Energilagringens rolle i Energinet.dk s fremtidsscenarier 2030 Konference om avanceret energilagring 2016 Teknologisk Institut 2016-12-01 Anders Bavnhøj Hansen, ABH@Energinet.dk Chefingeniør Forskning og udvikling Energinet.dk 2016-12-01 Energilagringens rolle i Energinet.dk s fremtidsscenarier 2030 1
Disposition 1. Scenarierne frem mod 2030 i international kontekst 2. Perspektiver for lagring af el 3. Perspektiver for lagring af varme 4. Spørgsmål 2016-12-01 Energilagringens rolle i Energinet.dk s fremtidsscenarier 2030 2
Analyseforudsætninger Scenarier - Gamechangers Analyseforudsætninger Scenarie-rapport Analyseforudsætninger (Centralt estimat) Scenarier (Bredt udfaldsrum) Game changers (What if ) Energinet.dk analyseforudsætninger 6-12-01 Energilagringens rolle i Energinet.dk s fremtidsscenarier 2030 3
DK 1990! Energirelateret CO2 Global kontekst IEA WEO og COP 21 DK 2014: 7,8 ton CO2/capita (energi) Global: 2,1 ton CO2/capita IEA 450 PPM 2 graders forløb 2016-12-01 Energilagringens rolle i Energinet.dk s fremtidsscenarier 2030 4
Stor usikkerhed i global udvikling på CO2-regulering - behov for scenarier Behov for scenarier til at håndtere usikkerheder 2016-12-01 Energilagringens rolle i Energinet.dk s fremtidsscenarier 2030 5
Globale planer (INDC s) - markant vækst for vind og sol Globale planer for at indpasse store mængder vind/sol Kilde: i Ecofys, energisystem april 2016 Men INDC er giver ikke nok CO2-reduktion behov for yderligere tiltag!: Vind, Sol => Mere behov for balancering og lagring af energi 2016-06-23 Scenarier for energisystemet i 2030 - Oplæg til drøftelse 6
Hvordan udvikler de andre Europæiske lande sig? (ENTSO-E Scenarier for 2030) 4 Energinet.dk scenarierne tager afsæt i internationale udviklingsforløb fra ENTSO-E 2016-10-27 Elsystem - Indlæg affaldskonference 7
Energinet.dk scenarier 2030 Scenarie 3 Grønne Nationer Danmark showcase for grøn omstilling Lave brændselspriser og høje CO2-priser (som i IEA 450 PPM scenariet) Generelt har dette scenarie største udfordringer med balancering (behov for lagring) Biofuel og Power-to-gas kraftig satsning stort potentiale for højtemperatur lagring Højt fokus på VE og miljø COP21 aftale videreføres Scenarie 4 Grønt Europa EU Grøn energiunion og showcase Internationalt samarbejde fungerer godt markeder for CO2 og VE-brændstoffer Lave brændselspriser og høje CO2-priser (som i IEA 450 PPM scenariet) Biofuel og Power-to-gas kraftig satsning stort potentiale for højtemperatur lagring Nationalt fokus Centralt estimat (Analyseforudsætninger AF2016) EU stærkt samarbejde Danmark begrænser omstilling til det som EU kræver. Svært at reformere afgifter Meget vækst i lokal lagring ifm. hustands solceller Høje brændselspriser og lave CO2-priser (som i IEA Current Policies scenariet) Scenarie 1 Moderate Nationer 2016-12-01 Moderat fokus på VE og miljø EU omstilling not on track Energilagringens rolle i Energinet.dk s fremtidsscenarier 2030 Reformer af afgifter i DK og EU Middel brændsels- og CO2 priser, (som i New policies scenariet) Stærk international infrastruktur Naturgas til transport, kraftværker, opvarmning og industri Scenarie 2 Moderat Europa 9
Sol og vind i elsystemet MW 8.000 7.000 6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0 Moderate nationer Moderat Europa Grønne nationer Grønt Europa 1 2 3 4 Landmøller Hav- og kystmøller Solceller Moderate nationer Ingen nye offshore vind projekter Udvikling i sol pga. afgifter Moderat Europa Store offshore vindprojekter til Europa Ingen ny landvind Grønne nationer Stor vækst i billigste nationale teknologier: sol og landvind Grønt Europa Kraftig satsning på alt grøn produktion Danmark har gode forhold for offshore vind. 30. november 2016. Dok 15/08958-162 12
Udvikling Udlandsforbindelser Vision 3 National grøn enegang Højt fokus på VE og miljø COP21 aftale videreføres Vision 4 Grønt Europa Norge +500 MW PL: 600 MW S: 800 MW Stærkt nationalt fokus - 500 MW til Norge Ingen UK forbindelse Mindre forstærkning DK1-D EU stærkt samarbejde Polen 600 MW (fra DK2) Vison 1 Små skridt EU GHG not on track Lavt fokus på VE og miljø Vision 2 Europa i langsom omstiling 2016-06-23 Scenarier for energisystemet i 2030 - Oplæg til drøftelse 13
Elforbrug TWh 60 50 40 1 2 3 4 Datacentre følger den grønne omstilling Øget anvendelse af el til varme 30 særligt i scenarie 3 og 4 20 10 0 Moderate nationer Moderat Europa Grønne nationer Grønt Europa Alm. forbrug Opvarmning Procesenergi Elbiler Øvrig transport Elektrolyse Fra 3% (scenarie 1) til 35% el- og plugin hybrid biler i 2030 ved scenarie 4 30. november 2016. Dok 15/08958-162 14
1 267 533 799 1065 1331 1597 1863 2129 2395 2661 2927 3193 3459 3725 3991 4257 4523 4789 5055 5321 5587 5853 6119 6385 6651 6917 7183 7449 7715 7981 8247 8513 Elpris (DKK/MWh) Elpriser simuleret i 2030 scenarier 1400 Elpriser simuleret 2030 1200 1000 800 600 400 Scenarie1_DK1 Scenarie2_DK1 Scenarie3_DK1 Scenarie4_DK1 200 0 Scenarie 3 (og 4) har størst variation i elpriser (værdi af ellagring) 2016-12-01 Energilagringens rolle i Energinet.dk s fremtidsscenarier 2030 15
1 267 533 799 1065 1331 1597 1863 2129 2395 2661 2927 3193 3459 3725 3991 4257 4523 4789 5055 5321 5587 5853 6119 6385 6651 6917 7183 7449 7715 7981 8247 8513 Elpris (DKK/MWh) Elpriser simuleret i 2030 scenarier 1400 Elpriser simuleret 2030 1200 1000 800 600 400 200 Scenarie1_DK1 Scenarie2_DK1 Scenarie3_DK1 Scenarie4_DK1 Scenarie 3_DK2 0 Scenarie 3 har størst variation i elpriser. Variation ikke tilstrækkeligt til at gøre batterilager samfundskonkurrencedygtigt (med forventede 2030 priser) alene ud fra spot-pris Behov for at kombinere anvendelse af batterier med flere formål (net, systemydelser mv.) 2016-12-01 Energilagringens rolle i Energinet.dk s fremtidsscenarier 2030 16
1 210 419 628 837 1046 1255 1464 1673 1882 2091 2300 2509 2718 2927 3136 3345 3554 3763 3972 4181 4390 4599 4808 5017 5226 5435 5644 5853 6062 6271 6480 6689 6898 7107 7316 7525 7734 7943 8152 8361 8570 Lade-effekt (MW) 1 210 419 628 837 1046 1255 1464 1673 1882 2091 2300 2509 2718 2927 3136 3345 3554 3763 3972 4181 4390 4599 4808 5017 5226 5435 5644 5853 6062 6271 6480 6689 6898 7107 7316 7525 7734 7943 8152 8361 8570 Analyse af el-lager (batteri) i scenarie 3 Result_Injection_MW 60 40 20 0-20 -40-60 100 MWh lager og 50 MW lade-effekt Result_Injection_MW 15 10 5 0-5 -10-15 100 MWh lager og 10 MW lade-effekt 2016-12-01 Energilagringens rolle i Energinet.dk s fremtidsscenarier 2030 18
Investerings omkostning energidel (DKK/kWh) Økonomi i store batterier kræver flere indtægtsveje Investerings omkostning lager (energi-delen) 700 600 500 400 300 200 100 0 Stor-skala batterier har behov for flere indtægts-sider for at realisere investeringsomkostning: - Day-ahead elmarked - Intraday elmarked - Balancering (intrahour) - Systembærende egenskaber - Spidslast elkapacitet - Undgået netforstærkning 2016-12-01 Energilagringens rolle i Energinet.dk s fremtidsscenarier 2030 19
Markedsprodukter I relation til el-lagring Financial Day ahead (DA) Intraday Balancing market Physics Effekt Primære Reserver (FCR) Sekundære Reserver (afrr) Manual Reserver (mffr) og regulerkraft 30 s 15 min El-lagring skal profitere på flere markeder for at opnå positiv businesscase 2016-10-27 Elsystem - Indlæg affaldskonference Time 21
Analyse af 10 års vind-tidsserier for DK Maksimum average residual consumption in periods 8 7 Ekstreme december uge med lav vind/sol elproduktion Sammenhængende periode på 1 uge med højeste residualforbrug Consumption 6 5 W 4 3 Forbrug Landvind Havvind Kystnære Sol 2 1 Wind+Solar 0 2. kl. 00 13. kl. 08 14. kl. 16 16. kl. 00 17. kl. 08 18. kl. 16 20. kl. 00 Start: Onsdag d. 12. december 2007 kl. 12 Hvis et el-lager skal have backup værdi skal det gerne kunne yde minimum 12 timer Residualconsumption = Consumption wind solar (wave) 2015-09-28 Power Transmission - National and International Perspectives
Verden slutter ikke i 2030 Et eksempel på hvor systemet kunne være i 2035 i forlængelse af Vision 3 eller Vision 4. 2016-06-23 Scenarier for energisystemet i 2030 - Oplæg til drøftelse 24
Årlige energistrømme 2035 (aktiv reduktions forløb som reference) DK2014: 7,8 ton CO2/capita fra energi DK 2035: 3,14 ton CO2/capita (fra Energi) 2016-12-01 Energilagringens rolle i Energinet.dk s fremtidsscenarier 2030 25
Årlige energistrømme (2035+ feasibility med olie reduktion) Halm til biogas Mange højtemperatur termiske processer. Potentiel værdi af termiske energilagre 2016-12-01 Energilagringens rolle i Energinet.dk s fremtidsscenarier 2030 26
VE-gas som byggesten for brændstoffer Næringsstoffer (N,P,K, humus mv.) Næringstoffer (P mv.) Biogas Anaerob + rensning >500 C Biogas Termisk + rensning VE-gas Metan Katalyse SR Syntesegas ell. H2 lager 200-300 C 200-300 C Metan Methanol DME El/varme Industri Transport Transport Industri mv. Elektrolyse Alkal./SOEC >200 C -Benzin -Diesel -Kerosene Hydrogen Signatur: 2016-10-27 CH4 >800 C PE plast etc. Ammoniak H2 (VE-gødning) CO Mange højtemperatur termiske processer i scenarie 3 og 4. Potentiel værdi af termiske energilagre Elsystem - Indlæg affaldskonference 27
Årlige energistrømme (2035 feasibility med olie reduktion) DK 2014: 7,8 ton CO2/capita fra energi DK 2035: ca 1 ton CO2/capita (fra fossil Energi) Fokus på allokering af biomasse til brændstoffer og reduktion af fossil olie 2016-12-01 Anvendelse af naturgas til peakload Energilagringens rolle elproduktion i Energinet.dk s fremtidsscenarier + fokus 2030 på el til transport 28
Nogle hovedbudskaber COP21 aftalen er meget ambitiøs. Det er en stor udfordring at realisere denne CO2-reduktion. Stort globalt behov for vind og sol => behov for balancering Scenarie 3 og 4 realiserer en omstilling som matcher ambition i COP21 El-lager (batteri mv.) skal agere i flere markeder for at blive omkostningseffektiv - Spotmarked, regulerkraftmarkeder, systemydelser, net-reserve Disruptive teknologier (solceller mv.) kan give markante behov for regional effekt balancering, hvilket kan være væsentligt for el-lager (batteri) løsninger Der er i scenarie 3 og 4 mange aktiviteter med højtemperatur proceser ifm. brændstofproduktion. Stort potentiale for højtemperatur lagring af varme 2016-12-01 Energilagringens rolle i Energinet.dk s fremtidsscenarier 2030 30
Tak for opmærksomheden! Spørgsmål? 2016-12-01 Energilagringens rolle i Energinet.dk s fremtidsscenarier 2030 31