El- og gas systemerne IDA Energi konference 2015-02-05, Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa Anders Bavnhøj Hansen, E-mail: abh@energinet.dk Chefkonsulent, MSc Energianalyse, Energinet.dk
Norden et område med store vindkraft-potentialer El-transmission Gas transmission Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa 2015-02-05 - El og gas systemer 2
Agenda 1. Scenarie kontekst 2. Elsystemet i Nord-europæisk markeds-perspektiv - Elnettet, Vandkraft, Vindkraft osv. 3. Gas-systemet i Nord-europæisk markeds-perspektiv - fra internationalt system til lokale systemer 4. Samlede scenarier for Energisystemets omstilling til konkurrencedygtig VE med brug af Nordeuropæiske styrkepositioner 5. Opsamling og gode spørgsmål;) Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa - 2015-02-05 3 El og gas systemer
Energiforligs-analyserne viser flere retninger Scenarier El-analyse Idag Brutto brændsels-forbrug 2050 Gas-analyse Samf. øk. omkostning Vind-scenariet har høj energiforsyningssikkerhed og bæredygtighed, men langsigtet ca. 8% dyrere end fossil reference Særligt er systemomkostninger til netforstærkning, elspidslast, systembalancering og biogas/biobrændstoffer fordyrende Markedet for energi og ressourc 2015-02-05 4 er i
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 $/barrel Energisystemet vurderes ift. samlet performance Energi-ressource Energi-system Energi-tjeneste Vind Sol Biomasse Naturgas Olie Kul Osv 160, Historisk oliepris 140, 120, 100, 80, 60, 40, 20, 0, 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 Gasbehandling 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) 2015-02-05 Markedet for energi og ressourcer i 5 Nordeuropa - El og gas systemer
Vækst i energitjenester transporten vokser! Sektorer med stort brændstof-behov Behov for brændstoffer til tung transport og fly vokser markant! Elektrificering af opvarmning, proces, let transport vigtigt Markedet for energi og ressourc er i 2015-02-05 6
Vindkraft set i global skala hvor meget skal teoretisk set til for at dække globalt forbrug? Kilde: Cities 2014, DTU Henrik Madsen Markedet for energi 2015-02-05 og ressourcer i Nordeuropa - El og 7
Danmark har relativt billige landvind ressourcer EU-rapporten fra november 2014 viser desuden, at Danmark er det land i EU, hvor landvind er billigst. Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa - 2015-02-05 8 El og gas systemer
Langsigtede omkostninger til VE-el produktion 450 PPM Land vind (obs. høj udbygnings scenarie) Offshore og kystnær vind under 35 m havdybde Biokondens Kul-kondens (v.4000 årstimer) Offshore vind over 35 meter hav dybde Sol Bølgekraft El forbrug - 2013-2035 - 2050 Markedet for energi og 2015-02-05 ressourcer i Nordeuropa - El 9 og gas systemer
Danmark er elsystemets silkerute Når der er rigeligt vand i Norden, eksporteres billig vandkraft til Danmark og Tyskland Typisk billede anno 2004 Når Norden mangler vand, importeres el fra kraftværker i Danmark og Tyskland Fx 25 øre/kwh Fx 45 øre/kwh Flaskehalsindtægt NO/DK Flaskehalsindtægt NO/DK Fx 25 øre/kwh Fx 40 øre/kwh Flaskehalsindtægt DK/DE Flaskehalsindtægt SE/DK Flaskehalsindtægt DK/DE Flaskehalsindtægt SE/DK Fx 35 øre/kwh Fx 40 øre/kwh Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa - 2015-02-05 10 El og gas systemer
Handelsvaren skifter silkeruten består Når det ikke blæser, eksporteres vandkraft til Danmark og Tyskland Typisk billede anno 2014 Når det blæser, sparer Norden på vandet og importerer vindkraft fra Tyskland og Danmark Flaskehalsindtægt NO/DK Fx 25 øre/kwh Tyskland og Danmark lagrer i dag vindkraft i den nordiske vandkraft Flaskehalsindtægt NO/DK Fx 22 øre/kwh Fx 25 øre/kwh Danmark er stadig transitland Fx 20 øre/kwh Flaskehalsindtægt DK/DE Flaskehalsindtægt SE/DK Flaskehalsindtægt DK/DE Flaskehalsindtægt SE/DK Fx 35 øre/kwh Fx 20 øre/kwh Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa - 2015-02-05 11 El og gas systemer
Danmark har den laveste spotpris i EU EU-kommissionens seneste energimarkedsrapport viste, at Danmark i første halvår af 2014 havde den laveste spotpris på el i EU. NO: ca. 26,8 Priser i EUR/MWh Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa - 2015-02-05 12 El og gas systemer
Kun få timer med negative / lave elpriser MWh/h 4000 Neg. pris 46 timer (0,5 pct.) 0 10 øre/kwh 355 timer (4,1 pct.) 10 20 øre/kwh 1.930 timer (22,0 pct.) 20 30 øre/kwh 5.379 timer (61,4 pct.) 30 40 øre/kwh 845 timer (9,6 pct.) Over 40 øre/kwh 205 timer (2.3 pct.) MWh/h 4000 3500 Elproduktion, import og eksport DK1 2014 3500 3000 Import (Udland-DK1) 3000 2500 Solceller (DK1) 2500 2000 Vind (DK1) 2000 1500 1500 1000 Decentral (DK1) 1000 500 Central (DK1) 500 0-500 Eksport (DK1- Udland) 0-500 -1000 Eksport (DK1-DK2) -1000-1500 -1500-2000 -2000 2015-02-05 Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa - El og gas systemer 13
Vindkraft omkring Danmark Danmark er lilleput. 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. 128 TWh 33 TWh Norge 2 TWh 99 TWh 4 TWh 1 GW 2 GW Danmark 13 TWh 5 GW Det nordiske prisområde 19 TWh 6 GW Nordtyskland 29 TWh 16 GW 76 TWh 29 GW 137 TWh Sverige 397 TWh 13 TWh 5 GW 21 TWh 8 GW Samlet for det Det nordiske prisområde 57 TWh 26 GW 121 TWh 44 GW 14
GW h h GW h h Analyse af 10 års vind/sol data for DK og Nordeuropa - Hvor stor effekt, hvor længe ad gangen og hvor ofte? 8 7 Sammenhængende periode på 1 uge med højeste residualforbrug Residualforbrug = Forbrug Vind Sol ( Bølge) 6 5 GW 4 3 2 1 Forbrug Landvind Havvind Kystnære Sol 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 Uge med højeste residualforbrug i 10 år. Ingen vind, ingen sol og højt forbrug 7 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 01-10 Maksimalt Maksimalt residualforbrug residualforbrug - dekomponeret -. eksibelt 1 t 3 t 6 t 12 t 1 dg 3 dg 7 dg 1 md 3 mdr 1 år T idsinterval - [h] Maksimale gennemsnitlige residualforbrug i sammenhængende perioder af forskellige længder. Fast Kl. forbrug forb. Kl. Proces afkoblet Proces ivp ivp FVVP FVVP EV EV V2G Worst case analyseret for forskellige intervaller over 10 års vind/sol periode. Hvis fleksibelt elforbrug realiseres ligger særlig udfordring omkring lidt længere perioder med lav vind/sol og højt forbrug (10-15 timer) Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa - El og gas systemer I disse særlige perioder har lande i større afstand, N, UK, NL ledig kapacitet 2015-02-05 15
Gas-systemerne fra internationalt til lokalt niveau 70/80 bar transmission 19/40 bar fordeling 4 bar stikledning 0,4 bar stikledning Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa 2015-02-05 16 - El og gas systemer
1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 2021 2023 2025 2027 2029 2031 2033 2035 2037 2039 2041 Gas-produktion og forbrug DK 10 9 8 7 Gasproduktion fra Nordsøen Energistyrelsen juni 2014 Gasproduktion fra Nordsøen Energistyrelsen juni 2014 Efterforskningsreserver Efterforskningsreserver Teknologiske reserver Teknologiske reserver Trym Trym Forventede reserver mia. Nm 3 6 5 4 Forventede reserver Nordsøen forventet incl. Trym (Energistyrelsen) Forbrug Danmark Nordsøen forventet incl. Trym (Energistyrelsen) 3 Forbrug Danmark 2 1 0 Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa - 2015-02-05 17 El og gas systemer
2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 DK indgår i international gas-infrastruktur 6,0 Gasproduktion fra Nordsøen samt forbrug Danmark og Sverige Energistyrelsen juni 2014 og Energinet.dk november 2014 6,00 5,0 5,00 4,0 4,00 Efterforskningsreserver 3,0 Teknologiske reserver mia. Nm 3 2,0 1,0 3,00 2,00 Trym Forventede reserver Nordsøen forventet incl. Trym (Energistyrelsen) Netto import Tyskland (Energinet.dk) Eksport Holland (Energinet.dk) Sverige (Energinet.dk) 0,0 1,00-1,0 0,00 Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa 2015-02-05 18 - El og gas systemer
Forsyningssikkerhed og internationale perspektiver Et EU anliggende Forsyningssikkerhedsforordning Nord Stream og mange reverse flow options Baltic Pipe 3-4 DK-Norge Nord Stream 2015-02-05 Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa 19 19 - El og gas systemer
VEgas pris (DKK/GJ) excl. rensning og opgradering Ressourcer og omkostninger til brændstoffer (2030 hvis alt biomasse allokeres til brændstoffer) 200 Bruges i dag primært til varme og kraftvarme 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) 08-12-2014 Fremtidens Energi 20
Gassystemet som strategisk 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 Varme-pris VEgas -pris VE-gas net med forskellig gastype kan forventes Behov for styrket viden omkring samspil mellem disse lokale net og transmissionettet. Integrations-løsninger har stor indflydelse på økonomi og forsyningssikkerhed Behov for stærkt samarbejde mellem TSO/DSO Potentiale for at forbedre Power-to-Gas ved øget optimering af drift til el, VEgas, varme-markeder Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa - 2015-02-05 21 El og gas systemer
Transmission 8 7 6 5 GW 4 3 2 1 Sammenhængende periode på 1 uge med højeste residualforbrug Forbrug Landvind Havvind Kystnære Sol 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 Eksempler på lokale/industri gasnet i samspil med gas-systemet Fuld opgradering (CH4) - Electrochaea Lokalt biogasnet (CH4+CO2) Ringkøbing.. Power2 Gas Stort biogas anlæg Industri Kraft- Varme Power2 Gas Kraft- Varme Industri Stort biogas anlæg Lager Hydrogen - Syntesegas (H2+CO) Pyroneer.. H2 tank Power 2 Gas Industri Term. Forgasn. Biofuel Kraft- Varme Industri Bio2Gas Pyroneer Power 2 Gas Biofuel Affald 2015-02-05 Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa - 22 El og gas systemer
Energitab*1 (TWh) Energieffektivitet i system 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Eksempler på effektivitet i energi konverterings-anlæg (vist som energikvalitet*1) Import el El-system Export el Vind Bølge Bio, affald mv. Kul Naturg Bio Ethanol Gas Kraftvarme Anaerob Elektrolyse Fjern- og blokvarme systemer Gasbehandling Gas-systemer (metan/syntesegas/h2) Central varmep. Decentral varmep. Termisk forgasnin Varmep Kedel EV ICE/FC El-proces lys, it, køl Bygn opvarmn. Sol- Procesvarme Vejtransport Banetransport 70 60 50 40 30 20 10 Energitab (exergi) i højeffektivt system Olie Import Gaslagre Flydende brændstoffer (Benzin, Diesel, Metanol, DME etc.) Søtransport Flytransport 0 El/FV prod Ind. opv. FuelProd Procesv Transport El-tab 2013 2035 2050 Fra 80-60 TWh el -> mindre dyr havvind 2015-02-05 Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa 23 - El og gas systemer
2014 Import el Transit El-system Export el Sol Kul og Bio KV og kedler Gas Kraftvarme Elektrolyse Varmepumper El-proces lys, it, køl Vind Fjern- og blokvarme systemer HT-VP. Procesvarme Bølge Bio, affald mv. Kul Ethanol Anaerob forgasning Gaskatalyse mv. Termisk forgasning Varmep. Kedel EV/PHEV FM/FC Bygn opvarmn. Vejtransport Naturgas Gassystemer (metan/syntesegas/h2) Banetransport Olie Transit Søtransport Gaslagre Flytransport Flydende brændstoffer fossile/ve (Benzin, Diesel, Metanol, DME etc.) 2015-01-29 24
2035 Import el Transit El-system Export el Sol Bio Kraftvarme Gas Kraftvarme Elektrolyse Varmepumper El-proces lys, it, køl Vind Højtemp 2,3 TWh Fjern- og varmesystemer HT-VP. Procesvarme Bølge Bio, affald mv. Ethanol Anaerob forgasning Gaskatalyse mv. Termisk forgasning Varmep. Kedel EV/PHEV FM/FC Bygn opvarmn. Vejtransport Naturgas Gassystemer (metan/syntesegas/h2) inkl. lokale systemer Banetransport Olie Gaslagre Bioplast mv. Transit Søtransport Flytransport Flydende brændstoffer fossile/ve (Benzin, Diesel, Metanol, DME etc.) 2015-01-29 25
2050 Import el Transit El-system Export el Sol Bio Kraftvarme Gas Kraftvarme Elektrolyse Varmepumper El-proces lys, it, køl Vind Bølge Højtemp Fjern- og varmesystemer HT-VP. Procesvarme Bio, affald mv. Ethanol Anaerob forgasning Gaskatalyse mv. Termisk forgasning Varmep. Kedel EV/PHEV FM/FC Bygn opvarmn. Vejtransport Naturgas Olie Gassystemer (metan/syntesegas/h2) inkl. lokale systemer Gaslagre Bioplast mv. Flydende brændstoffer fossile/ve (Benzin, Diesel, Metanol, DME etc.) Banetransport Søtransport Flytransport 2015-01-29 26
Lager-kapacitet i energisystemet eksempel 2035 2,3 TWh Gaslagre (11 TWh metan-gas) vist som el input ved Power-to-gas Udlandsforbindelserårlig akkumuleret case 2035 (2,3 TWh) Fjernvarme m. lager Individuel varmep. El- og plugin hybrid case 2035 Fjernvarme med ekstra sæsonlagre Markedet for energi og ressourc 2015-02-05 27 er i
Nu 2025 2035 2050 Nu 2025 2035 2050 Nu 2025 2035 2050 Nu 2025 2035 2050 Nu 2025 2035 2050 Nu 2025 2035 2050 PJ/år Eksempel på analyseret omstillingsforløb Hele landet 250 200 Elsystemet Gassystemet Fjernvarme produktion (ab værk) Individuel opvarmning (netto) Industriel procesvarme (netto) Transportarbejde (netto) 150 100 50 0 Vind, sol, mv. Biomasse/affald Naturgas Olie/kul VE-gas/biofuels Fjern- eller overskudsvarme Markedet for El energi og ressourc 2015-02-05 28 er i
Vigtigt med kobling mellem international og regional analyse og planlægning (Nord)-Europæiske system analyser DK analyser Strategisk energiplanlægning 2015-02-05 Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa 29 - El og gas systemer
Tak for opmærksomheden www.energinet.dk/energianalyse 2015-02-05 Markedet for energi og ressourcer i Nordeuropa - 30 El og gas systemer