Notat om den fremtidige el-, gas- og fjernvarmeforsyning Anders Michael Odgaard Nordjylland Tel. +45 9682 0407 Mobil +45 2094 3525 amo@planenergi.dk Vedrørende Til brug for udarbejdelse af Energiperspektivplan for 50 % vedvarende energi i Region Midtjylland i 2025 Dato: 26. august 2011 Endelig udgave Formålet med dette notat er kort at beskrive de vigtigste udviklingstendenser for el-, gas og fjernvarmeforsyningen i Danmark og i Region Midtjylland. De mest centrale analyser fra de seneste år benyttes i notatet til at beskrive disse udviklingstendenser. Dette drejer sig om: Energi 2050 Vindspor (Energinet.dk, 2011) Energistrategi 2050 (Regeringen, 2011) Grøn Energi 2050 (Klimakommissionen, 2010) Varmeplan Danmark 2010 (Rambøll & Aalborg Universitet, 2010) for Dansk Fjernvarme. Spørgsmål til diskussion på mødet d. 7. Sept. i Viborg 1. Skal det opstillede perspektiv om et delvist el-baseret energisystem lægges til grund for energiperspektivplanen? a. Hvilke alternativer er der til en udbygning af elsystemet? b. Hvordan reduceres behovet for transmissionskapacitet mest effektivt? 2. Skal fjernvarmenettet udbygges og erstatte opvarmning med individuel gas, som skitseret i notatet? a. Hvilke fordele og ulemper er der ved udbygning af fjernvarmenettet? b. Hvilke økonomisk attraktive alternativer kunne tænkes til en udbygning af fjernvarmenettet, der samtidig kan sikre en fleksibel introduktion af mere vedvarende energi i varmeforsyningen? NORDJYLLAND Jyllandsgade 1 DK 9520 Skørping Tel. +45 9682 0400 Fax +45 9839 2498 3. Notatet peger på, at store dele af det eksisterende gasmarked til opvarmningsformål afvikles til fordel for bl.a. fjernvarme og varmepumper. Vil der i forlængelse heraf være et tilstrækkeligt markedsgrundlag til at bibeholde den eksisterende gasinfrastruktur til lagring og distribution af grøn gas i fremtiden? a. Skal infrastrukturen indskrænkes til nogle få hovedaftagere, som eksempelvis produktionsvirksomheder og spidslastværker? b. Hvordan udnyttes gassystemets ellagringspotentiale bedst? c. Hvordan sikres det, at det eksisterende gassystem kan håndtere svingende gaskvaliteter? MIDTJYLLAND Vestergade 48 H, 2. sal DK 8000 Århus C Tel. +45 9682 0408 Fax +45 8613 6306 SJÆLLAND Aggerupvej 1 DK 4330 Hvalsø Tel. +45 4646 1229 Fax +45 4640 8287 www.planenergi.dk planenergi@planenergi.dk P:\Projekter Nordjylland\600\652 Perspektivplan 2025, Region Midt\2 Bilag slutrapport\energisystemet\notat om fremtidens CVR: 74038212 energisystem_endelig.docx Side 1 af 5
1 El-systemet Det danske elsystemet er karakteriseret ved en høj grad af decentral produktion med omkring 600 decentrale kraftvarmeværker og industrielle anlæg, hvor brændslet er naturgas, biogas, affald og biomasse. Derudover produceres elektricitet på de 15 centrale kraftværker, hvoraf tre er placeret i Region Midtjylland. Endelige produceres omkring 20 % af elektriciteten på de 5.400 vindmøller der er placeret på land og på havet. Elektriciteten sendes ud til slutbrugerne via transmissions- og distributionsnettene. Energinet.dk har ansvaret for det overordnede transmissionsnet og de regionale net i samarbejde med de regionale transmissionsselskaber. Gennem transmissionsnettet har Danmark også en række udlandsforbindelser til Norge, Sverige og Tyskland hvorigennem elektricitet handles. 1.1 El-systemet i 2050 I fremtidens elsystem vil en stadig større del af energiforbruget være baseret på elektricitet og Energinet.dk forventer, at 60 % af energiforbruget i 2050 vil gå igennem el-systemet. Elproduktionen levers af mange decentrale og fluktuerende produktionsenheder, herunder særligt vindkraft. Der regnes med en samlet installeret effekt fra vindkraft på 20-35GW, hvilket er ca. 10 gange den installerede effekt i dag. I elsystemet skal der hvert eneste sekund være balance mellem elproduktion og elforbrug. Hvis denne balance ikke opretholdes i enhver tænkelig situation vil der opstå frekvensafvigelser på nettet, som kan føre til systemnedbrud. Forstærkning af eltransmissionskapaciteten mod udlandet kan være en del af løsningen, men det kan vise sig at blive meget kostbar løsning der ikke kan stå alene, da også landene omkring Danmark har ambitiøse planer for vindkraftudbygningen. Traditionelt har de centrale kraftværker leveret de systemydelser, der sikrer en stabil og sikker drift af elsystemet. I de senere år byder stadig flere decentrale værker dog også ind på levering af såkaldte systemydelser. I takt med at vindkraftudbygningen øges og de decentrale kraftvarmeværker overtager en del af systemydelserne, vil de centrale værker få stadig færre driftstimer og det bliver nødvendigt at finde billigere alternativer til de traditionelle leverandører af systemydelser. Det kunne være konverterbaseret elproduktion fra bl.a. vindkraft, brændselsceller og solceller, eller konverterbaseret elforbrug fra f.eks. elbiler. Side 2 af 5
1.2 El-systemet i perspektivplan 2025 for Region Midtjylland I forlængelse af vindkraftudbygningen er der i Danmark fokus på teknologier, der kan reducere eloverløb. Dette gælder ikke mindst i Region Midtjylland, hvor andelen af vindkraft i energiforsyningen ligger væsentligt over landsgennemsnittet. Særligt i den vestlige del af regionen er der vedtaget meget ambitiøse planer for vindkraftudbygningen. Med de udfordringer der er skitseret for den fremtidige elforsyning vil perspektivplan 2025 basere sig på følgende principper: At sammentænke el-systemet med transport, varme- og gassystemet At udbrede fleksibelt elforbrug via bl.a. små- og store varmepumper, elbiler og forskudte forbrug i industrien og hos private At arbejde for udvikling af alternative leverandører af systemydelser, herunder på kort sigt decentrale værker og på længere sigt bl.a. elbiler og vindmøller At områder, der i dag opvarmes med individuel gas og ikke kan konverteres til fjernvarme konverteres til individuelle varmepumper, der kan styres og bidrage til elregulering Side 3 af 5
2 Gas-systemet Danmark har et veludbygget transmissions- og distributionsnet til naturgas. Energinet.dk er ansvarlig for transmissionsnettet, mens distributionsnettet er drevet af de fire distributionsselskaber, hvoraf DONG Gas Distribution og HMN Naturgas er repræsenteret i Region Midtjylland. Gas-systemet bruges til at levere naturgas til de naturgasfyrede decentrale kraftvarmeværker, til procesenergi og opvarmning i industrien samt til opvarmning (varmt brugsvand og rumvarme) i boliger. I Region Midtjylland dækkes ca. 8 % af opvarmningsbehovet af naturgas. 2.1 Gassystemet i 2050 Gas-systemet kan få en central rolle, når store mængder vindkraft skal integreres i energisystemet. Det skyldes, at gas-systemet kan bruges som et stort energilager, der kan lagre store mængder overskydende el fra vindkraft i lange perioder. Der findes en række teknologier til konvertering af el til gas. En af dem er baseret på at reagere kulstof fra biomasse med brint, som er produceret på basis af overskuds-el fra vindkraft. Energinet.dk forestiller sig på længere sigt, at gas til individuel opvarmning udfases og at gassen forbeholdes elproduktion på decentrale krafvarmeanlæg, procesformål i industrien samt transport. 2.2 Gassystemet i perspektivplan 2025 for Region Midtjylland Med udgangspunkt i de skitserede udviklingstendenser, vil perspektivplan 2025 for Region Midtjylland tage udgangspunkt i følgende principper: at gas-systemet fungerer som et stort sæsonlager, der kan bidrage til effektiv indpasning af vindkraft at gas anvendes til spidslastproduktion af el på centrale- og decentrale værker at gas anvendes til procesvarme i industrien og til bl.a. tung transport at gasinfrastrukturen udvikles, så den kan håndtere VE-gas af forskellig kvalitet Side 4 af 5
3 Fjernvarme-systemet I mange større og mindre byer i Danmark benyttes fjernvarme til opvarmning. Denne fjernvarme procederes på centrale og decentrale kraftvarmeværker samt på fjernvarmeværker. I Region Midtjylland dækkes i dag omkring 59 % af opvarmningsbehovet af fjernvarme. 3.1 Fjernvarme-systemet i 2050 Ifølge Varmeplan Danmark 2010 fra Dansk Fjernvarme forventes en reduktion af nettovarmebehovet på ca. 20 % i 2020 i forhold til 2010-niveau. I 2050 forventes varmebehovet reduceret yderligere med op til 60 %. Fjernvarmesystemet har dog en central funktion i Energinet.dk s Vindspor og forventes udvidet, så det samlede varmegrundlag forbliver på 2010-niveau på trods af store varmebesparelser. Det skyldes bl.a., at fjernvarmesystemet billigt og effektivt kan integrere overskudselfra vindkraft direkte via elkedler og varmepumper, samt at overskudsvarme fra elproduktion, elektrolyse eller produktion af biobrændstoffer nemmere kan udnyttes. 3.2 Fjernvarme-systemet i perspektivplan 2025 for Region Midtjylland Særskilte analyser af varmeforsyningen i Region Midtjylland foretaget af AAU og PlanEnergi viser, at fjernvarmeforsyningen i Region Midtjylland kan udvides ganske betragteligt, så op mod 70-80% af det samlede opvarmningsbehov potentielt kan dækkes med fjernvarme. Det forudsættes i beregningen, at der sikres fuld fjernvarmetilslutning i eksisterende forsyningsområder og at områder med individuel naturgas, der grænser op til eksisterede fjernvarmeområder konverteres til fjernvarme. Desuden forventes store varmelagre introduceret i fjernvarmesystemet, så fjernvarmesystemets reguleringspotentiale øges yderligere. Side 5 af 5