Potentialet for vindkraft I Norden Programleder

Potentialet for vindkraft I Norden Programleder Peter Hjuler Jensen Afdelingen for Vindenergi Forskningscenter Risø Danmarks Tekniske Universitet

Outline Indledning Forskningsverden Global vind energi status Vind ressourcer Teknologiudvikling Interesseafvejning Integration Konklusion

Risø National Laboratory A national laboratory under DTU Risø total: 700 employees 350 scientists Wind Energy Dept.: 115 employees Systems Analysis Fuel cells Hydrogen storage PV polymer cells Bio Energy Materials

European Academy of Wind Energy The Network United Kingdom Strathclyde University Durham University Manchester University CCLRC University of Surrey Queen Mary College, University of London Manchester Metropolitan University Loughborough University Greece CRES Centre for Renewable Energy Sources Technical University of Athens University of Patras UK GR Denmark RISØ National Laboratory Aalborg University DHI Water & Environment Technical University of Denmark D DK Germany ISET Institut für Solare Energieversorgungstechnik University of Kassel University of Hanover University of Oldenburg University of Magdeburg University of Stuttgart NL E Spain CENER Centro Nacional de Energias Renovables Netherlands ECN Energy Research Centre of the Netherlands DUWIND Delft University Wind Energy Research Institute Nodal point National partner

Global status for vindkraft

16,000 Installed Wind Power in the World - Annual and Cumulative - 80,000 14,000 70,000 12,000 60,000 MW per year 10,000 8,000 6,000 50,000 40,000 30,000 Cumulative MW 4,000 20,000 2,000 10,000 0 0 1983 1990 1995 2000 2006 Source: BTM Consult ApS - March 2007 Year

50,000 45,000 40,000 35,000 30,000 25,000 20,000 15,000 10,000 5,000 0 Source: BTM Consult ApS - March 2007 Global Wind Power Status Cumulative MW by end of 2000, 2003 & 2006 Europe USA Asia Rest of World 2000 (18,449 MW) 2003 (40,301 MW) 2006 (74,306 MW)

Installed capacity in 2005 and 2006 (Europe) Installed Accu. Installed Accu. MW MW MW MW 2005 2005 2006 2006 Austria 218 820 146 966 Belgium 71 177 45 222 Denmark 22 3,087 14 3,101 Finland 6 85 4 89 France 389 775 810 1,585 Germany 1,808 18,445 2,233 20,652 Greece 118 705 157 862 Ireland (Rep.) 159 498 250 748 Italy 452 1,713 417 2,118 Luxembourg 0 12 0 12 Netherlands 154 1,221 351 1,557 Norway 117 275 53 328 Poland 10 65 105 170 Portugal 502 1,087 629 1,716 Spain 1,764 10,027 1,587 11,614 Sweden 76 554 62 571 Switzerland 3 11 0 11 Turkey 0 20 56 76 UK 447 1,336 631 1,967 Rest of Europe: Other East 57 132.1 130.6 262.7 European and Baltic countries. Total Europe 6,372 41,044 7,682 48,627 Source: BTM Consult ApS - March 2007

Installed offshore wind power in the World (2005 and 2006) Installed Accu. Installed Accu. MW MW MW MW Country 2005 2005 2006 2006 Denmark 0 397.9 0 397.9 Ireland 0 25 0 25 The Netherlands 0 18.8 108 126.8 Sweden 0 23.3 0 23.3 UK 90 214 90 304 Total capacity - World 90 679 198 877 Source: BTM Consult ApS - March 2007

Vind ressourcer

Resources: Wind Atlases Links www.wasp.dk www.waspengineering.dk www.windatlas.dk www.mesoscale.dk www.prediktor.dk www.risoe.dk www.risoe.dk/vea www.risoe.dk/vea-data

Area used for 20% wind in 2030 300GW = 965TWh 100x100km onshore 122x122km offshore Source: EWEA no fuel campaign

Mean Annual Production of 1.5 MW Variable Speed Wind Turbines (HH = 80 m) in Full Load Hours [FLH] 80 60 40 20 0-20 -40-60 -80 Mean Annual Production 1979 1992 [FLH] 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000-150 -100-50 0 50 100 150 Meteorological data: ECMWF, ERA-15, 1979-1992 G. Czisch, G. Giebel, May 2007

Areal for at dække 100 % af verdens elforsyning

Teknologiudvikling

Size of commercial wind turbines at first market introduction? 80 m Ø 126 m Ø 65 m Ø 12 m Ø 85 87 89 91 93 95 97 99 01 04 10 15

Kampen mellem koncepterne 1976-83

Udviklingen af den moderne vindmølle MW program Small

Offshore support structures: fixed & floating

Support structure evaluation: Average results Monopile..Jacket.. Floating spar Current designs (< 20 m): Monopile, (GBS) Current design: 1 st Jacket

Prioritering af vindkraft I forhold til andre interesser

Politiske initiativer med henblik på at øge udbygning med vindkraft I Danmark Vindenergi på marked Energiminister nedsatte 3 udvalg: 1. Placeringsudvalg (planlægning, møller op til 150 m totalhøjde) 2. Forsøgsmølleudvalg mulighed for at opstille antal forsøgsmøller 3. Havmølleudvalg planlægning af havmøller op til 50 % vind

Afvejning af interesser hav og land Økonomi Energieffektivitet vind ressourcer Havdybde Transmissionsnetforhold Naturbeskyttelsesinteresser generelle positive virkninger lokale negative virkninger Visuelle aspekter Råstofinteresser Støjforhold Sejladsforhold Øvrige forhold

Area demand for different turbine sizes Capacity (MW) 3 4 5 7,5 10 15 Hub height (m) 80 90 100 115 130 155 Wing diameter (m) 90 110 120 145 170 210 Tip height (m) 125 145 160 188 215 260 Distance between turbines (m) 720 880 960 1.160 1.360 1.680 Area demand per turbine (km 2 ) 0,5 0,8 0,9 1,3 1,9 2,8 Farm capacity (MW) 200 200 200 200 200 200 Number of turbines 67 50 40 27 20 13 Farm area (km 2 ) 35 39 37 36 37 38 Number of farms 15 15 15 15 15 15 Total area demand (km 2 ) 518 581 553 538 555 565

Prevailing winds Flow in large-scale wind farms

Fjernzoneafstand for forskellige møllestørrelser 3 MW (125 m) 20 km 7,5 MW (187,5 m) 28 km 15 MW (260 m) 34 km

Trafikken De danske farvande kan langt hen ad vejen opfattes som transitfarvande. Hver år passerer: 100.000 skibe > 500 BT gennem Doverstrædet og ind/ud af Nordsøen 45.000 skibe > 500 BT passerer Skagen hvert år 20.000 skibe under 40 m højde på Kielerkanalen Dertil kommer en meget stor trafik af fiskefartøjer, fritidsfartøjer og færger.

23 sites of 200 MW identified 4600 MW Equivalent to 8 % of total demand or 50% of electricity demand Public consultation Tool for political decision-making

Horns Rev Wind resource: 10.1-10.3 m/s at 100 m More than 4000 full load hours Water dept: Water dept: 10-25 m

Økonomi i forhold til vindforhold Vindhastighed 9,4 m/s 10,3 m/s (fuldlasttimer pr. år) 3900 4300 Fundamentomkostninger i forhold til havdybder Havdybde 10 m 20 m 40 m (mio. kr.) 3 4,6 10-13 Økonomi for ilandføringskabel i forhold til afstand til land 200 MW Afstand til land 15 km 50 km (mio. kr.) 125 330

Net pr MW Anlægspri s pr MW gen Oversigt over de enkelte udbygninger Total pr MW gen Vindressource Antal fuldlasttimer (5 MW mølle) Investering Placering Installeret de enkelte områder MW Mio./MW m/s timer kr./kwh/år 10 m 15 m 20 m 25 m 30 m 35 m 40 m Anholt Sydvest P 200 3,0 12,2 15,2 9,6 3984 3,77 25 15 100 % Anholt Sydvest O 200 3,5 13,3 16,8 9,7 4032 4,18 25 20 100 % Anholt/djursland samlet 3,3 12,7 16,0 9,7 4008 3,98 25 18 Horns rev E 200 4,3 12,3 16,6 10,1 4223 3,92 18 15 25 % 50 % 25 % Horns rev A 200 7,3 12,4 19,7 10,3 4316 3,84 45 16 30 % 70 % Horns rev C 200 3,5 12,9 16,4 10,2 4270 4,55 30 19 75 % 25 % Horns rev D 200 3,8 13,0 16,7 10,2 4270 3,92 30 19 25 % 75 % Horns rev B 200 3,3 13,3 16,5 10,3 4316 3,80 40 20 25 % 50 % 25 % Horns Rev samlet 4,4 12,8 17,2 10,2 4279 4,01 33 18 Jammerbugt M 200 8,3 13,9 22,1 9,9 4104 5,39 25 23 70 % 30 % Jammerbugt N 200 5,5 12,5 18,0 10,0 4152 4,33 30 17 50 % 50 % Jammerbugt L 200 2,0 14,5 16,5 10,1 4199 3,93 35 25 100 % Jammerbugt K 200 3,8 12,2 15,9 9,5 3935 4,03 15 15 100 % Jammerbugt samlet 4,9 13,3 18,2 9,8 4097 4,42 26 20 Ringkøbing F 200 3,0 14,5 17,5 10,2 4270 4,00 15 25 100 % Ringkøbing I 200 7,8 14,5 22,2 10,2 4270 5,20 15 25 100% Ringkøbing H 200 3,5 14,9 18,4 10,3 4316 4,20 25 26 75% 25% Ringkøbing J 200 3,0 15,7 18,7 10,3 4316 4,40 25 29 25 % 75 % Ringkøbing G 200 3,8 16,6 20,4 10,3 4316 4,80 30 31 75 % 25 % Ringkøbing samlet 4,2 15,3 19,5 10,3 4298 4,52 22 27 Afstand til kyst Havdyb der Procentvis fordeling af havdybder i Store Middelgrund Q 200 3,3 16,1 19,4 9,7 4032 4,80 45 30 100 % Store Middelgrund samlet 3,3 16,1 19,4 9,7 4032 4,80 45 30 Kriegers Flak T 200 14,0 12,7 26,7 9,8 4056 6,60 35 18 50 % 50% Kriegers Flak S 200 1,8 13,3 15,0 9,8 4056 3,80 30 20 25 % 50 % 25 % Kriegers Flak R 200 1,5 16,1 17,6 9,7 4008 4,40 25 30 100 % Kriegers Flak U 200 5,0 17,6 22,6 9,8 4056 5,60 30 34 25 % 75 % Kriegers Flak samlet 5,6 14,9 20,5 9,7 4044 5,10 30 25 Rønne Banke X 200 4,8 18,1 22,9 9,8 4056 5,60 25 35 25 % 50 % 25 % Rønne Banke V 200 3,8 18,1 21,9 9,8 4056 5,40 35 35 25 % 50 % 25 % Rønne banke samlet 4,3 18,1 22,4 9,8 4056 5,50 30 35

Prioritising sites Capacity Grid costs Project investment costs Total investment costs Wind resource Full-load hours (5 MW) Total investment per kwh/år MW Mill.DKK/MW Mill.DKK//MW Mill.DKK/MW m/s Hours DKK./kWh/yea r Djursland 2*200 3,3 12,7 16,0 9,7 4008 3,98 Horns Rev 5*200 4,4 12,8 17,2 10,2 4279 4,01 Jammerbugt 4*200 4,9 13,3 18,2 9,8 4097 4,42 Ringkøbing 5*200 4,2 15,3 19,5 10,3 4298 4,52 Store Middelgrund 200 3,3 16,1 19,4 9,7 4032 4,80 Kriegers Flak 4*200 5,6 14,9 20,5 9,7 4044 5,10 Rønne Banke 2*200 4,3 18,1 22,4 9,8 4056 5,50 Assessment and assumptions detailed described in report. Total investment costs can not be added as grid costs then will be doubled counted

Indpasning af vindkraft teknisk og marked

NON Kan markedet opfylde vores ambitiøse mål? NOM NOR SNN SØN FIN Spotmarkedet NOS SVM Norge, Sverige, Finland og Danmark ELSAM SVS ELKRAFT Efterspørgsels-og produktionsbud 12-36 timer før driftstimen PE VEAG Rest Germany

Vindkraft % af det samlede elforbrug i Vest-Danmark 120.0 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 Wind power/consumption,% 0.0 1 43 85 127 169 211 253 295 337 379 421 463 505 547 589 631 Hours in February 2002

SYSLAB Distributed Energy System Laboratory High penetration wind power systems Distributed control Embedded intelligence Self-organising Communication Flexibility FlexHouse Demand response Vanadium battery Hybrid/Electric car

Short Term Prediction: The Principle TERRAIN WEATHER FORECASTS Production [MW] 6 5 4 3 MEASUREMENTS MODEL MW? 2 1 0 +1h +6h +12h +18h +24h +30h +36h. +48h t0 DAY +1 DAY +2... DAY +7

Behov for standardisering af myndighedernes krav til developere Dokumentation af miljøforhold før, under og efter anlæg bygget Lysafmærkning I forhold til flytrafik Nettilslutningkrav herunder krav til dokumentation af netpåvirkningen Andre forhold

Konklusion Der er meget store vindenergi potientialer Vind energi potentiale alene afhængig af vores beslutninger I forbindelse med interesseafvejning 1. Økonomi 2. Miljø 3. Andet Store udfordringer I teknisk indpasning af store mængder vindkraft Store udfordringer for markedet ved indpasning af store mængder af vindkraft I markedet. Forskning vil kunne reducere usikkerheder I planlægning Industriudvikling forventes på sigt at reducere prisen bl.a. ved fordele knyttet til opskallering Perspektiverne/mulighederne for udnyttelse af både onshore og offshore vindkraft på havet er meget store