VINDKRAFTENS ROLLE I FREMTIDENS ENERGISYSTEM - S M AR T E N E R GY S Y S T E M S OG OMKOSTNINGSEFFEKTIV OMSTILLING TIL 1 0 0 % V E D VAR E N D E E N E R GI B R I A N V A D M A T H I E S E N b v m @ p l a n. a a u. d k V i n d k r a f t e n s v æ r d i V i n d m ø l l e f o r e n i n g e n, F r e d e r i c i a, O k t o b e r 2 0 1 6 S U S T A I N A B L E E N E R G Y P L A N N I N G R E S E A R C H G R O U P A A L B O R G U N I V E R S I T Y
Hovedudfordringer Vi vi l r e d u c e r e vo r e s f o r b r u g a f f o s s i l e b r æ n d s l e r m e n : D e t n u værende s ys t e m e r e k s t r e m t f l e k s i b e l t, h vi l k e t vi o g s å h a r b r u g f o r i f r e m t i d e n Vi k a n i k k e e r s t a t t e a l l e f o s s i l e b r æ n d s l e r m e d b i o m a s s e Vi e r t vu n g e t t i l a t b r u g e m e r e e l o g va r m e f r a f l u k t u e r e n d e k i l d e r s å s o m vi n d, s o l o g b ø l g e k r a f t K a n vi g ø r e d e t o m k o s t n i n g s e ff e k t i vt o g u d e n a t m i s t e j o b? 2
Biomasse Solceller Vindmøller 1980 '82 '84 '86 '88 '90 '92 '94 '96 '98 2000 '02 '04 '06 '08 '10 Indeks 4 0 Å R = S T A B I L E N E R G I - F O R S Y N I N G M I N D R E C O 2 O M K O S T N I N G S E F F. 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 Energiforbrug Danmark Danmark BNP 1000 Primær energiforsyning, PJ 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 1970 '75 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 Olie Naturgas Kul og koks Andet Biomasse Vindmøller Olie til transport Danske potentialer 3
IDAs Energivision 2050
HOVEDPRINCIP Energibesparelser www.energyplan.eu Mere effektiv energikonvertering Vedvarende energi F L E K S I B L E T E K N O L O G I E R I N T E G R E R E D E E N E R G I - S Y S T E M E R
Vind, sol og bølgekraft 5.000 MW Onshore Vind 14.000 MW Offshore Vind 5.000 MW Solceller 300 MW bølgekraft (Plan B: Mere vindkraft) 2,3 TWh kollektiv solvarme (0,3 TWh i dag) 2,2 TWh i individuelle anlæg (0,1 TWh i dag) 4,6 TWh Geothermi
Pump Hydro Storage 175 /kwh (Source: Electricity Energy Storage Technology Options: A White Paper Primer on Applications, Costs, and Benefits. Electric Power Research Institute, 2010) Energilagring Thermal Storage 1-4 /kwh (Source: Danish Technology Catalogue, 2012) Oil Tank 0.02 /kwh (Source: Dahl KH, Oil tanking Copenhagen A/S, 2013: Oil Storage Tank. 2013) Natural Gas Underground Storage 0.05 /kwh (Source: Current State Of and Issues Concerning Underground Natural Gas Storage. Federal Energy Regulatory Commission, 2004)
Det intelligente energisystem - Nøglen til omkostningseffektive vedvarende energisystemer Varmelagre, fjernvarme, kraftvarme og store varmepumper Nye elbehov fra store/små varmepumper og elbiler (med ellager) Mere El = Bæredygtig Biomasse-forbrug Elektrolyse og flydende brændsler til transportsektoren med lagre Integration af gas-systemet og gaslagre Power-to-Heat Power-to-Transport Power-to-Gas Power-to-liquids
Primary Energy Supply (TWh/year) Primær Energiforbrug 250 200 150 100 50 0 2015 ENS Vind 2050 IDA 2050 2015 2050 Coal Oil Gas Biomass/waste Onshore Offshore PV Wave/tidal Geothermal Solar thermal = 200 PJ i DK = 100 PJ i DK
Historisk oliepris i Danmark
Historiske oliepris-fremskrivninger i Danmark
Historiske elpris-fremskrivninger i Danmark
Socio-economic costs (billion /year) Robust økonomi og effektiv biomasseudnyttelse 3 PRISNIVEAUER PÅ BRÆNDSLER 10 ELPRISERNIVEAUER (15-150 /MWH) 60 CENTRALE FØLSOMHEDSANALYSER OVER 400 SIMULERINGER AF HELE SYSTEMET TIME-FOR-TIME BEREGNINGER 8760 TIMER 30 25 20 15 10 5 0-5 DEA Wind 2050 IDA 2050 DEA Wind 2050 IDA 2050 DEA Wind 2050 IDA 2050 DEA Wind 2050 IDA 2050 Central scenarios cost structure + 4% interest rate Verying fuel & electricity prices Vehicle costs + 20% Electricity exchange Investments Fuels O&M Minimum cost Cost range according to fuel and electricity prices
Samfundsøkonomiske omkostninger (Milliarder /år). det samlede systemdesign er mere 30 afgørende for økonomien. 25 20 15 10 5 0-5 Middel Lav Middel Høj Lav Middel Høj Lav Middel Høj 2015 ENS 2050 Fossil ENS 2050 Vind IDA 2050 Investeringer D&V Brændsler Eludveksling CO₂
Biomass demands and potentials (TWh/year). Elhandel og priser på biomasse har stor betydning for biomasseforbrug. 600 500 400 IDA 130-340 PJ/år Energistyrelsen 230 480 PJ/år 300 200 100 0 DEA Wind 2050 IDA 2050 Minimum demand Danish biomass potentials range Central scenarios Biomass demand according to fuel and electricity prices Danish share of world biomass potentials
Energinet.dk vil bygge flere udlandsforbindelser Ref: Systemplan 2013 Energinet.dk
Mere vind i Danmark og hos vores naboer
Elpris som funktion af vindandel af dansk elforbrug Vind betyder meget uanset: kul-pris, CO2-pris, Vådår/tørår Bemærk, at : Tydelig samvariation mellem vindandel og elpris. Faktisk næsten 20 øre/kwh ved at gå fra 0 til 140% vindandel. Det betyder hvis man kan fjerne en vindandel til varmemarkedet, så stiger elprisen også i den periode. Skal måske fjernes i hele Nordeuropa!? Hvelplund, 2015 18
Varighedskurve for vindkraftproduktion 2014 og estimeret 2020 og 2030 2014: - 33% af tiden dækker vind mere end 50% Hvelplund, 2015
Elpris som funktion af vindandel af dansk elforbrug Vind betyder meget uanset: kul-pris, CO2-pris, Vådår/tørår Hvelplund, 2015 20
Færre kraftværker i Danmark og hos vores naboer (Tab af 440 MW kapacitet i DK fra 2015 til 2020 (I alt kapacitetstab i og omkring Danmark fra 2015-2020 5700 MW) Reference: Systemplan 2013 Energinet.dk 2013 var det første år, hvor der ikke var tilstrækkelig back up kapacitet til vindstille perioder.
Integration af el- og varmemarked og forøgelse af vindkraftens værdi. (Sænkning af afgift på vind til varme + til transport) Elpris øre per kwh El forbrug 2005 og 2020 uden VE varmemarked El forbrug 2020 med VE varmemarked El kapacitet og marginale omkostninger 2005 El kapacitet og marginale omkostninger 2020 El pris 2005 2020 med VE varme marked Vindkraft kapacitet 2005 El pris 2020 uden VE varmemarked Vindkraft kapacitet 2020 VE varme 2020 Kraft kapacitet
Electricity Production (TWh/year) Electricity demands (TWh/year) El produktion og forbrug 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2015 IDA 2035 IDA 2050 2015 2035 2050 Onshore Offshore PV River/wave Industry and waste CHP Power plant 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2015 IDA 2035 IDA 2050 Conventional demand Cooling demand Flexible demand+dump transport electricity Smart transport electricity Heat pumps Electrolysers Electric boiler Import 23
Markedet skal ændres UDFORDRINGER Spot-markedet (plus øvrige korttids elmarkeder) er kun en del af markedet PSO / Feed-in-tarifferne har medvirket til at sikre lave spotpriser (i dele af markedet) Det er en del af markedet Elkapler, højere kul-priser, højere CO2-priser vil ikke redde vindmøllerne (slet ikke de gamle ) Eksisterende møller kan ikke klare sig, da spot-markedet ikke sender det rigtige pris -signal Stor usikkerhed om hvorvidt PSO forsvinder eller ændres og hvad der skal sættes i steder.
Nyt energimarked Smart Energy / sektor integration MARKEDS RE-DESIGN NØDVENDIGT NØGLE KOMPONENTER Stadig behov for spot-markedet.. Men opfattelsen af markedet skal ændres PSO/finansielle kontrakter kan sænkes ved udbygning med kystnære eller landmøller, samt ved en bedre kobling med varmemarkedet. Nye møller skal kunne finansieres - hvornår kommer der tryghed for investorerne? (langsigtede investering) Lokalt ejerskab giver billigere vindmøller og god lokal økonomi Der skal være plads til nye (billige) mindre møller (ca. 1MW) Gamle Vindmøller på over 10-15 år skal sikres et godt marked VIGTIG: Nyt el, varme og gasmarked skal favne varmepumper, varmelagre og transport. og energibesparelser er meget vigtige fremadrettet.
Hovedkonklusioner 100 % Vedvarende energi er teknisk muligt og økonomisk realiserbart Et fleksibelt Smart Energisystem gør Økonomien og Biomasseudnyttelsen effektiv Der er 50.000 Flere job i vedvarende energisystemer end i fossile systemer og færre helbredsomkostninger. W W W. S M A R T E N E R G Y S Y S T E M S. E U