Økonomisk/teknisk analyse af power-togas i Gastekniske dage 12-13 maj 2015 Anders Bavnhøj Hansen, Chefkonsulent, MSc Energinet.dk, afdeling for energianalyse
Energiforligs-analyserne viser flere retninger - hvad er rollen for Power-to-gas? Scenarier El-analyse Idag Brutto brændsels-forbrug 2050 Gas-analyse Samf. øk. omkostning Jo mindre biomasse der må anvendes desto større er behov for Power-to-gas (P2G) produktion af brændstoffer. Vind-scenariet har høj energiforsyningssikkerhed og bæredygtighed, men langsigtet ca. 8% dyrere end fossil reference Hvordan bruger vi P2G økonomisk effektivt i systemet - så vindsporet kan blive konkurrencedygtigt? Økonomisk-teknisk analyse af Power-togas i
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 $/barrel Energisystemet vurderes ift. samlet performance Energiressource Energisystem Energitjeneste Vind Sol Biomasse Naturgas Olie Kul Osv 160, 140, 120, 100, 80, 60, 40, 20, 0, Gasbehandling Vindvariation Historisk oliepris Oliepris Import el Vind Bølge Bio, affald mv. Kul Naturg Olie Import Bio Ethanol EL Gas Kraftvarme Anaerob El-system Fjern- og blokvarme systemer Gas Gas-systemer (metan/syntesegas/h2) Gaslagre Elektrolyse Varme Flytransport Central varmep. Decentral varmep. Termisk forgasnin Flyd. brændstoffer Flydende brændstoffer (Benzin, Diesel, Metanol, DME etc.) Varmep Kedel EV ICE/FC Export el El-proces lys, it, køl Bygn opvarmn. Sol- Procesvarme Vejtransport Banetransport Søtransport Opvarmning Procesvarme Køling Lys, it Transport Bæredygtig ressourceanvendelse Integreret energisystem Robust og effektivt (økonomisk og energimæssigt) Minimerede og stabile omkostninger (betalbar forsyning) Systemets evalueres i analysen i forhold til den samlede performance Sandsynlighed for, at der er energitjenester til rådighed til konkurrencedygtige priser, når de efterspørges af forbrugeren uden at Danmark bringes i et uhensigtsmæssigt afhængigheds-forhold til andre lande. Systemets evne til at dæmpe stød på ressourcesiden i forhold til omkostninger til energitjenester (lave -faktorer) PrisInklRisikoAfdækning = PrisExclRisikoAfdækning + Pris-sikring = EtjPris + n x (RessourcePrisSikret RessourcePrisSpot)
2014
Lagerkapacitet i Scenarie 2035 2,3 Gaslagre (11 metan-gas) vist som el input ved Power-to-gas Udlandsforbindelser årlig akkumuleret case 2035 (2,3 ) Fjernvarme m. lager Individuel varmep. El- og plugin hybrid case 2035 Fjernvarme med ekstra sæsonlagre Lagerkapacitet fra elbiler og varmepumper er vigtig til korttidsbalancering men har minimal betydning for lagring af større energimængder fra fluktuerende vindkraft Økonomisk-teknisk analyse af Power-togas i
Fleksibelt elforbrug til balancering og netreserve Fleksibelt elforbrug analyseres som netreserve Fleksibelt elforbrug som netreserve kan øge udnyttelsen af transmission Vind+Sol (blå) Samlet elforbrug (rød) Fleksibelt elforbrug som netreserve -heraf fleksibelt elforbrug (grøn) Fleksibelt elforbrug kan potentielt dække behov Simuleret behov for regulerkraft (5 min interval) Det fleksible elforbrug i 2035 er stort. Anvendelsen er analyseret i forhold til: - Regulerkraftydelser - Supplerende netreserve i transmission. DK1 Økonomisk-teknisk analyse af Power-togas i
VE-el ressourcer i DK (mængde og cost of energy for 2030 excl. integration) Landvind Bio-KV Beregnet ved 4% diskontering og teknologidata-katalog 2014/2015 For sol er ikke vist barmarks anlæg. Potentiale til at gøre vindkraft konkurrencedygtigt med fossil elproduktion Landvind i DK er i særlig grad en omkostningseffektiv VE-ressource
Vindkraft omkring Danmark Danmark er lilleput. 128 Norge Det nordiske prisområde 137 Sverige 397 Samlet for det Det nordiske prisområde Vindproduktion i det nordiske prisområde forventes fordoblet fra i dag til 2020. Det regionale og dermed det danske elmarked bliver stadig mere præget af vindkraft UANSET udbygningshastighed af dansk vindkraft. 33 2 99 4 1 GW 2 GW Danmark 13 5 GW 19 6 GW Nordtyskland 29 16 GW 76 29 GW 13 5 GW 21 8 GW 57 26 GW 121 44 GW Vigtigt at DK gøres klar til at integrere vindkraft uanset om vi selv bygger meget eller bruger den vindkraft der kan forventes omkring os
System-analyse af elektrolyse case 2035 Case: 12 GW vind + 7,5 GW sol Case SOEC fuldt markedsmoden - Efficiency (LHV): 0,8 - Capex: 4,5 miodkk/mw - 407 DKK/MWh/5990 årstimer
VEgas pris (DKK/GJ) excl. rensning og opgradering Ressourcer og omkostninger til brændstoffer (2030 hvis alt biomasse allokeres til brændstoffer) Bruges i dag primært til varme og kraftvarme Dagens brændstof forbrug ville kræve over 30 GW ekstra vindkraft. + P2G (+ CO2-kilde) + konvertering 200 180 160 140 Marg. bio mv. Gylle mv. Elektrolyse (power 2 gas) Gasolie + CO2 (2035) 120 100 80 60 40 Halm Affald Energiafgrøder Træ 2050 2035 Forbrug af brændstof (gas+flydende) 2013 Naturgas + CO2 (2035) 20 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Brændstof produktion (PJ) Der er stort behov for biomassen til brændstoffer undgå unødig brug af biomasse til anvendelse der effektivt kan erstattes med el Økonomisk-teknisk analyse af Power-togas i
Vækst i energitjenester transporten vokser! Proces varmepumper Fjernvarme Overskudsvarme Sektorer med stort brændstof-behov Behov for brændstoffer til transport-sektoren vigtigt at andre sektorer omlægges til el hvor det er muligt, herunder i varmesektoren
Alternative drivmidler til transport (2035) Obs: AD version 3.0 - høringsversion P2G (brint og syngas) relevant som feedstock for syntetiske brændstoffer og (på længere sigt) brændselscelle køretøjer Økonomisk-teknisk analyse af Power-togas i
Gassystemet som energilager og integrator Gradvis omstilling af gas fra naturgas til VE-gas af forskellige kvaliteter (SNG, syntesegas, elektrolysegas) Integrationen af VE-gasser i energisystem kræver viden om forskellige gastyper og samspil med transmission Optimering af Power2Gas til markedspriser el, varme, gas øger fleksibilitet og omkostningseffektivitet El-pris VEgas -pris Varme-pris Økonomi skteknisk analyse af Power-
Samspil mellem overordnet og lokale gasnet 8 Sammenhængende periode på 1 uge med højeste residualforbrug 7 6 5 GW 4 3 2 Uge med lav vindkraft Forbrug Landvind Havvind Kystnære Sol 1 0 12. kl. 00 13. kl. 08 14. kl. 16 16. kl. 00 17. kl. 08 18. kl. 16 20. kl. 00 Start: Onsdag d. 12. december 2007 kl. 12 Nye typer af VE-gasser skal integreres vigtigt at håndtere del-net med andre gas-kvaliteter i samspil med det overordnede gasnet
2035 scenarie fossilfri el og varme
Variations-studie feasibillity - udfasning af olie
Forskning Demonstration - Implementering
Sammenfatning Power to gas perspektiv DK har meget store og gode vindkraft potentialer land/kyst/hav DK er i en vind domineret region uanset om vi selv udbygger Langsigtet potentiale på op til 7,5 GW solceller supplerer vind godt. Balancering af el mest effektivt med udlandsforbindelser og fleksibelt elforbrug. El-Gas-El lagring er relativt dyrt alternativ og lavere virkningsgrad. Men gas vigtigt som spidslast elkapacitet! En stor udfordring at få produceret brændstoffer til transport: Power-to-gas har en væsentlig rolle ved produktion af brændstoffer Elektrificering vigtigt for at afkoble forbruget af brændstoffer Prioritering af biomasse til brændstoffer vigtigt. Gas-systemet (inkl. subnet) vigtigt til spidslast el, som brændstof integrator og energilager Vigtigt med samspil mellem bioforgasning og power-to-gas ved brændstofproduktion og brug af overskudsvarme til industri og fjernvarme for at skabe konkurrencedygtige VE-brændstoffer
Tak for opmærksomheden Link: www.energinet.dk/energianalyser Økonomisk-teknisk analyse af Power-togas i