Energilagring en hjørnesten i fremtidens energisystem Anders Stouge, vicedirektør 14. november 2013 Indlæg ved DTU-konference: Energilagring en hjørnesten i fremtidens fossil-frie energisystemer
Vindmølleudbygningen i DK
Vindmøllekapacitet i landene omkring DK
Udfordringen Source: Energinet.dk market data
System med stor andel af vind i 2030 Hvem vil forbruge? Lagring er en del af løsningen! Hvem vil producere? Hvem vil levere hurtigt?
Balmorel Power and heat system modelling of Northwest Europe Results of Balmorel simulation - Investments - Power prices (hourly) - Power production - Distric heating production - Fuel consumption - CO2-emissions - Energy flow between regions - Costs - Taxes and PSO
Balmorel input and output 2013 energy system configuration: - Production units - Consumption - Transmission - Storages Input data scenarious 2012-2035 - Fuel and CO2-prices - Power and heat consumption - Flexsible power consumption - EV, heat pump - Decommissioning - Expected new-built of plants - Interconnectors built-out - Taxes, tariffs and support schemes - Data of technology investment 2020: Balmorel with investments Investments in Balmorel 2025: Balmorel med investeringer Investments in Balmorel 2030: Balmorel med investeringer Investments in Balmorel 2035: Balmorel med investeringer Results 2020-2035 - Investments - Power prices (hourly) - Power production - Distric heating production - Fuel consumption - CO2-emissions - Energy flow between regions - Costs - Taxes and PSO
Resultater - elpriser Kilde: Scenarier for Dansk el og fjernvarme 2020 til 2035, Dansk Energi s analyseenhed, 2013
Resultater - elpriser Kilde: Scenarier for Dansk el og fjernvarme 2020 til 2035, Dansk Energi s analyseenhed, 2013
Power Price variation in 2020 and 2030 Kilde: Scenarier for Dansk el og fjernvarme 2020 til 2035, Dansk Energi s analyseenhed, 2013
System med stor andel af vind i 2030 Hvem vil forbruge? Lagring er en del af løsningen! Hvem vil producere? Hvem vil levere hurtigt?
FU&D lagring - udfordringer 1. Udvikle løsninger med lave investeringer og lave konverteringstab. 2. Teknologier til korttidsudjævning af elforbruget for at sikre el-nettets stabilitet. 3. Behov for løsninger, der i længere tid kan lagre store mængder af el med højt energiindhold, der kan bruges til at producere el, når der ikke er vind og sol nok.
Lagring som FUD-indsatsområde (eksempler) Korttidslagring af el som kulde og varme Langtidslagring af el som varme Oplagring af elektricitet som brint Oplagring af elektricitet som naturgas Konvertering af el til trykluft Oplagring af el i batterier Pumpekraft Kæmpe vandreservoir Elforbrugende apparater i industri, bygninger.. Fjernvarme - fra gas til el til fjernvarme osv. Elektrolyse - brint under tryk Opgradering af biogas/co2 til methan Adiabatisk, Diabatisk, Isotermisk - Salthorst Intelligent opladning Underjordisk, vertikalt adskilt reservoirer Inddæmmet areal Danmark har mange øer Husk behovet for komfort i bygninger og behovet for produktionsfleksibilitet i industrien
Anvendelsessiden med fleksibilitet bliver vigtig Den øgede variation i elprisen og udbygningen med vindmøller vil skabe behov for fleksibilitet i forbruget Spørgsmålet er om eksempelvis elbiler og varmepumper kan være med til at skabe fleksibiliteten. Scenarier for udbygning med elbiler Scenarier for udbygning med varmepumper Kilde: Dansk Energi, Energinet.dk
Objective of Business case for flexible residential heat pumps Objective: How can residential heat pumps be operated flexible? What is the value of utilizing residential heat pumps flexibility? Modeling scope: Residential heat pumps in Denmark 2020-2035 Develop Balmorel model for flexible demand side unit Thermal model of one-family house with heat pump (by Karsten Hedegaard, ph.d. DTU) Outcome: Examine impact of heat pump flexibility on power prices Examine impact of heat pump flexibility on power capacity balance Examine influence of houses thermal properties on investments Provide Electricity price forecast for other business cases Investigate business case for consumer
Model of thermal building - hourly power demand Input to building model Heat capacities and insulation Outdoor temperature variation Heat pump charactistic (electric boiler and impact of source temperature) Heat storages investment prices Hot water demand Allowed Indoor temperature variation (21C ± 1,5 C) Output of building model Indoor temperatures variation Investment in heat pump Investment in heat storages Power cost Optimized Heat pump and at storage operation Feedback to energy system model Power demand => power prices => peak demand capacity
Nogle foreløbige konklusioner Analysen vises pt. (foreløbige resultater): At varmepumpe-fleksibilitet via passive heat storage (investering i ekstra varmepumpekontrol samt styrbar termostater) er økonomisk mere attraktiv end at skulle investere i ekstra akkumuleringstank for at opnå varmepumpe fleksibilitet. at der er en systemmæssig værdi pga. sparet investeringsbehov i spidslastkapacitet, når husstandsvarmepumper kan styres.
Varmeproduktionskurve indpasning af varmepumper i decentrale fjernvarmeområder VP Mulighederne for den fremtidige fjernvarmeproduktion i decentrale områder Analyse nr. 9 UDKAST xx. november 2013 Illustrativ varmeproduktionskurve. Spidslast udgør ca. 10%, grundlast udgør ca. 70%, solvarme udgør ca. 20%
Store varmepumper har en rolle at spille i fjernvarmen i decentral områder Varmeproduktionspris inkl. faste omkostninger (ab værk) Dansk Energi s analyseenhed udgiver snarligt rapporten: Muligheder for den fremtidige fjernvarmeproduktion i decentral områder. Varmepumpe Scenarie for varmeproduktionsomkostninger for forskellige teknologier. Der er medregnet faste omkostninger til afskrivninger og drift og vedligehold (D&V). Gasmotor + absvp er en gasmotor med absorptionsvarmepumpe til røggaskondensering. Kilde: Analyse nr. 9, Dansk Energi s Analyseenhed (kommende udgivelse)
Grids well interconnected power markets 600 Kilde: Peter Meibom, analysechef i Dansk Energi og adjungeret Professor, DTU
Smart energy Design and operation of such a system? Kilde: Peter Meibom, analysechef i Dansk Energi og adjungeret Professor, DTU
Sammensmeltning af systemerne?
- er meget vanskeligt at give et svar på!!
Tak for opmærksomheden Dansk Elbil Alliance Se: www.danskenergi.dk Se: www.danskelbilalliance.dk Se: www.ienergi.dk