 5 Alternative Biomass Scenarios: It is possible to produce more biomass 18 April 212 But in CEESA, we maintained the limit of 24 PJ 25% 25 Bioenergy potential (PJ/year) 4 3 2 24 284 32 2% 15% 1% % of Reference (-) 1 42 12 5% 26 25 No Feed Import Feed Import No Animals Recommended Vegetarian Reference Organic Farming New Diets Selfsufficiency % 7
15 1. Land Area Required: 1 PJ Gross Land Area Required to Deliver 1 PJ of Fuel (Ha) 1. 1. 1 1 1 Wind Biofuel 16 Renewable Resources in Denmark 14 Energy Potential in Denmark (PJ) 12 1 8 6 4 2 Wind Biomass 21 Energy Consumption 8
17 6 Biomass Available in Denmark vs. The World Potential Biomass Ressource (GJ/capita/year) 5 4 3 2 1 Low Average High Low Average High Low Average High Low Average High CONCITO WEC IEA CEESA Transport modeling in CEESA Particular focus due to large challenges: >95% reliant on oil High increase historically Large potential for electric cars and direct electricity but.. Specific challenges in bringing in electricity in sea, aviation and good transport 9
It is possible to transform the Danish transport system to 1% renewable energy 1 Lower increase in demand 2 Change investment strategy and modal Shift 3 More efficient vehicles 4 Large potential for electric cars and direct electricity but.. 5 Renewable energy fuels for trucks + aviation + sea Transit (%) Denmark National 1% International (5%) Other Countries Transit (1%) 2 Creating Liquid Fuels for Transport 4 Principal Options: 1. Fermentation and gasification 2. Gasification 3. Hydrogenation 4. CO2 electrolysis These pathways were assessed to quantify how much biomass and electricity are required to supply the same transport demand using these pathways 1
Smart energy systems / Intelligente energisystemer 1. Primary energy consumption in CEESA 9 8 7 På kort sigt og på lang sigt 6 PJ/year 5 4 3 2 1 21 22 23 24 25 22 23 24 25 Reference CEESA Coal Oil Natural gas Biomass (gasified) Biomass (solid) Biogas, manure Waste incineration Geo thermal Solar thermal PV Wind power Wave power Unused electricity 11
Kraftværker i Danmark og planer til 22 Kilde: Ingeniøren 12/6-212 Hvad er Strategisk Energiplanlægning Strategisk væk fra kortsigtet beslutningstagning tænk konsekvenser på lang sigt tænk bredt og holistisk på hvad der kan have indflydelse på beslutning på lang sigt Energiplanlægning væk fra kortsigtet beslutningstagning tænk konsekvenser på lang sigt tænk bredt og holistisk på hvad der kan have indflydelse på beslutning på lang sigt 12
Danmark i centrum som energi eksperimentarium Behov for nye rammer? Tasks Actors National 1% renewable energy planning strategy Danish Government Parliament Relevant ministries & authorities Technology- and activity specific legislation and support schemes Framework for strategic municipal energy planning Local Government Denmark Grass roots organisations Branch organisations and industry Municipalities Strategic municipal energy plans Implementation of strategic municipal Other local energy plans actors Sperling, Hvelplund og Mathiesen, 211 Utility companies Consultants Research institutes Central actor Local actor Other actor 13
Udfordringer her og nu! Høst nu de energibesparelser! Vi skal have flere vindmøller Videreudvikling af det intelligente energisystem Risiko for lock in og det langsigtede perspektiv for kraftvarmeværker Langsigtet transportplanlægning på kort sigt Vedvarende energi og brændsler til transport Aktivering af lokalsamfund 25. Socio economic costs MDKK/year 2. 15. 1. Transport pose a very high portion of the costs compared to other energy services Direct economic advantages in transition 5. 21 22 23 24 25 22 23 24 25 Reference CEESA Investments, energy O&M, energy Extra infrastructure inv., transport Investments, vehicles O&M, vehicles Fuel CO2 costs In addition: More stable costs More jobs More export Lower health costs 14
Hvor skal vi starte? 7 8 procent af investeringer i teknologi i et IDA 25 er kendt teknologi Lav varme og elbesparelser Lav besparelser i industrien og omstil til el Udvid fjernvarmeforsyningen Udbyg med land og havvindmøller Udbyg med store solvarmeanlæg Udbyg med store varmepumper Udbyg den kollektive transport Hvor skal vi starte? 7 8 procent af investeringer i teknologi i et IDA 25 er kendt teknologi Lav Effekt varmepå kort og sigt: elbesparelser Mindre import Lav naturgas, besparelser olie og i kul industrien og økonomiske og omstil til el Udvid besparelser fjernvarmeforsyningen Udbyg med land og havvindmøller Effekt på lang sigt: mindre pres på Udbyg biomasseressourcen med store solvarmeanlæg og mindre import Udbyg samt mindre med store udsving varmepumper i omkostninger Udbyg den kollektive transport 15
31 CEESA Publications CEESA reports: Main report: Coherent Energy and Environmental System Analysis Part 1: CEESA 1% Renewable Energy Scenarios towards 25 Part 2: CEESA 1% Renewable Energy Transport Scenarios towards 25 Part 3: Electric power systems for a transition to 1% Renewable Energy Systems in Denmark before 25 Part 4: Policies for a Transition to 1% Renewable Energy Systems in Denmark before 25 Part 5: Environmental Assessment of Renewable Energy Scenarios towards 25 And a number of other reports including: IDAs Climate Plan 25, background report Danish Wind Power Export and Cost Technical potentials of biomass for energy services from current agriculture and forestry in selected countries in Europe Energy Vision for Aalborg Municipality 25 Hub North & FleksEnergi EnergyTown Frederikshavn Aalborg Kongres og Kultur Center Heat Plan Denmark (28 and 21) 28. Juni 212 And 5 PhD projects, 19 book chapters or journal papers, 25 conference proceedings and presentations. Brian Vad Mathiesen Institut for Planlægning, Aalborg Universitet people.plan.aau.dk/~bvm/ 16