DTU: Kobling af energisystemer kan give stor del af nødvendig CO2-reduktion
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

DTU: Kobling af energisystemer kan give stor del af nødvendig CO2-reduktion

Illustration: Grafik MI

Smarte energisystemer og kobling mellem de forskellige sektorer i energisystemet rummer store potentialer for reduktion af CO2-udledningen i Danmark.

Det viser en endnu ikke udgivet rapport fra et såkaldt sektorudviklingsprojekt på DTU, hvor sidste udkast til rapporten er på vej i høring.

Læs også: Trods vindmøller og solceller: Det halter med elektrificere danskernes forbrug

Ifølge rapporten, hvor man gennemregner konsekvensen af sektorkobling i seks konkrete cases, vil denne kobling kunne nedbringe den danske CO2-udledning med 22 mio. ton frem til 2030.

Dette tal skal sammenlignes med, at vi totalt skal reducere vores CO2-udledning med 29,4 mio. ton i 2030. Tallene tager udgangspunkt i tal fra 2017-basisfremskrivningen.

Modenhed varierer

Ifølge professor Poul Erik Morthorst, DTU Management, viser rapporten, at sektorkobling og smarte energisystemer er helt centrale for energi- og klimaforbedringer i fremtiden:

»Men vores analyser viser også, at modenheden med hensyn til at realisere potentialerne er varierende, og det vil tage op til 25 år at kunne høste det fulde potentiale. Det kræver derfor hårdt arbejde, og at vi går i gang nu og her,« siger professor Poul Erik Morthorst fra DTU Management.

(Artiklen fortsætter efter grafikken)

I sektorudviklingsprojektet har DTU udviklet en sektorkoblingsmodel, der tager udgangspunkt i, at udviklingen af Smarte Energisystemer skal tage højde for flere niveauer, og at fremtidens energisystem høj grad vil være baseret på fluktuerende energikilder som vind og sol. Modellen illustrerer det globale energisystem, og der vil være behov for forskellige løsninger afhængig af geografi og nuværende energisystem. Illustration: DTU Sektorudviklingsrapport

I projektet er der udviklet en sektorkoblingsmodel, der tager udgangspunkt i, at udviklingen af smarte energisystemer skal operere i flere niveauer, og at det fremtidige energisystem i høj grad vil være baseret på fluktuerende energikilder som vind og sol.

Læs også: Vejen til ambitiøse klimamål går gennem elektrificering: »Der er ikke andre langtidsholdbare muligheder«

De seks cases, som beregningen tager udgangspunkt i, er:

  • integration mellem elbiler og elnettet

  • sektorkobling mellem el og fjernvarme

  • bygningsmassen

  • elektrificering og integration af industriens processer

  • sektorkobling mellem el og gas

  • udledning fra vanddistribution og behandling.

Gennemgribende elektrificering

Ved en 'gennemgribende elektrificering' af personbiler og varevogne vil man kunne reducere CO2-udledningen med 93 pct. De 93 pct skal tages af de 12 mio. ton CO2, som personbiler og varebiler står til at udlede i 2030 uden indgreb - stadig ifølge Basisfremskrivning 2017. Tidshorisonten for effekten er her 0-15 år.

Ved sektorkobling mellem el og fjernvarme og ved at omlægge til udbredt brug af varmepumper kan man frem mod 2030 udskifte 35 PJ fossil energi i fjernvarmen med 14 PJ el med en CO2-intensitet på 74 gram CO2 pr. kWh. Det giver en CO2-reduktion på 89 pct. Tidshorisonten for effekten er her 0-10 år.

Læs også: Varmepumper forbudt: Forældet lov stavnsbinder kommuner til fossil gas

Bygningsmassen, oversat til rumvarme i husholdninger og erhverv, skal også gå over til smarte varmepumper, der indretter sig efter den fluktuerende strøm fra vedvarende energi. Herved kan man erstatte 34 PJ fossil energi med 8,5 PJ el, hvilket vil reducere CO2 udledningen med 92 pct. Tidshorisonten for effekten er her 0-25 år.

Elektrificering og integration af industriens processer kan lade sig gøre ved mellemtemperatur-processer, mens kun cirka 50 pct. af højtemperaturprocesserne skønsmæssigt kan elektrificeres. Det medfører, at energibehovet i sektoren kan reducres med 35 pct og CO2 udledningen med 73 pct. Uden handling ville udledningen i 2030 ligge på 4,1 mio. ton CO2. Her vil effekten kunne realiseres på 0-25 år.

Power to gas til resten

Så er der sektorkobling mellem el og gas. Her indikerer Basisfremskrivningen, at der er behov for 76 PJ gas. hvoraf de 19 PJ vil være biogas. Men samtidig efterlader ikke-elektrificerbare teknologier (fly: 46 PJ, søfart & forsvar: 9 PJ, landbrug & fiskeri: 20 PJ, byggeri: 5 PJ) et restbehov for brændstof på minimum 80 PJ.

Ud fra dette har forskerne fastlagt gasbehovet (biomass+Power-to-Gas) til 100 PJ om året (5.5 Mt årlig CO2-udledning). 100 PJ gas kan fremstilles syntetisk ud fra 58 PJ biomasse og 96 PJ elektricitet (via 60 PJ H2 samt 10 PJ procesenergi).

Læs også: ‘Flydende el’ er dyr, men nødvendig

Herved øges det samlede energibehov fra 100 PJ naturgas til 154 PJ bio+el, men CO2-udledningen nedbringes med 3.5 Mt eller 64 pct. Tidshorisonten for effekten ligger her på 10-25 år.

Poul Erik Morthorst er professor ved DTU og medlem af Klimarådet. Illustration: Klimarådet

I den sidste case - vanddistribution- og vandbehandling opgør Basisfremskrivningen ikke energistrømme for vandsystemet. Det anslås derfor, at vandhåndtering i Danmark allerede er fuldt elektrificeret.

Potentialet for smarte energisystemer er derfor i hovedsagen at integrere vandhåndtering i et 'demand response'-paradigme, hvor man i kortere perioder med lav vind kan skrue betragteligt ned for vandsektorens elforbrug for at aflaste elnettet.

Læs også: Danske vindmøller stoppes stadigt oftere

Derved kan vandsystemet være en vigtig brik i et smart energisystem med en meget begrænset investering. Tidshorisonten for effekten er her 0-25 år.

Forskningsbehov og nye rammebetingelser

Projektet har ikke regnet på prisen for omlægningen, da formålet ifølge DTU professor Poul Erik Morthorst først og fremmest har været at se på, hvor langt man kunne nå med at nedbringe CO2-udledningen med sektorkobling.

DTU har også kortlagt de forskningsbehov og rammebetingelser, som kan medvirke til at indfri potentialet i smarte energisystemer. Kortlægningen er afrundet med forslag til forskningsbehov inden for udvalgte områder samt et sæt anbefalinger, der kan bidrage til at accelerere udvikling og anvendelse af nye teknologier og rammebetingelser.

Læs også: Forskere bag stort energiprojekt: Overset fleksibilitet kan sikre den grønne omstilling

Her fremhæver Morthorst især vigtigheden af at få skabt platforme eller hubs med fælles standarder, retningslinjer, incitaments- og spilleregler inden for områder, hvor der virkelig er behov for koordinering og kobling mellem sektorerne.

Konkret nævner han, at eldistributionsnettet vil blive udfordret kapacitetsmæssigt i en situation med mange elbiler, der allesammen oplader på samme tid, men at der dér mangler en platform eller et marked, der kan sørge for, at fleksibiliteten i forbruget bliver tillagt en pris:

»Det har værdi at kunne flytte sit elforbrug til opladning af elbiler. Hvor stor værdi og hvordan det skal afregnes, skal lægges fast i en form for markedsplatform. Det bliver ultradyrt, hvis distributionsselskaberne blot skal sørge for tilstrækkelig kapacitet i elnettet hele tiden uden at kunne inddrage en vis mængde fleksibilitet,« forklarer han.

Læs også: El-nettet er klar til millioner af elbiler

Rapporten peger også på, at det er nødvendigt at skabe rammer for flere danske startup-virksomheder efter at størrelsen af ventureinvesteringer på energi- og miljøområdet de seneste fire år har udgjort mindre end én procent af de samlede vækst-og ventureinvesteringer i Danmark.

Den endelige DTU-rapport udkommer til april.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Det store spørgsmål er for mig, hvorvidt den indenlandske el-produktion i DK (og andre lande med lignende forudsætninger) skal være fra:

1: Stort set kun fluktuerende kapacitet (”vind” og ”sol”) med tilhørende stort omfang af meget dyr og/eller tabsbehæftet tidsmæssig effekt-tilpasning.

eller:

2: Markant mindre af især den (marginalt set) mindst kosteffektive ”ende” af ovennævnte fluktuerende kapacitet i godt samspil med måske i alt 2-3 GW el fra måske 10 – 12 stk. velplacerede, brændselsfleksible, exergetisk højeffektive og næringsstof- og biokoksrecirkulerende centrale bio-kraftvarmeværker, der - i normale år - kører i et omfang svarende til fuld last i måske halvdelen af årets (el-prismæssigt dyreste!) timer, og heraf en del af tiden i kondensdrift og/eller overlast, - når det kniber mest grundet krævende kombinationer af især højt elforbrug, vindstille, mørke og perioder med manglende vand i Norge. Som kraftvarmebrændsel anvendes især lokalområdernes (næringsstofholdige og ellers miljøbelastende) organiske restprodukter, dvs. træaffald, halm, biogasrestfibre, spildevandsslam og div andre - evt. lokalt forekommende - kommunale og industrielle restprodukter.

Det kan umiddelbart synes problematisk at få ovennævnte brændselsfleksible og alligevel højeffektive bio-kraftvarmeværker til at være økonomiske givet den begrænsede årlige driftstid, men især følgende vil – under hensigtsmæssigt ændrede rammebetingelser(!) – virke økonomisk befordrende:

a: Minimeret behov for dyre træpiller, idet der i stedet anvendes en stor andel billigere og herunder også pt negativt prissatte brændsler

b: Forventelige perioder med mere eller mindre ekstreme elpriser, hvor der kan køres i kondensdrift og/eller overlast for således at producere op imod 20 % ekstra el

c: Indtægter for stand-by/systemydelser

d: Indtægter for undgåelse af CH4 fra (alternativ) udrådning i det fri

e: Indtægter fra salg at termisk oprensede, lugtfri, kompakte og således billigt regionalt omfordelbare (askeformige) næringsstoffer, - herunder for undgåelse af overbelastning af følsomt vandmiljø med lokalt overskydende fosfor og for minimering af behovet for import af ressourcebegrænset, men livsvigtig minebrudt fosfor til bl.a. sjællandske planteavlere.

f: Indtægter fra salg af effektivt kulstofdeponerende og potentielt jordforbedrende biokoks (der kan opnås for stort set kun udgiften til ekstra brændsel og uden at reducere værkernes produktion af el- og varme).

Alt det ovennævnte kan opnås ved direkte indfyring af (aske- og næringsstoffattige) træ-brændsler og indirekte indfyring af lokalområdernes fyringsteknisk vanskeligere restprodukter via askeseparerende og (variabelt) biokoksproducerende forkoblede lavtemperaturforgassere. Men desværre er sådanne brændselsfleksible, alligevel højeffektive og aske+biokoks-recirkulerende centrale kraftvarmeværker endnu ikke at finde i Energistyrelsens ”Teknologikatelog”, hvilket – mig bekendt – betyder, at der stadig ses bort fra muligheden, når der gennemføres systemberegninger/scenarieanalyser og dermed vil min løsning (”2”) med sikkerhed ikke være at finde i modellørernes ”udbakke”.

At den indenlandske elproduktionen evt. stort set udelukkende skal være fra fluktuerende ”vind” og ”sol”, bør altså være et beregningsresultat snarere end en beregningsforudsætning.

(Uvildig er jeg ikke)

  • 4
  • 0

Fra boxen indsat i artiklen:

"""Dette er en gratis artikel fra GridTech, vores medie for professionelle i energisektoren. Med et abonnement får du cases, nyheder, baggrund og debat med særligt fokus på elektrificering og grøn omstilling."""

Jeg takker for adgang til artiklen, men mener samtidig fortsat, at det er fuldstændigt uacceptabelt, at også vi IDA-medlemmer afkræves ekstra-betaling for at kunne følge og evt. kommentere på journalistik, der kommer af et regi, som bl.a. de fleste - evt. medlæsende - politikere og beslutningstagere må/kan tro, har os ingeniører "i ryggen".

Forretningsdrivende medier må for min skyld skrive hvad og så meget de vil bag både høje og lave betalingsmure, men jeg vil på det kraftigste frabede mig, at vi IDA-medlemmer således implicit tages til indtægt for noget, vi ikke - idet mindste - har fri adgang til at kunne tilgå og kommentere. Så bør pro-medierne flyttes til et andet og helt IDA-uafhængigt regi, for ellers har det karakter af både gidseltagning og afpresning af os IDA-medlemmer.

At større journalistiske "muskler" baseret på pro-mediernes indtægter så ikke kan komme journalistikken på Ing.dk til gode, tager jeg helt roligt, fordi Ing.dk i årevis - under mange farverige overskrifter - har forholdt sig meget negativt til biomasse/bioenergi og især biomassebaseret kraftvarme. Dette i stedet for at vise interesse for, hvad der nærmere er mere eller mindre bæredygtig biomasse, hvordan de sparsomme ressourcer bedst nyttiggøres og hvilke alvorlige miljømæssige konsekvenser, der er forbundet med bare at lade biomassen stå/ligge.

Dette kan meget vel være en væsentlig del af forklaringen på, at mange af vore politikere - trods deres nær urealistiske CO2-reduktions-målsætninger - nu opfatter, at biomasse/bioenergi er noget, vi skyndsomst skal bort fra, ligesom de f.eks. må tro, at de fleste ingeniører er enige i, at også de velplacerede resterende kulfyrede kraftvarmeværker i Esbjerg, Aalborg og Odense bør lukkes og ikke ombygges og videreudvikles til at kunne modtage især lokalområdernes pt. dårligt energiudnyttede og istedet miljøbelastende organiske restproduktstrømme.

Se. evt. også mine tidligere tilsvarende kommentarer til pro-medierne under artiklerne her: https://ing.dk/artikel/ingenioeren-lancere... og her: https://ing.dk/blog/ingenioeren-faar-plus-... - som Ingeniørens redaktion foreløbigt stort set har valgt at ignorere.

  • 3
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten