ANVENDELSEN AF BIOMASSE TIL VE-GAS PRODUKTION OG EL. INTEGRATION I DET DANSKE ENERGISYSTEM Workshop om strategi for termisk forgasning DTU Risø 2017-04-27 Anders Bavnhøj Hansen, ABH@Energinet.dk Chefingeniør Energinet.dk 1
DISPOSITION 1. Analyseforudsætninger og scenarier 2. Analyseret drift af forgasning i energisystemet 3. Spørgsmål ; Anvendelsen af biomasse til VE-gas produktion og el - Integration i det danske Energisystem 2017-04-27 2
2017-04-27 Anvendelsen af biomasse til VE-gas produktion og el - Integration i det danske Energisystem 3 ANALYSEFORUDSÆTNINGER SCENARIER - GAMECHANGERS Analyseforudsætninger Scenarie-rapport Analyse-forudsætninger (Centralt estimat Scenarier (Bredt udfaldsrum Game changers (What if Energinet.dk analyseforudsætninger
kr./gj (2017-priser 160,0 CIF-priser for kul, råolie og naturgas 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 2017 2019 2021 2023 2025 2027 2029 2031 2033 2035 2037 2039 Kul - Forward Kul - Konvergens Kul - IEA Råolie - Forward Råolie - Konvergens Råolie - IEA Naturgas - Forward Naturgas - Konvergens Naturgas - IEA Anvendelsen af biomasse til VE-gas produktion og el - Integration i det danske Energisystem 2017-04-27 4
2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 kr./ton (2017-priser CO 2 -KVOTEPRISER 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 CO2 - Forward CO2 - Konvergens CO2 - IEA Anvendelsen af biomasse til VE-gas produktion og el - Integration i det danske Energisystem 2017-04-27 5
EUROPÆISKE SCENARIER ENTSO E/G GRUNDLAG Tyndp 2016 Tyndp 2018 work in progress Distributed generation EU on track med 2050 vision Middel/Høje oliepriser (IEA New policies og høje CO2 priser 50% el fra vind og sol (PV i 2040 Global climate action Stærkt internationalt samarbejde om grøn omstilling EU on track med 2050 vision Lave/Moderate oliepriser + høje CO2-priser (IEA 450 PPM 50% el fra vind og sol (PV i 2040 Sustainable Transition EU ikke helt on track med med 2050 vision Lave olie/gas priser og moderate CO2-priser (IEA Low oil price scenario Anvendelsen af biomasse til VE-gas produktion og el - Integration i det danske Energisystem 2017-04-27 6
VE-EL RESSOURCER I DK (MÆNGDE OG COST OF ENERGY FOR 2030 EXCL. INTEGRATION Bio-KV Landvind Sol Offshore vind Bølge Onshore wind cost of energy Beregnet ved 4% diskontering og teknologidata-katalog 2014/2015 For sol er ikke vist barmarks anlæg. Anvendelsen af biomasse til VE-gas produktion og el - Integration i det danske Energisystem 2017-04-27 7
VEgas pris (DKK/GJ excl. rensning og opgradering RESSOURCER OG OMKOSTNINGER TIL BRÆNDSTOFFER 2030 (HVIS ALT BIOMASSE ALLOKERES TIL BRÆNDSTOFFER 200 180 160 140 120 100 80 60 40 Biomasse bruges i dag primært til varme og KV Halm Affald Træ Energiafgrøder Gylle mv. Elektrolyse (power 2 gas 2050 2035 Brændstof forbrug i dag vil medføre mere end 30 GW ekstra vindkraft hvis power-to-gas skal levere Forbrug af brændstof (gas+flydende 2013 Gasolie + CO2 (2035 Naturgas + CO2 (2035 20 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Brændstof produktion (PJ Behov for elektrificering for at reducere brændstof behov Olie inkl. CO2-cost er relativt dyrt! ift naturgas og rå biogas Stort behov for biomassen til brændstoffer undgå unødig brug af biomasse til varmeproduktion Anvendelsen af biomasse til VE-gas produktion og el - Integration i det danske Energisystem 2017-04-27 8
SYSTEM INTEGRATION AT DIFFERENT PLANT TYPES Wind offshore North sea area N D NL UK S Power transmission grid (above 100 kv System services additional Central energy plant Large industry/service prosumer Lille prosumer bolig ell. service Wood chips Wood waste Wind onshore PV Large O2 Gas-turbine ETES Bio-2-gas (thermal High temp Water-Shift Steamturbine Power-togas H2 BioFuel catalysis O2 (NH3 etc. PV HP ATES Varme/køl Gas boiler A 50/60 kv 10 kv - B 0,4 kv - C Heat PV Battery EV HP DSO battery Slurry Bio waste Straw Decentralized Energy plant C-N-P-K Biogas unit Anearob C-P-K-flex Gasmotor Biogas Thermal gasificat. Power-togas SNG catalysis Dist heat Small decentralized plant CHP HP Heat storage Gas-kedel FV Heat Gas/Power-to-Liquied LNG plant G2L LNG DH DH LNG Gas-net (NG/SNG 9
TYPE 3 CENTRALT VÆRK ANALYSE SAMSPIL MED EL varme Naturgas Gas-lager lokalt Flis SynGa s Forgasning O2 H2 GT SC Gas-to-fuel katalyse EL DK1 Bio-fuel Fleksibilitet til elsystemet: Ved meget høje elpriser produceres el (GT+DT og power-to-gas er stoppet Ved lave elpriser bruger power-to-gas el og højtemperatur varme og Gasturbine + dampturbine er stoppet Varme bruges fleksibelt til dampturbine eller power-to-gas (el/varme prisafhængig Bio-KV El Power-togas Fjern- HøjT varme FV Lager FV forbrug Turbine til El prod. Sifre-Adapt analyse eksempler 10 EL Gas Varme 2017-02-26
SYSTEM ANALYSIS OF A CENTRAL ENERGY PLANT Black numbers are Energy flows in MWh over 24 hours O2 0 Red numbers are prices in DKK/MWh Market NGas market 0,0 ASU 191 0,020 411 0 0 NGas GT SC 411 To Gas Boiler 0 0 215 To HT Proces Heat 0 12000 Dried 12000 Thermal 9085 Gas- 4090 Methanol 10390 Methan 10390 Methanol Wood Gasification 0 Boiler Synthesis ol Market 713 Wood- Chips Market 10817 Wood- Chips 10817 O2 5313 Storage EC gas 4594 5017 El O2 EC gas EC EL 0,2866 0,3064 splitter 4594 DK1 395 0 395 SynGas SynGas 0,0 Storage 0 548 H2 To DH 4594 From HTPH 610 0 Water shift 0,0 503 Ngas 9085 470 0 LTPH 411 DH DH Sink Procesheat Demand 539 247 610 207 207 2903 952 2839 713 2111 HM1 HM2 DH storage Dryer From EC 0 539 0,0 District Heating 2903 988 2839 H Splitter 1 H Splitter 2 HM3 2338,4 1851 565 1851 1593 H Splitter 3 1094 Heat 230 0 From ST 0,0 From CHP 2596 514,2 519,2 From Water Shift 1372 0 LT Proces 614,3 380 To Water Shift 258 HT Proces Heat 514,16 Steam 540 To DH Turbine Sifre model used for investment optimization incl. Thermal integration Steam turbine/soec O 2 balance (P2G/ASU CO/H2 balance when P2G regulated down 11
Værktyper (0-1-2-3 og vind/sol analyseres ift. DK el og gas Eksisterende elkapacitet Område analyse Biogas ressourcer og gasnet Varme-behov 12
ET MULIGT LANGSIGTET OMSTILLINGSFORLØB FOR ENERGISYSTEMET VP EV/PHEV P2G i-vp HT-VP El Fluktuerende el fra vind- og sol 4-dobles Elforbrug næsten fordobles Anvendelsen af biomasse til VE-gas produktion og el - Integration i det danske Energisystem 2017-04-27 13
Gassens muligheder 2016-11-17 14
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 Gassens muligheder 2016-11-17 15
Gassens muligheder 2016-11-17 16
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 2016-11-17 Anvendelse af naturgas til peakload elproduktion + fokus på el til transport Gassens muligheder 17
LAGERKAPACITET I ENERGISYSTEMET SCENARIE 2035 MED HØJ ANDEL SOL/VIND NATIONALE OG INTERNATIONALE VIRKEMIDLER 2,3 TWh Gaslagre (11 TWh metan-gas vist som el input ved Power-to-gas Udlandsforbindelser årlig akkumuleret case 2035 (2,3 TWh Fjernvarme m. lager Individuel varmep. El- og plugin hybrid case 2035 Anvendelsen af biomasse til VE-gas produktion og el - Integration i det danske Energisystem 2017-04-27 18
NOGLE HOVEDBUDSKABER Energinet udarbejder årlige analyseforudsætninger for perioden frem til 2040. Det er et udtryk for best estimate af udviklingen. Men! Der er stor usikkerhed på fremtiden. Derfor udarbejdes scenarier frem mod 2030 og flere udviklingsforløb frem mod 2050. I EU On track med klimamål scenarierne er der økonomisk potentiale for produktion af brændstoffer fra biomasse og power-to-gas [høj markedsværdi grønne brændstoffer og mange timer med lave elpriser] Der kan være potentiale for at integrerede værker kan kombinere bio/el til brændstofproduktion med at levere god system-dynamik til el-systemet. Anvendelsen af biomasse til VE-gas produktion og el - Integration i det danske Energisystem 2017-04-27 19
Tak for opmærksomheden Spørgsmål? Link: www.energinet.dk/energianalyser Anvendelsen af biomasse til VE-gas produktion og el - Integration i det danske Energisystem 2017-04-27 20