Dansk plan for markedsmodning af mikrokraftvarme

Stationære brændselscellesystemer Dansk plan for markedsmodning af mikrokraftvarme Gør boligejerne til miljøvenlige prosumenter Partnerskabet for brint og brændselsceller, marts 2011 www.hydrogennet.dk

Indhold Forord... 3 Forkortelser... 3 Konklusion... 4 Handlingsplan... 7 1. Indledning... 8 2. Formål... 9 3. Stationære brændselscelleteknologier... 10 3.1 Mikrokraftvarme... 10 3.2 El-kraft supporterende systemer... 11 3.3 Indfasning af teknologierne i Smart Grid sammenhæng... 11 3.4 Samspil med andre opvarmningsteknologier og brændselsanvendelse... 12 4. Perspektiver og markedsmuligheder for danske virksomheder... 14 4.1 Det danske marked... 14 4.2 Internationale markeder... 15 4.3 Vækstpotentiale... 17 5. Fra demonstration frem til et kommercielt marked... 19 5.1 Internationale rammebetingelser... 21 5.2 Nuværende danske rammebetingelser... 22 5.3 Forskellige kommercialiseringsmodeller... 23 5.3.1 Ejerforhold... 24 5.3.1.1 Energiselskab har ejerskab... 25 5.3.1.2 Slutbruger har ejerskab... 25 5.3.1.3 Finansieringsselskab har ejerskab... 26 5.3.2 Afregningsformer... 26 6. Samfundsmæssige potentialer... 27 Bilag 1... 30 Stationære brændselscellesystemer Dansk strategi for markedsmodning af mikrokraftvarme Er udgivet af en arbejdsgruppe under Partnerskabet for brint og brændselsceller i Danmark, marts 2011. Arbejdsgruppen har bestået af følgende medlemmer: Udviklingschef Kristina Fløche Julsgaard, SEAS-NVE Business Development Manager Claus Voigt Andersen, Topsoe Fuel Cell A/S Senior Developing Manager Aksel Hauge Pedersen, DONG Energy A/S Director of Science and Technology Laila Grahl Madsen, IRD Fuel Cells A/S Business Development Director Per Balslev, Dantherm Power A/S Direktør Knud Erik Madsen, TRE-FOR Entreprise A/S Direktør Aksel Mortensgaard, Partnerskabet for brint og brændselsceller Konsulent Dorte Hillerup Vedsted, Partnerskabet for brint og brændselsceller Partnerskabets hjemmeside: www.hydrogennet.dk Redaktionel bearbejdelse: journalist Steen Hartvig Jacobsen, Kommunikationsbureauet Rubrik Layout: MONTAGEbureauet Aps Forsidetegning: Claus Bigum Markedsmodning af mikrokraftvarme 2

Forord Den plan for markedsmodning af mikrokraftvarme, der er beskrevet i dette notat, er en del af den overordnede danske strategi for forskning, udvikling og demonstration af brint og brændselscelleteknologier, som Energistyrelsen tog initiativ til at få udarbejdet i juni 2005. I denne samlede strategi er stationære og bærbare anlæg ét af i alt fem aktivitetsområder. Den overordnede strategi er efterfølgende blevet udmøntet i roadmaps for hhv. SOFC- og PEM-teknologier, en strategi for udnyttelse af brint- og brændselscelleteknologier til transportformål og en strategi for forskning og udvikling af elektrolyse. Den nationale SOFC-strategi er opdateret i september 2010. Disse roadmaps og delstrategier kan alle downloades fra Partnerskabet for Brint og Brændselscellers hjemmeside www.hydrogennet.dk Formålet med denne nye markedsmodningsplan er at belyse, hvordan perspektivrige teknologier inden for stationære anlæg kan modnes, så de kan gøre sig gældende på et dansk såvel som et internationalt marked. Brændselscellebaserede mikrokraftvarmeanlæg udnytter teknologien til at producere el og i visse tilfælde også forbruge el. Med den kommunikationsteknologi, der udvikles og testes under demonstrationsprojektet Dansk mikrokraftvarme, kan disse anlæg understøtte funktionaliteten i Smart Grid ved hhv. at producere og forbruge el efter elsystemets behov. Dermed bliver det muligt mere omkostningseffektivt at indpasse endnu større mængder vedvarende energi og dermed lette omstillingen til et fossilfrit samfund. Planen omhandler indledningsvis en generel beskrivelse af alle typer af stationære anlæg. Ikke alle er endnu parate til markedsmodning, nogle befinder sig endnu i fasen med forskning og udvikling. Flagskibet inden for stationære brændselscellesystemer er projektet Dansk mikrokraftvarme, hvis demonstrationsopgaver afsluttes i 2012. Anlæggene vil efter denne fase endnu ikke have nået et niveau, hvor de kan konkurrere på pris og kvalitet med konventionelle olie- og naturgasfyr samt varmepumper. Denne nye plan dokumenterer, at der er et behov for markedsmodning efter demonstrationsfasen og anviser metoder for denne markedsmodning. De mere strategiske overvejelser og konkrete forslag til udmøntning af markedsmodningsplanen er mere detaljeret beskrevet i kapitel 5 og 6. Denne plan belyser ved forskellige scenarier også, hvordan mikrokraft varme teknologien kan modnes til et internationalt marked med et meget stort dansk potentiale for etablering af et stort antal nye arbejdspladser og økonomisk vækst med større eksport til gavn for en fortsat finansiering af det danske velfærdssamfund. København, marts 2011 Partnerskabet for brint og brændselsceller Forkortelser og begreber AC BUP CHP DC DG DMFC ENS ESCO GW H2 ICT IEA kw kwh LPG MW µchp NA NG ORC Alternating Current (vekselstrøm) Back Up Power (sikkerhedsstrøm) Combined Heat and Power (kraftvarme) Direct Current (jævnstrøm) Distributed Generation (lokal, decentral elproduktion) Direct Metanol brændselscelle) Energistyrelsen Energy Service Company (energitjeneste-selskab) Gigawatt (1000 MW) Brint Information and communication technology Det Internationale Energiagentur Kilowatt Kilowatt time Liquified (flydende) Propane Gas Megawatt (1000 kw) Mikrokraftvarme Not applicable (ikke anvendelig) Naturgas Organic Rankine Cycle PEM PEM-brændselscelle (PEM Proton Exchange Membrane) ppm: parts pr. million bruges her som en måleenhed for koncentrationen af drivhusgasser i atmosfæren PSO Public Service Obligation ekstra udgifter til offentlige forpligtelser, der finansieres over elprisen SOFC Solid Oxid brændselscelle UPS Uninterruptable Power Supply VPP Virtuelt kraftværk WEO 2009 World Energy Outlook 2009 (udgivet af IEA november 2009) Energiselskab Dette begreb omfatter både elnetselskaber og gasdistributionsselskaber med monopolopgaver samt kommercielle elhandelsselskaber VE-gas Biogas der opgraderes til naturgaskvalitet samt forgasningsgas og brint, der er produceret af vedvarende energi (biomasse, vind og sol), og som efterfølgende er konverteret til methan og derfor kan anvendes i eksisterende naturgasledninger og udstyr. Markedsmodning af mikrokraftvarme 3

Konklusion Brændselscellebaseret mikrokraftvarme er en miljøvenlig og energieffektiv teknologi, der har et stort potentiale for at bidrage til at realisere de centrale målsætninger i den danske energi- og klimapolitik. VE-gasser, hvis energiforsyning primært vil stamme fra indenlandske energikilder som vindmøller, biogas, forgasningsgas, solceller, bølgekraft og andre VE-produktionsanlæg. Dette marked er mere detaljeret beskrevet i kapitel 4 (side 14-18). Hovedpunkterne i planen for markedsmodning af brændselscellebaseret mikrokraftvarme Brændselscellebaseret mikrokraftvarme kan bidrage til at etablere en god forsyningssikkerhed, miljøforbedringer samt økonomisk grøn vækst Ligeledes kan teknologien bidrage til nationale CO 2 -reduktionsforpligtelser uden for de kvoteregulerede sektorer Som denne plan viser, er der med teknologien et stort potentiale for både eksportvækst og flere nye arbejdspladser Markedsgørelse af teknologien forudsætter en støtte på knap 425 mio. kr. i perioden 2013 16 God forsyningssikkerhed Med hensigtsmæssige rammevilkår kan brændselscellebaserede mikrokraftvarmeanlæg erobre en andel på omkring 50 procent af det marked for boligopvarmning, der ikke dækkes af fjernvarme. Det viser et scenarie, som brændselscelleindustrien arbejder med. Dette marked består i dag af omkring 800.000 individuelle anlæg, der forsynes med olie, naturgas, træpiller, direkte elvarme m.v. Brændselscelleindustrien vurderer, at mikrokraftvarme ved den løbende udskiftning kan erstatte halvdelen af de udtjente anlæg, mens det øvrige marked for individuel boligopvarmning forventes dækket af varmepumper, træpillefyr m.v. Størstedelen af disse anlæg vil til den tid blive forsynet med el, biomasse og Det indenlandske potentiale fra disse vedvarende energikilder er langt større end det samlede danske bruttoenergiforbrug, og den individuelle boligopvarmning vil derfor ikke være afhængig af importerede brændsler som kul, olie og naturgas. Det vil yde et væsentligt bidrag til at opretholde en god forsyningssikkerhed. De brændselscellebaserede mikrokraftvarmeanlæg forsynes med intelligent styring, der gør det muligt for systemansvaret at inddrage disse anlæg i afbalanceringen af elsystemet. Den fremtidige elforsyning vil blive en større udfordring at håndtere for systemansvaret, fordi den baseres på vedvarende energikilder, der ganske vist er rigelige i det danske samfund, men som samtidig leverer en varierende og delvis uforudsigelig elproduktion. Bidrag til nationale CO 2 -reduktionsforpligtelser De brændselscellebaserede mikrokraftvarmeanlæg bidrager i kraft af deres brændselsanvendelse og høje virkningsgrad til at reducere den del af den danske CO 2 -udledning, der EU-reguleres som en national forpligtelse. Reduktionen vurderes at nå op på cirka 1,3 millioner tons ved den udbygning med 400.000 mikrokraftvarmeanlæg, som brændselscelleindustrien skønner vil være realistisk frem til 2035. På det tidspunkt kan værdien af denne CO 2 -reduktion opgøres til mellem 400 og 900 millioner kr./år for den danske stat (se figur 5 og læs om de beregningstekniske forudsætninger i bilag 1 side 30-31). Figur 1 og 2 Markedsmodning 2013-2016 af naturgas-sofc/-pem Markedsmodning 2013-2016 af naturgas-sofc Omkostninger 8.000 6.000 Antal anlæg Merpris pr. anlæg (kr.) 300.000 225.000 Millioner 150 120 143 4.000 2.000 0 2013 2014 2015 2016 150.000 75.000 0 90 60 30 0 21 2013 44 2014 53 2015 2016 Figur 1 viser stigningen i antal installationer, mens merprisen i forhold til et konventionelt naturgasfyr falder markant i perioden. I 2013 er der en væsentlig prisforskel på PEM- og SOFC-teknologi til naturgas, men forskellen reduceres gradvis frem mod 2016, hvor der forventes ens priser. For overskuelighedens skyld er der brugt gennemsnitspriser. Figur 2 viser, hvordan udgifterne til markedsmodning stiger, når antallet af installerede anlæg for alvor øges fra 2015 til 2016. Kilde: Partnerskabet for brint og brændselsceller Markedsmodning af mikrokraftvarme 4

Partnerskabet forventer, at også de naturgasbaserede mikrokraftvarmeanlæg på længere sigt kan forsynes med VE-gasser fra vedvarende energianlæg uden udledning af fossile drivhusgasser. På det tidspunkt vil CO 2 -gevinsten fra de enkelte anlæg blive større sammenlignet med et konventionelt naturgasfyr. Mikrokraftvarmeanlæggenes miljømæssige fordele er mere detaljeret beskrevet i kapitel 6 side 27-28. Brændselscelleindustrien vurderer, at danske producenter på sigt kan opnå en andel af dette internationale marked, der svarer til et par millioner anlæg om året. Det forudsætter, at de danske rammevilkår indrettes, så de danske teknologiudviklere kan udnytte en first moover- eller frontrunner-effekt. Den potentielle danske eksport kan i så fald nå op omkring 50 milliarder kr. om året. Til sammenligning eksporterede den danske vindmølleindustri i 2009 for 42 milliarder kr. Det internationale marked er mere detaljeret beskrevet i afsnit 4.2 side 15-17. Et sådant nyt dansk eksporteventyr vil ikke kun få en gunstig effekt på værditilvæksten i det danske samfund. Brændselscelleindustrien vurderer, at en meget stor del af denne eksportomsætning kan baseres på masseproduktion i Danmark. Beskæfti- Stort beskæftigelsespotentiale Med en hurtig opbygning af et dansk hjemmemarked kan de danske producenter af mikrokraftvarmeanlæg bringe sig i en fordelagtig position på det internationale kommercielle marked. Det er Partnerskabets vurdering, at dette marked vil udvikle sig stærkt i løbet af de kommende årtier i takt med skærpede internationale klimaforpligtelser og udsigten til højere priser på og mere usikre leverancer af olie og naturgas. Markedet for mikrokraftvarme vil formentlig vokse hurtigst i EU pga. klimaforpligtelser og ambitiøse mål for udbygning med kraftvarme. Men også i Japan og Nordamerika ventes en stigende efterspørgsel efter miljøvenlige og energieffektive alternativer til naturgaskedler, oliefyr, elvarme og airconditioneringsanlæg. Topsøe Fuel Cell har i Lyngby opbygget verdens første SOFC-brændselscellefabrik, hvor automatisering og overgang til masseproduktion gradvis vil sænke produktionsprisen til et konkurrencedygtigt niveau. Foto: Poul Møller, Haldor Topsøe A/S Figur 3 og 4 Markedsmodning 2013-2016 af brint-pem Markedsmodning 2013-2016 af brint-pem Omkostninger 4.000 Antal anlæg Merpris pr. anlæg (kr.) 200.000 100 Millioner 3.000 2.000 150.000 100.000 75 50 66 73 1.000 50.000 0 2013 2014 2015 2016 0 25 0 7 19 2013 2014 2015 2016 Figur 3 viser, at antallet af anlæg stiger markant i perioden til et samlet antal installationer i 2016 på 3.300, mens merprisen i forhold til et konventionelt naturgasfyr falder til under en fjerdedel. Figur 4 viser, hvordan udgifterne til markedsmodning foreslås fordelt over de fire år Kilde: Partnerskabet for brint og brændselsceller Markedsmodning af mikrokraftvarme 5

gelseseffekten for ufaglærte, korttidsuddannede medarbejdere vurderes til 30.000-50.000 allerede i 2030 ved et årligt eksportvolumen på 45-80 milliarder kr. med udsigt til yderligere vækst frem mod 2050. Mikrokraftvarme kan dermed yde et væsentligt bidrag til den fremtidige industriproduktion i Danmark. Brændselscelleindustrien har opgjort det forventede støttebehov (jfr. figur 1 og 2 samt figur 3 og 4) til ca. 260 millioner kr. til naturgasfyret SOFC- og PEM-mikrokraftvarme og ca. 165 millioner kr. til brintforsynet PEM-mikrokraftvarme, i alt omkring 425 millioner kr. Den store potentielle danske eksport af brændselscellebaserede mikrokraftvarmeanlæg bygger på de generelle danske kompetencer inden for integration af store mængder fluktuerende elproduktion fra vedvarende energi og en udstrakt decentralisering af elproduktionen. Andre lande ikke mindst i EU vil få behov for sådanne kompetencer og de energiteknologier, der udvikles i samspil med det intelligente elsystem, når de i de kommende årtier skal udbygge deres energiforsyning med større mængder vedvarende energi. Støttebehov på 425 millioner kr. Demonstrationsprojektet Dansk mikrokraftvarme går i 2011 ind i den tredje og afsluttende fase, hvor de udviklede brændselscelleanlæg testes og demonstreres hos typiske slutbrugere. Sigtet er, at konceptet for mikrokraftvarme herefter skal overgå til en fase, hvor anlæggene yderligere driftsoptimeres frem til 2016, mens produktionsprocesserne hos leverandørerne rationaliseres, så anlæggene i stadig højere grad kan konkurrere med konventionelle og mere miljøbelastende opvarmningssystemer. Det forudsætter, at markedet opbygges til et omfang, der gør det muligt at udvikle en egentlig serieproduktion, og brændselscelleindustrien har i sin markedsmodningsplan anslået dette marked til i alt 10.000 anlæg i perioden 2013-16. IRD Fuel Cells har i de seneste år arbejdet målbevidst på at optimere virksomhedens forskellige produktionsanlæg til en mere omkostningseffektiv serieproduktion. Her ses produktionspresser til kommerciel fremstilling af bipolære plader. Foto: IRD Fuel Cells Figur 5 Samfundets udgifter/besparelser pr. år ved udbredelsen af mikrokraftvarme Samfundets udgifter/indtægter pr. år ved udbredelsen af mikrokraftvarme 2.000 1.500 1.000 Mio. kr. Ekstra CO 2-besparelse (IEA s 450 ppm scenario, se side 30) CO 2-besparelse (IEA s referencescenario) Systemtjenester Markedsmodning 500 0-500 2013 2016 2020 2025 2030 Kilde: Partnerskabet for brint og brændselsceller 2035 2040 2045 2050 Figur 5 viser, hvordan samfundets udgifter til de fire første års markedsmodning hurtigt afløses af samfundsmæssige gevinster, fordi mikrokraftvarme bidrager til et mere effektivt elsystem og reducerer udledningen af CO 2. CO 2 -gevinsten afhænger af udviklingen i kvoteprisen. Den lysegrønne farve angiver gevinsten ved det uambitiøse referencescenario fra IEA s WEO 2009. Den mørkegrønne farve angiver gevinsten ved et mere ambitiøst forløb, der lever op til målsætningen om at holde den gennemsnitlige globale temperaturstigning på højest 2 C. Læs om de beregningstekniske forudsætninger i bilag 1 side 30. Markedsmodning af mikrokraftvarme 6

Handlingsplan For at sikre det bedst mulige samfundsmæssige afkast af de senere års offentlige støtte til forskning, udvikling og demonstration af brændselscelleteknologier foreslår brændselscelleindustrien at etablere et markedsmodningsprogram for mikrokraftvarme på 425 millioner kr. i perioden 2013-16, senest som led i den næste energipolitiske aftale. der på linje med ForskVE-programmet vil lette nyudviklede miljøvenlige energiteknologiers indtrængen på markedet. Programmet kan administreres af systemansvaret, der sideløbende kan udvikle nye værdiskabende produkter og ydelser, som mikrokraftvarmeanlæggene kan afsætte på markedet for regulerkraft og systemtjenester. Brændselscelleindustrien foreslår, at markedsmodningsprogrammets handlingsplan kommer til at indeholde følgende elementer for effektivt at kunne bidrage til at kommercialisere koncepterne for brændselscellebaseret mikrokraftvarme: En offentlig bevilling, der over den fireårige periode 2013-16 vil beløbe sig til ca. 425 mio. kr. Denne bevilling skal dække forskellen i anlægsomkostninger mellem de nye mikrokraftvarmeanlæg og de gaskedler/oliefyr, der er de aktuelle konventionelle alternativer. De 425 mio. kr. fordeles med ca. 260 mio. kr. til i alt 6.700 naturgasbaserede mikrokraftvarmeanlæg og ca. 165 mio. kr. til 3.300 brintbaserede mikrokraftvarmeanlæg. Tilskuddet til det enkelte anlæg reduceres i løbet af markedsmodningsprogrammet i takt med, at antallet af leverede anlæg vokser. Som supplement til det midlertidige anlægstilskud skal de brændselscellebaserede mikrokraftvarmeanlæg kunne omfattes af den samme nettoafregningsordning, der i dag omfatter VE-anlæg som solceller og husstandsvindmøller med en installeret effekt på højst 6 kw. Denne nettoafregningsordning er en ubureaukratisk og gennemskuelig metode til at tilgodese de miljøvenlige mikrokraftvarmeanlægs bidrag til CO 2 -reduktion i de ikke-kvoteregulerede sektorer. Nettoafregningsprincippet skal også indbefatte mikrokraftvarmeanlæg, der ikke anvender vedvarende energikilder, fordi det vil fremme udbredelse af en ny energiteknologi, der på sigt vil være egnet til at integrere vedvarende energi i elforsyningsnettet, og som derigennem vil føre til reduktion af CO 2 -udledning. Markedsmodningsprogrammet skal iværksættes i umiddelbar forlængelse af demonstrationsprojektet Dansk mikrokraftvarme. Det skaber et energieffektivt dansk produceret alternativ til de miljøbelastende oliefyr, der i henhold til regeringens Energistrategi 2050 ikke længere må installeres fra 2017. Samtidig vil den rette timing af markedsmodningsprogrammet give danske producenter vigtige konkurrencefordele i forhold til evt. japanske, koreanske og amerikanske leverandører på de internationale markeder. Bevillingen kan f.eks. udmøntes som et PSO-finansieret markedsmodningsprogram med standard-anlægstilskud, Reguleringen af netselskabernes indtægtsrammer og øvrige relevant lovgivning bør indrettes, så selskaberne tilskyndes til at tage ejerskab til eller påtage sig den driftsmæssige risiko for de mikrokraftvarmeanlæg, der etableres under markedsmodningsprogrammet. Dette kan betyde, at mikrokraftvarmeanlægget ikke skal betragtes som en del af den nagelfaste del af boligen, f.eks. i relation til salg. For at styrke den danske brændselscelleindustris internationale konkurrenceevne bør der afsættes midler til en forstærket dansk indsats i det internationale standardiseringsarbejde på området samt midler til test og certificering af danske anlæg. For at tilskynde til en forstærket dansk udvikling og kommercialisering af elektrolyse til brintbaserede mikrokraftvarmeanlæg bør decentral elektrolyse til brintproduktion i enfamiliehuse omfattes af samme afgiftsfritagelse, som i dag gælder for centrale elektrolyseanlæg til bl.a. brintoptankningsstationer. Regionernes vækstfora bør i samarbejde med Partnerskabet for brint og brændselsceller igangsætte en fælles analyse af, hvordan en gradvis udbygning med mikrokraftvarme på det danske marked kan udmøntes i nye lokale arbejdspladser, evt. i kombination med målrettede efter- og videreuddannelsesaktiviteter for potentielle medarbejdere i brændselscelleindustrien. I tilknytning til markedsmodningsprogrammets handlingsplan opfordrer Partnerskabet for brint og brændselsceller kommunerne til at integrere mikrokraftvarmekonceptet i deres lokale klimaplaner, f.eks. ved at udlægge bestemte områder til udbygning med mikrokraftvarme. Regeringen kan give den danske brændselscelleindustri en værdifuld håndsrækning ved som kommende EU-formandsland at tage initiativ til at udmønte EU s kraftvarmedirektivs generelle mål om at styrke kraftvarmens andel af den europæiske elproduktion til konkrete forpligtende mål for den fremtidige udbygning med kraftvarme/fjernkøling. Markedsmodning af mikrokraftvarme 7

1 Indledning Klimakommissionens rapport Grøn energi vejen mod et dansk energisystem uden fossile brændsler lægger op til, at Danmark i 2050 skal være uafhængig af fossile brændsler. Naturgassystemet er allerede etableret og kan yderligere anvendes til transport af VE-gas efter opgradering til naturgaskvalitet af brint og andre gasser, der produceres på basis af biomasse og/ eller fluktuerende vedvarende energi. moderniseret, intelligent og fleksibelt elnet, der ved hjælp af digital kommunikationsteknologi håndterer meget mere vindmølleproduceret el til elbiler og varmepumper og samtidig styrer forbrugsapparater i hjem og på arbejdspladser. Elproduktion fra mikrokraftvarmesystemer vil effektivt bidrage til at balancere både elforbrug og produktion. Klimakommissionens vision Hastigheden af den teknologiske udvikling er afgørende for, hvor hurtigt naturgasbaserede og brintbaserede mikrokraftvarmeanlæg kan bringes i spil. For eksempel skal elektrolyseteknologien fortsat udvikles, for at brint kan produceres med tilstrækkelig høj effektivitet og til en konkurrencedygtig pris. Klimakommissionen vurderer, at elektricitet kommer til at udgøre en stadig højere andel af det danske bruttoenergiforbrug, og at elproduktionen især skal komme fra vindmøller, som i 2050 kan dække op til halvdelen af Danmarks samlede energiforbrug. I den sammenhæng er det essentielt, at der findes teknologier, som kan imødekomme forbrugerens behov for energitjenester udelukkende på basis af grønne energikilder, og som samtidig kan håndtere den varierende produktion af vindenergi. Potentialet i teknologien for brændselscellebaseret mikrokraftvarme understøtter i høj grad de visioner og udfordringer, som er indeholdt i Klimakommissionens rapport. Et stationært brændselscelleanlæg er en løsning, som kan producere elektricitet og varme lokalt i husstanden, ved konvertering af f.eks. brint produceret fra vedvarende energi. Brændslet kan også være biogas, der opgraderes til naturgaskvalitet som VE-gas. Foto: SEAS-NVE Disse funktioner vil med en stadig stigende andel af vedvarende energi få større og større betydning, og der er derfor brug for en løsning, som effektivt kan lagre overskydende elproduktion. Samspil med elsystemet De mange små og mellemstore brændselscelleanlæg kan levere supplerende elproduktion i perioder med spidsbelastning i nettet og/eller mangel på vindkraft. Hurtig op- og nedregulering er af stor økonomisk værdi for balanceansvarlige elhandelsselskaber og den systemansvarlige virksomhed Energinet.dk. Ved elektrolyse som konverteringsmetode kan el lagres som brint eller VEgas, som kan transporteres i naturgasnettet. Ved hjælp af brændselscellebaserede mikrokraftvarmeværker vil det således være muligt decentralt at afbalancere varierende vindforhold og energiefterspørgsel. Balancering af elforsyningsnettet fremmes gennem udvikling og effektiv anvendelse af Smart Grid. Brændselscellesystemerne kan blive et betydende element i opbygning af Smart Grid et Det enkelte brændselscelleanlæg kan ikke påvirke elsystemets balance, men mange tusinde anlæg styret samlet i et virtuelt kraftvarmeværk kan opereres som et kraftværk med meget lav eller ingen CO 2 -udledning. Fokus på mikrokraftvarme Danmark er det land i verden, der i øjeblikket har den største andel af el fra større kraftvarmeanlæg 1. I løbet af de seneste 30 år er elproduktionen flyttet fra få centrale kraftværker til et stort antal decentrale kraftvarmeværker og vindmøller. Næste udviklingstrin er at udvikle endnu mindre kraftvarmeværker, f.eks. mikrokraftvarmeproduktion (μchp) til brug i boliger, samt decentrale brændselscellebaserede elsupporterende systemer til balancering og back-up af nettet. 1 COGEN Europe, Overview of CHP in Europe (2005), http://www.cogeneurope.eu/2005/01/overview-of-chp-in-europe-2005/ Markedsmodning af mikrokraftvarme 8

2 Formål Denne plan beskæftiger sig med udfordringen i at kommercialisere stationære brændselscellesystemer med hovedvægt på mikrokraftvarmeanlæg i størrelser fra 0,5-5,0 kw i eleffekt, fordi dette koncept ved afslutningen af projektet Dansk mikrokraftvarme i 2012 forventes at være klar til industriel produktion og indtrængen på det kommercielle marked for individuel boligopvarmning. SEAS-NVE har sammen med Lolland kommune etableret en udstilling som led i oplysningsarbejdet om erfaringerne fra demonstrationsprojektet om brint baseret mikrokraftvarme i landsbyen Vestenskov. Stationære brændselscellesystemer omfatter også elsupporterende systemer til erstatning af batterier og generatorer drevet af forbrændingsmotorer (decentral kraftvarme). Pris og teknologimål for forskning, udvikling og demonstration i disse systemer er ikke emne for denne plan. Disse fremgår af de udarbejdede roadmaps for SOFC 2 og PEM 3. Lokal og effektiv energiproduktion I demonstrationsprojektet testes tre forskellige brændselscelleteknologier, dels fordi de hver især har forskellige fordele og ulemper, dels fordi projektets indbyggede konkurrence mellem teknologierne giver producenterne en ekstra tilskyndelse til at effektivisere og fremskynde kommercialiseringen af deres anlægskoncept. Inden for stationære brændselscelletyper er det danske mikrokraftvarmeprojekt af særlig betydning. På Finansloven blev der i 2007 afsat en særlig ramme på 50 mio. kr. til udvikling og demonstration af PEM og SOFC mikrokraftvarmeanlæg med det formål at kommercialisere disse teknologier fra 2013 og frem. Den opnåede danske position inden for mikrokraftvarme kan føre til opbygning af en stor industri med dansk eksport, beskæftigelse og vækst til følge. Mikrokraftvarme er en lokal og effektiv energiproduktion, der bidrager til at reducere energisektorens CO 2 -udslip, og som kan levere regulerkraftydelser til elsystemet. Men støtte til markedsmodning af brændselscelleteknologier til mikrokraftvarme er nødvendig, indtil produktionsvolumen er øget tilstrækkeligt. En større afsætning skal reducere købsprisen til et niveau, hvor teknologien bliver konkurrencedygtig med alternativerne på det kommercielle marked. 2 Partnerskabet for brint og brændselsceller, Dansk Strategi for udvikling af SOFC brændselsceller 2010 2020. 3 Partnerskabet for brint og brændselsceller, Dansk PEM brændselscellestrategi, Strategiplan: 2009 2012. Foto: SEAS-NVE Rammebetingelser Denne plan dokumenterer dette behov og gennemgår forskellige rammebetingelser samt kommercialiseringsmodeller af betydning for markedsmodning. Den beskriver også det samfundsmæssige potentiale i teknologien, herunder den samfundsøkonomiske rentabilitet af offentlig støtte til markedsmodning. Den samfundsmæssige investering på kort sigt holdes op mod den samfundsmæssige gevinst på længere sigt. Planen beskriver ved scenarier, hvilke rammebetingelser der politisk kan vælges for at bringe teknologierne frem til en konkurrencedygtig position på markedet. planen har også til formål at opkvalificere dialogen med brændselscelleaktørerne om de samfundsmæssige rammevilkår, ligesom strategien kan bidrage til at synliggøre og målrette den fremtidige indsats. Markedsmodning af mikrokraftvarme 9

3 Stationære brændselscellesystemer Ved stationære brændselscellesystemer forstås systemer baseret på brændselsceller, der ikke er i bevægelse under drift og under normale omstændigheder ikke flyttes. Brændselscellesystemerne er baseret på tre brændselscelleteknologier der betegnes: PEM, SOFC og DMFC. Det anvendte brændsel kan være i gas- eller væskeform. For at mikrokraftvarmesystemerne kan konkurrere på miljøfordele med andre tilsvarende systemer, skal både el og varme anvendes. Mikrokraftvarmesystemerne bliver udstyret med et varmelager, der tillader opmagasinering over længere tidsperioder over døgnet. Derved kan varmen udnyttes på tidspunkter, hvor det ikke kan betale sig at producere elektricitet. Brændselscelleanlæggene producerer el kontinuert eller efter behov med eller uden udnyttelse af overskudsvarme. Energien fra systemerne leveres som jævnstrøm (DC) eller vekselstrøm (AC). Systemerne opdeles i følgende kategorier: 1) Mikrokraftvarme. 2) Elsupporterende systemer, f.eks. nødstrømsforsyning samt små og større elproduktionsanlæg. Systemerne kan være i netforbindelse eller i ø-drift. 3.1 Mikrokraftvarme Til brændselscellebaseret mikrokraftvarme arbejdes der i Danmark med to forskellige teknologier, PEM og SOFC. Anlæggene kan benytte flere forskellige former for brændsel, f.eks. naturgas (NG) og VE-gasser som brint, methanol, biogas m.m. Mikrokraftvarmeanlæg er specielt beregnet til installation i boliger, der i dag har et vandbaseret centralvarmesystem og er opvarmet med naturgas, olie eller biomasse. I Danmark kan mikrokraftvarme systemerne forventes at blive forbundet til elnettet, så boligen kan importere eller eksportere strøm fra og til nettet efter elsystemets og boligbrugernes varierende behov. Mikrokraftvarmesystemer med brændselsceller består ud over brændselscellen af en række delsystemer (se fig. 6). Udformning og kompleksitet af delsystemerne afhænger af den anvendte brændselscelletype. I demonstrationsprojektet Dansk mikrokraftvarme er der med baggrund i den teoretiske viden og forskning udviklet prototyper til forsøg og pilotdrift. Alle komponenter fremstilles i den indledende fase manuelt som enkeltdele og sammensættes til et færdigt driftsklart modul. Prototypen indgår i forsøg med overvågning af driftsikkerhed, komponenternes anvendelighed, servicering, fejlretning, energiøkonomi og beregninger af levetid, som sammenholdt med investering kan kvantificere anlæggets rentabilitet. Herudover bidrager pilotdriften til at dokumentere mikrokraftvarmeanlæggenes miljømæssige fordele i sammenligning med konventionelle olie- og gasfyr i kraft af deres bedre brændselsudnyttelse og mulighed for at anvende CO 2 -neutrale brændsler, der produceres af vedvarende energianlæg. Denne fase er forholdsvis langsommelig og omkostningstung, fordi anlægget opbygges af komponenter, der hele tiden må justeres i takt med de erfaringer, der gøres under pilotdriften. Efterfølgende indfases en mere maskinel produktion af kompo- Figur 6 Skematisk oversigt over delsystemer i et komplet mikrokraftvarme system MIKROKRAFTVARME SYSTEM Varmelager Varme og vand administration Brændstof Naturgas, metanol eller vindenergi Brændstof behandling Reformer eller elektrolysator Effektelektronik Inverter El til boligens eget forbrug Eludveksling med elnettet Oxidant tilførsel Luftblæser eller kompressor Figur 6 viser, hvilke delsystemer der indgår i et mikrokraftvarmeanlæg. Anlægget tilføres brændsel i form af naturgas, methanol eller el (fra vindmøller), der via reformer eller elektrolyseanlæg indfødes i brændselscelleenheden, der producerer varme til boligens egetforbrug og el til både egetforbrug og elnettet. Markedsmodning af mikrokraftvarme 10

nenter, og sammenbygningen til det færdige anlæg udføres med tekniske hjælpemidler. Med en sådan stadig mere optimeret udformning af anlæggene og en mere rationel produktionsproces opnås faldende fremstillingsomkostninger. For at markedsmodne teknologien for mikrokraftvarme skal følgende udvikles: Prisen for et anlæg skal reduceres betydeligt for at blive konkurrencedygtig med alternativer Levetiden for brændselscellestakken og de øvrige komponenter skal øges til over 40.000 driftstimer svarende til mindst 10 år Installationsomkostninger skal minimeres Driftsomkostninger og service skal minimeres Robusthed samt elektrisk og termisk virkningsgrad skal forbedres Mikrokraftvarmeanlæg skal reduceres i fysisk omfang, så de let kan indpasses i en enfamiliebolig. Dantherm Power har leveret brændselscelleenheder til et 100 kw back-up system til vandkraftværket Bella Coola i Canada. 3.2 Elsupporterende systemer Elsupporterende systemer anvendes f.eks. som erstatning for batterier og dieselgeneratorer. Sådanne systemer kan med fordel skiftes ud med systemer baseret på de samme brændselscelleteknologier som mikrokraftvarme og med samme udvalg af brændsler. Foto: Dantherm Power Elproduktionen kan leveres som enten jævnstrøm eller vekselstrøm. Overskudsvarmen udnyttes normalt kun i decentrale kraftvarmeværker. Det elektriske effektniveau vil ligge mellem 0,5 kw og 1 MW per anlæg. Systemerne omhandler nødstrømsanlæg (eng. Uninterruptable Power Supply/UPS), sikkerhedsstrøm (eng. Back Up Power/BUP) og decentral el- og kraftvarmeproduktion. For at markedsmodne denne type elsupporterende systemer skal en række af de samme parametre udvikles som for mikrokraftvarme. For en del af UPS- og BUP-anvendelserne har levetiden ikke den store betydning, da systemerne under normale omstændigheder ikke skal bruges til kontinuerlig drift, men alene indgår som alternativ til en meget stabil forsyning fra elnettet. Men der er behov for at optimere de andre nævnte parametre. og anvendelserne af teknologien inden for BUP, UPS og decentral kraftvarmeproduktion på større anlæg. 3.3 Indfasning af teknologierne i Smart Grid Brændselscellesystemerne kan blive et vigtigt element i driften af Smart Grid et moderniseret, intelligent og fleksibelt elnet, der ved hjælp af digital kommunikationsteknologi (ICT) kan håndtere meget mere vindkraft til elbiler, varmepumper og andet forbrug i boliger, servicesektoren samt industrielle processer på en måde, så der løbende foregår en effektiv balancering af elforbrug og -produktion. De mange små og mellemstore brændselscellesystemer vil i perioder med spidsbelastning i nettet, og/eller mangel på vindkraft kunne supplere med el-kapacitet. Som det fremgår af dette afsnit er der en meget klar synergi mellem udviklingen af brændselscellebaseret mikrokraftvarme Disse funktioner vil med en stadigt stigende andel af vedvarende energi få større og større betydning. Det enkelte brændselscel- Markedsmodning af mikrokraftvarme 11

lesystem kan ikke påvirke elnettets balance nævneværdigt, men mange tusinde anlæg, der styres koordineret, kan fungere som et stort virtuelt kraftværk i det kommende Smart Grid. Disse ekstra fordele bør indregnes, når støtten til de kommende mikrokraftvarmeanlæg vurderes. Mikrokraftvarmesystemernes evne til at levere komplementær elproduktion til afbalancering af vindkraft kan reducere behovet for regulerkraftydelser fra traditionelle fossile kraftværker og således reducere behovet for at investere i udbygning eller fornyelse af centrale kraftværker. Som mikrokraftvarme erstatter de brændselscellebaserede anlæg mere miljøbelastende olie- og gasfyrede anlæg i boliger, erhvervsbygninger og decentrale kraftvarmeværker. I samspil med elsystemets behov for fleksibilitet kan varmen produceres og lagres, når elsystemet har behov for supplerende elproduktion, mens varmen kan forbruges på tidspunkter, hvor bl.a. vindmøller kan dække elsystemets behov for elproduktion. De brændselscellesystemer, der drives med brint eller VE-gas, har den yderligere fordel, at brintproduktionens elektrolyseproces (integreret eller decentralt) kan levere værdifulde op- eller nedreguleringsydelser til elsystemet: Når overskydende elproduktion fra f.eks. vindmøller konverteres til brint som energibærer og lagringsmedie, bidrager det til at stabilisere elnettet. Brinten kan senere igen nyttiggøres til at afbalancere elnettet, når den f.eks. bruges i et mikrokraftvarmeanlæg til at producere el, når elproduktionen fra vedvarende energianlæg falder. Herved øges reguleringsmulighederne i elsystemet i et omfang og af en karakter, som f.eks. elbiler og varmepumper ikke kan tilbyde. 3.4 Samspil med andre opvarmningsteknologier og brændselsanvendelse Konkurrerende opvarmningsteknologier Den primære konkurrent til mikrokraftvarme er en kondenserende gaskedel kombineret med køb af el fra det offentlige net. Hertil kommer Stirlingmotorer, gasmotorer, biomassefyr, ORC teknologier og ikke mindst varmepumper. Indtil videre er det alene varmepumper, biomassefyr og gasmotorer, der er kommercielt konkurrencedygtige med bl.a. oliefyr og elvarme. I tabel 1 findes en oversigt med teknologiske og økonomiske nøgletal for forskellige opvarmningsteknologier til et standard parcelhus på 140 m 2 bygget i 1980. Fabrikanterne af de enkelte teknologier har selv angivet data. Brændsler Mikrokraftvarmeanlæg kan som nævnt anvende en række forskellige brændsler. Naturgas findes aktuelt i både Danmark og i de fleste andre europæiske lande, hvor der er opbygget en omfattende infrastruktur i form af transmissions- og distributionsnet. Naturgassen anvendes både til bygningsopvarmning, i industrielle processen og til elproduktion (i Danmark og en række andre nord- og østeuropæiske lande i form af kraftvarme). Naturgas er et mere miljøvenligt brændsel end olie og kul, og EU-landene har i de kommende årtier adgang til tilstrækkelige ressourcer Tabel 1. Investeringspriser og virkningsgrader Nuværende konventionelle teknologier Investering/anlæg primo 2013 1000 kr. Virkningsgrad - el % Virkningsgrad - varme % Totalvirkningsgrad % Kondenserende gaskedel 40-100 Oliekedel 40-90 Biomassekedel 50 80-85 Gasmotor (1 kw) 80 20 70 90 Varmepumpe med jordvarme 120-300 Brændselscelleteknologier H2 forsynet PEM (1.5 kw) 4 central elektrolyse 176 Brændselscelle: 44 Elektrolyse: 80 5 Total: 35 Brændselscelle: 50 Elektrolyse: 0 PEM (1 kw) på NG 209 35 55 90 SOFC (1 kw) på NG 347 40 50 90 De priser og virkningsgrader, der er angivet i tabel 1, viser de aktuelle og forventede værdier for de kommercielle opvarmningsteknologier, mens både priser og virkningsgrader for brændselscellebaserede teknologier ventes forbedret markant under det foreslåede markedsmodningsprogram 2013-2016. 85 4 Uden nedgravet brintnet 5 Alkalisk elektrolyses forventede konverteringseffektivitet i 2013. Dette er ikke en normal el-virkningsgrad, men virkningsgraden ved konvertering fra AC til brint Markedsmodning af mikrokraftvarme 12

Fotomontagen (herunder) viser elementerne i et komplet UPSanlæg. Til højre placeres brint- eller methanoltank, i bunden under brændselscelleanlægget placeres inverter samt evt. reformer i methanol baserede anlæg. Til venstre i lågen placeres den elektronik, der regulerer anlæggets varmebelastning. Foto t.h. viser en af DGC s tests af IRD s gamma-anlæg. Disse test blev gennemført for alle anlæg i Dansk mikrokraftvarme for at give brugerne best mulig garanti for driftssikkerhed. Fotomontage: Dantherm Power Foto: Dansk Gasteknisk Center fra nabolande, der allerede er eller bliver rørforbundne med det europæiske naturgasmarked. det også muligt at forsyne slutbrugere, der ligger uden for eksisterende gas- eller fjernvarmeforsynede områder. Derfor kan udbygningen af mikrokraftvarme både i Danmark og resten af EU delvis baseres på naturgas, ligesom der også i mange andre regioner findes en veludbygget infrastruktur for naturgas. VE-gasser kan sammen med grønt fremstillet methanol og LPG på længere sigt erstatte naturgas som det foretrukne brændsel til brændselscelle systemer i takt med, at de regionale naturgasressourcer opbruges og i takt med stadig skærpede krav til CO 2 -udledning. Disse VE-baserede brændsler har mere langsigtede perspektiver og vidtrækkende anvendelsesmuligheder også inden for andre områder, som f.eks. transport og industri. Brintproduktionen er ekstra interessant, fordi det som beskrevet i afsnit 3.3 - åbner mulighed for indfasning af større mængder vedvarende energi i elsystemet. En decentral brintproduktion gør Methanol kan være et fordelagtigt brændsel til brændselscelle systemer med mellemlange perspektiver. Det er nemt at transportere og tænkes derfor ofte ind i mobile brændselscelleløsninger. Til stationære løsninger er det anvendeligt i områder, hvor der ikke er infrastruktur til at transportere naturgas, biogas eller brint. Methanol produceres i dag overvejende af de fossile brændsler naturgas, kul og olie. Det kan dog også produceres af biomasse samt eventuelt ved elektrolyse og derigennem opnå status som et vedvarende energimedie. Markedsmodning af mikrokraftvarme 13

4 Perspektiver og markedsmuligheder for danske virksomheder De seneste år har der været en stigende efterspørgsel på alternative opvarmningsformer, der tilgodeser miljøhensyn. Der er stadig større fokus på udvikling af nye spændende teknologier, der både har gode miljøegenskaber og en effektiv energiproduktion med høj virkningsgrad. Der kan således forventes en betydelig first moover-effekt ved at kunne bringe nye teknologier for epokegørende opvarmningsformer hurtigt på markedet. Nye vækstmuligheder Dette giver helt nye vækstmuligheder for de virksomheder, der får skabt et samarbejde omkring fremstilling af brændselsceller på det danske marked, fordi der på sigt ligger endnu større perspektiver på de internationale markeder. Kommercialisering af mikrokraftvarmekonceptet åbner således for samarbejde og synergi mellem højteknologiske vidensarbejdspladser og mere traditionel industriproduktion med efterfølgende installationsaktiviteter. Den mangeårige danske satsning på forskning og udvikling af brændselscelleteknologi har givet de danske aktører en stærk position også i international sammenhæng, og det åbner mulighed for at opbygge en videnstung fremstillingsindustri til produktion af enten komplette produkter eller af delsystemer og komponenter. Eksportandelen forventes på sigt at overstige 90 % af produktionen, da udbredelsen af energioptimale løsninger er stærkt efterspurgt internationalt, og Danmark er kendt som et land med gode traditioner inden for energiteknologi, herunder vindmølleindustrien samt den store udbredelse af kraftvarme. Topsoe Fuel Cell har til demonstrationsprojektets anden fase optimeret sin SOFC-brændselscelleenhed, som Dantherm Power efterfølgende har bygget et komplet naturgasforsynet mikrokraftvarmeanlæg op omkring. Anlægget er blevet testet i Sønderborg kommune. Foto: Dantherm Power A/S Bro til det fossilfri samfund I den sammenhæng har det stor betydning, at brændselscelleteknologierne bygger bro til fremtidens fossilfri og CO 2 -neutrale samfund. På den lidt længere bane vil brændselsceller udelukkende benytte VE-gasser (biogas, brint, methaniseret brint mv.) og dermed blive vedvarende energiteknologi. Brændselscelleteknologierne kan således bidrage til at sikre forsyningssikkerheden med mindst mulig afhængighed af udenlandske energileverandører. Herudover har brændselscelleteknologierne et værdifuldt potentiale til at bidrage med løsninger på indpasning af en stadig større andel af varierende og delvis uforudsigelig vedvarende elproduktion i energisystemet. 4.1 Det danske marked Jvf. Statistikbanken fra Danmarks Statistik var der i 2010 i alt ca. 1.100.000 enfamiliehuse og herudover cirka 388.000 tofamiliehuse eller rækkehuse. Ifølge Danmarks Statistik opvarmes cirka 385.000 af disse huse med eget gasfyr tilsluttet naturgasnettet. Individuel oliefyring anvendes i cirka 335.000 huse, og cirka 70.000 husstande bruger bio-kedler. De resterende huse er enten forsynet fra centrale eller lokale fjernvarmenet eller benytter elektrisk opvarmning. Udskiftningsmarked Det potentielle danske marked for brændselscellebaseret mikrokraftvarme er på kortere til mellemlang sigt det eksisterende naturgasmarked. Udskiftningstakten for naturgaskedler skaber med Markedsmodning af mikrokraftvarme 14

en forventet levetid på 20 år et samlet potentielt dansk marked i størrelsesordenen 20.000 enheder 6. Med en markedsandel på 50 procent giver det mikrokraftvarme producenterne et forventet årligt salg på 10.000 enheder. Det danske marked for mikrokraftvarme uden for den kollektivt baserede opvarmning (område 4) er af samme størrelsesorden De brintbaserede mikrokraftvarmeanlæg i landsbyen Vestenskov i Lolland kommune bliver forsynet fra et centralt elektrolyseanlæg, der leverer brint gennem et særligt brintnet. Foto: Annette Greenfort/Bass som de naturgasopvarmede husstande. Mikrokraftvarme i område 4 vil kræve andet primært brændsel end naturgas, f.eks. brint, methanol, LPG o.a. Et samlet forventet marked for mikrokraftvarmeanlæg baseret på en løbende udskiftning af nedslidte olie- og naturgasfyr forventes at nå op på 20.000 anlæg om året. Med en salgspris pr. anlæg på 45.000 kr. (forventet 2020-prisniveau) betyder det et hjemmemarked på cirka 900 millioner kr. om året. Decentral kraftvarme Det danske marked for decentral kraftvarme baseret på forbrændingsmotorer består af knap 200 anlæg med en eleffekt på mindre end 2 MW, der samlet har en eleffekt på 210 MW, og cirka 6 Oplysninger fra DGC med reference til DEBRA (Dansk Energibranche forening) 7 Oplysninger fra Topsoe Fuel Cells egen database. 150 anlæg med større produktionskapacitet, der i alt har en eleffekt på knap 900 MW 7. Hovedparten af de motorbaserede anlæg til decentral kraftvarme er installeret i 1990 erne, og markedet for udskiftning af disse anlæg forventes øget fra 2012 og fremefter. Fremstilling af brændsler baseret på vedvarende energi for anvendelse i sådanne anlæg kan på mellemlang til lang sigt også medføre en betydelig dansk eksport til store internationale markeder. 4.2 Internationale markeder Der foregår en intens demonstrationsindsats og kommercialisering af små stationære brændselscelleanlæg i Fjernøsten, primært i Japan og Sydkorea, hvor op mod 10.000 enheder er i drift. Markedsmodning af mikrokraftvarme 15

Eksportmarked på 50 milliarder kr. Den potentielle afsætning af små stationære mikrokraftvarmeenheder er overordentlig stor på tre regionale markeder: Vesteuropa, den industrialiserede del af Fjernøsten og Nordamerika. En mulig årlig dansk eksport af mikrokraftvarmeanlæg til hhv. Japan, Nordamerika og Europa kan på sigt nå op på et par millioner enheder pr. år. Nok så vigtigt på relativt kort sig er det europæiske udskiftningsmarked for naturgaskedler på 5-10 millioner enheder/år, hvor der inden for en overskuelig årrække er udsigt til en dansk eksport på omkring en million enheder, svarende til en markedsandel på min. 10 %. Mikrokraftvarmeenhederne henvender sig specielt til de markeder, hvor varmen kan udnyttes i vandbårne varmesystemer. Dette er specielt tilfældet i Nordeuropa og Østeuropa. Under varmere himmelstrøg vil det ikke være så enkelt at udnytte varme ud over til varmt brugsvand, selv om der teknisk er mulighed for at konvertere varmeproduktionen til køleformål. Politisk fastsatte faktorer Markedet er drevet af en række overvejende politisk fastsatte faktorer, der forventes at støtte efterspørgslen for decentral elproduktion også i fremtiden: Stigende energipriser tilskynder til mere effektiv elproduktion Naturgas, brint, biogas, forgasningsgas, methanol mv. vil gradvis trænge frem som alternativ til olie i el- og varmeproduktion Øget politisk fokus på kraftvarme. EU har sat et mål om at øge andelen af elproduktionen fra kraftvarme. Mange europæiske lande har i dag kun en meget lille andel af el fra kraftvarme. Målet kræver store investeringer i kraftvarmeteknologi i mange lande. Mikrokraftvarmesystemer kan i denne sammenhæng blive en meget betydningsfuld produktionsteknologi, fordi de kan levere den politisk ønskede samproduktion af el og varme (evt. køling), uden at der skal investeres meget store beløb i kollektive rørforbundne fjernvarmesystemer (transmissions- og distributionsnet) Strammere miljølovgivning for partikelforurening og CO 2 - emissioner Offentlige incitamenter til elproduktion med lave emissioner Stigende efterspørgsel efter pålidelig lokal elproduktion, der kan kompensere lav kvalitet i de offentlige net på visse eksportmarkeder Stigende efterspørgsel efter skalerbare elproduktionsenheder Decentral kraftvarme Det potentielle marked for større stationære anlæg er efter brændselscelleindustriens opgørelse defineret ved anlægsstørrelser fra 20 kwe til 2 MWe installeret eleffekt. Den samlede forventede afsætning af kraftvarmeværker består af et marked for udskiftning og et marked for ny installeret effekt. De eksisterende systemer er næsten udelukkende baseret på forbrændingsmotorer, mens gasturbiner og andre teknologier kun spiller en marginal rolle. Det er i første omgang et marked for SOFC-systemer med en eleffekt mindre end 2 MW, som de danske udviklingsbestræbelser sigter mod. Figur 7 Markedspotentiale for DG-systemer mindre end 2 MW. Markedspotentiale for DG-systemer mindre end 2 MW MWe 1200 1000 800 600 400 200 Ny kapacitet Udskiftning Figur 7 viser, at der allerede på kort sigt, dvs. frem mod 2020, skabes et betydeligt marked for mindre decentrale kraftvarmeanlæg, hvor brændselscelleanlæg kan bidrage til højere virkningsgrader og mindre CO 2 -udledning. Især ventes der en kraftig stigning i udskiftningsmarkedet frem mod 2020. 0 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Kilde: European Energy and Transport - Trends 2030 Markedsmodning af mikrokraftvarme 16

Det potentielle marked i Europa for sådanne SOFC-systemer forventes at stige fra 600 MW i dag til 1 GW årligt i 2020 (jfr. figur 7 side 16). Markedsskønnet er baseret på et business as usual energiscenario og kan derfor forventes at vokse yderligere som følge af strammere klimalovgivning og øget efterspørgsel efter miljøvenlige og energieffektive teknologier som SOFC. Dantherm Power har opbygget en produktionslinie til masseproduktion af 3,3 kw brændselscellemoduler, der indbygges i BUP- og UPS-enheder, der afsættes både på det danske hjemmemarked og til eksport. Erfaringerne herfra kan udnyttes i markedsmodningen af mikrokraftvarmeanlæg. I verdensdele som Fjernøsten, Indien, Sydamerika og Afrika er der i øjeblikket en betydelig vækst i behov og efterspørgsel, men langt fra alle steder også en betalingsevne og -vilje til at honorere en renere og mere effektiv teknologi. Betalingsviljen forventes øget i takt med, at brændselscelleteknologierne bliver mere robuste og billigere at fremstille. Disse verdensdele og markeder rummer på den lange bane potentiale til at blive endnu større markeder end Europa og Nordamerika. Brændselscelleindustrien antager, at et årligt marked i størrelsesordenen 2 GW på verdensplan og 500 MW i Europa repræsenterer en nedre grænse for det dette marked inden for decentral kraftvarmeproduktion. Foto: Dantherm Power 4.3 Vækstpotentiale De enkelte interessenter inden for brændselscelle baseret mikrokraftvarme er meget forskellige, og fordelen ved teknologierne fordeles på flere interessenter. Man kan således forstille sig, at gas- eller elleverandøren helt eller kan således ikke pege på en enkelt interessent, der høster alle delvis overtager en række funktioner såsom finansiering, salg, fordele. service og regulering. Et samlet koncept Samfundet høster den største fordel ved udbygningen med denne teknologi, idet teknologien direkte reducerer CO 2 -udledning gennem en mere effektiv udnyttelse af brændslerne og/eller brug af CO 2 -neutrale brændsler. Herudover bidrager mikrokraftvarme positivt til integration af større mængder VE i energisystemet. Teknologien støtter således direkte op om målene i den danske energipolitik om gradvis udfasning af fossile brændsler til fordel for vedvarende og energieffektive teknologier. Reguleringsmuligheden kommer forskellige interessenter til gode, henholdsvis boligejeren, samfundet og energiselskaberne. Det kan føre til, at gas/el-leverandøren kan komme til at spille en mere aktiv rolle i markedsføringen af mikrokraftvarme. Man Disse forhold tilsammen taler for, at distribution, salg og service kan udvikles som et samlet koncept, der bliver forskellig fra f.eks. traditionelle gaskedler. Energiselskaberne kan nyde godt af mikrokraftvarmeanlæggenes reguleringsegenskaber og styrke deres kunderelationer gennem en hel eller delvis investering i mikrokraftvarme systemer. Der vil være tale om en ejerskabsmodel, der minder om det aktuelle mobiltelefonmarked, og som kan fungere som et alternativ til det traditionelle distributions- og servicenet i energisektoren. Værdikæden frem til det kommercielle produkt omfatter aktører inden for fremstilling, afsætning og service. Markedsmodning af mikrokraftvarme 17