Author: Jesper Klug Korsgaard (Exam ID: 281400) Department of Economics MSc International Economic Consulting Academic Advisor: Jan Børsen Bentzen Department of Economics A Socio Economic Analysis of Intelligent Electrical System in Denmark - A Cost-Benefit Analysis - A thesis submitted for the degree of MSc International Economic Consulting March 2011
Abstract Development in the global energy marked has lead to an increased need for political and economical action. The issue has been prioritized in the EU by both the European Commission and the by the Danish government not least in their function as the rotating EU presidency of the council in the first half of 2012. Part of the current Danish political strategy has been to initiate implementation of large amount of wind energy in the electrical sector. Wind energy is thought to be an economically sustainable solution, which can comply with some of the future energy demand, and at the same time contribute to the ambitious climate strategy. More than 75 percent of energy consumption today is not consumed through the electrical system, which will limit the effects of wind energy unless demand can be changed. Another issue concerns production limitations. Wind energy has large incremental cost, but can produce at low marginal cost. Producing energy based on the weather conditions, not the demand, wind energy is less flexible than conventional power plants, which can relatively easy increase/decrease production based on demand. The social cost when producing less than the capacity is high for wind energy, because the resource driving it is renewable, whereas power plants using finite resources such as coal, natural gas or oil, has higher marginal cost. The lack of proper economically methods for saving electricity means that unless the current demand pattern can be changed, society faces large costs in form of excess- and unused capacity. Intelligent consumption may compensate for some of the problems associated with the implementation of large amount of wind energy into the system. The purpose of an intelligent electrical system is, through appropriate financial incentives, to adjust demand to the production conditions. The current electrical system is not fitted to accommodate intelligent use and will require large upfront investments in the infrastructure and development of new software systems. A pilot project is already undertaken on the Danish island of Bornholm, and is co-financed by the EU to further investigate the potential of intelligent consumption. This report seeks to uncover the socio-economic potential of implementing intelligent systems in the electrical system on a national scale. The foundation of this report is based the assumption that there will be an expansion of wind power by 2030, such that it covers 50 percent of the demand, making it the time-scope of the analysis. The issue is investigated by applying a traditional Cost-Benefit Analysis. The report follows the official guidelines from the Danish Ministries of Finance, Energy and Transportation. This will secure the validity of the method and data used and make it comparable to similar project within this field. While the Cost-Benefit Analysis shows that the project could generate savings up to 568 million DKK in present values over the time period investigated. The theoretical part of the report also reveals some fundamental complications in the quantification and monetization process of CBA, especially pertaining to climate related issues.
Indholdsfortegnelse Anbefaling... 1 1. Indledning... 2 1.1 Klima og miljø målsætninger på energiområdet... 3 1.2 Intelligente El-system... 4 1.3 Problemstilling... 5 1.4 Afgrænsning... 5 2. Metodevalg... 6 2.1 Cost Effectiveness Analyse... 6 2.2 Cost-Benefit Analyse... 7 2.3 Valg af Metode... 7 2.4 Generelle overvejelser ved velfærdsanalyser... 8 3. Danmarks energiforbrug... 8 4. El-sektoren... 10 4.1 Døgnforbrug, spidsbelastninger og el-priser... 10 4.2 Distributionsnettet... 11 4.3 El-markedet... 12 4.4 Det økonomiske incitament... 12 5. UDVIKLINGSPOTENTIALE grønne produkter... 13 5.1 Transportsektoren... 13 5.2 Varmesektoren... 16 5.3 Husholdningen... 18 5.4 Fleksible el-produkter... 19 6. Velfærdsteoretiske Grundbegreber... 19 6.1 Velfærdsændringer... 20 6.1.1 Betalingsvilligheden... 21 6.1.2 Det teoretiske udgangspunkt... 21 6.2 Kompenserende variations metode... 22 6.3 Beregningspriser... 23 6.4 Overførsler og velfærdstab... 24 6.5 Diskonteringsrenten... 25 6.5.1 Markedsorienterede diskonteringsfaktorer... 25 I
6.5.2 Theoretically Derived Rate... 26 6.6 Skyggepris på kapital... 27 6.7 Pris niveau... 28 6.8 Teoretiske overvejelser omkring samfundsøkonomiske analyser... 29 7. Analysens rammer... 29 8. Alternativer... 30 8.1 Elbiler.... 30 8.2 Varmepumper... 33 8.3 Husholdning... 35 8.4 Distributionsnetværket... 36 9. Perspektiv og afgrænsning... 37 9.1 Reference periode... 37 9.2 Basisår... 38 10. Identifisering af omkostninger og gevinster... 38 10.1 Omkostninger... 39 10.1.1 Investeringsomkostninger... 39 10.1.2 Driftsomkostninger... 40 10.1.3 Grønne Produkter... 40 10.2 Gevinster... 40 10.2.1 Reserver... 40 10.2.2 Elbiler... 40 10.2.3 Varmepumper... 42 10.2.4 Besparelser i el-produktion... 43 10.3 Ikke medregnede effekter... 44 11. Kvantifisering og værdisætning... 44 11.1 Omkostninger... 45 11.1.1 Investeringsomkostninger... 45 11.1.2 Driften... 46 11.2 Gevinster... 46 11.2.1 Reserver... 47 11.2.2 Elbiler... 48 11.2.3 Varmepumper... 52 11.2.4 Besparelser i el-produktion... 54 12. Diskontering... 54 II
12.1 Elbiler... 54 12.2 Varmepumper... 55 12.3 Intelligent el-system... 55 13. Følsomhedsanalyse... 57 13.1 Vurdering af ikke-værdisatte effekter... 57 13.2 Elbiler... 57 13.3 Varmepumper... 58 13.4 Intelligent El-system... 59 14. Konklusion... 60 Bibliography... 61 APPENDIKS... 66 III
Figur- og tabeloversigt Figur 3-1: Korrigeret bruttoenergiforbrug fordelt på brændsler... 8 Figur 3-2: CO 2 -emissioner fra energiforbrug (ton)... 9 Figur 3-3: Korrigeret Bruttoenergiforbrug og Emissioner... 9 Figur 4-1: Døgnoversigt for elforbrug, sommer- og vinter (2010), MWh... 11 Figur 4-2: Elprissammensætning, 1. jan. 2011... 12 Figur 5-1: Energiforbrug til transport fordelt på transportform, PJ... 14 Figur 7-1: Analytisk struktur for CBA... 29 Figur 8-1: Markedsudviklingen for elbiler... 31 Figur 8-2: Markedsudviklingen for varmepumper... 34 Figur 8-3: Fleksibelt elforbrug fra husholdningen, kwh... 36 Figur 10-1: Effekter ved intelligent el-system... 38 Figur 13-1: Følsomhedsberegning - Intelligent El-system... 59 Tabel 5-1: Energieffektivitet af forskellige køretøjer... 15 Tabel 10-1: Emissioner for transport... 41 Tabel 10-2: Emissioner ved brug af oilefyr og varmepumper... 43 Tabel 11-1: Netteforskel mellem Elbil og konventionel diesel og benzinbil... 51 Tabel 11-2: Oversigt over effekter varmepump og oliefyr... 54 Tabel 12-1: Samfundsøkonomisk værdi af elbil, 2011... 55 Tabel 12-2: Samfundsøkonomisk værdi af L-L og L-V varmepumpe... 55 Tabel 12-3: Samfundsøkonomisk værdi af Intelligent el-system... 56 Tabel 13-1:Oversigt over ikke værdi-satte effekter... 57 Tabel 13-2: Nutidsværdi for følsomhedsberegning - Elbil... 58 Tabel 13-3: Nutidsværdi ved følsomhedsberegning - Varmepumper... 58 IV
ANBEFALING Den samfundsøkonomiske analyse indikerer at potentiale for et intelligent el-system i Danmark vil kunne genere en positiv velfærdseffekt. Det vil ligeledes kunne bidrage til udviklingen af grønne produkter, som kan indgå aktivt i el-systemet. Der er store omkostninger forbundet med opgrader det nuværende system, således betingelser for et intelligent elforbrug kan oprettes. Der vil således skulle investeres mellem 72-73 milliarder DKK ekstra i infrastrukturen over de næste 18 år, hvis intelligent el-forbrug skal være muligt på nationalt niveau. Disse omkostninger skal dækkes af besparelser i spændingsregulering og produktion, ligesom det kan fremme el-baseret produkter. Rentabiliteten er derfor afhængig af udviklingen indenfor vindenergi, men også produkter der kan indgå aktivt i systemet. Der er derfor opstillet et scenarie for energisektoren med minimum 50 procent vedvarende energi i el- og varmesektoren i 2030, hvilket findes realistisk i forhold til de proklamerede politiske visioner. Der er ligeledes opstillet et scenarie for grønne produkter, elbiler og varmepumper, hvor effekten af et intelligent elsystem vurderet i forhold til udviklingen af disse produkter. Analysen viser en samlet gevinst på omkring 500 millioner DKK over de næste 18 år, men er samtidig følsom over for ændringer i både den overordnet analyse, samt rentabiliteten og udviklingen af der underliggende produkter, som kan indgå i systemet. Analysen af elbiler viser et begrænset samfundsøkonomisk potentiale. Det vil således give et meget begrænset gevinst for samfundet at fremme udviklingen af elbiler. Samtidig viser analysen at elbiler kun vil være samfundsøkonomisk attraktive, hvis der investeres i et intelligent el-system, hvori de kan indgå aktiv og skabe besparelser i el-systemet. Varmepumper viser et støre samfundsøkonomisk potentiale. Der vil dog stadig være store omkostninger ved en V-L pumpe, og resultaterne er følsomme over for ændring i blandt andet udviklingen af energipriserne. I henhold til den indledende analyse omkring de politiske interesser på energiområdet og det faktiske forbrug, samt den økonomiske analyse, synes intelligent elforbrug at være et logisk indsatsområde. Analysen er baseret på et konservativt skøn af udviklingen indenfor energiområdet, hvor en større satsning på vedvarende energi eller stigninger i energipriserne vil kunne påvirke resultaterne positivt. Derfor virker de nødvendige investeringer for at opnå et intelligent el-system som en god samfundsøkonomisk investering. 1 S i d e
1. INDLEDNING To truly transform our economy, protect our security, and save our planet from the ravages of climate change, we need to ultimately make clean, renewable energy the profitable kind of energy Barack Obama, Address to Joint Session of Congress, Feb. 24, 2009 Barack Obama, leder af nationen karakteriseret igennem det højest energiforbrug per indbygger i verden, udtrykker her et politisk ønske, om at finde en bærerdygtig strategi, der kan sikre langsigtede økonomisk vækst, og samtidig beskytte kloden mod ydereligere skade fra drivhusgasser. Den politiske vilje, udtrykt i citat, er dog ikke ny. Energikrisen i 1970'erne viste hvor udsat verdensøkonomien var overfor billige olie. Jagten på en billig og stabil energi ressource har siden været højt profileret emne på den politiske dagsorden. Senest har det danske EU-formandskab sat forhandling af det såkaldte energi-effektivitetsdirektiv på dagsordenen for EU som en absolut topprioritet i 2012 (EU, 2012) ligesom EU pt. er i færd med at udarbejde langsigtede roadmaps for en energieffektiv økonomi inden 2050 (Den Europæiske Kommision, 2012). Global opvarmning, samt klima og miljødebatten har siden styrket behovet for at finde reelle alternativer til fossile brændstoffer. Atomenergi har vist sig som et økonomisk bæredygtigt alternativ, mens nedsmeltning af atomkraftværket ved Tjernobyl i 1986 og seneste katastrofen ved Fukushimaværket i 2011, demonstrerede begrænsningerne og risikoen for denne type energi, og ikke mindst gjort den upopulær hos befolkningen. Danmark konsumerede i 2010 omkring 846 PJ energi, heraf stod olie for næsten 35 procent, mens vedvarende energi leverede omkring 6,5 procent af forbruget (Energistyrelsen, 2010A). Energiforbruget blev derfor fortrinsvis dækket igennem afbrænding af fossile brændstoffer. Opdagelsen af nye olie- og gasfelter, samt bedre metoder til at udvinde eksisterende felter, har betydet at verdens samlede oliereserver er steget med næsten 55 procent siden 1980 (BP, 2010). De nuværende olie- og gasreserver i Nordsøen, betyder at Danmarks med det nuværende forbrug, vil være selvforsynende med olie og gas indtil 2020 (Energistyrelsen, 2009). Selvom energiforsyningen i den nærmeste fremtid ser ud til at være sikret, synes de langsigtede perspektiver at være dystre, medmindre alternative energikilder kan introduceres. Olieprisen har fluktueret med mere end 100 dollar per tønde over de seneste 30 år, og er stærk korreleret med globale begivenheder og civile uroligheder i centrale olieproducerende lande, jf. Appendiks 1. Samtidig er udsigten til at 2,5 milliarder mennesker, vil indtage energimarkedet, i takt med levestandarden i Kina og Indien hæves, og middelklassen i disse lande får adgang 2 S i d e
til generelle forbrugsgoder. Realiseres dette vil efterspørgslen på energi stige og presset på ny energikilder og effektiviseringer øges. 1.1 Klima og miljø målsætninger på energiområdet Grøn bærerdygtig energi har været på den internationale politiske dagsorden siden Kyoto aftalen i 1997. Senest viste klimakonferencen, COP 15, i København i 2009 at der er 1 en politisk vision om at opnå en grønnere energipolitik. 130 lande, bestående af 77 procent af verdens befolkning og 80 procent af den samlede drivhusgasudledning, vedtog en fælles forståelse af at, man burde sigte på at holde den globale opvarmning under 2 grader, hvilket blandt andet er fastsat af FN s klimapanel (IPCC), som grænsen for hvad der er tåleligt. I praksis har Fourth Assessment rapport (IPCC, 2007) vurderet, at dette vil kræve en reduktion i udledningen af drivhusgasser med 80-95 procent af 1990- niveau. De nationale målsætninger kan beskrives igennem den nuværende og tidsligere regerings energipolitik, som er beskrevet i henholdsvis "En visionær dansk energipolitik" fra 2007 og "Vores Energi" fra november 2011. Fælles er en ambitiøs energipolitik, der på mange områder rækker udover de internationale forpligtigelser. Den politiske vision er en total udfasning af fossile brændstoffer i energisektoren inden 2050. Det skal blandt andet opnås ved en udfasning af oliefyr i 2030, og en total indførelse af vedvarende energi i el- og varmeforsyningen i 2035. Samtidig skal Danmark være uafhængig af fossile brændstoffer inden 2050 (Regeringen, 2011). Vindenergi bliver i dag set som en oplagt ressource til billig og sikker energi. Teknologien og kapacitetspotentiale er til stede. Samtidig har vindmøller den fordel at være CO 2 neutral allerede efter 3-6 måneders drift og har lave marginale omkostninger i driften. Politisk er vindenergi derfor et attraktivt alternativ og oplagt indsatsområde (Danmarks Vindmølleforening, 2010). Modsat er der en række forudsætning for at vindenergi energi kan implementeres i en skala, som matcher de politiske ambitioner. Det vil således kræve store ændringer i de nuværende energiforbrug. Vindenergi producer elektricitet. Derfor er det også nødvendigt at udvikle produkter, der kan erstatte de oliebaserede produkter og aftage vindenergien. 1 Slutdokumentet fra København er ikke juridiske bindende men blot en fælles erklæring. 3 S i d e
Paradigmeskiftet i el- og varmesektoren; med få store produktionsenheder til mindre decentrale enheder med store mængder vedvarende energi, vil med den nuværende forbrugselasticitet, resultere i en anselig stigning i belastning af transmissions- og distributionsnetværket. Elektricitet kan ikke lagres effektivt, og der skal derfor hvert sekund være balance mellem forbrug og produktion. En implementering store mænger vedvarende energi, sammenlagt med en kraftig stigning i efterspørgslen, vil betyde anselige stigninger i omkostninger til forsyningssikkerheden. Der er derfor behov for nye veje i den måde, hvorpå vi anvender elektricitet på i dag, hvis de forandringer i energisystemet, lagt op til fra politisk side, skal gennemføres en økonomisk bærerdygtig. 1.2 Intelligente El-system Intelligent elforbrug er defineret som større sammenspil mellem producenter, leverandører og forbruger indenfor el- og varmesektoren. Formålet er at give forbrugerne mulighed for at udtrykke deres sande præferencer overfor producenterne, og dermed mulighed for at tilpasse deres forbrug i forhold til producenternes marginalpriser. Sammenspillet kan illustreres som vist i Appendiks 2, hvor konceptet Smart Grid anvendes (Klima, energi og bygningsminister, 2011). På denne måde vil både producenter og forbrugere agere på de samme markedspriser, og dermed vil det være muligt at opnå en økonomisk gevinst igennem bedre allokering af ressourcer. Et intelligent el-system med de rette økonomiske incitamenter vil forventelig skabe gevinster indenfor: - Bedre allokering af ressourcer (forbruger og producent agerer på samme priser) - Reduktion prisfluktuationer på el-markedet. - Bedre anvendelse af miljøvenlige produktionsenheder (fx tilpas forbruget til vindproduktionen) - Forbedret forsyningssikkerhed og systempålidelighed - Udvikling af grønne produkter Det nuværende transmissions- og distributionsnettet er ikke gearet til et intelligent elsystem, og der vil derfor være behov for betydelig investeringer i nettet, herunder installering af kommunikations- og målingsudstyr, samt udvikling af nye softwaresystemer. Det er derfor uklart, hvorvidt intelligent elforbrug har et samfundsøkonomisk potentiale, der kan opveje implementerings- og driftsomkostninger forbundet med et intelligent elsystem. 4 S i d e
1.3 Problemstilling Den forventede omstilling i det danske elforbrug, lagt op til fra politisk side, vil i den kommende tid kræve ændringer i det nuværende forbrugsmønster. I takt med at energiproduktion i elsektoren overtages af blandt andet vindmøller, øges behovet for at skabe en større indflydelse på forbrugsmønsteret, hvis ikke de marginale omkostninger skal stige uhensigtsmæssigt meget. Derfor undersøger dette speciale følgende; - Hvad er det samfundsøkonomiske potentiale i intelligente el-systemer? Fleksibelt elforbrug kan fungere som katalysator for udviklingen af nye produkter, som kan agere aktivt i et fleksibelt el-system. Indledende undersøges derfor hvilke områder af det danske energiforbrug, som kunne være relevant i forhold til nye produkter, som kan indgå aktivt i el-systemet. - Hvordan fordeler det danske energiforbrug sig på brancher og energityper? Elbiler og varmepumper er allerede centrale elementer i energi og miljødebatten. De har samtidig den fordel, at kunne indgå aktivt i et fleksibelt netværk. Derfor undersøger specialet ligeledes det samfundsøkonomiske potential for; - En gradvis indfasning af elbiler som erstatning for traditionelle brændselsbiler - En acceleration for udfasning af Oliefyr, der udskiftes med en varmepumpe Grønne produkter, som elbiler og varmepumper, vil kun bidrage til den samfundsøkonomiske analyse af et intelligent el-system, i det omfang det vurderes at være et resultat af selve projektet. Mens salget af grønne produkter, uafhængig af projektet, kun kan inkluderes i det omfang, det bidrager til besparelser i transmissions og distributionsnetværket ved udjævne efterspørgslen. 1.4 Afgrænsning Analysen af elbiler fortages som et direkte valg mellem elbiler og konventionelle biltyper. I den indledende analyse indbefattes også andre typer køretøjer, såsom hydrogen køretøjer, gas og kombinationer (hybrid). Disse typer køretøjer medtages ikke i den økonomiske analyse for at reducere de tekniske beregninger. Elbiler vil potentielt kunne levere energi tilbage til systemet i korte perioder. Dette er for eksempel interessant, hvis der sker pludselig produktionsafbrydelse. Det er vurderet, at det vil kræve ydereligere teknologisk udvikling, og selvom et intelligent el-system vil 5 S i d e
åbne for muligheden, er det ikke en direkte konsekvens heraf. Derfor medtages denne effekt ikke i analysen. I værdisætning af miljøkonsekvenserne antages et national perspektiv, baseret på CO2 kvoteprisen. Der tages her ikke hensyn til de dynamiske effekter og reduceret incitamenter i miljøforbedringer i andre sektor, når udledningen reduceres. Klima og miljø analysen for grønne produkter begrænses til driften. Der er således ikke taget hensyn til eventuel miljøpåvirkning under produktion og afskaffelse af disse produkter. 2. METODEVALG Problemstillingen i sektion 1.3 giver anledning til en kort refleksion over det teoretiske metodevalg, der skal anvendes til at belyse opgavens problemstilling. Samfundsøkonomiske analyser tager udgangspunkt i Pareto kriteriet: an outcome is more efficient if at least one person is made better off and nobody is made worse off"(boardman, Greemberg, Vining, & Weimer, 2006). Et projekt vil næsten altid have modsat rettet effekter, hvorved det i praksis oftere anvendes Kaldor-Hicks kriteriet stedet; så længe vindere af et projekt vil kunne kompensere tabere, og samtidig være bedre stillet, vil det øge velfærden. CBA analyser vurderer på dette grundlag hvorvidt gevinsterne overstiger omkostninger, og dermed i overensstemmelse med Kaldor-Hicks kriterium (Alex, Petersen, Damgaard, & Erichsen, 2001) Den nuværende litteratur indenfor samfundsøkonomiske analyser lægger op til to forskellige mainstream metoder Cost Effectiveness Analyse (CEA) og Cost Benefit Analyse (CBA). Selvom de to metoder på mange måder komplementerer hinanden, er valget af metode ikke uvæsentlig. De følgende delafsnit giver derfor en kort beskrivelse af de to metoder, samt en begrundelse for metodegrundlaget, anvendt i resten af rapporten. 2.1 Cost Effectiveness Analyse Boardman et al. (2006) beskriver CEA således; "CEA measures technical efficiency, not allocate efficiency." CEA anvendes derfor ofte til at rangere prædefinerede projekter. Det angiver, overordnet set, det optimale projekt i forhold til en specifik målsætning (O Conner & Spash, 1999) eller et maksimalt udbytte indenfor et givent budget (Slothuus, 2000). Derfor fastslår Boardman også at " CEA cannot indicate whether something is worth doing (Boardman, Greemberg, Vining, & Weimer, 2006)". CEA bygger ikke på nogen forudsætning om Pareto-optimalitet eller fortager anden form for 6 S i d e
rentabilitet. Det er derfor ikke muligt igennem CEA at fastslå hvorvidt et givent projekt øger værdien eller den totale velfærd (Donaldson, 1998). 2 2.2 Cost-Benefit Analyse CBA kan modsat CEA give en indikation på, hvorvidt et projekt vil være acceptabelt ud fra et samfundsøkonomisk perspektiv. Quah & Tog (2011) beskriver CBA som "a systematic and analytical process of comparing benefits and costs in evaluating the desirability of a project or programme, often of a social nature and for society as a whole" (Quah & Tog, 2011). CBA undersøger derfor, hvorvidt det kan forsvares at anvende de nødvendige ressourcer i et givent projekt i forhold til de forventede gevinster. CBA baserer sig på Pareto-konceptet. Det betyder, at så længe et projekt vil opnå en nettogevinst, vil det være muligt igennem kompensering, at opnå et bedre resultat end status quo. Kompensation skal kun være en teoretisk mulighed, og behøves ikke at skulle aktualiseres (Sugden & Williams, 1978). Derfor konkluderer Drummond et al (2005) også følgende: "CBA is, at least in theory, the most powerful of the techniques for economic evaluation ". 2.3 Valg af Metode Specialets formål er at undersøge det samfundsøkonomiske potentiale i implementering intelligent el-styring. Selvom der er stærke økonomiske og sikkerhedspolitiske interesser indenfor energiområdet, vurderes en CBA analyse at være den bedste metode. Det vil således være muligt, at vægte om de ekstra omkostninger forbundet implementeringen af et intelligent el-system, opvejes af de forventede gevinster. Anvendelsen af CBA bygger på en række teoretiske forudsætninger, som kan være relevante i forbindelse med rapporten konklusioner. CBA bliver ofte kritiseret for at negligerer fremtidige generationer. Derudover kan det give anledning til etiske problemstillinger, når alle områder skal kvantificeres og værdisættes. Relevante teoretiske aspekter i forhold til analysen, vil derfor blive fremført i afsnit 6, inden selve analysen påbegyndes i afsnit 7. 2 Teoretisk kan det forklares forklares som punktet hvor isokost linjen minimeres ud fra en forudbestemt isokvant kurve, men ikke hvorvidt ressourcerne kan anvendes andet sted til at opnå en højere isokvant kurve (Currie, Donaldson, & McIntosh, 1999). 7 S i d e
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 PJ 2.4 Generelle overvejelser ved velfærdsanalyser Samfundsøkonomiske analyser baserer sig ofte på ressource allokering, som udspringer den neoklassiske velfærdsteori, og underlæggende hviler på en utilitaristisk etik (nytteetik), hvor den overordnede målsætning for samfundet er nytte, og en tro på at markedet bedst kan sikre en optimal allokering. Begrebet velfærd defineres som den optimale udnyttelse af samfundets ressourcer. Utilitarismen stilles høje krav til individet offervilje. Her vil en velstillet utilitarist, under forudsætningen af faldende marginal nytte, føle sig forpligtiget til at omfordele sin formue til mindre velstillet medborgere. Således vil den samlede sum for befolkningen blive højere. Moderne velfærdsøkonomi fravælger hovedsageligt at forhold sig til indkomst og formuefordeling, men henviser til blandt andet Kaldor-Hicks kriteriet, jf. afsnit 6.2. Der vil således være en lang række økonomisk, etiske og praktiske problemstillinger ved at værdisætte alle effekter. Kravet til individet, ud fra et utilitaristisk synspunkt, og den neoklassiske antagelser om egoistiske adfærd (profitmaksimering), skal således forenes igennem et fuldkomment marked. De teoretiske forudsætninger for velfærdsanalyser, samt deres styrker og svagheder, er nærmere beskrevet i afsnit 6 3. DANMARKS ENERGIFORBRUG El- og varmesektoren står kun for en mindre del af det samlede energiforbrug i dag. Produktionen sker ved afbrænding olie, gas eller kul ved kraftværker, samt alternative energikilder såsom vindenergi mm. Fossile brændstoffer, anvendes udover til produktionen af elektricitet, hovedsagelig transport og produktions sektorerne, jf. Figur 3-3. Figur 3-1: Korrigeret bruttoenergiforbrug fordelt på brændsler 1.000 800 600 400 200 0 kr. 160 kr. 140 kr. 120 kr. 100 kr. 80 kr. 60 kr. 40 kr. 20 kr. 0 Olie Naturgas BNP i faste priser Kul og koks Vedvarende energi m.m. * BNP indeks 1990=100 **(V-akse) og udvikling i BNP (H-akse) Kilde: (Energistyrelsen, 2010A) 8 S i d e
Millions Figur 3-1 viser at BNP er steget markant over de sidste 20 år, mens bruttoenergiforbruget stort set har været uændret. I perioden er forbruget af vedvarende energi og naturgas samtidig steget betydeligt. Mængden af fossile brændstoffer i energisektoren er mindsket, mens det dog stadig generelt udgør en stor andel af det samlede energiforbrug. Figur 3-2: CO 2-emissioner fra energiforbrug (ton) 70 60 50 40 30 20 10-1980 1990 2000 2010 Olie Naturgas Kul Affald, ikke bionedbrydeligt Kilde: (Energistyrelsen, 2010B) Den relative reduktion i anvendelse af olie og kul i det samlede energiforbrug har betydet, at udledningen af drivhusgasser (CO 2 ækvivalenter) i samme periode er faldet markant, mens andelen fra naturgas og affald er steget, som følge af den relative større andel i energiproduktionen. Figur 3-3 viser energiforbruget og CO 2 udledningen fordelt på forskellige kategorier. Her står transportsektoren for 26 procent af det samlede energiforbrug og 24 procent af CO 2 -udledningen. Erhvervs og produktions sektorerne udgør 39 procent, og 38 procent CO 2 udledningen. Husholdningen bruger 28 procent, men er ikke defineret i CO 2 udledningen. Samtidig udgør energisektoren kun 6 procent af det samlede energiforbrug. Figur 3-3: Korrigeret Bruttoenergiforbrug og Emissioner Kilde: (Energistyrelsen, 2010A) 9 S i d e
Energiforbruget og CO 2 udledninger indikere at indførelsen af grønnere produkter i transportsektoren, vil kunne mindske den samlede CO 2 udledning. Også kategorien 3 ikke energiformål, hvori husholdningen er inkluderet, synes at have et stort potentiale. Handels- og produktionssektoren udgør også en betydelig del af både energiforbrug og CO 2 udledning. Potentialet heri vil dog kræve mere dybdegående analyser af de forskellige brancher, indenfor de to kategorier, for at kunne udlede et potentiale i forhold til elsystemet. 4. EL-SEKTOREN Elektricitet kan være nøglen til to af de største økonomiske og politiske udfordringer, der på nuværende tidspunkt er indenfor energiområdet, nemlig reduktion af drivhusgasser og en sikring den fremtidige forsyningssikkerhed. Forøgelsen af vedvarende energi i produktion af elektricitet, vil betyde at denne energiform kan blive relativt mere attraktiv i fremtiden, i takt med at oliereserverne, og priserne på fossile brændstoffer forøges. Derudover vil det kunne stabilisere energipriserne, hvilket vil kunne have en positiv effekt på væksten. Indførelse af vedvarende energi og en kraftig forøgelse i efterspørgslen, vil imidlertid belaste det nuværende el-netværk, og udfordre den måde, hvorpå vi anvender elektricitet på i dag. 4.1 Døgnforbrug, spidsbelastninger og el-priser Efterspørgslen på elektricitet varierer igennem døgnet, således stiger forbruget markant om morgenen mellem klokken 7-9 og forholder sig relativt højt indtil klokken 17-18. Der findes ikke økonomiske effektive lagringssystemer, derfor skal produktionen hele tiden følge udviklingen i forbruget, hvilket betyder at der skal være konstant balance i transmissionsnettet mellem forbrug og produktion. Elforbruget varierer ligeledes betydelig efter årstiden. I vintermånederne er elforbruget næsten dobbelt så højt om sommeren, mens døgntendens er stort set den samme. 3 Her skal det bemærkedes, at transportsektoren på nuværende tidspunkt er udenfor EU s kvotesystem. 10 S i d e
Figur 4-1: Døgnoversigt for elforbrug, sommer- og vinter (2010), MWh 10.000 9.000 8.000 7.000 6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 kr. 1.200 kr. 1.000 kr. 800 kr. 600 kr. 400 kr. 200 kr. 0 20-maj 20-okt. 20-maj Spotpris (højre-akse) 20-okt. Spotpris (højre-akse) Kilde: (Nordpoolspot, 2011) Spotprisen på el korrelerer tydeligt med efterspørgslen om vinteren, mens den er mindre volatil, når efterspørgslen er lav, som er tilfældet om sommeren. Det kan forklares igennem produktion, hvor det er mest effektive energikilder, som byder ind på markedet først, og dermed har de laveste marginale omkostninger. I perioder med stor efterspørgsel, vil mindre effektive produktionsenheder kunne byde ind, hvilket betyder en større volatilitet i prisen, jf. Appendiks 5 (Energinet.dk, 2009). 4.2 Distributionsnettet Vindenergi indgår i markedet på lige fod med andre former for energiproduktion, og der stilles derfor samme krav til leveringssikkerhed, som andre producenter. Vindenergi er afhængig af naturen og klimaet, hvorimod producenter der anvender gas, kul og olie vil være mere driftsikker, og have større fleksibilitet i produktion i forhold til kapaciteten. Vindenergi øger derved muligheden for kritisk eloverløb (Energinet.dk, 2009). Modsat 4 kan situationer med produktionsmangel opstå, fordi kapaciteten i vindmøllerne ikke opnås, som følge af uforudsete vejrmæssige ændringer. Stiger efterspørgslen vil kravet til kapaciteten i forhold til gennemsnitsforbruget ligeledes stige. Det vil dermed betyde større omkostninger til kapacitetsreserver, som vil kunne stå klar til at byde ind i perioder med høj efterspørgsel. En løsning kan her være et intelligent el-system, der kan udjævne efterspørgslen i henhold til Appendiks 6 igennem forskellige økonomiske incitamenter. 4 Overproduktion der ikke kan afsættes, hvorved vindmøllerproduktion lukkes ned 11 S i d e
Ører per kwh 4.3 El-markedet Danmarks elforsyning er i dag en integreret del af det frie nordiske el-marked. Størstedelen af al el-handel forgår over den nordiske el-børs, Nord Pool, hvori el handles på tre forskellige måder; termin (længere aftaler), spot ( normale aftaler) eller bas (straks aftaler). De forskellige handelsmetoder har mindre betydning i denne analyse. Grundprincippet er, at producent sælger en bestemt mængde el på forhånd over børsen. Producenten er herved forpligtet til at levere den bestemte mængde elektricitet. Leveres der for meget eller for lidt skal producenten betale en afgift i form af balanceomkostninger. Teknisk er der muligheder for at have en lille over- eller underproduktion i korte perioder, mens der samtidig er mulighed for at im- eller eksportere el fra enten Sverige eller Tyskland. Udbygges energisamarbejdet i fremtiden vil fleksibilitet øges, og omkostninger tidligere beskrevet kan reduceres. Tyskland har proklameret politiske ambitioner om at neddrosle atomenergi og i stedet satse på vedvarende energi, mens Sverige ligeledes satser vedvarende energikilder. Det betyder, at der vil ske en harmonisering i produktionsmetoden, hvilket vil have en negativ effekt på forsyningssikkerheden(energinet.dk, 2009). Det er derfor usikkert hvorvidt en udvidelse af samarbejde kan give den nødvendige fleksibilitet i system til at modvirke de omkostninger som er beskrevet tidligere i afsnittet. Samtidig vil det gøre Danmark afhængig af import af energi, hvilket ikke nødvendigvis kan være politisk og økonomisk uacceptabelt på sigt. 4.4 Det økonomiske incitament Indførelsen af fleksibelt elforbrug kan kun ske, hvis der skabes passende økonomiske incitamenter for privatforbrugeren til at flytte sit forbrug. Produktionsomkostninger på el udgør kun i omegnen af 20 procent af den samlede elregning forbrugeren betaler, jf. Figur 4-2. Der vil derfor kun være et begrænset potentiale for den private forbruger, i kunne udnytte den nuværende prisvariation i markedet. Udjævnes forbrugskurven i henhold til Appendiks 6, således mere effektive produktionsenheder, leverer en større andel af det samlede forbrug, vil det betyde besparelser i produktionsomkostninger, jf. Appendiks 5. Figur 4-2: Elprissammensætning, 1. jan. 2011 250 200 150 100 50 0 4000 kwh 10.000 kwh Kilde: Dansk Energi, elforsyningens tariffer og elpriser, 2011 Abonnenmenter Transmission og distribution Produktion Afgifter Moms 12 S i d e
Samtidig vil det være muligt at opnå besparelser i besparelser transmission og distributionsnetværket, hvis en række el-produkter kan indgå aktivt i systemet. Det samfundsøkonomiske incitament: Lagringen af el med nuværende teknologi kan kun ske med betydelig tab. Derudover kræver variationen i efterspørgslen en relativ høj produktionskapacitet. Ved at gøre forbruget fleksibelt kan overskydende el bedre anvendes effektivt og produktionskapaciteten kan reduceres relativt til den gennemsnitlige efterspørgsel. Samtidig er det muligt at lade de mest energieffektive og miljøvenlige produktionsenheder producere størstedelen af elektriciteten, jf. Appendiks 5. Det privatøkonomiske incitament: Elpriserne varierer afhængig af efterspørgsel og tidspunkt. I dag aflæses elmålere kun få gange om året og slutkunder bliver pålagt en gennemsnitspris for det brugte el. Derved er der et lavt incitament for slutbrugeren i at skifte forbruget over til perioder med lav efterspørgsel. Intelligente el-systemer vil kunne differentiere forbruget og derved også lave en prisdifferentiering, hvilket vil kunne give incitamenter til at flytte forbruget. Elprisen udgør kun en mindre del af selve elregningen. Det kan derfor være nødvendigt med alternative økonomiske incitamenter, for at skabe et bedre fundament for implementering af fleksibelt elforbrug. Dette kan finansieres, hvis volatiliteten mindskes i efterspørgsel, således der kan opnås effektiviseringsgevinster. Overføres dette til forbrugeren øges incitamentet til fleksibelt elforbrug. 5. UDVIKLINGSPOTENTIALE GRØNNE PRODUKTER Udviklingen af ny produkter, der aktivt kan indgå i fleksibelt elforbrug, er en forudsætning for fleksibelt elforbrug. Transport- og varmesektoren er i flere analyser på energiområdet identificeret, som områder med stort potentiale. Kendetegnet her er et relativt højt forbrug af fossile brændstoffer. Derudover vil det være muligt med den nuværende teknologi aktivt at inkludere dem i et fleksibelt el-system (Energinet.dk, 2009). 5.1 Transportsektoren Globalt findes der mere end 730 millioner biler, og med en forventet fordobling inden 2030 vil transportsektoren udgøre en betydelig andel af fremtidens energiforbrug (McKinsey & Company, 2009). Indføres der ikke nye teknologiformer på området, vil efterspørgslen på fossile brændstoffer, herunder benzin og diesel, øges betydeligt i fremtiden. Transportområdet er i dag ikke underlagt de kvotebelagte sektorer, men står for 26 procent af energiforbruget, og næsten 24 procent af den samlede CO2 udledning, jf. Figur 3-3(Energistyrelsen, 2010A). 13 S i d e
Figur 5-1 viser, at traditionel vejtransport udgør omkring 77 af energiforbruget i transportsektoren, herunder udgør person- og varebiler 45 procent. I 2010 var der registreret 2,2 millioner personkøretøjer i Danmark, mens mindre end 500 var elbiler (Energistyrelsen, 2010C). Trafikudviklingen i Danmark forventes at følge den globale trend. Infrastrukturkommissionen prognoser estimer en årlig trafikvækst på 1,6-2,5 procent indtil 2030, hvilket omregnet giver en trafikforøgelse på 37 procent i forhold til i dag(infrastrukturkommissionen, 2008). Figur 5-1: Energiforbrug til transport fordelt på transportform, PJ Forsvarets transport 0,7% Jernbane 2,3% Søtransport (Indenrigs) 3,1% Luftfart 17,1% Vejtransport 77% Personbiler og varebiler u. 2 ton 44,7% Lastbiler 10,1% Busser 2,9% Varebiler 2-6 ton 18,7% Tohjulere (mc og knallert) 0,4% Kilde: Energistyrelsen, Elbiler har potentialet til at løse nogle af de fremtidige udfordringer transportsektoren står overfor. Specielt to punkter gør elbiler attraktive, energieffektivitet og muligheden for anvendelser af vedvarende energikilder, herunder muligheden for at oplade bilerne på tidspunkter, udenfor spidsbelastningsperioderne, jf. Figur 4-1. Elbiler har en energieffektivitet, der er 2-3 gange højere end traditionelle forbrændingsmotor, jf. Figur 5-1. Samtidig kan de anvende de store mængder vedvarende energi, der forventes at implementeres i el-sektoren i fremtiden (Energistyrelsen, 2011B). 14 S i d e
Tabel 5-1: Energieffektivitet af forskellige køretøjer 0% 20% 40% 60% 80% 100% Benzinbil Brintbil Dieselbil Hybridbil Elbil Lavt Estimat Højt Estimat *Energieffektiviteten afhænger af en række forskellige faktorer, såsom hastighed, vejrforhold og accelerations- og decelerationteknik hvilket er grunden til der er sat et lavt og højt estimat Kilde: (Dansk Elbil komite, 2009) Elbiler har i forhold til traditionelle biler en række begrænsninger såsom rækkevidde, hastighed og funktionalitet mm., hvilket er en af grundene til den lave markedspenetration. Derimod er de billigere i drift i forhold til konventionelle biler og kræver mindre vedligeholdelse. Teknologien på området er stadig underudviklet, og produktionsomkostninger for høje til reelt at kunne konkurrerer med konventionelle biler i pris og komfort (CONCITO, 2009). Investeringsprisen er markant højere for elbiler, hvilket gør den relative tilbagebetalingstiden for lang. Case 1 illustrerer forskellen i pris og drift på en Citroën C1 med brændselsmotor og en ombygget version med elmotor. Det er fra politisk side valgt afgiftsfritage elbiler, hvilket reducerer forskellen mellem to biltyper betydeligt, som følge af den høje danske afgift på biler. Alligevel er break-even punktet ved kørsel på 14.000 kilometer om året tæt på 13 år, hvilket er gennemsnitsalderen for et normalt køretøj 5. Der er dog mulighed for, at elbiler vil være funktionelle i længere tid end normale køretøjer. Case 1: Regneeksempel på investerings og driftsomkostninger på Citroën C1 Citroën C1 Pris inklusiv moms og afgifter* brændselsmotor (Benzin) DKK 120.000 el-motor DKK 250.000 DKK per Km 0,52 0,25 *inklusiv batteri Kilde: Dansk Elbil Komite, Copenhagen Economics, 2010 5 Her er taget en simpel beregning uden skatter, afgifter og vedligeholdelse, samt en fast energipris 15 S i d e
Samfundsøkonomisk kan elbiler bidrage til en række gevinster, som ikke er direkte relateret til den enkelte forbruger, men som kan opnås igennem en bred implementering på markedet, hvis der investeres i et intelligent el-system. Dette vil til gengæld give mulighed for at subsidiere denne type køretøjer for at øge det privatøkonomiske incitament. Hvorvidt besparelserne i driften vil kunne udligne de relativt højere produktionsomkostninger kan ikke konkluderes ud fra den indledende analyse. Men en række analyser indikerer, at elbiler på nuværende tidspunkt kan være et reelt alternativ til almindelig biler, specielt til brug af kortere ture, hvor begrænsningen på batterilevetiden ikke er så aktuel (Deloitte, 2011). Hybridbiler vil også kunne anvendes til de formål, hvor elbilens ydeevne stadig ikke er tilstrækkelig, indtil teknologien på området er mere udviklet. Privatøkonomisk kan elbiler være interessante fordi: 1) de er miljøvenlige; 2) de er billige i drift og; 3) de kan sikre mere stabile driftsomkostninger i fremtiden (Dansk Elbil komite, 2009). Modsat er der høje investeringsomkostninger, samt kapacitet og komfortmæssige begrænsninger i forhold til konventionelle biltyper. Fordi elbiler både kan indgå aktivt i intelligent elforbrug, og samtidig har en række miljøgevinster vil det være relevant at undersøge nærmere; "Hvad er den forventede markedsudvikling for elbiler under traditionelt og intelligent elforbrug, og hvilket samfundsøkonomisk potentiale vil kunne realiseres igennem intelligent elforbrug?" Der opstilles et scenarie for begge alternativer i afsnit 8.1, således effekten i forhold til projektet kan vurderes. 5.2 Varmesektoren Opvarmning af boliger udgør i dag mere end 20 procent af det samlede danske energiforbrug. Heraf er 60 procent dækket af fjernvarme, mens 15 procent er dækket af naturgas. 25 procent er ikke dækket af kollektiv varmeforsyning (Energinet.dk, 2009). Der er i omegnen af 300.000 oliefyr og 400.000 naturgasfyr til opvarmning af helårshuse i den danske boligmasse, mens der i 2009 kun var tilsluttet omkring 20.000-25.000 vandbårne varmepumper (Publikum Kommunikation og invirke, 2010). Der er fra politisk side iværksat initiativer om en udfasning af oliefyr og en gradvis udfasning af naturgasfyr, hvilket forventelig vil bane vejen for udbredelsen af brugen af varmepumper. Den nuværende regering har således en ambition om helt at udfase oliefyr inden 16 S i d e
2030(Regeringen, 2011). Det kræver under de nuværende markedsforhold en betydelig merinvestering at installerer en varmepumpe i stedet for oliefyr (COWI, 2011C). Varmepumper optager varme fra omgivelser (jord, vand, luft) og afgiver den varme i en kondensator. Processen kræver indførelsen energi (el), men afgiver mere varme / energi end den optager. Energi effektivitet er kernen i brugen af varmepumper og markant højere end oliefyr, ligesom det vil være mulighed an anvende vindenergi som inputfaktor. Varmepumper vil ved intelligent elforbrug kun kunne udnytte prisvariationen i begrænset omfang. I kolde perioder vil varmepumpen næsten køre konstant. Derimod vil det være muligt at undgå ekstremt høje priser, da varmepumper med kort varsel vil kunne udskyde elforbruget i en kortere periode. Teknisk kan dette ske, da forbruget ikke er direkte forbundet med varmeforbruget, fordi energien kan lagres i for eksempel en varmtvandsbeholder (Energinet.dk, 2011C). Case 2: Regneeksempel på varmepumpe og oliefyr* Oliefyr: Investering 50.000 130.000 Jordvarmepumpe (9kW) Enhedspris 11,00 DKK/liter 1,9 DKK/kWh Årlig udgift kr. 27.500 kr. 11.180 Kilde: Dansk varmepumpe Industri A/S & EneriNord - Energiberegningsprogram *Beregninger er baseret et hus på 160 kvadratmeter med fire personer. Huset er opvarmet (gulv og radiator) med et gammelt oliefyr* og et nuværende forbrug på 2500 liter olie om året (Dansk Varmepumpe Industri A/S, 2011). Ifølge energistyrelsen kan en implementering af vedvarende energi på niveau med de politiske målsætninger betyde reduktion i elprisen (ekskl. afgifter) i omegnen af 40-50 procent Omregnet vil det resultere i en årlige besparelse i driftsomkostningerne 1000 DKK for varmepumper under forudsætninger i Case 2 (Energinet.dk, 2009). Samfundsøkonomisk er der en række andre parametre, som gør varmepumper attraktive. Varmebehovet korrelerer stærkt med vindenergiproduktion (Energinet.dk, 2010B). Teknologisk er varmepumper markant mere energieffektive, end for eksempel oliefyr og betydelig mere miljøvenlige(dansk Energi, 2011). Derudover vil varmepumper, ligesom elbiler, kunne indgå aktiv i et fleksibelt el-system, og bidrage til gevinster i elnetværket, hvilket vil kunne retfærdiggøre potentielle subsidieringsmetoder af disse produkter. 17 S i d e
Privatøkonomisk kan varmepumper være attraktive for forbrugeren, fordi der er 1) Lavere driftsomkostninger i forhold til olie og gasfyr. 2) Forsikring imod prisstigninger på olie og gas i fremtiden. 3) Varmepumper har en mere miljøvenlig profil(publikum Kommunikation og invirke, 2010). Modsat er der ligesom ved elbiler høje investeringsomkostninger forhold til alternativerne. Derfor undersøges der følgende for varmepumper; "Hvad den forventede markedsudvikling for varmepumper under traditionel og intelligent elforbrug, og hvilket samfundsøkonomisk potentiale vil kunne realiseringen igennem intelligent elforbrug?" Der opstilles et scenarie for begge alternativer i afsnit 8.2, således effekten i forhold til projektet kan vurderes. 5.3 Husholdningen Husholdning udgør omkring en fjerdel af det samlede energiforbrug, jf. Figur 3-3. Potentiale inden husholdningen er begrænset. En stor del af energien forbruges i dagstimerne med spidsbelastninger om morgenen og aftenen, hvor madlavning, fjernsyn og varmebehovet er størst. Appendiks 7 viser elforbruget for de største husholdningsapparater. Fleksibilitet ved disse produkter er her begrænset. Der vil være mulighed for en til- og afkobling af frysere og køleskabe i meget korte periode. Det kan være med til at reducerer omkostninger til blandt andet reguleringskraftydelser. En vurdering af denne effekt vil det kræve en nærmere analyse af området, samt ydereligere udvikling et intelligent el-system konceptet, end hvad der er udgangspunktet for denne analyse. Derfor udelades dette fra analysen. Tørretumblere, vaskemaskiner og opvaskemaskiner udgør næsten halvdelen af husholdningens elforbrug (Energistyrelsen, 2010A). Dele af dette forbrug ville kunne flyttes væk fra spidsbelastningerne. Det vil være muligt for eksempel at lade opvaskemaskiner starte om natten uden gene for forbrugere, mens vaskemaskiner og tørretumblere til dels også ville kunne anvendes på skæve tidspunkter. Derfor undersøges; "Hvad er det forventede potentiale for fleksibelt elforbrug indenfor husholdningen?" I afsnit 8.3 vurderes det hvor meget af el-forbruget fra de tre produkter, som vil kunne indgå i et fleksibelt system. 18 S i d e
Samfundsøkonomi vil det give mulighed for at anvende mere effektive produktionsenhed, og samtidig vil forbruget kunne indgå aktiv i system, således at transmissionsomkostninger vil kunne reduceres. Privat Økonomisk vil det være muligt at opnå lavere elpriser. Derudover kunne det tænkes, at der som følge af de samfundsøkonomiske gevinster ville være muligt at skabe forskellige økonomiske incitamenter for forbrugeren. 5.4 Fleksible el-produkter Det vil være en central forudsætning, for at implementere et fleksibelt el-system med succes, at der udvikles produkter, som vil kunne indgå aktivt systemet. Det nuværende elforbrug er indrettet efter efterspørgslen, og en stor del af forbruget er direkte korreleret med anvendelsen af de specifikke produkter. I den indledende analyse er der identificeret nogle områder indenfor energiforbruget, der størrelsesmæssigt har et potentiale, der gør dem interessante i en analyse af fleksibelt elforbrug. Der er samtidig identificeret en række produkter, som vil kunne anvendes i et fleksibelt el-system. Elbiler og varmepumper er spået en central rolle i blandt andet indførelsen af vindenergi. Disse produkter vil samtidig kunne indgå i et fleksibelt elforbrug, fordi anvendelsen ikke er direkte korreleret med forbruget af elektricitet eller vil kunne udskydes uden gene for forbrugeren (Deloitte, 2011). 6. VELFÆRDSTEORETISKE GRUNDBEGREBER Velfærdsteorien bygger på utilitaristisk udgangspunkt, og kan eksempelvis beskrives igennem Jeremy Bentham definition, som også kan opfattes som utilitarismens grundlægger "the greatest happiness for the greatest number of individuals belonging to the community" (Alex, Petersen, Damgaard, & Erichsen, 2001), jf. afsnit 2.4. I den følgende teoretiske fremstilling af CBA, tages der udgangspunkt i centrale teoretiske aspekter indenfor velfærdsøkonomi, mens der forudsættes en grundlæggende viden om økonomisk teori. Værdi i velfærdsøkonomisk forstand bunder i individuelle præferencer for diverse goder, markedsomsatte såvel som ikke-markedsomsatte, og viljen til at substituere disse. Boardman et al (2006) forklarer ændringer i velfærdsændringer således; "The key concept is that in conducting a CBA one must estimate the changes in social surplus that result in a new policies, programs or projects are implemented, (Boardman, Greemberg, Vining, & Weimer, 2006). CBA vurdere med andre ord den nettoændring, 19 S i d e
der sker i befolkningen nyttevirkning ved et givent projekt i forhold til en status quo situation. 6.1 Velfærdsændringer I praksis vurderes velfærdsændringer ofte igennem ændringer i konsument overskudet i 6 rammerne af et klassisk udbud/efterspørgsel diagram. Det universelle gode, der benyttes som værdimåler, er som regel penge. Det skyldes ikke, at penge har værdi i sig selv, men at penge, som generel transaktionsmiddel, er en måleenhed for størstedelen af de goder, der indgår i forbruget. Velfærdsoverskuddet kan i praksis derfor relateres til individets betalingsvillighed (Boardman, Greemberg, Vining, & Weimer, 2006). 7 Værdisætning kan blandt andet kompliceres, hvis der er tal om et offentlig gode. Her vil værdien af et offentlig gode være summen af befolknings individuelle marginale værdi for dette ekstra gode. Modsat kan private gode findes ved at finde punktet, hvor marginale omkostninger er lige prisen. I CBA analyser kan værdisætningen a blandt andet ske ved værdisætningsmetode eller en prissætningsmetode. Det er som sagt ikke penge eller priser, der repræsenterer værdi i velfærdsøkonomiske forstand, men derimod tilfredsstillelsen af borgernes individuelle præferencer for diverse goder, penge anvendes kun som proxy for nyttevirkningen (Alex, Petersen, Damgaard, & Erichsen, 2001). Værdisætningsmetoden kan ske igennem direkte metoder, hvor der opstilles hypotetiske marked eller parallelle markeder. Alternativt kan indirekte metoder, såsom rejseomkostninger eller Hedonisk-priser anvendes, hvor værdien afledes fra prisvariationer i 8 markedet. Herunder kan for eksempel huspriser bruges til at aflede værdien af beliggenhed, støj eller andre specifikke effekter igennem prisvariation på huse med og uden den specifikke effekt. Prissætningsmetoden kan ske ved blandt andet at vurdere alternativomkostningerne, retableringsomkostninger eller responsmetoden. I praksis går prissætningsmetoden ud på at måle værdien igennem prisen for at modvægte den specifikke effekt. 6 Konsumer Surplus 7 Willingness To Pat (WTP) eller modtage i kompensation i så fald Willingness To Accept (WTA) 8 Dette baserer sig blandt andet på Lancasters godeterori, hvori godet nytteværdi kan beskrives igennem dets karakteristika.(alex, Petersen, Damgaard, & Erichsen, 2001) 20 S i d e
6.1.1 Betalingsvilligheden I litteraturen kritiseres de metoder, som ofte anvendes til værdisætningen af goder. Her er specielt problematikken med betalingsvillighed et emne. I den empiriske litteratur observeres der ofte forskellige WTP og WTP værdier. I teorien forklares dette ved begrænsninger af budgetrestriktioner for WTP, mens WTA ikke er begrænset heraf. Det betyder at WTP som udgangspunkt vil være lavere end WTA. Litteraturen forsøger ligeledes at tage højde for dette, igennem vurdering af forskellige effekter, såsom transaktionsomkostninger, endownment effekten (Værdien af at eje), retsfølelse, substitutionseffekt mm., som er ment at kunne forklare denne fordel (Alex, Petersen, Damgaard, & Erichsen, 2001). 6.1.2 Det teoretiske udgangspunkt Traditionelt antages der i CBA en neoklassisk tilgang, hvori der pålægges en række restriktioner og forudsætninger for betalingsvilligheden, således summen af befolkningens WTP repræsentere en aggregeret efterspørgselskurve. Forudsætninger betyder, at individet vil maksimere sin egen nytteværdi ud fra de givne markedspriser. WTP vil således have en transitiv orden, og skal opfylde følgende. I) Konsumering af ethvert produkt vil øge nytteværdien, men med et faldende marginalt niveau. II) Marginal nyttevirkning for penge er konstant, således vil WTP stiger lineært med indkomst, og have det samme niveau for hele befolkningen III) Der vil ikke være prisdifferentiering i markedet (Boardman, Greemberg, Vining, & Weimer, 2006). Den genererede efterspørgselskurve kaldes ofte en Marshallian efterspørgselskurve. Det skal her tilføjes, at der i velfærdslitteraturen, ikke er enighed om, hvorvidt naturen kan opgøres absolutte værdier. Naturen er en forudsætning for den menneskelige eksistens og dermed er den absolutte værdi uendelig stor. I praksis giver det derfor kun mening at betragte marginale ændringer, som er afhængige for eksempel biologiske antagelser om naturens tålegrænser og etisk bestemte opfattelser af, hvad mennesket kan tillade sig i relation til naturen. Der vil derfor være store usikkerhed forbundet hermed. For eksempel er klimadebatten stadig uafklaret med hvorvidt mennesket er skyld i den nuværende globale opvarmning, og hvad konsekvenserne vil være. Dele af litteraturen peger også imod muligheden for at anvende producentoverskuddet, som proxy for WTP, og dermed velfærdsændringen. Her antages det, at producenternes overskud er forsyningssiden ækvivalent af konsumtoverskuddet. Denne forudsætning er 21 S i d e
blevet kritiseret betydelig. Argumentation er, at producentoverskuddet ikke er et entydigt mål for velfærdsoverskuddet, fordi inputfaktorer som arbejdskraft og kapital er begrænset. Effekten af et projekt, vil således ikke længere være isoleret, men påvirke inputfaktorerne i andre dele af økonomien (Mishan & Quah, 2007)). Andre dele fremhæver konceptet "economic rent", hvilket defineres som forskellen mellem hvad ejeren af input faktoren tjener og hvad han som minimum skal tjene for at beholde faktorerne (Mishan & Quah, 2007). Her måles velfærdseffekten ved at ændre prisen på inputfaktorer, mens produktprisen holdes konstant, hvor det traditionel i konsumentoverskuddet er faktorprisen der holdes konstant og således måler effekten af ændring i produktpriserne. Der kan således ikke konkluderes en entydig metode, til at vurdere ændringer i velfærden. I praksis er det svært at holde nyttevirkningen konstant. Derfor anvendes Marshallian metode ofte i stedet for Hicks. Manglen af et entydig mål for velfærdsændringer er problematik for CBA metoden, og kan give anledning til kritik af det teoretiske grundlag analysen bygger på (Boardman, Greemberg, Vining, & Weimer, 2006) 6.2 Kompenserende variations metode Den neoklassiske tilgang er kritiseret, fordi den antager at forbruger agerer rationelt, og vil maksimere sin egen nyttevirkning ud fra et givent budget. Derved holdes indkomsten og ikke nyttevirkningen, som er interessant i velfærdsanalyser, konstant. I realiteten fastholdes indkomsten, prisen på substituerende produkter og input faktorerne. Tilstanden kan beskrives som vist i Appendiks 3. Hvis prisen på et produkt reduceres, vil der udover substitueringseffekten, også ske en stigning i købekraften. Ændringen i efterspørgslen, vil således ikke længere reflektere den virkelige efterspørgsel, fordi der samtidig er sket en stigning i realindkomsten. Nicholas Kaldor og John R. Hicks forsøgte i 1939 at separere allokeringsproblematikken fra fordelingsspørgsmålet. For derved at skabe et bedre grundlag for at vurdere omfordelende tiltags velfærdsøkonomisk effekt. Kompensationskriteriet kræver kun, at et offentligt projekt eller politiskindgreb skal give en potentiel Pareto-forbedring.; så længe vindere af et projekt vil kunne kompensere tabere, og samtidig være bedre stillet, vil det øge velfærden, jf. afsnit 2.2. Kompenserende variations metode, forsøger således at isolerer substitutionseffekten ved at måle: "the sum of money that, when taken away from the consumer, leaves him or her 22 S i d e
just as well of with the price change as if it had not occurred"(alex, Petersen, Damgaard, & Erichsen, 2001). Formålet er således at holde nyttevirkning konstant igennem omkostningsminimering, hvor der genereres en ny budgetbegrænsning parallel med den gamle, hvilket således vil give den virkelig ændring i efterspørgslen, som følge af prisændringen, jf. Appendiks 3. 6.3 Beregningspriser CBA adskiller sig fra andre samfundsøkonomiske analyser ved at identificere, kvantificere og værdisætte alle effekter, et givent projekt vil have på samfundet. Det er her essentielt, at gevinster og omkostninger værdisættes med den sande samfundsværdi. Det betyder, at de faktiske betalingsstrømme, set ud fra eksempelvis et driftsøkonomisk perspektiv, ikke nødvendigvis er lig med de anvendte beregningspriser. Derfor kan observerede markedspriser også varier fra anvendte enhedspriser i en CBA. Grunden hertil er, at markedet kan være påvirket af afgifter eller andre begrænsninger i den frie konkurrence. Samtidig kan der eksistere eksternaliteter, som ikke er inkluderet i markedsprisen. Her kan nævnes miljøpåvirkninger, som er specielt interessant i analyser på energiområdet. Der findes ligeledes effekter, som ikke handles ud fra markedspriser, og derfor ikke er prissat ud fra et markedsprisprincip. Det berettiger en grundigere overvejelse af hvilke enhedspriser, der bruges til at værdisætte effekterne i et projekt, jf. afsnit 6.1.1. Den teoretiske litteratur i CBA angiver en række forskellige metoder til, at frembringe den korrekte værdi herunder markedspriser, faktorpriser/skyggepriser (Boardman, Greemberg, Vining, & Weimer, 2006). Markedspriserne kan anvendes i CBA analysen i det omfang, at der kan argumenteres for, at disse priser reflektere den individuelle forbrugers WTP. Forbrugeren vil maksimere egen sin nytteværdi ud fra tilgængelige priser, og hvis der her er inkluderet afgifter, vil det også være den reelle pris, som forbruger inddrager i sine overvejelser ved køb af goder(finansministeriet, 1999). Skyggepriser bygger på argumentet om at observerede priser eller markedspriser, ikke reflekterer den faktiske samfundsværdi. En ofte brugt metode, til at estimere den faktiske værdi, er brugen af faktorpriserne. Faktorpriser tager udgangspunkt i den "offeromkostning for de ressourcer, et givent projekt kræver. Det er med andre ord den værdi, som disse faktorer kunne have skabt ved alternativt brug. Rene 23 S i d e
faktorpriser tager imidlertid ikke hensyn til de afgifter og skatter, som ville være pålagt det output, som kunne være genereret ved alternativt brug. I afsnit 10, vil der derfor løbende blive vurderet, hvorvidt de observerede markedspriser, kan anvendes, i forhold til den samfundsøkonomiske værdi, eller om skyggepriser skal anvendes. Her følges endvidere de retningslinjer, udstedt af energistyrelsen om samfundsøkonomiske analyser på energiområdet (Energistyrelsen, 2011D). Der vil ved brug af faktorpriserne tillægges en nettoafgift på 17 procent i henhold til finansministeriet retningslinjer, ved brug af faktorpriser, for at indregne det gennemsnitlige afgiftsniveau i samfundet(finansministeriet, 1999). Fordelene ved at anvende officielle retningslinjer er at analysen opnår en større gennemsigtighed og sammenlignelighed med lignende projekter, mens ulemperne er diskuteret i afsnit 2.4. 6.4 Overførsler og velfærdstab Det er i CBA vigtig at skelne mellem faktiske omkostninger for samfundet, og rene overførsler mellem forskellige grupper i samfundet. Rene overførsler kan ske i projekter, der har en negativ påvirkning for en gruppe, men som bliver modvægtet af en tilsvarende stigning et andet sted(boardman, Greemberg, Vining, & Weimer, 2006). Skatteniveauet har imidlertid en indvirkning på velfærden. I modsætning til overførsler, opstår der i forbindelse med skatter, en direkte regulering markedet. Derved vil markedet være i uligevægt. Forbrugerne vil opleve priser, der er over deres WTP, og der produceres ikke ud fra et optimalt output, set ud fra samfundsøkonomisk perspektiv. Velfærdstab i forbindelse med skattefinansiering kan illustreres igennem et traditionelt udbud/efterspørgsel diagram, jf. Appendiks 4. I CBA refereres dette som "marginal excess tax burden" (METB). Projekter, hvorpå afgiftsniveauet påvirkes, vil således aflede en samfundsøkonomisk omkostning eller gevinst, afhængig af projektets effekt på afgiftsniveauet. I praksis betyder det at skattefinansieret projekter, konstituere en samfundsøkonomisk værdi, der er højere end det faktiske beløb inddrevet til projektet (Boardman, Greemberg, Vining, & Weimer, 2006). Størrelsen af velfærdstabet afhænger blandt andet af priselasticiteten og andre faktorer. Finansministeriet vurderer velfærdstabet til 20 procent skattepåvirkning. Det betyder, at et skattefinansieret projekt koster 20 procent af investeringen, i samfundsøkonomisk velfærdstab, oveni den faktiske investering (Finansministeriet, 1999). 24 S i d e
6.5 Diskonteringsrenten Diskonteringsraten er i CBA en vigtig faktor. Det er således et udtryk for, hvordan fremtiden skal vægtes i forhold til nutiden. I projekter med stor asymmetri i gevinster og omkostninger, samt en lang tidshorisont, vil konklusionerne være følsomme overfor valget af diskonteringsrente. I simple termer vægter en høj diskonteringsrente fremtiden mindre, mens en lav diskonteringsfaktor diskriminerer mindre mellem effekter over tid. Den teoretiske overvejelse for anvendelse af diskonteringsrente, kan blandt andet forklares igennem nyttediskontering og forbrugsdiskontering, som er redegjort for i følgende: Nyttediskontering beskriver tidspræferencen, hvilket kan forklares ved at mennesker opnår en større nytteværdi i at modtage i dag frem for i morgen. Det betyder med andre ord, at forbrugeren vægter et forbrug højere i dag end det samme forbrug i morgen. Forbrugsdiskontering beskriver den forventede faldende marginale nytte af forbrug, fordi der forventes vækst. Det betyder at fastholdes forbrugsniveauet vil det være relativ mindre værd for fremtidig generation (Kjellingbro, 2004). Diskussion om den rette diskonteringsrente involverer ligeledes ofte etiske problemstillinger, således fremtidige generationers forbrugsmuligheder hverken undermineres eller overvægtes (Perman, Ma, Common, Maddison, & Mcgilvray, 2003). Konsensus om en universel diskonteringsrate er ikke til rådighed i hverken den teoretiske eller empiriske litteratur. Der findes derfor en række forskellige måder at generere den sociale diskonteringsfaktor. Her kan det inddeles i markedsorienteret metoder, der bygger kapitalens alternativomkostning, eller mere teoretisk baserede diskonteringsrenter. 6.5.1 Markedsorienterede diskonteringsfaktorer Markedsorienteret diskonteringsrenter bygger på kapitalens alternativomkostning og tabte forbrugsmuligheder. Projektet vil derfor have en omkostning i form af dets alternative forbrug (Boardman, Greemberg, Vining, & Weimer, 2006). Projektet skal derfor vurderes ud fra en effektivitets synspunkt. Samfundet skal ikke skal allokere ressourcer medmindre det velfærdsøkonomiske afkast, som minimum afgiver tilsvarende (fortrængte) investeringsafkasts/forbrugsmuligheder(kjellingbro, 2004). Der findes således 25 S i d e
forskellige markedsorienterede tilgange; privat afkast, "Marginal rate of time preference" og den offentlige lånerente; Privat afkast antager, at de ressourcer allokeret til et specifikt projekt, alternativt ville være investeret i den private sektor. For at retfærdiggøre denne omallokering af ressourcer, kræver det derfor et afkast på samme niveau, som hvis ressourcer ville være blevet anvendt i den private sektor. "Marginal rate of time preference" er baseret befolkning villighed til at afvente konsumering i dag på baggrund af en større mængde i morgen. Dette er i teorien befolknings WTA til at afstå konsumering, jf. afsnit 6.1. Den offentlige lånerente kan beskrives, som statens udgifter til finansieringen af projektet, hvilket bygger på den faktiske omkostning, som staten vil have i forbindelse med finansieringen. Valget relateres derfor til det specifikke projekt, og om hvorvidt de drager ressourcer fra privatforbruget eller finansieres ved udenlandske långiver, hvor det i så fald enten skulle være renten på det private afkast eller den offentlige lånerente, som skulle anvendes. Derudover findes der argumenter for at en kombination af ovenstående kaldet "weighted social opportunity cost of capital" (WSOC). Mens WSOC kan reducere den bias, som uundgåeligt vil være i førnævnte metoder, fremhæver den teoretiske litteratur, problematikken med de markedsorienterede metoder. Markedet vil ofte være udsat for skatter, asymmetrisk information og transaktionsomkostninger, hvilket gør at markedsbaseret metoder ikke reflekterer samfundet virkelig tidspræferencer. Derfor fejler de markedsorienteret metoder også i at afspejle samfundets virkelig præferencer (Boardman, Greemberg, Vining, & Weimer, 2006). 6.5.2 Theoretically Derived Rate En markedsorienteret diskonteringsfaktor kan være misvisende for nogle eller alle af de førnævnte grunde. Samtidig indikerer forskning, at individuelles villighed til at udskyde konsumering falder over tid, og afhænger af mængden der skal udskydes. Det styrker argumentet for ikke at anvende en markedsorienteret tilgang (Boardman, Greemberg, Vining, & Weimer, 2006). En alternativ kan anvendes en metode baseret på teoretiske vækstmodeller. Her beskrives diskonteringsfaktoren igennem den optimale vækst rate (Ramsey, 1928) 26 S i d e
Den sociale diskonteringsrente (p x ) er et produkt af tidspræferencen (d), væksten per indbygger (g) og elasticiteten af den marginal nytteværdi for konsumering (e). Anvendelsen af en teoretisk genereret diskonteringsrate kan således beregnes. Tidspræference er i henhold til den indledende diskussion på mange måder et politisk og etisk spørgsmål om vægtningen af fremtidige generationer. Det kan således argumenteres at være nul. Det vil imidlertid give et uforbeholdent stort incitament til at afholde forbrug i dag. Der anvendes en værdi på 1 procent, mens der ligeledes vil kunne argumenteres for en markant højere tidspræferencen (Boardman, Greemberg, Vining, & Weimer, 2006) Væksten vurderes ud fra den gennemsnitlige vækst per indbygger for perioden 1966-2010 i konstante priser, hvilket giver en vækst på 1,74 procent (Statistikbanken, 2011). Elasticiteten er ligeledes usikker, og der kan argumenteres for forskellige værdier. Der antages en værdi på 1 procent, mens der vil kunne argumenteres for både en højere og lavere værdi her (Finansministeriet, 1999) I praksis offentliggøres der ofte retningslinjer om den rette diskonteringsrente fra nationale institutioner. Valget varierer således ikke kun mellem lande, men er også afhængig af længden af det specifikke projekt som undersøges, jf. Appendiks 23. For at gøre rapportens forudsætninger bedre sammenlignelige med lignende analyser fortaget på området, anvendes der en diskonteringsfaktor anbefalet fra energistyrelsen på 5 procent, mens den beregnede sociale diskonteringsfaktor anvendes som følsomhedsanalyse 6.6 Skyggepris på kapital Den indledende diskussion henleder til en anden problematik. Der er således forskel på, hvorvidt projektet fortrænger fremtidig forbrug eller fremtidig investering. Mishan og Quah (2007) henviser til dette som geninvesteringskomplekset. Der vil således stille højere krav til diskonteringsfaktoren, hvis projektet forskyder fremtidig investeringsniveauet i forhold til konsumering. Der findes en række forskellige metoder til at løse dette. Mishan & Quah (2007) forslår at fremskrive alle værdier til en terminal dato, i stedet 9 9 compounded terminal value, CTV 27 S i d e
for tilbageskrivningsmetoden (NPV). I fremskrivning tillægges forskellige diskonteringsrenter, afhængig af om der er tal om fortrængning af konsumering eller investering. Boardman et al (2006) forslår brugen af skygge priser på kapital. Her konverteres alle omkostninger og gevinster til den korresponderende forbrugsændring. Skyggeprisen på kapital kan ikke observeres i markedet, og skal derfor generes ud fra et teoretisk fundament. Metoden konverterer investeringer til konsumeringsækvivalenter, således der i diskonteringsproceduren ikke behøves at skelnes, hvorvidt projektet fortrænger fremtidig investering eller forbrug, ved at multipliceres med -faktoren Skyggeprisen for kapitalen. er et produkt af afkast på privat kapital, r, den optimale væksts rate,, jf. afsnit 6.5.2. Derudover beskriver og afkastet på geninvesteringerne og afskrivningsraten. Der er i nyere litteratur en stadig større tilslutning til legitimiteten ved at anvende skyggeprisen på kapital, mens den praktiske anvendelse i CBA projekter er knap så udbredt. Boardman et al (2006) forslår en rente på 4,5 procent for nettoafkastet for privat investering, forklaret igennem rente på et AAA rated US-bond. Afskrivninger ( ) vurderes i henhold til ratioen mellem konsumerings af fast kapital og BNP siden 1966. Her anslås en værdi til 13,72 procent. Geninvesteringsniveauet ) vurderes ligeledes som ratioen mellem bruttoinvesteringen og BNP siden 1966. Her opnås en værdi på 20,17 procent (Danmarks Statistik, 2011). Beregningen af skyggeprisen på kapital kan således beregnes ud fra den førnævnte model 1,159426 Skyggeprisen af kapital vil blive fortaget som en følsomhedsanalyse i afsnit 13 6.7 Pris niveau Der anvendes i analysen konstant prisniveau, således effekter imellem år kan sammenlignes. Derved tages der højde for den generelle inflation i samfundet, og reduktionen i købekraft, i absolutte termer, mindskes over tid fjernes. Rapporten anvender enhedspriser fra forskellige kilder til at værdisætte effekterne, hvorved det ikke altid har været muligt at bruge værdier fra samme opgørelses år. Derved skal disse priser konverteres fra deres nominelle værdi til faste priser. To ofte an- 28 S i d e
vendte metoder til dette er forbrugerprisindeks (CPI) og bruttonationalproduktet (GDP). Sidstnævnte er en grovere metode, som tager forbehold for den brede udvikling i priser på varer og tjenester, som følge af ændring i total produktion for landet. CPI anvendes derimod mere specifik prisudvikling på forbrugsvarer. Den optimale metode afhænger af det specifikke projekt, og hvilke priser der skal korrigeres. Energistyrelsen retningslinjer for analyser på energiområdet anvender en deflator, der bygger på bruttoværditilvæksten, og er anvendt denne analyse (Energistyrelsen, 2011D). 6.8 Teoretiske overvejelser omkring samfundsøkonomiske analyser Den økonomiske værdisætning i CBA kan kritiseres på flere områder. Der vil således være både metodemæssige og etiske problemstillinger, som ikke kan afskrives uden grundige overvejelser. Metodemæssige vil den anvendte værdi afhænge af undersøgelsesmetoden, jf. afsnit 6.1.1. Mens den etiske problematik blandt andet fremstår i den sande værdi, som individet være villig til at substituere produkter, for at maksimere sin egen nytte. Hvilke produkter der er substituerbare er også etisk bestemt. Organhandel vil næppe kunne accepteres, selvom det vil kunne øge nytten. Dermed indgår etiske og retlige overvejelser og i vurderingen af forskellige værdier. Anvendelsen af enhedspriser og retningslinjer fra blandt andet energistyrelsen, transportministeriet og finansministeriet betyder at rapporten ikke forholder sig nærmere til disse problematikker, men at rapporten accepterer de forudsætninger, som er fortaget i de officielle vejledninger. Konklusionerne af rapporten skal tages med forbehold for den usikkerhed der findes i den teoretiske og empiriske litteratur indenfor velfærdsøkonomi. 7. ANALYSENS RAMMER Samfundsøkonomiske analyser har udviklet sig over den seneste årrække. Det har betydet CBA ikke altid udføres under de samme rammer og betingelser, hvor opbygningen kan varier betydeligt afhængig af forfatteren. Der findes dog en general konsensus om en række punkter, som har dannet præcedens for samfundsøkonomiske CBA analyser. Figur 7-1: Analytisk struktur for CBA Kilde; Baseret på Boardman et al (2006) 29 S i d e
Den analytiske ramme anvendt i rapporten er vist Figur 7-1. Anvendelse af denne analytiske struktur skal sikre en gennemskuelig og logisk tilgang til problemstillingen. Analysestrukturen er tilpasset den specifikke problemstilling i opgaven, og de enkelte punkter ligeledes er tilpasset. De forskellige faser er selvforklarende, og vil ikke blive beskrevet ydereligere her, men introduceres kort under der respektive afsnit. Anbefalingen er beskrevet i starten af rapporten, og vil derfor ikke figurere senere i rapporten. 8. ALTERNATIVER I henhold til strukturen fremlagt i Figur 7-1, skal projektet defineret og nedbryder til en begrænset mængde gensidige udelukkende alternativer. Der er ikke begrænsning på antallet af alternativer som kan sammenlignes, men for at begrænse kompleksitet i analysen, sammenholdes der et scenarie med fuld implementering af et intelligent el-system, i henhold til Appendiks 2, som sammenlignes med en status quo situation, hvor el-nettet 10 kun udvides i henhold til det forventede forbrug. 8.1 Elbiler. Bilmarkedet, er med en høje energiintensitet, en naturlig faktor i diskussion om intelligent elforbrug. Intelligent anvendelse af elbiler i el-systemet, vil kunne reducer omkostningerne til systemydelser og reserver, samtidig vil elbiler kunne forbedre miljø og klima effekterne. Derudover eksisterer der de direkte gevinster, som elbiler kan udnytte igennem fluktuerende elpriser. Dette vil kunne påvirke det privat økonomiske potentiale, og derfor også markedsudviklingen for elbiler, jf. afsnit 5.1. Catalyst Strategy Consulting har senest fortaget en analyse for Energistyrelsen vedrørende potentialet og udbredelsen af elbiler. Her vurderes, at markedet for elbiler med den nuværende teknologi, specielt henvender sig familier med to biler, hvilket giver et potentiale i omegnen af 400.000 familier med to biler. Analysen bygger blandt andet kørselsmønstre og anvendelse, hvorved behovet matcher kapaciteten og ydeevnen for elbiler (Catalyst Strategy Consulting, 2011). Better Place, en af hovedaktørerne bag implementeringen af elbiler, har tidligere vurderet, at der ville kunne implementeres mellem 400.000 og 500.000 elbiler i Danmark inden 2020, men har for nyligt sænket forventningerne til mellem 20.000 og 100.000. Dansk Elbil Alliances estimater, at der vil være mellem 100.000 og 150.000 i 2020. 10 Kan også referes til som baseline eller "counter-factual 30 S i d e
2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 En general gennemgang af tilgængelige analyser viser at skønnet varier mellem 20.000 og 400.000 elbiler. Forbehold for de angivne estimater gælder ikke kun elprisen, men også teknologisk udvikling og økonomisk vækst. Derudover vurderes det, at prisudviklingen på energiområdet, vil have en central betydning for udviklingen. Appendiks 8 viser nogle af de centrale parametre, som vil kunne påvirke udviklingen af elbiler i fremtiden, hvor grøn energi og elpriser kun fremstår kun en del af disse. Der er i dag registreret mindre en 500 elbil på markedet (Energistyrelsen, 2010C), mens der i 2010 var registreret 197.715 nye køretøjer (Statistikbanken, 2011). Der er stor 11 variation i bilsalget, men det antages i denne analyse at bilsalget i 2012 vil ligge på 220.000 nyregistrering, mens udviklingen vil følge den generelle trafikvækst. Salget af elbiler er antaget til maksimalt at kunne nå 10 procent af nyregistreringer per år inden 2030, hvis der kun investeres i et traditionelt el-system. Derimod vurderet Intelligent el-system vil kunne øge salget så der kan opnås en markedsandel på 20 procent inden 2030. Figur 8-1 viser udviklingen i elbiler under de to scenarier, som antages i analysen. Figur 8-1: Markedsudviklingen for elbiler 600.000 500.000 400.000 300.000 200.000 100.000 0 25% 20% 15% 10% 5% 0% Traditionel Traditionel Intelligent Elforbrug Intelligent Elforbrug * nyregistreringer (H-akse) og samlet antal af elbiler på markedet (V-akse) Der vil være næsten 200.000 elbiler på markedet i 2030 hvis ikke projektet realiseres, mens der vil være 332.840 flere elbiler, hvis der investeres i et intelligent el-system. Der er i denne analyse lavet et konservativt skøn af udviklingen af elbiler, set i forhold til 11 I gennemsnit er registreret 266.339 og 214.001 nye biler hvert år over de sidste 5 og 10 år. 31 S i d e
andre rapporter fortaget på området, hvor effekten af fleksibelt elforbrug vurderes. Således vurderes energistyrelsen i rapporterne Smart Grid et potentiale på 600.000 i 2025, mens rapporten Effektiv anvendelse af vindkraftbaseret el i Danmark estimer mellem 600.000-900.000 køretøjer vil være eldrevne i 2025. Andre rapporter såsom Scenarier for transportsektorens energiforbrug i Danmark udgivet af Energi- og Olieforum viser mere moderate stigninger i markedsandele på henholdsvis 84.000 i 2020, mens der først i 2035 kan forventes i omegnen af 430.000 elbiler. Cincito (2009) vurderer at det muligt at opnå 400.000 elbiler i 2020, hvis der skabes stærke økonomiske incitamenter fra politisk side. Der vil endvidere være gode teoretiske argumenter for at udviklingen af elbiler vil stige, når først indledende markedspenetration er opnået. Problemet bliver at skelne mellem 12 hvorvidt den fortsatte udvikling kan akkrediteres til implementering af intelligent elstyring. Det kan ligeledes være, at elbiler på et tidspunkt opnår et markedspotentiale og en infrastruktur, som gør den konkurrencedygtig traditionelle køretøjer, uden anvendelsen af intelligent elforbrug, hvorved det kan diskuteres, hvorvidt udvikling kan begrundes heri. Det er derfor nødvendigt at vurder det samfundsøkonomiske potentiale for elbiler i forhold til diesel og benzinbiler, da dette vil have en effekt på den overordnet analyse. Derfor undersøges følgende "Hvad er det samfundsøkonomiske potentiale for udskiftning af traditionel brændselsbil (benzin/diesel) med en elbil, som følge af den gamle bil er defekt eller udtjent?" I den aggregeret analyse forventes der en relativ markedsfordeling mellem benzin og dieselbiler på tre til to ratio. Det betyder at to ud af fem biler udskiftet vil være benzin, mens tre ud af fem vil være diesel. Dette er vurderes på baggrund af den relative større markedsandel benzinbiler besidder, og det faktum at dieselbiler generelt kræver en større investering Der er stor usikkerhed i fremskrivelsen af elbilsalget, og der vil blive fortaget en række følsomhedsberegninger i afsnit 13.4. 12 Her kan refereres til teorien om diffusion of innovation (Rogers, 1962) 32 S i d e
8.2 Varmepumper Der er i henhold til de seneste opgørelser tilgængelige, i omegnen af 27.352 individuelle varmepumpeinstallationer i Danmark(COWI, 2011B). Der vurderes at være i omegnen af 400.000 gasfyr og 300.000 oliefyr. Der vil imidlertid være en stor den af denne masse, som ikke vil have potential for udskiftning til en varmepumpe, da de enten ligger tæt på fjernvarme eller at husets tilstand ikke fordrer brugen af varmepumper. Der anvendes et potentiale på 205.073 helårshuse, som vil kunne udskift oliefyret med en varmepumpe. Tallet bygger på energimærkningsdatabasen fra Sekretariatet for energieffektive bygninger (SEEB) og Bygnings- og Boligregistret (BBR), samt en større analyse af potentialet for varmepumpe fortaget af COWI, hvori der er korrigeret for de førnævnte faktorer (COWI, 2011A). Det er i henhold til samme rapport vurderet, at det i en tredjedel af disse huse vil være rentabel at invester i en varmepumpe på nuværende tidspunkt, mens der for resten vil være nødvendigt med forskellige tiltag i form af bedre isolering mm. Fleksibelt forbrug kan reducere spotprisen for elprisen med op til 85 procent for forbrugeren. Vurderet over et døgn vil kunne give en besparelse på mellem 26-54 procent. I henhold til analyser fortaget af Energinet.dk vil intelligent elforbrug kunne give en gennemsnitsbesparelse i omegnen 300 DKK årligt, i forhold til traditionel elforbrug, i direkte besparelser på elprisen. Det privat økonomiske potentiale vil derfor kun ændre sig marginalt i forhold til traditionelt forbrug, medmindre en række af de samfundsøkonomiske fordele ved varmepumpe overføres til forbruger (Energinet.dk, 2011C). Der vil kunne opstå ydereligere gevinster, hvis en klynge af husstande med varmepumper vil kunne lægge sig sammen, og at de kan indgå i reguleringsmarkedet, sådan omkostninger til backup-systemer kan reduceres. Dette potentiale vil kunne give en forskel i balanceprisen på omkring 200 DKK per MWh (Energinet.dk, 2011C), og altså give en årlig gevinst på næsten 1200 DKK ved et forbrug som angivet i Case 2. Det vurderes, et intelligent el-system, vil kunne påvirke markedsudviklingen betydelig i forhold til traditionelt elforbrug, hvilket er i overensstemmelse med lignende analyse, hvori det konkluderes at udviklingen på varmepumper er afhængig af udviklingen af energipriserne(cowi, 2011C). Figur 8-2 viser den forventede udvikling i markedet for varmepumper under de to fremsatte scenarier. 33 S i d e
2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 Figur 8-2: Markedsudviklingen for varmepumper 250.000 200.000 150.000 100.000 50.000 0 Traditionel Intelligent Elforbrug Kilde: Egne Beregninger Intelligent styring vil kunne udnytte det fulde markedspotentiale, som er vurderet tidligere, for varmepumper inden 2030, mens en traditionel udbygning kun vil realisere halvdelen. Der er antaget en lineær udvikling i salget af varmepumper over hele perioden. Der vil således være 205.073 varmepumper i scenariet med Smart Grid og 102.537 ved traditionel udbygning i 2030. Nettoforskellen mellem de to scenarier på 102.537 i 2030 vil konstituere en samfundsøkonomisk effekt, der skal indregnes i analysen af intelligent el-styring. Fremskrivningsscenarierne for varmepumper, er i tråd med vurderinger af elbiler, baseret på en forsigtig udvikling. Der kan således henvises til energistyrelsen rapport Smart Grid, hvori der antages en udvikling på 300.000 varmepumper inden 2025 og rapporten effektiv anvendelse af vindkraftbaseret el i Danmark regnes med 500.000 varmepumper i huse udenfor fjernvarmenettet, Det nuværende marked for varmepumper kan inddeles i fem forskellige produkttyper der kan supplere eller erstatte varmebehovet fra et oliefyr; - Væske/Vand (Jordvarmepumpe) - Luft/Vand - Luft/Luft - Brugsvandsvarmepumpe - Boligventilationsvarmepumpe 34 S i d e
Udover forskellen i den anvendte varmekonvertering varierer de forskellige typer også i kapacitet, energieffektivitet, pris og installationsmuligheder. De forskellige specifikationer betyder også at varmepumperne generelt anvendes til forskellige formål afhængig af behov og hustype (Dansk Energi, 2011). Der er på baggrund af specifikationer for forskellige varmepumper beskrevet i "Dansk Energi Den Lille Blå om Varmepumper, 2011" og en gennemgang af tilgængelig produkter på markedet, undersøgt igennem Desk Research valgt at fokuser på L-L (luft/vand) pumpe og L-V (væsk/vand) pumpe, som de mest oplagt til erstatninger af kondenserende oliefyr (Dansk Energi, 2011). De to typer varmepumper kan begge bruges til opvarmning af rum eller brugsvand, samt en kombination(dansk Energi, 2011). Forskellen mellem de to varmepumper skyldes at jordvarmepumpe kræves et anseligt anvendeligt haveareal, som ikke nødvendigvis kan opfyldes for alle potentielle kunder, og alternative løsning som vertikale boringer er betydeligt fordyrende med stigninger i op til 60-70 procent af installationsomkostningerne (Tracto-Technik, 2009). Salget af varmepumper, som er en direkte konsekvens projektet, vil konstituere en økonomisk effekt i analysen, og skal derfor medtages. Det er derfor nødvendigt i første omgang at undersøge samfundsøkonomiske potentiale der ligger i at udskifte et traditionelt kondenserende oliefyr med en varmepumpe. Derfor undersøges følgende "Hvad er den samfundsøkonomiske værdi, når et kondenserende oliefyr udskiftes med en varmepumpe (Væske/vand og luft/vand) som følge af, at det gamle oliefyr er defekt eller udtjent?" I den aggregeret analyse forventes der en relativ markedsfordeling mellem L-L og L-V varmepumper på syv til tre ratio. Det betyder at som følge af de relative større investeringsomkostninger forbundet med L-V pumpen vil kun tre ud af ti solgte varmepumper være L-V, mens syv ud af ti vil være en L-L pumpe. 8.3 Husholdning Husholdningsprodukter som opvaskemaskiner, tørretumblere og vaskemaskiner vil kunne udnyttes fleksibelt, uden betydelig gene for forbrugeren. Elforbruget per enhed er faldet over de sidste 30 år, men er blevet opvejet i en stor stigning i antallet, således er antallet af vaskemaskiner, tørretumbler og opvaskemaskiner steget med 1.178.457 enheder (Energistyrelsen, 2010A), jf. Appendiks 9. 35 S i d e
2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 Millions Det antages, at de familier som får installeret intelligent elforbrug, som vil følge salget af elbiler og varmepumper, vil kunne flytte 75 procent af det daglige vaske- og opvaskeforbrug, mens 50 procent af forbruget til tørretumling. De er de seneste 30 år sket en energieffektivisering af disse produkter på mellem 1,5-2,5 procent om året. Der antages derfor et ydereligere fald med 2 procent per år indtil 2030, hvilket inkluderes i scenariet. Det vil betyde at der i 2030 er et årlig fleksibelt elforbrug i husholdningen på 305 GWh, jf. Figur 8-3 Figur 8-3: Fleksibelt elforbrug fra husholdningen, kwh 350 300 250 200 150 100 50 - Vaskemaskiner Tørretumblere Opvaskemaskiner Forbruget vil kunne indgå både som sikkerhed i distributionssystemet, men også være med til at udjævne volatiliteten i efterspørgslen på el, således der kan opnås en reduktion i produktions og driftsomkostninger til transmissionsnettet, jf. Appendiks 5 og 6. 8.4 Distributionsnetværket Investeringer i distributionsnetværket er vurderet på baggrund af Dansk Energi og Energinet.dk analyse af "Smart Grid i Danmark" (2010). Der tages udgangspunkt i et grundscenarie, der afspejler en aktiv energipolitik i henhold til national og internationale målsætninger og forpligtigelser som beskrevet i afsnit 1.1. Rapportens fremskrivning af elforbruget er fortaget i samarbejde med forskningscenter DTU/ISØ og Energinet.dk, ved anvendelse af modeller EMMA og ADAM. Analyseperioden går til og med 2030. Elpriserne er ligeledes vurderet i rapporten på baggrund af modellen SIVAEL. Der refereres, for en mere gennemgribende teknisk gennemgang er af dette, til rapporten "Smart Grid - bilagsrapport" fra Energistyrelsen. 36 S i d e
Omkostningerne er justeret i forhold til rammerne for denne analyse. Der regnes her med investeringer i transmissions og distributionsnettet, samt udvikling af den nødvendige software til at kontrollere fleksibelt elforbrug. 9. PERSPEKTIV OG AFGRÆNSNING Et centralt parameter i CBA er at afgrænse analyseområdet. Det betyder, at den relevante population og område skal defineres. Antagelserne herom vil naturligvis have betydelig indflydelse på resultaterne. Generelt anvendes de nationale grænser, som et naturligt holdepunkt for afgrænsningen af analysen, mens det i andre tilfælde kan være relevant at tage en mindre regional eller et større globalt perspektiv. Det vil være naturligt, i henhold til problemstillingen, at optage en national afgrænsning i rapporten, da den danske energipolitik sigter på at sikre og forbedre den danske velfærd. Valget af et nationalt perspektiv kreerer en række komplikationer, specielt med hensyn til Nord Pool samarbejdet, som arbejder på tværs af nationale grænser. Effekten heraf er ikke medtaget i analysen, da det ville øge kompleksiteten af analysen betydeligt, og derfor ligger uden for rammen af denne analyse.. Der vil ligeledes være komplikationer i forbindelse med miljø- og klimaeffekterne, der ikke begrænser sig til specifikke geografiske områder som landegrænser. Her anvendes der derfor i officielle retningslinjer for analyser på energiområdet fra Energistyrelsen (Energistyrelsen, 2011D) 9.1 Reference periode Referenceperioden skal overvejes med omhu, da tidsperspektivet kan have betydelig indflydelse på analysens konklusioner. Energistyrelsens vejledning på energiområdet anbefaler generelt, at man anvender en referenceperiode, der svare til projektets levetid. Problematikken er her, i forhold til problemstillingen, at der forventelig skal kunne leveres elektricitet de næste mange hundrede år, og hvis der først integreres et intelligent el-system, vil det være ulogiske ikke at bibeholde dette. Samtidig er de nødvendige komponenters levetid, til et intelligent el-system, meget forskellige. Det bliver derfor i højere grad et praktisk spørgsmål om, hvilken tidshorisont er interessant ud fra et politisk synspunkt. Samtidig vil en længere referenceperiode, i betragtning af emnet der analyseres, forøge usikkerheden af analysens forudsætninger. Energistyrelsen har lavet en række prognoser for energipriser frem til 2030. Inden da, vil størstedelen af det tekniske udstyr, som der vil skulle investeres i være udtjent. Den 37 S i d e
teknologiske udvikling vil også betyde, at sandsynligheden for nye løsningsmuligheder, og ændrede enhedspriser vil være betydelige efter 2030 Derfor anvendes der en referenceperiode der går fra 2012 til 2030. I analysen for elbiler og varmepumper vil det dog være tilfældet, at den udvikling som akkrediteres til intelligent el-forbrug stadig vil være på markedet efter 2030. Derfor vil elbiler og varmepumper aktive efter referenceperioden. Disse afvikles i efter 2030 i takt deres respektive nytteperiode udløber. Det betyder at de sidste elbiler, som følge af projektet, vil forlade markedet i 2043 og de sidste varmepumper i 2050. Gevinster i forbindelse el-nettet er ikke medregnet i perioden efter 2030. Det er således kun de miljø- og driftsgevinster, som disse produkter vil generere, som er medregnet i analysen. 9.2 Basisår I analysen fortages de første investeringer allerede ville kunne ske i 2012. Dette antages fordi teknologien, og de politiske ambitioner på området, allerede synes at være til stede. Basisåret vil være 2011, som ofte refereres til som år 0. Det første drifts år i analysen ligger således i 2012 og refereres til som år 1. Der anvendes faste 2011-priser. Her justeres data fra andre år i henhold til diskussion i afsnit 6.7. 10. IDENTIFISERING AF OMKOSTNINGER OG GEVINSTER Det er nu muligt at identificere omkostninger og gevinster relevante i forhold til projektet ud og udvikling beskrevet i afsnit 8. Figur 10-1 viser en kort oversigt over de effekter, der er fundet relevante for analysen, fordelt som forventede omkostninger og gevinster. Figur 10-1: Effekter ved intelligent el-system I de følgende afsnit beskrives relevante effekter i forhold til analysen. Selvom det i første omgang virker enkelt at identificer omkostninger og gevinster, forekommer opgaven betydelig mere kompleks, når det teoretiske grundlag overvejes igen. CBA analysen skal kun inkludere effekter, der påvirker folks nyttevirkning, og der skal kunne fastslås en kausal sammenhæng for, at de kan inkluderes i analysen. Derudover skal der tildeles en form for enhed på alle effekter, hvilket kan være 38 S i d e
kompliceret, da ikke alle effekter nødvendigvis har en naturlig mængdeenhed. De identificerede effekter i Figur 7-1 er fundet igennem en gennemgang af lignende analyser på området samt kvalitative vurderinger. 10.1 Omkostninger Realiseringen af et intelligent el-system på nationalt niveau, vil resultere i en række omkostninger. Her er specielt omkostninger i transmissions- og distributionsnettet relevante, idet der dog også vil være et velfærdstab, såfremt projektet skattefinansieres. Der vil derfor være nogle store indledende omkostninger forbundet med implementering af systemet, mens der løbende over indenfor på projektets løbetid, vil være udgifter til driften og udvidelse af systemet, i takt med forbrugerne skal tilsluttes. En teknisk beskrivelse af investeringsbehovet bygger på analysen "Smart Grid" fra energistyrelsen. 10.1.1 Investeringsomkostninger Der er i analysen taget forbehold for investeringer spændingsniveauerne. - 0,4 kv - 10-20 kv (10kV nettet) - 30-60 kv (60kV nettet) Investeringerne 0,4kV nettet bygger 1145 loadflow-analyser fortaget af energistyrelsen (Energinet.dk, 2010C). Analysen er fortaget på forskellige områder, baseret på en opdeling af 0,4 Kv netværket i forskellige kategorier efter belastningstætheden. Herefter er investeringsbehovet per kilometer 0,4 kv net vurderet i 5 års intervaller op til 2030. Investeringsbehovet for hele netværket findes herefter ved at skalere op til nationalt niveau, hvori de specifikke faktorer for de udvalgte områder tages i betragtning. Investeringerne i 10 kv og 60 kv nettet er baseret på forbrugsstigningerne i 0,4 kv nettet, samt kapaciteten og forventet lastningsgrader i nettet. Der er ligeledes her skaleret op til landsplan i henhold til relevante faktorer. Der er ikke regnet med ekstraomkostninger i transmissionsnettet for mersalget af henholdsvis elbiler og varmepumper, da de forudsættes at kunne indsættes udenfor spidsbelastningsperioderne I analysen medtages et velfærdstab som følge af den forventede skattefinansieret i henhold til diskussion afsnit 6.4. 39 S i d e
10.1.2 Driftsomkostninger Driftsomkostningerne vurderes som ekstraomkostninger, hvis implementering af et intelligent el-system bliver realiseres. Her er således taget forbehold for ekstra vedligeholdelse af infrastruktur, målebokse og EDB systemer, som vil opstå i forbindelse med et intelligent el-forbrug. I analysen medtages ligeledes et velfærdstab i henhold til afsnit 6.4. 10.1.3 Grønne Produkter Investerings og driftsomkostninger for grønne produkter vurderes ikke under dette afsnit, da det disse produkter overordnet anses som en gevinst for projektet i henhold til Figur 7-1. Derfor vil de indgå under afsnit 10.2. 10.2 Gevinster Intelligent styring af elforbruget vil kunne skabe en række økonomiske gevinster. Der vil således være potentiale for besparelse i forsyningssikkerheden, driften og systemydelser. Udviklingen af de grønne produkter vil i sig selv kunne betyde gevinster, såfremt de er et resultat af projektet, mens de samtidig vil kunne indgå aktivt i systemet, og skabe gevinster herigennem. 10.2.1 Reserver I takt med at produktion flyttes fra kontrollerbare enheder som olie- og kulkraftværker, der ligger tæt på forbrugeren, til for eksempel vindmøller, som typisk placeres langt fra forbrugeren, og ikke har samme fleksibilitet i kapaciteten, vil det resultere i større omkostninger til spændingssikkerheden. Implementeringen af vedvarende energi vil samtidig øge behovet for marginalkraftværker. Implementeringen af et intelligent el-system, 13 vil kunne reducere de omkostninger, der forventes at opstå i forbindelse hermed, og vil derfor indgå som gevinster for projektet 10.2.2 Elbiler For at vurderer potentiale er det nødvendigt at identificeret alle relevante effekter, som er forbundet med valget af bil. Det følgende er en kort gennemgang heraf. Der fokuseres her på effekter, hvori der kan forventes en nettoforskel mellem de beskrevne biltyper. 13 Kraftværker som står standby og kan leverer elektricitet ved pludselig udbrud i efterspørgsel eller udbud. 40 S i d e
Der vil således ikke blive indbefattet omkostninger, hvor det forventelig vil være en nettoforskel på nul. Investeringsomkostningerne er de omkostninger, der er associeret med anskaffelse af de tre produkter. Det er her implicit antaget, at der er tale om substituerende produkter. Investeringsomkostninger vurderes som nettoprisen, og der skal derfor tages hensyn til forskel i afgiftsbehandling, og det associeret velfærdstab i form af skatteforvridning i henhold til afsnit 6.4. Driftsomkostningerne inkluderer alle udgifter til driften af køretøjet. Der skal således beregnes det forventede brændstofs forbrug, og ligeledes vedligeholdelsesomkostningerne, der er forbundet med de tre typer køretøjer. De tre produkter anvender forskellige energikilder, og der skal derfor også indregnes nettopåvirkningen af afgiftsniveauet. Miljøomkostninger omfatter udledning af skadelige drivhusgasser i driftsfasen, jf. Tabel 10-1. Det vil i denne sammenhæng være optimalt at fortage en livscyklus analyse (LCF) af produkterne, for at undersøge udledning i produktionen og bortskaffelses faserne, ligesom produktion og efterspørgslen på diesel og benzin forventes upåvirket. Det er dog vurderet til at være udenfor rammerne af rapporten. Det vil være relevant at undersøge dette område nærmere, da der på nuværende tidspunkt vil være betydelig omkostninger i specielt afskaffelsen af batterierne for elbil. Modsat kan der ske en stor teknologisk udvikling indenfor området. Tabel 10-1: Emissioner for transport PM2,5 (Partikler) HC (kulbrinte) NOx (Nitrogenoxid) CO2 (Kuldioxid) SO2 (Svovldioxid) CO (Carbonmonoxid) *Kun udledt i produktion af elektricitet De anførte kemiske stoffer udledes alle forbindelse med anvendelsen af bilen, og er afhængig af, hvilken type brændstof der anvendes. For elbilens miljøpåvirkning relateres der til produktionssammensætningen af elektricitet. Udledning forbindes derfor til kwh forbruget per kilometer. Den større andel af vedvarende energi i el-sektoren, betyder en gennemsnitlig reduktion i udledning over tid indtil 2030, i henhold til energistyrelsen prognoser. (Energistyrelsen, 2011A), mens udledningen af drivhusgasser ved afbrænding af diesel og benzin forventes konstant 41 S i d e
Ikke værdisatte effekter Der vil være en række gevinster og omkostninger, der ikke er vurderet i analysen af forskellige årsager. Allerede nævnte er de miljøomkostninger der på nuværende tidspunkt er forbundet med udtjente batterier. Positive effekter for elbiler, der ikke er medregnet er blandt andet reduktion i larm, hvor der er en betydelig forskel mellem elbiler og traditionelle biler, som kan have en positiv samfundsøkonomisk effekt. Der kan også være en række psykiske forudsætninger, som der skal tages hensyn til i rapporten. Det kan således være, at der opnås en glæde ved at anvende elbil, som et mere miljøvenligt og grønt transportmiddel, modsat kan der være gener ved den lavere ydelsesevne som en elbil på nuværende tidspunkt har. Hvorvidt sådanne effekter vil give en nettogevinst eller omkostning i analysen er svær at værdisætte. Elbiler vil ligeledes kunne påvirke antallet af trafikuheld, ændring i kørselshastighed og pendlingsmønstrer, som vil være relevante at vurdere i en mere dybdegående analyse. Her kunne det for eksempel påpeges, at elbiler er mere lydløse, hvilket hypotetisk kunne føre til en stigning i trafikuheld i byerne med mange fodgængere og cyklister. Det er dog ikke muligt at fastslå effekten uden en mere detaljeret undersøgelse herom. 10.2.3 Varmepumper Her vurderes relevante effekter, som er forbundet med valget imellem en varmepumpe og et oliefyr. Det følgende er en kort gennemgang heraf. Der fokuseres, ligesom ved elbil analysen, på effekter, hvori der kan forventes en nettoforskel mellem de beskrevne produkter. Der vil således ikke blive indbefattet omkostninger, hvor det forventelig vil være en nettoforskel på nul. Investeringsomkostningerne er de omkostninger, der er associeret med anskaffelse af de tre produkter. Det er her implicit antaget at være substituerende produkter. Investeringsomkostninger vurderes som nettoprisen, og der skal derfor tages hensyn til forskel i afgiftsbehandling associeret velfærdstab i form af skatteforvridning i henhold til afsnit 6.4. Der indregnes ligeledes omkostninger i forbindelse med afskaffelse af dele fra det gamle oliefyr, hvis der investeres i varmpumpe. Driftsomkostninger inkluderer alle omkostninger i forbindelse med driften af oliefyr og en varmepumpe. Herunder er der indregnet service, elektricitet og olieforbrug. Der skal ligeledes vurderes effekter på afgiftsniveauet ved brugen af olie for elektricitet, således velfærdspåvirkningen kan vurderes. 42 S i d e
Miljøomkostninger kan ligesom elbiler inddeles i tre faser. Der vil ske en miljøbelastning under produktion af produkterne. Herefter vil produkterne belaste miljøet, mens de er i drift, og til sidste vil der ske en belastning, når produkterne skrottes. Det vil ligesom analysen for elbiler kræve en fuld LFC analyse, at vurdere alle faserne, hvorfor den indeværende analyse er derfor begrænset til driften. Det vil ydereligere være interessant, at undersøge miljøpåvirkning af fyringsolie i produktions og distributionsfasen. Der vil således være yderligere miljøbelastninger, som ikke medtages i analysen. Miljøomkostninger inkluderer udledning af stofferne vist i Tabel 10-2 Tabel 10-2: Emissioner ved brug af oilefyr og varmepumper PM2,5 (Partikler) H20 (Lattergas) NOx (Nitrogenoxid) SO2 (Svovldioxid) Kilde: (Energistyrelsen, 2011D) CO2 (Kuldioxid) CH4 (Metan) De anførte kemiske stoffer udledes alle forbindelse med driften. Den større andel af vedvarende energi i el-sektoren, betyder en gennemsnitlig reduktion i udledning over tid indtil 2030, i henhold til energistyrelsen prognoser (Energistyrelsen, 2011A), mens udledningen af drivhusgasser ved afbrænding af fyringsolie forventes konstant. Ikke Værdisatte Effekter Der kan i forbindelse med brugen af en varmepumpe være en nyttevirkning for forbrugeren, i form af glæden ved at anvende en grønnere energiform til opvarmning. Modsat har varmepumper en mindre kapacitet end oliefyr, og der kan derfor opstå situationer, hvor en varmepumpe kan have svært ved at levere den nødvendige energi til opvarmning. 10.2.4 Besparelser i el-produktion Opladning af elbiler, udenfor spidsbelastningsperioderne, og fleksibiliteten i husholdningen vurderet i afsnit 8.3, kan betyde besparelser produktionsomkostningerne. Det sker som følge af, at mere effektive produktionsenheder kan levere forbruget udenfor spidsbelastningsperioderne, mens det indenfor spidsbelastninger vil være de dyreste produktionsenheder, der leverer strøm, jf. Appendiks 5. Der vil ligeledes være mulighed for at udnytte varmepumper elektricitet forbrug intelligent. Her er fleksibiliteten dog mindre, specielt i de kolde vintermåneder (Energinet.dk & Dansk-Energi, 2010A) 43 S i d e
10.3 Ikke medregnede effekter Der er antaget en udbygning af synkronkompensator, der skal sikre spændingsregulering og kortslutningseffekter. Det vil dog være muligt at opnå ydereligere besparelser i tvangsdrift af centrale netværker, og udbygning af disse komponenter, hvis et intelligent el-system kan leverer tilstrækkelig dynamiske stabilitet. Her vurderer energistyrelsen, at der er potentiale for besparelser for op mod 100 millioner DKK årligt. Gevinsten er ikke inkluderet i analysen, da det ikke har været muligt at vurdere effekten i forhold til projektet. Energistyrelsen vurderer ligeledes, at der ville kunne opnås energibesparelser igennem øges fokus på el-forbruget. Besparelserne kan opnås dels igennem øget forbrugerbevågenhed, og dels igennem tekniske og automatiske løsninger. Energistyrelsen vurderer, at dette vil kunne give en besparelse på 120 millioner DKK årligt, hvis der investeres i et intelligent el-system. Intelligente el-systemer vil ligeledes kunne opnå besparelser indenfor kontrolbesøg og administrationsomkostninger ved det nuværende system, hvor intelligent et el-system kan forventes at være mere automatiseret. Der vil ligeledes være muligheder for effektiviseringer, og opnåelse af værdifuld "knowhow", som følge af bedre overvågning og af el-systemet. Her vil der også indgå internationale overvejelser, da Danmarks kan opnå en "first-mover advantage" indenfor området 11. KVANTIFISERING OG VÆRDISÆTNING Det er på baggrund af analysen i afsnit 10 nu muligt at kvantificere og værdisætte alle effekter forbundet med den samfundsøkonomiske analyse. Der er her hovedsageligt anvendte enhedspriser fra henholdsvis Energistyrelsen, Finansministeriet, samt Transportministeriet. Der er i beregninger af el-produkterne anvendt gennemsnitsbetragtninger. Der tages derfor ikke hensyn til, hvorvidt intelligent el-styring vil kunne øge det relative forbrug af grøn elektricitet i forhold til traditionelt forbrug. Der antages afgiftsfritagelsen for elbiler for hele perioden. Der antages ligeledes en fordeling i udviklingen af elbiler i forhold til diesel og benzinbiler, og L-L og L-V pumper i forhold til deres relative samfundsøkonomiske potentiale og den forudsatte udvikling i afsnit 8. 44 S i d e
11.1 Omkostninger Investerings- og driftsomkostninger til el-nettet er vurderet på baggrund af rapporten Smart Grid og er tilpasset rammerne for denne analyse beskrevet afsnit 8. 11.1.1 Investeringsomkostninger 0,4 kv nettet vil kræve ekstraordinære investeringer i intelligente el-bokse. Her vil det være nødvendig at installeres 70.000 bokse af 20.000 DKK per enhed. Investeringsbehovet vil følge udviklingen af varmepumper og elbiler. Levetiden for disse bokse er vurderet til 8 år. Der vil derfor være behov for geninvestering for installeret bokse før 2022, samtidig er prisen på installeret bokse efter 2022 korrigeret den tilgængelige nyttevirkning efter 2030, hvilket er beregnet som gennemsnitsinvestering per år nedskrevet med 75 procent. Prisen på hardwaredelen er antaget at falde over perioden (70 procent af prisen udgør omkostninger til hardware), hvilket er inkluderet i som et årligt fald på 5 procent efter 2017 (Energinet.dk, 2010C) 10 kv transmissionsnetværket vil kræve ekstraordinære investeringer i udbygning af 850 stationer. Her er prisen 30.000 DKK per stationer og levetiden er vurderet til 10 år. Der er antaget en årlig omkostning på 3.000 DKK. for at forlænge levetiden til 2030 for installerede stationer før 2020. Det er vurderet, at installationen vil følge lineært med udviklingen af varmepumper og elbiler og eventuelt skrotværdi vurderet ud fra samme metode som 0,4kV nettet. 60 Kv transmissionsnetværket vil kræve ekstraordinære investeringer i udbygning af 150 hovedstationer. Prisen herfor vil være 100.000 DKK per stationer. Levetiden på disse er erfaringsmæssigt i omegnen af 10 år. Ud fra en gennemsnitsbetragtning vil det derfor være nødvendigt at geninvestering 10.000 DKK per år per stationer for installationer før 2020 for at oprettehold systemet. Modsat skal skrotværdi af stationer installeret efter 2020 inkluderes. Investeringerne vil kunne følge lineært med udviklingen af varmepumper og elbiler, og en eventuelt skrotværdi vurderes ud fra samme metode som 0,4kV nettet. Intelligent elforbrug vil kræve, at der installeres en Smart Grid boks ved forbrugeren. Disse er vurderet til at koste 1500 DKK. Installationen vil følge udviklingen i varmepumpepumper og elbiler. Levetiden er fastsat til 5 år. Der vil derfor være behov for geninvestering for alle bokse installeret før 2025, mens der ikke medregnes potentielle restværdier for installationer efter 2025. 45 S i d e
Opgradering af elmålere er vurderet til at kunne ske i takt med normal udskiftning, og vil derfor ikke resulterer i en meromkostning, men fordi der stilles større krav til egenskaberne for elmålerne, er de beregnet en meromkostning på 150 DKK per enhed. Disse følger udviklingen af elbiler og varmepumper. Der vil ligeledes skulle installeres fjernaflæste elmåler hos alle forbrugerne for at styre forbruget. Her er der antaget, at der skal installeres 2.5 millioner enheder, som vil blive installeret lineært over tidsperioden. Udskiftning vil ske løbende og ikke konstituere en meromkostning. Sammenlagt vurderes det, at et intelligent el-system vil kræve ekstra investeringer i elsystemet i omegnen af 71 milliarder DKK for perioden 2012-2030 i 2011-priser. Nutidsværdien for de enkelte komponenter kan se i Appendiks 12. 11.1.2 Driften For at kunne styre et fleksibelt elforbrug, vil det kræve udviklingen af et nyt datasystem. Systemet er vurderet til at koste 100 millioner kroner(energinet.dk, 2010C). Det er antaget, at systemet vil kunne fungere for hele tidsperioden, og herefter har udtjent sin værdi. Disse omkostninger er vurderet til at fordele sig jævnt over de første 5 af projektets levetid (Energinet.dk, 2010). Der vil endvidere være behov for at udbygge kontrolsystemet til distributionsnetværket. Her er prisen vurderet til 105 millioner kroner. Disse omkostninger er ligeledes vurderet til at fordele sig jævnt over de første 5 af projektets levetid (Energinet.dk & Dansk- Energi, 2010A) Det vurderes, at der løbende vil vedligeholdelsesomkostninger. Disse er vurderet til 3 procent af investeringsomkostninger (Energinet.dk & Dansk-Energi, 2010A). Der er her antaget et en høj sats, således vurdere der i lignende rapporter vedligeholdelsesomkostninger på mellem 1,5-2,5 procent af investeringsomkostningerne (Institut for Samfundsudvikling og Planlægning, Aalborg Universitet, 2004). Sammenlagt vurderes de ekstra driftsomkostninger at beløbe sig til 2,8 milliarder DKK for perioden 2012-2030 i 2011-priser. 11.2 Gevinster I det følgende vil de gevinster, der er identificeret i afsnit 10.2 blive kvantificeret og værdisat. Omkostningerne i analyserne for elbiler og varmepumper er vurderet ud fra en 46 S i d e
kvalitativ undersøgelse af tilgængelige produkter på markedet, mens effekterne indenfor energi- og miljøområdet, er fastsat ud fra energistyrelsen og transportministeriet enhedspriser. Besparelser i transmissionsnettet og el-produktion er vurderet ud fra analyser fortaget af energistyrelsen (Energinet.dk, 2010C) 11.2.1 Reserver Intelligent el-styring vil kunne skabe betydelig besparelser på forskellige systemydelser i netværket, jf. afsnit 10.2.1, da det vil være muligt at anvende elbiler og til dels varmepumper til at reducere omkostningerne til reservekraften og spændingsstabiliteten. Primære reserver afsat til driftsikkerheden er i dag på 50 MV. I henhold til energinet.dk og danske energi vil kunne opnås besparelserne i år 2025 på omkring 25 millioner per år, hvis der investeres i intelligent styring. For at opnå denne besparelse, vil det som minimum kræve at 12.000 elbiler skal være tilsluttet til netværket. Det vil ud fra den forventelige opladningsstruktur kunne ske, når der findes 30.000-60.000 elbiler på markedet. Det vil i scenariet være muligt at opnå i år 201 8, jf. Figur 8-1. Den årlig gevinst vil stige lineært fra 2018, således der i 2025 vil være en årlig besparelse på 25 millioner DKK. Besparelsen er herefter fastholdt indtil 2030. Sekundære reserver vil ligeledes kunne reduceres betydeligt. Hertil kræves, at udviklingen på elbilmarkedet vil overstige 80.000-120.000. I så fald vil de reducerer omkostningerne hertil med 30-60 millioner DKK i 2025. Denne markedsandel forventes opnået i 2020. Den årlige gevinst vil ligeledes stige lineært, sådan at der i 2025 opnås gevinst på 45 millioner DKK. Tertiære Reserver udgør 1200 MW, som kan aktives indenfor 15 minutter, hvis der skulle opstå uventet systemudbrud. Idriftsættelsen af den elektriske Storebæltsforbindelse vil forventelig reducer behovet med 25 procent. Omkostninger til tertiære reserver ligger mellem 400-500 millioner DKK. Energistyrelsen vurderer, at der kan opnås en årlig besparelse på op mod 130 millioner DKK i 2025. Det vurderes, at der kan opnås besparelser i tertiære reserver i 2020, og at besparelsen vil stige lineært indtil 2025, hvor den vil nå 130 millioner DKK, og herefter fastholdes indtil 2030. Static Var Compensators (SVC) anvendes til at opretholde spændingsniveauet (?) i nettet. Intelligent forbrug vil kunne mindske behovet for SVC installationer i forhold til traditionel udbygning med 360 MVA. Besparelsen vil kunne ske på baggrund af udviklingen i vindenergi, hvori incitamentet for centrale kraft-varmeværker i større grad ikke 47 S i d e
vil være i drift, som følge af lavere spotpriser. Det er antaget at besparelsen ligger på 700.000 DKK per MVA. Der vil igennem hele perioden blive opnået besparelser på omkring 2,2 milliarder DKK for perioden 2012-2030 i 2011-priser. 11.2.2 Elbiler Den gennemsnitlige personbil er i dag 13 år gammel(statistikbanken, 2011). Elbilen er i større grad afhængig af batteriet levetid, mens slitage på selve motoren er mindre. Det vil derfor være muligt at bruge en elbil i mindst 13 år også, mens det er muligt at batteriet skal skiftes ud undervejs. Der er antaget at elbiler, inklusiv batteri, har samme levetid som et traditionelt køretøj. Der antages derfor en tidshorisont på 13 år i analysen. Investering er vurderet ud fra vejledende udsalgspriser, eksklusiv moms og afgifter, samt en analyser fra blandt andet CONCITO, hvori priser på forskellige bilmærker, der leverer elbiler er vurderet. Det antages, at en gennemsnits elbil uden moms og afgifter 14 vil koste DKK 150.000 eksklusiv batteri, mens en tilsvarende traditionel benzinbil vil koste DKK 110.000 og dieselbil 120.000 (CONCITO, 2009). Generelt er dieselbiler dyrere end benzinbiler. Forskellen skyldes blandt andet, at dieselmotorer arbejder under højere tryk, hvilke stiller højere krav til finmekanikkens og materialerne, som anvendes i motoren. Forskellen i produktionsomkostninger er dog betydelig mindre, når skatter og afgifter fjernes. Batteriet til elbiler udgør i dag en betydelig omkostning af den samlede investering. Priserne varier mellem DKK 25.000-70.000. DTU har seneste fastslået en omkostning på DKK 60.000(Ingeniøren, 2010). Batteriet importeres på nuværende tidspunkt, hvor der således vil være en valutaomkostning forbundet hermed. Prisen er vurderet til 55.000 DKK hvoraf 11.000 er moms. Derfor antages, at stordriftsfordele vil opnås i takt med udbredelse af elbiler, hvorved prisen på batteriet vil reduceres med 5 procent per år i perioden 2015 til 2020 (Udvikling A/S, 2009). Det betyder, at elbiler der kommer på markedet efter 2015 vil være relativt billigere end de er i dag. I henhold til gældende regler vedrørende beskatning af nye biler, betales der 105 procent af de første 79.000 DKK, inklusiv moms. Herefter betales 180 procent af det over- 14 bl.a. Mitsubishi imiev, Peugeot ion, Citroën CZero, Nissan Leaf, Renault Kangoo, Tesla Roadster- 48 S i d e
skydende beløb. Der kan herefter opnås et fradrag i henhold til en række prædefinerede sikkerhedsordninger og miljømæssige egenskaber. Det forventes, at nye bilmærker vil opfylde alle sikkerhedskrav, og dermed opnå beskatningspligtig prisfradrag på 9.885 DKK, som er det maksimale fradrag i henhold til skatteministeriets hjemmeside (Skat, 2012). Det vil derudover være et beskatningsfradrag i forhold til energieffektiviteten. Biler der kører over henholdsvis 16 og 16,5 kilometer per liter benzin og diesel, vil opnå et beskatningsfradrag. Der vil i henhold til skats hjemmeside, ske en gradvis aftrapning af dette fradrag i fremtiden. Det kan derfor diskuteres, hvorvidt dette burde medtages i analysen. Fradraget er på 4.000 DKK per kilometer over den førnævnte grænse. Der kan i Tabel 11-1 ses en mere detaljeret oversigt over pris, beskatning og afgifter. Samlet er det vurderet, at der vil være nettoforskel i beskatning på elbiler, i forhold til diesel og benzinbiler på henholdsvis 152.859 og 114.719 DKK. Nettoændringen i afgiftsniveauet medtaget som en velfærdseffekt. Driftsomkostninger er blandt andet vurderet ud fa kørselsbehovet. I 2010 var der registreret 396.243 familier med to biler eller mere. Samlet var der registreret 2.163.676 personbiler i Danmark, og man transporterede sig 50.622 millioner kilometer (Danmarks Statistik, 2011). På den baggrund vurderes det, at en personbil i gennemsnit kører 15.469 km per år, hvori der er taget hensyn til belægningsgrader og formål, som vist i Appendiks 13. Der kan argumenteres for, at der skal anvendes en lavere belægningsgrad, da der hovedsageligt er tale om bil nummer to, og derfor forventelig vil blive brugte til kørsel mellem arbejde og hjem. Modsat vil der antageligt blive kørt mindre end gennemsnittet, fordi der vil være tale om en ekstra bil. Derfor er i analysen justeret for dette ved, at sætte den samlede kørsel for bil nummer to til 14.000 km. I 2010 blev kørt 21,4 km per liter diesel og 18,1 km per liter benzin(danmarks Statistik, 2010). Da der i analysen sammenlignes biler for nyanskaffelse, anses det som realiststik, at brændstofseffektiviteten er bedre end det gennemsnitlige forbrug af eksisterende biler på markedet, hvilket også stemmer overens med annonceret brændstofseffektivitet af forskellige bilmærker og modeller(concito, 2009). Derfor opjusteres dette tal med 5 procent. Det årlige brændstofforbrug for en bil i Danmark er derfor vurderet til henholdsvis 947 liter benzin og 801 liter diesel. Det er antaget at elbiler i gennemsnit kører 6,67 km per kwh, hvilket er nedjusteret med 10 procent for at indregne tab i opladeprocessen. Der er her tale om stor usikkerhed, da 49 S i d e
tabet varier betydeligt afhængig af opladningsmetoden (Teknologisk Institut, DTU, 2010). Det kan argumenteres, at markedspriserne på diesel og benzin skal anvendes i samfundsøkonomiske analyser. Det er således prisen, som forbrugeren skal forholde sig til, og derfor den pris hvorved nytteværdien maksimeres. Der er en række skatter og afgifter på diesel og benzin, som der skal tages højde for i forhold i analysen. Der vil ligeledes være en række skatter og afgifter på elektricitet. Den samfundsøkonomiske pris, samt andelen af skatter og afgifter for benzin, diesel og el er illustreret i Appendiks 16. Prisudviklingen af fossile brændstoffer følger ikke den generelle inflation, fordi det er tale om en begrænset ressource. Derfor skal derfor indregnes en general stigning i priserne på benzin og diesel i henhold til energistyrelsen prognoser på området(energistyrelsen, 2011D). Der vil udover opladning ved hjemmet være behov for at skifte batteri ved længere ture. Her er der på nuværende tidspunkt opsat 19 opladestationer, mens det er forventet, at infrastrukturen på dette område vil blive forbedret markant i takt med elbilers indtrængen på markedet. De forventede omkostninger hertil er på nuværende tidspunkt svære at vurdere, da omkostningsstrukturen ikke har fortilfælde. Samtidig tager analysen udgangspunkt i bil nummer to, hvor det kan forventes, at opladning vil kunne ske i hjemmet, og at længere ture stadig vil blive foretaget af den traditionelle bil, indtil den nødvendige infrastruktur er opbygget til elbiler. I analysen skal der derimod tages forbehold for den tid, der bruges på at tanke benzin eller diesel. Det veludviklede netværk af tankstationer i Danmark betyder, at der ikke køres omveje for at tanke. Derimod skal der indregnes den tid der bruges på selve optankningen. Tilslutning af strømkapel i hjemmet vil ikke betyde en tidsmæssig omkostning, mens tiden brugt på tankning vil konstituere en samfundsøkonomisk omkostning. Det er vurderet, at det i gennemsnit tager 5 minutter at tanke, hvilket gælder fra man kører ind på tankstationen og kører ud igen. Det antages, at der i gennemsnit fyldes 35 liter på for hver tankning, hvorved tankens fulde kapacitet ikke udnyttes, men at der altid tankes før et kritisk niveau nås. Derved kræves der 27 og 23 tankninger om året for hhv. benzin og dieselbiler, hvilket vil tage hhv. 135 minutter og 114 minutter. Denne tid værdisættes med enhedspriser fra transportministeren og antages at have samme fordeling som vist i Appendiks 17. Vedligeholdelse tager udgangspunkt i transportministeriet analyse indenfor transportområdet i vurderingen af vedligeholdelse (Finansministeriet, 1999), samt opdateret en- 50 S i d e
hedspriser i henhold til DTU. Der skelnes mellem vedligeholdelse af batteri og motorolie, dæk, samt generelle rapperationer og vedligeholdelse. Omkostninger er baseret på en kilometerpris, og det er vurderet at udgifterne til dæk kan ignoreres, da slitagen er den samme for alle produkterne i analysen. Der er en del usikkerhed omkring vedligeholdelsesomkostninger til elbiler. Produktet er forholdsvis nyt på markedet med få enheder, der har udtjent den forventede levetid, hvilket begrænser det empiriske datagrundlag og praktiske erfaringer, samtidig sker der stadig en store teknologisk udvikling på området. Der er usikkert, hvorvidt de nyeste modeller på markedet kan sammenlignes med erfaringer fra ældre modeller. Forventeligt vil elbiler have lavere vedligeholdelsesomkostninger end traditionelle biler, da der er færre bevægelige dele i motoren. Der er valgt at anvende enhedspriser fra transportministeriet og DTU til værdisætning af disse omkostninger.. Klima og miljø omkostninger differentierer sig væsentlig mellem traditionelle biler og elbiler. Omkostninger vurderes ud fra udledning af stofferne i Tabel 10-1, og der anvendes enhedsomkostninger fra energistyrelsen. I analysen antages det, at produktion vil være uændret uanset valg af alternativ, hvilket betyder at der ikke tages hensyn til udledninger i selve produktionen, samtidig medregnes ikke omkostninger til transporten af benzin og diesel til forbrugeren. I følgende tabel ses en oversigt over alle effekter medregnet i analysen mellem elbil og traditionel bil. Tabel 11-1: Netteforskel mellem Elbil og konventionel diesel og benzinbil Effekt Enhed Dieselbil Benzinbil Købspris, inkl. Batteri Engangseffekt DKK - 84.000-94.000 Afgift Engangseffekt DKK 161.577 123.437 Diesel / Benzin - årlig Årlig effekt Liter 801,1 947,1 Elektricitet - årlig Årlig effekt kwh -3.600-3.600 Motorolie Årlig effekt DKK 404 404 Vedligeholdelse / rapperationer Årlig effekt Kg 0 0 CO2 (kuldioxid) Årlig effekt Kg 461,6 770,7 PM2,5 (Partikler) Årlig effekt Kg 0,5 0,1 NOx (Nitrogenoxid) Årlig effekt Kg 6,3 0,9 SO2 (Svovldioxid) Årlig effekt Kg -0,6-0,6 CO (Carbonmonoxid) Årlig effekt Kg 1,1 14,3 HC (kulbrinte) Årlig effekt Kg 0,3 1,9 51 S i d e
11.2.3 Varmepumper I analysen er det vurderet, at en 9 kw væske-vand varmepumpe eller 11 kw luft-vand varmepumpe kan erstatte et kondenseret oliefyr med et varmebehov, som beskrevet tidligere(dansk Energi, 2011). Det er vurderet, at varmepumper og oliefyr i gennemsnit kan opnå samme levetid (Dansk Energi, 2011). Faktorer som vejrforhold og salt i luften kan forkorte levetid for luft-varmepumper. Dette er ikke indregnet i analysen. Der er i følgende vurdering af omkostninger ved henholdsvis varmepumper og oliefyr brugt informationer for forskellige markedsaktørers hjemmesider (e.g.vvs- Grossisten.dk, jpkol.dk, jordvarme.dk skrotditoliefyr.dk), samt relevante analyser tilgængelige på internettet (COWI, Rambøll, Energistyrelsen osv.). Der er i enkelte tilfælde taget kontakt til en relevant aktør for at få præciseret omkostninger. Analysen fortages på et velisoleret helårshus på 160 m2, hvori varmebehovet for 2-4 personer skal dækkes og med et gennemsnitligt varmebehov på 85 kwh per kvadratmeter. Udvælgelsen af størrelse og type hus er valgt på baggrund af den nuværende masse af helårshus med oliefyr, som har potentialet for at udskifte til varmepumper (COWI, 2011B). De beskrevne forudsætninger giver et varmebehov som vist i Appendiks 19. På baggrund af nyttevirkningerne ved brug af varmepumper ved forskellige formål og årstider, er der anvendt en COP for jordpumper på 3,3 og luftpumper på 3.0 (COWI, 2011C), hvilket også stemmer overens med lignende analyser, der har brugt henholdsvis 3,5 og 3,0 (Rambøll Management, 2011). Brændselsværdien på olie er sat til 40,65 GJ per ton i henhold til energistyrelsen og et elforbrug på 300 kwh årligt til oliefyret (Rambøll Management, 2011). Appendiks 20 angiver forbruget for henholdsvis oliefyr og de to typer varmepumper. Vurderingen er foretaget på baggrund af antagelsen om et velisoleret huse, da varmepumper er mest effektive her. Der er ikke medregnet isoleringsomkostninger med i analysen, da dette regnes for en ekstern beslutning, uafhængig af valget af varmekilde(dansk Energi, 2011) Investeringsomkostninger af en varmepumpe med den forudsatte kapacitet vil i udgangspunktet koste 80.000-90.000 DKK eksklusiv moms. Der forudsættes derfor en pris på 90.000 DKK for væske-vand pumpe og 85.000 DKK for en luft-luft pumpe. Hertil lægges 10.000 DKK i installationsomkostninger. For jordvarmeanlæg skal der tillægges gravearbejde i forbindelse med nedlægning af rør. Her er der vurderet at være en ekstra omkostning på 34.000 DKK, hvoraf 8.250 DKK er lønomkostninger, og 25.750 DKK er materialer Til sammenligning vurderes af COWI en omkostning på 27.000 DKK for 52 S i d e
vandret nedgravning og 101.000 DKK for lodret (COWI, 2011A). Mens Rambøll vurderer en vandret nedgravning vil koste i omegnen af 30.000 DKK(Rambøll Management, 2011). Et sammenligneligt kondenserende oliefyr er i analysen vurderet at koste mellem 30.000-60.000 DKK. Der forudsættes en gennemsnitspris på 45.000 DKK i analysen eksklusive installation. Installation af oliefyr er vurderet til 6.500 DKK ud fra gældende tilbud og priser fundet ved at kontakte relevante installatører. Afmontering af gammelt oliefyr kan ses bort fra, da dette vil ske uanset hvad. Sløjfning af tank og skorsten er lovpligtig i forbindelse med skifte til varmepumpe. Her er omkostningerne vurderet til 10.000 DKK i gennemsnit udført af en autoriseret håndværker (Rambøll Management, 2011). Driftsomkostninger inkluderer således både energiforbrug og vedligeholdelse. Priser på serviceabonnementer ligger mellem 1000-2500 DKK årligt for et oliefyr (Dansk Olie, 2011). Der er generelt lavere vedligeholdelsesomkostninger med et varmepumpeanlæg. Her er prisen vurderet til 750 DKK årligt (Energistyrelsen, 2011A) (Teknologisk Institut, 2011). Det gælder for både varmepumper og oliefyr, at de lovmæssigt skal tjekkes årligt af en autoriseret håndværker af Energistyrelsen. Derudover skal kedelanlægget efterses hvert 5 år. Der er i denne analyse ikke differentieret mellem omkostninger til de to produkter, og derved kan der ses bort fra denne omkostning, Klima- og miljøomkostninger er vurderet ud fra udledning af stofferne i vist Tabel 10-2, og der anvendes enhedsomkostninger fra energistyrelsen. I analysen antages det, at produktion vil være uændret uanset valg af alternativ, hvilket betyder, at der ikke tages hensyn til udledninger i selve produktionen, samtidig medregnes ikke omkostninger til transporten af olie til forbrugeren. Afgifter på forbruget el og olie vil påvirke statens skatteindtægter. I denne forbindelse er det nødvendigt at beregne netto skattepåvirkningen og medfølgende velfærdstab eller gevinst. Afgiftsoversigten for olie kan se i Appendiks 22, og er fastholdt igennem hele perioden, mens afgifter for elektricitet følger energistyrelsen prognoser(energistyrelsen, 2010A). 53 S i d e
Tabel 11-2: Oversigt over effekter varmepump og oliefyr Effekt Enhed L-L pumpe L-V pumpe Købspris, inkl. Installation og materialer Engangseffekt DKK -47.800-81.000 Sløjfning af tank og skorsten Engangseffekt DKK -10.000-10.000 Service abonnement Årlig effekt DKK 750 750 Olieforbrug - årlig Årlig effekt GJ 46,35 46,35 Elektricitet - årlig Årlig effekt kwh 4.233 3.821 CO2 (kuldioxid)* Årlig effekt Kg 1.642,32 1.642,32 CH4 (Metan) Årlig effekt Kg -0,95-0,95 H20 (Latergas) Årlig effekt Kg 0,00 0,00 SO2 (Svovldioxid) Årlig effekt Kg 0,21 0,21 NOx (Nitrogenoxid) Årlig effekt Kg 0,34 0,34 PM2,5 (Partikler) Årlig effekt Kg 0,21 0,21 *Da der altid regnes med et tillæg til elprisen grundet CO2-kvoter, værdisættes CO2-emissioner fra el-produktion ikke 11.2.4 Besparelser i el-produktion På baggrund af undersøgelser fortaget af Energistyrelsen er det vurderet, at et intelligent el-system vil kunne gøre det muligt for elbiler at oplade udenfor spidsbelastningsperioderne, hvorved omkostninger til produktion reduceres med 100-160 DKK per MVh (Energinet.dk, 2010C). Der antages en besparelse på 100 DKK per MVh, som først træder i kraft efter 1015. Der vil ligeledes være et potentiale for varmepumper. Her antages en gevinst per 70 DKK per MVh (Energinet.dk, 2010C). Udviklingen i elforbruget for de førnævnte produkter kan ses i Appendiks 11 12. DISKONTERING Overordnet kan der nu opstilles en pengestrømsanalyse, hvor alle effekter placeres i forhold til produkternes levetid, og herefter tilbagediskonteres med den valgte diskonteringsfaktor, jf. afsnit 6.5. I første omgang vises de samfundsøkonomiske resultaterne for elbiler og varmepumper. Herefter fremstiller resultaterne for el-systemet. 12.1 Elbiler Analysen i afsnit 10.2.2 beskriver de relevante effekter ved valget mellem elbiler og traditionelle biler. Afsnit 11.2.2 kvantificerede og værdisætter effekterne ud fra et samfundsøkonomisk perspektiv. Tabel 12-1 viser resultaterne i nutidsværdier. Fordelt på investeringer, drift, miljø og skatteforvridningstab. Analysen indikerer, at det samfundsøkonomiske potentiale for elbiler er begrænset på nuværende tidspunkt. Det er således kun udskiftning af dieselbilen, der giver en positiv nutidsværdi. 54 S i d e
Tabel 12-1: Samfundsøkonomisk nutidsværdi af elbil, 2011 Omkostningspost Dieselbil Benzinbil Investering -kr 80.000 -kr 89.524 Drift kr 43.565 kr 43.259 Miljø kr 6.875 kr 2.038 METB kr 30.998 kr 23.733 NPV kr 1.438 -kr 20.493 Realiseres projektet med intelligent elforbrug, kan der stadig være et økonomiske rationel i at fremme elbiler. Det kan ske, hvis de økonomiske gevinster, ved at integrere elbiler i el-systemet, på en intelligent måde, kan modvægte de negative værdier, fordi elbilen er samfundsøkonomisk mindre rentabel. Resultaterne kan ligeledes være følsomme over for ændringer centrale parametre og forudsætninger, som bygger på en del usikkerhed, jf. 10.2.2. Der fortages derfor en følsomhedsanalyse af resultaterne i afsnit13.2. 12.2 Varmepumper Analysen af varmepumper, giver heller ikke en entydig vurdering af det samfundsøkonomiske potentiale for disse produkter. Tabel 12-2 viser resultaterne af de økonomiske beregninger for varmepumperne. Tabel 12-2: Samfundsøkonomisk nutidsværdi af L-L og L-V varmepumpe, 2011 Omkostningspost L-L pumpe L-V pumpe Investering -kr 49.909 -kr 83.074 Drift kr 59.246 kr 60.959 Miljø kr 7.455 kr 5.594 METB kr 1.344 kr 2.551 NPV kr 18.136 -kr 13.970 Der vil, selvom de givne forudsætninger ikke indikerer det, ligeledes kunne være økonomisk rationale i at fremme udviklingen af L-V pumper, fordi de samfundsøkonomiske gevinster ved at integrere varmepumper i el-systemet på en intelligent måde, kan retfærdiggøre de negative værdier. Samtidig kan resultaterne være følsomme over for centrale forudsætninger, som vil blive testet ydereligere i afsnit 13.3. 12.3 Intelligent el-system Analysen af både elbiler og varmepumper behøver ikke nødvendigvis at give positive værdier, hvis der investeres i et intelligent el-system, da der også kan skabes forskellige positive effekter. Der vil under de givne forudsætninger være tilstrækkelig med gevinster, til at opveje omkostningerne forbundet med intelligent el-styring. Derudover er det relevante at bemærke, at udviklingen af elbiler vil have en negativ påvirkning af resultat, mens varmepumper vil bidrage med næsten 3 milliarder DKK. 55 S i d e
Tabel 12-3: Samfundsøkonomisk nutidsværdi af Intelligent el-system, 2011 I mio. DKK Intelligent El-system Investerings og driftomkostninger -3.042 Investering -2.754 Drift -289 Reserver 604 Primær Reserve 76 Sekundær Reserve 102 Tertiære 295 SCV-gevinster 131 Produktionsbesparelser 418 Produktionsbesparelser elbiler 108 Produktionsbesparelser varmepumpe 310 Skatteforvridning -608 Elbiler - Diesel 103 Elbiler - Benzin -979 Luftvarmepumpe 4.553 Jordvarmepumpe -1.503 Total 568 Resultaterne er meget afhængige af specielt varmepumper, som bidrager til at modvægte de store investeringer. Mens elbiler vil have en negativ effekt på næsten 600 millioner DKK. Samtidig er den samlede gevinst over perioden kun positiv med 568 millioner DKK. Derfor kan konklusionen være afhængig af de centrale forudsætninger, som undersøges nærmere i følgende afsnit. 56 S i d e
13. FØLSOMHEDSANALYSE I første omgang laves en kort oversigt over ikke værdisatte effekter, og deres forventes effekt på resultaterne. Herefter fortages en følsomhedsberegning af resultanterne i afsnit 12, ved at ændre på centrale parametre. 13.1 Vurdering af ikke-værdisatte effekter I følgende tabel ses der en oversigt over nogle af de identificeret effekter, som er relevant for analysen, men som ikke medregnet i den økonomiske analyse. Der er ligeledes vurderet den forventede påvirkning af resultaterne. Overordnet virker det til der er en overvægt er positiv påvirkninger. Det vurderes derfor, at disse effekter sammenlagt vil have haft en positiv resultat i afsnit 12. Tabel 13-1:Oversigt over ikke værdi-satte effekter Effekt Varme - Intelligent Elsystem Elbiler pumper Stordriftsfordele for elbiler ingen effekt +++ ++ Relativ stigning af olie - priser i fremtiden +++ +++ +++ Bedre anvendelse af vindenergi + + Allerede inkluderet Miljøomkostninger i produktionsfasen af + + + olieprodukter Larm fra biler - + + Uheld, pendling og kørselshastighed -?? Isolering i forbindelse med varmepumper --? - Energibesparelser i el-systemet + + +++ Know - How?? + Tabel 13-1 skal kun ses som subjektive vurdering af effekterne, baseret på en intuitiv tilgang. Formålet er kun at give et overblik over nogle af de ikke værdisatte effekter og deres forventede effekt på resultaterne, således de bedre kan vurderes i forhold til rapportens konklusioner. 13.2 Elbiler I følgende tabel ses betydning af ændringer i centrale parametre for elbiler. Udgangspunktet er grundscenariet beskrevet i afsnit 12.1. Der er således fortaget følsomhedsberegninger på diskonteringsrenten, skyggeprisen på kapital, årlig kørselsforbrug, energieffektiviteten på brændselsbiler, samt levetiden for produkterne. Sammenlagt kan det konkluderes, at kun fire af følsomhedsberegningerne giver en positiv samfundsøkonomisk værdi for udskiftning af dieselbiler, mens det ikke er muligt at opnå en positiv værdi for benzinbiler. 57 S i d e
Tabel 13-2: Nutidsværdi for følsomhedsberegning Elbil, 2011 Dieselbil Benzinbil Grund Scenarie kr 1.438 -kr 20.493 Teoretisk Diskonteringsrente kr 9.602 -kr 13.598 Høj Diskonteringsrente (9%) -kr 7.868 -kr 28.150 Skyggepris på kapital -kr 11.316 -kr 34.766 Ingen Velfærdstab -kr 29.560 -kr 44.226 Årlig forbrug - 180000 km kr 15.913 -kr 7.488 Årlig forbrug - 10000 km -kr 13.036 -kr 33.499 10 procent bedre energi effektivitet -kr 2.877 -kr 24.781 10 procent lavere energi effektivitet kr 6.713 -kr 15.252 Levetid forlænges med 3 år kr 10.460 -kr 11.865 Levetid forkortes med 3 år -kr 9.368 -kr 30.445 På baggrund af følsomhedsberegningerne vurderes der at være et rimeligt grundlag for analyse af intelligent el-system. Det vil således være muligt at påvirke resultaterne i begge retninger, afhængig af justeringerne fortaget i forudsætninger for elbiler. Ændring i forudsætninger for elbiler påvirker de overordnede beregninger for el-systemet, som er vist i Appendiks 24. Grundscenariet er markeret med en blå stiplet linje, mens grænsen mellem positiv og negativ nutidsværdi er markeret med en rød linje. Her er beregninger for diskonteringsrenten, skattetabet og skyggeprisen på kapital først vist i afsnit 13.4. Følsomhedsanalysen af elbiler viser således også at resultaterne for et intelligent elsystem bliver påvirket. Således forandres konklusionen, baseret på nutidsværdien, i to af de anvendte følsomhedsberegninger. 13.3 Varmepumper Den følgende figur viser resultatet af følsomhedsberegningerne for varmepumper. Her er resultaterne, ligesom ved elbiler, følsomme over for ændringer i centrale parametre. Generelt virker resultanterne robuste overfor den overordnet konklusion om rentabiliteten, set ud fra et nutidsværdiprincip. Det er således kun ændringer i den overordnede konklusion for L-V pumpen ved en lav diskonteringsfaktor. Tabel 13-3: Nutidsværdi ved følsomhedsberegning Varmepumper, 2011 L-L pumpe L-V pumpe Grund Scenario kr 18.136 -kr 13.970 Teoretisk Diskonteringsrente kr 35.248 kr 2.092 Høj Diskonteringsrente (9%) kr 724 -kr 30.102 Skyggepris på kapital kr 11.672 -kr 25.721 Ingen Velfærdstab kr 16.792 -kr 16.521 Levetid forlænges med 5 år kr 8.661 -kr 30.719 Levetid forkortes med 5 år kr 25.891 -kr 4.576 10 procent forøgelse i opvarmningsbehov kr 23.620 -kr 8.394 10 procent reduktion i opvarmningsbehov kr 12.651 -kr 19.547 58 S i d e
I hovedanalysen påvirker varmepumper analysen positivt med omkring 3 milliarder DKK. Derved vil ændring i forudsætninger for rentabiliteten af varmepumper også påvirke hovedanalysen. I Appendiks 25 ses denne påvirkning. Det kan her ses i fem ud af de otte følsomhedsanalyser fortaget for varmepumpe vil resultere i, at rentabiliteten vil blive negativ. Derfor må konklusionerne i henhold til den overordnede analyse være at resultaterne er følsomme over for ændringer i centrale parametre i analysen for varmepumper. 13.4 Intelligent El-system Resultaterne for det intelligente el-system er vist i Figur 13-1. Her ses det, at resultaterne generelt er meget følsomme overfor ændringer i forudsætninger, og resultatet overvejende bliver negativt ved de fortaget følsomhedsanalyser. Derfor skal resultaterne beskrevet i afsnit 12.3, tages med forbehold for dette. Figur 13-1: Følsomhedsberegning - Intelligent El-system 59 S i d e
14. KONKLUSION Nye initiativer på energiområdet synes at være nødvendige for at kunne realisere de høje ambitioner der findes på det energipolitiske område både i Danmark og i udlandet.. Implementering af intelligent elforbrug i el-systemet kan både afhjælpe udfordringerne med store mængder vedvarende energi, og bidrage til udviklingen af grønne produkter, som kan erstatte produkter, der anvender fossile energikilder. Det er derfor blevet et område, som er fået prioritet både i Danmark og internationalt. Denne rapport har derfor undersøgt det samfundsøkonomiske potentiale ved sådan et system, herunder det økonomiske potentiale i at fremme produkter, der kan indgå aktivt i el-systemet. Litteraturen indenfor velfærdsøkonomien er ikke entydig. Der findes således en lang række etiske og metodemæssige problemstillinger, som der skal tages højde for i en sådan analyse. Denne rapport har fremhævet nogle af de fundamentale problemer, som teorien bag en CBA analyse indeholder. En grundigere diskussion af implikationer, i forhold til de anvendte værdier og konklusioner, er berettiget. Der anvendes retningslinjer og enhedspriser fra offentlige institutioner, hvorved de bagvedliggende forudsætninger for disse værdier ikke fremgår direkte. Det er dog vurderet at dette opvejes ved den gennemsigtighed og sammenlignelighed, der opnås ved at anvende et metodegrundlag, som også anvendes af de andre lignende analyser på området. Det samfundsøkonomiske potentiale for elbiler og varmepumper er ikke entydig, og er følsom over for ændringer i centrale parametre, som afsnit 13 også viser. Udviklingen af disse produkter vil blive mere attraktiv, hvis der investeres i et intelligent el-system, idet et sådant system vil kunne skabe synergigevinster. Investeres der i et intelligent el-system, vurderes der således at kunne opnås en gevinst for samfundet på over 500 millioner DKK inden 2030. Gevinsten er beskeden i forhold til de forventede investeringsomkostninger og tidshorisonten, ligesom det bør noteres, at der findes en vis usikkerhed ved flere af de centrale parametre i analysen, herunder udviklingen af elbiler og varmepumper. Resultatet af analysen skal ses i sammenhæng og i relation til energistyrelsen vurdering af "Smart Grid, hvori der er vurderet et potentiale i omegnen af 6,1 milliarder inden 2025. Intelligent elstyring vil ligeledes kunne genere betydelige CO2 besparelser. Antages det at elbiler kan oplade udelukkende medvindenergi, hvilket vil give en årlig CO2 besparelse på 0,9 millioner tons i 2030, eller hvad der svarer til næsten 7 procent af den samlede udledning fra transportsektoren i 2009. Ligeledes vil udfasning af oliefyr kunne give besparelser på 0,7 millioner tons, hvilket skal ses i relation til at der i 2010 blev udledt næsten 50 millioner ton CO2. 60 S i d e
BIBLIOGRAPHY Andersen, A, (2007) Responsum angående samfundsøkonomiske analyser af vedvarende energy. Aarhus Universitet Alex, D. K., Petersen, M. L., Damgaard, C. K., & Erichsen, E. H. (2001). Velfærd og økonomi i relation til biologisk mangfoldighed og naturbeskyttelse. Wilhjelmudvalget. Andersen, H. W., & Søresensen, K. H. (1992). Frankensteins Dilemma. Gyldendal. Boardman, A. E. (2006). Cost Benefit Analysis - Concepts and Practice (Årg. 3rd Edition). New Jersey: Pearson Education Inc. Boardman, A. E., Greemberg, D. A., Vining, A. R., & Weimer, D. L. (2006). Cost- Benefit Analysis - Concepts and Practice (Third Edition). Pearson Education International. BP. (2010). BP Statistical Review of World Energy June 2010. BP. Catalyst Strategy Consulting. (2011). Analyse af muligheder og barrierer for udbredelse af elbiler i Danmark og samspillet mellem elbiler, fluktuerende vind energi og Smart Grid. Energistyrelsen. Chrintz, T., & Færgeman, T. (February 2011). Concito - Danmarks Grønne Tænketank. Hentede 2. March 2011 fra Concito.info: http://www.concito.info/en/upload/udgivelser_32_784837159.pdf CONCITO. (2009). Potentialet i elbiler - i dag og i fremtiden. CONCITO. Copenhagen Economics. (2010). Grøn omlægning af bilbeskatning. Dansk Energi. COWI. (2011C). Afdækning af potentiale for varmepumper til opvarmning af helårshuse til erstatning for oliefyr. Energistyrelsen. COWI. (2011B). Fremtidig metode til opgørelse af bestanden af varmepumper til opvarmning af helårshuse i Danmark. Energistyrelsen. COWI. (2011A). Potentiale for varmepumper til opvarmning af boliger med oliefyr. Energistyrelsen. COWI. (2007). Teknologivurdering af alternative drivmidler til transportsektoren. Energistyrelsen. 61 S i d e
Danmarks Statistik. (2010). Energieffektiviteten for nyregistrerede biler. Danmarks Statistik. Danmarks Statistik. (2011). Statistikbank. Retrieved 2011 йил 12-12 from www.statistikbanken.dk Danmarks Vindmølleforening. (2010). Vindmøllers energibalance. Fakta om Vindenergi. Dansk Elbil komite. (2009). Dansk Elbil komite. Retrieved 2011 йил 12-12 from www.danskbilkomite.dk/elbil_energi.htm Dansk Energi. (2011). Den lille Blå om Varmepumper. Dansk Energi. Dansk Olie. (2011). Retrieved 2011 йил 08-12 from www.danskolie.dk Dansk Varmepumpe Industri A/S. (2011). Danske Varmepumpe Industri. Retrieved 2011 йил 12-09 from www.jordvarme.dk Deloitte. (2011). Elbiler og Smart Grid - perspektiverne for grøn vækst og beskæftigelse. Dansk Elbil Alliance. Den Danske Regering. (2011). Vores Energi. Den Danske Regering. Den Europæiske Kommision. (2012). Energy Roadmap 2050. Den Europæiske Kommision. Donaldson, C. (1998). The (Near) Equivalence of Cost-Effectivness and Cost-Benefit Analyses - Fact or Falacy. Pharmaeconomics. Energinet.dk. (2009). Effektiv anvendelse af vindkraftbaseret el i Danmark - sammenspil mellem vindkraft, varmepumper og elbiler. Energinet.dk. Energinet.dk. (2011C). Potentiale og muligheder for fleksibelt elforbrug med særligt fokus på individuelle varmepumper. Energinet.dk. Energinet.dk. (2010C). Smart Grid i Danmark - Bilagsrapport. Energinet.dk. Energinet.dk. (2010B). Status for vamepumpeprojektet - Fra Vindkraft til Varmepumper. Energinet.dk. 62 S i d e
Energinet.dk, & Dansk-Energi. (2010A). Smart Grid i Danmark. Energinet.dk & Dansk-Energi. Energistyrelsen. (2009). Danmarks olie- og gasproduktion 2008. Retrieved 2012 йил 01-01 from http://www.ens.dk/documents/netboghandel%20-%20publikationer/olie- %20og%20gasressourcer/2009/HTML/dogp8/html/kap06.htm Energistyrelsen. (2010C). El- og Hybridbiler - samspil med elsystemet. Energistyrelsen. Energistyrelsen. (2011B). Elbiler. Retrieved 2011 йил 12-12 from http://www.ens.dk/da- DK/KLIMAOGCO2/TRANSPORT/ELBILER/Sider/Forside.aspx Energistyrelsen. (2010B). Energistatistik 2009. Energistyrelsen. Energistyrelsen. (2010A). Energistatistik. Energistyrelsen. Energistyrelsen. (2011D). Forudsætninger for samfundsøkonomiske analyser på energiområdet. Energistyrelsen. Energistyrelsen. (n.d.). Skrot Dit Oliefyr. Retrieved 2011 йил 9-12 from www.skrotditoliefyr.dk Energistyrelsen. (2011A). varmepumpesiden. Retrieved 2011 йил 08-12 from www.varmepumpesiden.dk Energistyrelsen. (2005). Vejledning i samfundsøkonomiske analyser på energiområdet. Energistyrelsn. Enevoldsen, S. E., Østergaard, P. A., Morthorst, P. E., & Moesgaard, R. ( 2006). Vindkraftens betydning for elprisen i Danmark. Aarhus Universitet. EU. (2012). Eurepa i arbejde - Program for det danske formandskab for Rådet for den Europæiske Union 2012. EU. Finansministeriet. (1999). Vejledning i udarbejdelse af samfundsøkonomiske. Finansministeriet. Go'Energi. (2011). Fakta om Danskernes elforbrug. Retrieved 2011 йил 1-November from http://www.goenergi.dk/presse/presseservice/fakta-og-noegletal/fakta-omelforbrug 63 S i d e
Infrastrukturkommissionen. (2008). Danmarks transportinfrastruktur 2030. Infrastrukturkommissionen. Ingeniøren. (2010). Ingeniøren - Transport. Retrieved 2012 йил 01-01 from http://ing.dk/artikel/109887-et-batteri-til-en-elbil-koster-60000-kroner Institut for Samfundsudvikling og Planlægning, Aalborg Universitet. (2004). Lokale energimarkeder. Centertrykkeriet, Aalborg Universitet. Kjellingbro, P. M. (2004). Diskontering i miljøøkonomiske analyser. Notat til Institut for Miljøvurderings miljøøkonomiske værktøjskasse. Institut for Miljøvurdering. Klima, energi og bygningsminister. (2011). Hovedrapport for Smart Grid Netværkets arbejde. Klima, energi og bygningsminister. Klimakomissionen. (2010). Grøn Energi - vejen mod et dansk energisystem uden fossile brænsler. Danish Commission on Climate Change Policy. Malone, K. (2010). Electrical Load Management. Stanford University. McKinsey & Company. (2009). Roads toward a low-carbon future: Reducing Co2 emissions frem passenger vehicles in the global road transportation system. New York: McKinsey & Company. Mishan, E. J., & Quah, E. (2007). Cost Benefit Analysis, Fifth Edition. Taylor & Francis. Nordpoolspot. (2011). www.nordpoolspot.com. Retrieved 2011 йил 01-11 from Nord Pool Spot: http://nordpoolspot.com/ O Conner, M., & Spash, C. L. (1999). Valuation and the Environment - Theory, method and practice. Edward Elgar publishing Limited. Perman, R., Ma, Y., Common, M., Maddison, D., & Mcgilvray, J. (2003). Natural Resource and Environmental Economics. Financial Times/ Prentice Hall; 3 edition. Publikum Kommunikation og invirke. (2010). Varmepumper i helårshuse - Barrierer og erfaringer blandt danske husejere. Energistyrelsen. Quah, E., & Tog, R. (2011). Cost-Benefit Analysis: Cases and materials. Routledge. 64 S i d e
Rambøll Management. (2011). Analyse af erhvervs- og samfundsøkonomiske effekter for varmepumper i Danmark til erstatning for oliefyr. Energistyrelsen. Rambøll Management. (2011). Samfundsøkonomiske gevinster og omkostninger ved grønne produkter. Miljøministeriet - Miljøstyrelsen. Ramsey, F. P. (1928). A Mathematical Theory of Saving. he Economic Journa, Vol. 38, No. 152. Regeringen. (2011). Vores Energi. Regeringen. Rogers, E. (1962). Diffusion of Innovations. The Free Press. Skat. (2012). Skat. Hentede 12. 01 01 fra http://skat.dk/ Slothuus, U. (2000). Economic Evaluation: Theory, method & application. Heath Economics Papers. Statistikbanken. (2011 йил 1-November). Danmarks Statistik. Retrieved 2011 йил 1- November from http://statistikbanken.dk Sugden, R., & Williams, A. H. (1978). The principles pf practical cost-benefit analysis. Oxford University Press. Teknologisk Institut. (2011). varmepumpeinfo. Retrieved 2011 йил 08-12 from www.varmepumpeinfo.dk Teknologisk Institut, DTU. (2010). Redegørelse elbiler og plug-in hybridbiler. Center for Grøn Transport i Trafikstyrelsen. Tracto-Technik. (2009). Ingeniøren. Retrieved 2011 йил 6-12 from Ingeniøren: http://ing.dk/artikel/99853-robot-paa-larvefoedder-borer-jordvarme-skraat-ned-underhaven Udvikling A/S. (2009). Elbiler i Danmark - Status og perspektiver. DI Bilbranchen. 65 S i d e
APPENDIKS Appendiks 1: Oliepris Appendiks 2: Struktur Intelligent el-system Smart Grid Appendiks 3: Kompenserende variations metode ved prisstigning Appendiks 4: Dødvægtstab / velfærdstab Appendiks 5: Prisbestemmelse på el-markedet Appendiks 6 Flytning af elforbrug Appendiks 7: Elforbrug for forskellig husholdningsprodukter, kwh Appendiks 8: Styrker og udfordringer ved elbiler Appendiks 9: Elforbrug (V-akse: kwh per år, H-akse: antal i tusinder) Appendiks 10: Valg af varmepumpe Appendiks 11: Belastning ved intelligent el-forbrug Appendiks 12: Investeringsbehov for intelligent el-styring Appendiks 13: Belægsninsgrader og transportfordeling af personbiler Appendiks 14: Priser og afgifter på biler Appendiks 15: Distance og Forbrug Appendiks 16: Energipriser, afgifter og velfærdstab Appendiks 17: Fordeling mellem land og by Appendiks 18: Oversigt over effekter traditionel og elbil Appendiks 19: Varme og energibehov Appendiks 20: El- og olieforbrug til opvarmning Appendiks 21: Oversigt over effekter oliefyr og varmepumpe Appendiks 22: Afgifter på fyringsolie Appendiks 23: Oversigt over sociale diskonteringsrenter Appendiks 24: Følsomhedsberegning for elbiler- Intelligent El-system Appendiks 25: Følsomhedsberegning for varmepumper - Intelligent elsystem 66 S i d e
Appendiks 1: Oliepris Kilde (BP, 2010) Appendiks 2: Struktur Intelligent el-system Smart Grid Kilde: (Energinet.dk & Dansk-Energi, 2010A)
Appendiks 3: Kompenserende variations metode ved prisstigning Appendiks 4: Dødvægtstab / velfærdstab
Appendiks 5: Prisbestemmelse på el-markedet Kilde:(Enevoldsen, Østergaard, Morthorst, & Moesgaard, 2006) Appendiks 6 Flytning af elforbrug Kilde: (Malone, 2010)
1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Appendiks 7: Elforbrug for forskellig husholdningsprodukter, kwh Tørretumblere Vaskemaskiner Opvaskemaskiner Frysere Køleskabe TV Kilde: (Energistyrelsen, 2010A) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Appendiks 8: Styrker og udfordringer ved elbiler Styrker Ingen udstødningsemissioner ved drift. Mulighed for anvendelse af grøn energi Energisikkerhed (Uafhængig af råstofpriser og fossile brændstoffer) Mulighed for udnyttelse af elbiler som balancekapacitet (forudsat investering i intelligent elforbrug) Lave driftsomkostninger Udfordringer Bedre batteriteknologi o Omkostninger o Større kapacitet / rækkevidde Udbredelse af ladeinfrastruktur Høj pris i forhold til traditionelle køretøjer Kilde: (Catalyst Strategy Consulting, 2011) Appendiks 9: Elforbrug (V-akse: kwh per år, H-akse: antal i tusinder) 700 600 500 400 300 200 100 2 500 2 000 1 500 1 000 500 0 Vaskemaskiner - kwh Tørretumblere - kwh Opvaskemaskiner - kwh Vaskemaskiner Tørretumblere Opvaskemaskiner
Appendiks 10: Valg af varmepumpe Kild: Den lille blå om varmepumper
Appendiks 11: Belastning ved intelligent el-forbrug 250 200 150 100 50 0 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 Merbelastning - Intelligent Elforbrug Scenarie Appendiks 12: Investeringsbehov for intelligent el-styring Komponet Effekt Beløb Nyt datasystem Engangseffekt -100.929.697 Kontrolsystem af distribution Engangseffekt -105.976.182 Smart Grid Boks - 132-150 kv Engangseffekt -15.973.230 Vedligeholdelse af 132-150 kv årlig effekt -14.991.752 Smart grid Boks - 10-20 kv Engangseffekt -25.415.421 Vedligeholdelse af 10-20 kv årlig effekt -5.462.564 Smart Grid Boks - 0,4 kv Engangseffekt -64.001.113.754 Vedligeholdelse af 0,4 kv årlig effekt -1.770.677.126 Smart Grid Boks - forbruger (Per enhed) Engangseffekt -5.921.924.629 Total Over referenceperioden -74.092.416.838 Appendiks 13: Belægsninsgrader og transportfordeling af personbiler Belægningsgrader Persontransportfordeling Bolig-arbejde 1,12 23,4% Erhverv 1,18 7,3% Andet 1,68 69,3% Kilde: Transportministeriet Teresa Appendiks 14: Priser og afgifter på biler