Fremtidens intelligente energisystemer Jens Ole Hansen Afdelingschef, Energi jha@cowi.dk 1
Visionen Intelligente energisystemer er, hvor varme, køling og el er tænkt sammen, hvor forbrug og produktion er nøje afstemt t med maksimalt udbytte af vedvarende d energi, og hvor slutbrugeren er en aktiv del af systemer og kan være energiproducent 2
Økonomien Forbrugere Reduceret energiudgift Færre nedbrud i forsyning Forøget forbrugertilfredshed Flere muligheder for forbrugere 0-10% 2-10% 5-10% 10-20% Transmission /distributions - selskaber Forøget levetid af net og netkomponenter Reduktion af driftsomkostninger Reduktion af udgifter til netforstærkninger Reduktion i nettab Reduktion af spidslast og grundlast 10-20% 0-30% 30-80% 20-30% 5-20% Energisystem og Samfund Reduktion af elforbrug Integration af mere VE end systemet er designet til Reduktion af CO2 pga. mindre spild 5-10% 15-20% 5-20% Øget potentiale for elbiler 90-100% Kilde: Intelligent Energy Systems a White Paper with Danish perspectives, 2010. DI. 3
Hvorfor? Politik som forpligter: EU: 20% vedvarende energi i 2020 DK: 30% vedvarende energi i 2020 DK: % uafhængig af fossile brændsler DK Byer: CO 2 -neutralitet Forudsigelser om Danmarks elproduktion Elproduktion (TWh) 90 80 70 60 Sol Flere fluktuerende vedvarende energikilder; sol og vind Elsystemet bliver i højere grad omdrejningspunktet 50 40 30 20 10 0 I dag 2050 Kilde: EA Energianalyse, 2008 vind Biomasse Fossile brændsler 4
Hvorfor? Fra 20% 50% vindenergi i DK: Vestdanmark; januar 2008 DK: Vestdanmark; januar 2008 + 3000 MW Problemområder Kilde: Energinet.dk Kilde: Energinet.dk
Behovsanalysen Energiressourcer. Kendskabet til energiressourcerne i Danmark er forholdsvis kendt, men ressourcer skal fordeles anderledes, når der kommer mere decentral produktion. Energiproduktion. Der er fortsat behov for udvikling af vedvarende energiteknologier samt at forbedre energieffektiviteten på eksisterende anlæg. Endelig skal der et massivt styringsbehov, idet de mange fremtidige decentrale anlæg skal arbejde sammen i en optimal enhed. Transmission og distribution. Mere el, større kapacitetsbehov. Der er et stort et stort udviklingsbehov i transmissions- og distributionsnettet, som dels skal gøre mere energieffektivt (varme, el og køling), og dels skal kunne kommunikere med både forbrugere og producenter. Samtidig vil der nationalt og regionalt niveau de kommende år ske store ændringer i eltransmissionnettet jf. den statslige Kabelhandlingsplan. Slutbrugere. Der er et stort udviklingsbehov hos slutbrugerne. Der skal udvikles komponenter, som kan kommunikere med energisystemet, så de bruges og ikke-bruges på optimale tidspunkter. Der er et stort behov for kortlægning af potentialet og forbrugsmønstre. Kommunikation, styring og tariffer. Der er massivt udviklingsbehov for sammensætningen af el, varme og køling. Der er et akut behov for større viden om forbrugsmønstre samt to-vejs kommunikation. Endelig skal der udvikles helt nye tarifstrukturer. 6
Behovsanalysen ORGANISERING Koordineret samarbejde med energiproducenter, transmission, distribution og forbrugere Intelligente forbrugere, som producerer og reagerer ift. forbrug og besparelser Intelligente forsyningsselskaber, som optimerer produktion og forsyning TEKNIK/TEKNOLOGIER Vedvarende energi og energibesparelser Udnyttelse af overskudsenergi og energispild via lagring, konvertering og forbrugsstyring Intelligent it-baseret forbindelse mellem energiforsyningen og -forbrugeren Smarte forbrugsenheder/apparater, som udnytter fluktuerende energipriser ØKONOMI Prisstruktur, som understøtter intelligent energiudveksling og forbrug Samfundsøkonomisk k "snusfornuft" ft" Organisering 7
Fremtiden 2010 2050? Biogasbiler Transport Togdrift Affald Affalds kraftvarme Eltransport Transport Affald Varme Kraftvarme Biogas Varmepumper Brændselscellebiler Kulde El Varme Brint El Varme- Kulde Kraftvarme pumper p og elpatroner 8
Ny lavenergibygning g -hvad så? 9
Ny lavenergibygning g -hvad så? Central kraftvarme Mindre industri Lager Enkelt huse Micro kraftvarme Kontor bygninger Dec. kraftvarme affald Fjernvarmenet Mindre samfund Biomasse Kedelcentral Natur gas 10 Industriel kraftvarme Større industri Større byer
Fjernvarmen i bevægelse Damp hedt vand vand lavtemperatur 11
Fremtiden 60 grader varmt vand til slutopvarmning af brugsvand Elnettet P-pladser med strømudtag til elbiler Solceller på hustage leverer el Vindmøller på land og til havs 25 grader fælles retur, som også bruges til genbrug af overskuds-varme fra butiks-køleanlæg mv. 60 o C 35 o C 25 o C 35 grader varmt vand til opvarmning, gulvvarme, vent ilationsluft og forvarmning af brugsvand Energicentral Brint teknologi Solvarmeanlæg Havvands køling og varme Direkte havvandskøling af erhverv og kulturbygninger Direkte opvarmning af bygninger Jordvarme og lager 12
Forbrugerens rolle - det intelligente hus med fjernvarme Solceller, der producerer el, som sendes på nettet ved overskud Vaskemaskine, der går i gang, når der er el i overskud Et styresystem,som registrerer og styrer indeklima samt energiforbrug ud fra oplysninger om priser, temperaturer, behov, mv. Har en intelligent måler med en informativ og handlingsorienteret brugerflade, som kommunikerer begge veje Fjernvarmedreven tørretumbler, der optimerer fjernvarmesystemet i lavenergibyggeriområder Et varmelager, som fyldes op ved pulsdrift af fjernvarmen, sådan at varmetabet i nettet reduceres Måler Plug-in Oplader bilen, når strømmen er billig eller tilgængelig via solcellerne Varmelager 13 Fredag den 26. februar 2009
Forbrugerens rolle udvikling af ny relation ml. forbruger og forsyning Centralt styret og produktionsfikseret forsyning Forsyning Forbrugsorienteret og fleksibel forsyning Viden Tjeneste Tidsafhængige tariffer Forbrugs- Forecast og real time registreringer Udjævning af forbrug Udveksling af tjenester/viden = Optimering af energisystem Energi- lagring Prissignaler Energiproduktion Forbrugsdata Services Eks. -internet -indkøb Viden Tjeneste Forbruger Uvidende og passive forbrugsorienterede "consumers" Opmærksomme og interagerende "prosumers" 14
Forbrugerperspektivet p Spørgsmål "Jeg er opmærksom på at nedbringe CO 2 -mængden i mit forbrug" Undersøgelse : Index DK/Gallup Marketing (OLGU) 4+1 k. 2009 Kontrolgruppe : Alle personer <Alle perioder> Kontrolgruppestr. : 4645 (000) / Stikprøve : 4514 Målgruppe : Jeg er opmærksom på at nedbringe CO2-mængden i mit forbrug : Fuldstændig enig Målgruppestr. : 459 (000) / Stikprøve : 470 Moderne (7,3% / 85) Eksempler på typer Moderne-fællesskabsorienterede (18,7% / 153) Moderne-individorienterede (4,7% / 37) Fællesskabsorienterede (15,6% / 150) Center (2,6% / 23) Individorienterede (4,3% / 38) Traditionelle-fællesskabsorienterede (25,2% / 245) Gallup Kompas Traditionelle (15,6% / 124) Traditionelle-individorienterede (6,0% / 56) Affinitet 140+ 110-139 90-109 60-89 -60
Fremtidens intelligente energisystemer Jens Ole Hansen Afdelingschef, Energi jha@cowi.dk 16