Strategisk Energiplanlægning på tværs af kommunegrænser fra vision til praksis Transform2012, Dag 2 DSeptember 17 2013 Aalborg University Copenhagen Ændring fra et centralt system til et delvist decentralt energisystem baseret på vedvarende energi status 1
Det langsigtede mål i Danmark Nyt langsigtetmål formuleret af tidligere Statsminister Anders Fogh Rasmussen i åbningstalen til folketinget i okt. 2006 og siden i flere politiske aftaler: 100% vedvarende energi på lang sigt PJ 1000 800 600 400 200 Danish Primary Energy Supply Tidligere Statsminister Rasmussen den 16. november 2008: Vi skal gøre Danmark helt fri af fossile brændsler som olie, kul og gas trække Danmark ind i centrum af grøn vækst Bred politisk aftale i marts 2012: 50% vind og energibesparelser i 2020. 100% VE i 2050. 0 1972 1980 1988 1996 2004 2007 Oil Coal Natural Gas Renewable Energy Konklusioner i Varmeplan Danmark Varmeplan Danmark (2008) Resultat af scenarioberegninger i et samlet energisystem: En gradvis udbygning med fjernvarme fra nu 46% til et sted mellem 63% og 70% kombineret med varmebesparelser på ca. 50% i gennemsnit. Individuelle varmepumper i de øvrige boliger Fokus på synergi ift. en gradvis forbedring af fjernvarmenettets effektivitet (afgørende) Varmeplan Danmark 2010: Handlingsplan for gennemførelse af varmeplan Danmark med fokus på fjernvarme og varmepumper: - Konkret forslag til udbygningsplan frem til 2020 (inkl. konsekvenser for job og statsfinanser) - Identifikation af barrierer og idéer til virkemidler 2
Case: Scenarier for fjernvarmeudbygning i Varmeplan Danmark Forsyningsform Central kraftvarme Fjernvarme Decentral kraftvarme Naturgas Andet, derunder oliefyr m.m. Scenario 12 3 Det intelligente energisystem er afgørende i et 100% VE-system Det intelligente elsystem er kun en del af løsningen. 100% VE-systemer er afhængig af samtænkning af sektorer i et intelligent energisystem: Varmelagre og fjernvarme med kraftvarme og store varmepumper Nye elbehov fra store varmepumper og elbiler Elektrolyse og brændsler til transportsektoren med lagre Integration af gas-systemet og gaslagre Fleksibel integration af el, varme, gas og transport. www.ceesa.dk 3
PJ/year 1.000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 Primary energy consumption in CEESA scenarios for 2050 Transport: Unused electricity Wave power Wind power El, el el og mere el men vi har brug for Solar thermal andre brændsler i en overgangsfase. Biomasse: PV Geo thermal Waste incineration.. Er en meget begrænset ressource og kan Biogas, manure IKKE dække transportsektorens behov. Heller ikke med 2. generations teknologier Konsekvens Straw, wood & energy crops (Solid for boilers, industry etc.) Wood, energy crops (gasified for Transport) Wood, energy crops (gasified for CHP) Natural gas el fra vind, solceller mv. Skal bruges til konvertering til VE-brændsler (gas eller flydende) på længere sigt. Oil CEESA-100% Vedvarende energisystemer Præsenteret for Klima, Energi, og Bygningsministeren i nov. 2011 0 Reference 2050 CEESA 2050 CEESA 2050 CEESA 2050 Conservative Ideal Coal Anbefalinger/udfordringer nu og her Få K/V til at regulere - stop kraftværkerne (10-20% vind uden tab) Videreudvikle det intelligente energisystem. Tilføj varmepumper og varmelagre til K/V (ca. 40% vindkraft) Høst nu de energibesparelser Etabler biogasanlæg og byg flere vindmøller også på land El til transport er vigtigt Langsigtet transportplanlægning på kort sigt f.eks. infrastruktur på kollektiv transport Risiko for lock-in i forkerte teknologier og det langsigtede perspektiv for kraftvarmeværker (biomasseforbrug og vindintegration) Mere fjernvarme (kun varmepumper/solvarme udenfor kollektiv forsyning) Aktivering af lokalsamfund 70-80 procent af investeringer i teknologi i et IDA 2050 er kendt teknologi 4
Behov for nye rammer?..lokalt og regionalt er der behov for...at samtænke og udvikle: sektorer i energisystemet så de integreres (el, varme, transport) de planlægningsmæssige roller for kommuner, regioner, stat og andre aktører gentænkes samarbejde lokalt/nationalt mellem borgere, virksomheder og offentlige instanser faciliteres samarbejde mellem sektorer og andre aktører lokalt i den kommunale planlægning Initiativerne skal koordineres og integreres ny kommunal/regional rolle? Sperling, Hvelplund og Mathiesen, 2011 Præsentation af Ballerup Energivision Brian Vad Mathiesen, Bernd Möller & Kenneth Hansen Forskningsgruppen for Energiplanlægning Institut for Planlægning Aalborg Universitet 5
En energivision for Ballerup kommune Forskningssamarbejdet mellem Ballerup kommune, Vestforbrænding og Aalborg Universitet Ganske kort om formål og proces Energivisionen for Ballerup Kommune. Scenariet for Ballerup Kortlægning af Ballerup kommunes energisystem Forbrug, forsyning, produktion Energisystemanalyse Resultater Vejen til fremtidens energisystemer - Implementering Hvilke muligheder for kommuner, resultater fra andre studier etc. Formål Et forskningssamarbejde om kortlægning af energidata, udarbejdelse af et varmeatlas og udarbejdelse af en langsigtet varme- og transportvision for Ballerup Kommune for perioden fremtil 2050 Fokus på maksimal reduktion af drivhusgasser, og en energiforsyning baseret på 100% VE senest i 2050, tilsvarende EU-, regeringen-, og klimakommissionens målsætning. 6
Processen Godt samarbejde omkring udveksling af data 5 møder med Ballerup kommune og Vestforbrænding, hvoraf 3 var tekniske møder 2 møder gjorde status og så på det videre forløb 5 medarbejdere fra AAU involveret i processen Én medarbejder fra kommunen som gæsteforelæser på 3. semester By, Energi og Miljø Samspil med en række andre forskningsprojekter Den oprindelige tidsplan måtte tilpasses projektets bemanding undervejs Fremlæggelser ved konferencer og workshops Forskningssamarbejdet mellem Ballerup kommune og AAU Klip fra samarbejdsaftalen om AAU-ISP s ydelser AAU-ISP yder teknisk rådgivning og bistand og leverer i forbindelse hermed bl.a. følgende ydelser: I samarbejde med BK opstilles det samlede forudsætningsgrundlag for varme- og transportvisionen Der udarbejdes et notat, der beskriver forudsætningsgrundlaget Der udarbejdes et katalog over virkemidler Varme og transportkortlægningen og varme- og transportvisionen koordineres med Region Hovedstaden s regionale klimastrategi for trafik- og energiområdet Der opbygges et varmeatlas for Ballerup kommune i samarbejde med BK Aau-ISP og BK bliver enige om mindst to scenarioer for fremtidens system AAU-ISP opstiller scenarier for udviklingen i energisystemet i Ballerup Kommune, og får feed-back fra BK Der gennemføres samfundsøkonomiske analyser af de opstillede scenarier Der udarbejdes en sammenfattende rapport, hvor de enkelte delresultater beskrives og evalueres Ad hoc deltagelse i styregruppemøder i forbindelse med BK s styregruppe for varme- og transportvisionen Deltagelse og planlægning af 1 workshop Arbejdet gennemføres i tæt samarbejde med BK i henhold til den aftalte tidsplan, der fremgår af afsnit 5, tidsfrister () 7
En energivision for Ballerup Kommune Energivisionen er baseret på to indbyrdes afhængige dele: En detaljeret kortlægning af Ballerup kommunes energisystem Referenceforløbet og Scenariet for Ballerup kommunes energisystem Scenariet er baseret på det konkrete energisystem i Ballerup kommune i dag og en række forudsætninger Udfordringer fandtes i interaktionen med det centrale fjernvarmesystem i Hovedstaden og i detaljeringsgraden for kortlægningen. Kortlægning af Ballerup kommunes energisystem Grundlæggende idéer: Kompatibelt med og anvendelig for kommunens strategiske energiplanlægning Skal kortlægge detaljeret og i ét system: Nuværende varmeforbrug og forsyning Mulige varmebesparelser og investeringer i eks. Byggeri Alternativer for varmeforsyning Kobling af disse til energisystemanalyserne, således at kort og energimodel fortæller det samme. 8
9 Fremgangsmåde BBR-baseret varmeatlas for individuelle bygninger Brug af registreret fjernvarme- og naturgasforbrug til validering af varmeatlasset Opdeling af kommunen i nye forsyningsområder Kvantificering af varmeforbrug, varmebesparelser, investeringer i efterisolering samt ny varmeforsyning for alle bygninger. Et varmeatlas Kortlægger alle bygningers varmebehov og forsyning Specificerer mulighederne for varmebesparelser og alternativ forsyning Der lægges vægt på kommunalt tilgængelige data. Nuværende kwh/m2/a Stuehuse Parcelhuse Rækkehuse Etageboliger Kontor, service etc. Før 1850 146 147 144 136 96 1850 1930 153 155 165 153 103 1931 1950 164 182 185 157 159 1951 1960 164 185 178 140 135 1961 1972 126 136 128 123 123 1973 1978 97 111 100 116 110 1979 1998 72 86 76 113 93 1999 2006 65 68 61 76 70 Efter 2006 37 48 44 52 51 Varmeatlas Ballerup Anden opvarmning Fjernvarme Naturgas
6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000-6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 - Sammenligning aktuelt og beregnet forbrug Etageboliger 140 y = 0,8538x R² = 0,7595-1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 Kontor, handel, 320 admin. y = 0,9888x R² = 0,765-1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 500-4.000 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 500 - Fabrikker, værksteder 220 etc. y = 0,9894x R² = 0,6741-500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 420 Undervisning, forskning etc. y = 0,5099x R² = -0,26-1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 Nyt kortgrundlag for varmeplanlægingen: BBR + FOT 10
Den nuværende varmeforsyning Muligheder for udvidet fjernvarme 11
Varmeforsyningsscenarier Forsyningsteknologi Reference 2010 Reference 2020 Reference Scenario 2020 Scenario 2050 2050 Fjernvarme Vestforbrænding 272.247 333.141 349.791 287.866 234.388 boliger 97.641 126.770 138.548 124.752 119.407 industri 31.388 37.125 37.203 34.645 22.395 off service 30.648 45.204 47.621 36.464 26.469 privat service 112.571 124.042 126.420 92.006 66.118 Fjernvarme, E.ON 13.787 boliger 6391,5 0 0 0 0 industri 0 0 0 0 0 off service 7395 0 0 0 0 privat service 0 0 0 0 0 Naturgasfyr 158.553 111.446 94.796 86.303 6.032 boliger 113.757 91.019 79.241 74.674 559 industri 15.591 9.854 9.776 7.661 4.771 off service 13.029 5.868 3.452 2.355 625 privat service 16.177 4.706 2.328 1.613 77 Oliefyr 33.892 33.892 33.892 15.140 1.049 boliger 21.295 21.295 21.295 13.491 516 industri 6.612 6.612 6.612 642 215 off service 997 997 997 227 66 privat service 4.988 4.988 4.988 780 252 Elvarme 9.605 9.605 9.605 6.566 766 boliger 7.855 7.855 7.855 5.982 538 industri 438 438 438 215 66 off service 854 854 854 178 71 privat service 458 458 458 192 91 Andre 8.994 8.994 8.994 2.050 100 boliger 710 710 710 518 66 industri 3.109 3.109 3.109 131 off service 3.295 3.295 3.295 97 34 privat service 1.880 1.880 1.880 1.303 sum 497.078 497.078 497.078 397.925 242.335 Økonomien i varmebesparelser Marginale investeringer i varmebesparelser [Kr/kWh årsforbrug] 40 35 30 25 20 15 Kortfristede, direkte investeringer i varmebesparelser Ballerup C Ballerup Nord Ballerup Syd Ballerup Vest Egebjerg Lautrupgård Måløv Skovlunde Outside urban areas 0 10 20 30 40 50 60 70 Kumulative varmebesparelser i bydel [GWh årsforbrug] 12
Marginale investeringer pr bygning [1000 Kr] 2.000 1.800 1.600 1.400 1.200 1.000 800 600 400 200 Investeringer i fjernvarmeudbygning efter udbygningsscenario (inklusive transmissionsledninger) Varmeplanlægningsområder: Eks.fjernvarme Kortfristet muligt Langfristet muligt Planlagt 2015 20 40 60 80 100 120 140 160 Kumulativt fjernvarmetilslutningspotentiale [GWh årsforbrug] 2.000 Samlede investeringer i fjernvarmenet, uanset udbygningsscenario Investeringer, marginalt [1000 Kr pr. bygning] 1.800 1.600 1.400 1.200 1.000 800 600 400 200 Distribution, stik og husinstallation Inklusive transmissionsledninger 50 100 150 200 250 300 350 400 Kumulativt fjernvarmepotentiale [GWh årsforbrug] 13
Reference og scenarioer Reference scenario 2010 Reference scenario 2020 Reference scenario 2050 Renewable energy scenario 2020 (RE-Plan 2020) Renewable energy scenario 2050 (RE-Plan 2050) Renewable energy scenario 2050 adjusted for import/export of electricity (RE-Plan 2050 import/export corrected) Referencescenarioet 14
- Opsummering af tiltag Lokale ressourcer Affald, vind, solvarme, solceller,, biogas, geotermi Varmeatlas Varmebesparelser og fjernvarmeudvidelser Besparelser i industrien og elbesparelser Transportomlægninger Primærenergiforbrug i reference og scenarioer 15
Nyt elforbrug Forbrug i husholdninger 16
Fjernvarmeproduktion Marginal betydning vedr. varmeforsyning og -besparelser 17
Marginal betydning vedr. varmeforsyning og -besparelser Elproduktion 18
Transportomlægninger og behov Transportbrændselsforbrug 19
Biomasse forbrug CO2-emissioner 20
Samfundsøkonomiske omkostninger Virkemiddel-katalog 21
Vejen til fremtidens energisystemer - Implementering Samlet afrapportering fra Aalborg Universitet: Teknisk baggrundsrapport Hovedrapport og Virkemiddelkatalog 22