General rights
Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights.
Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research.
You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain
You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal
If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately Downloaded from orbit.dtu.dk on: Mar 25, 2022
Energiscenarier og teknologi - hvad kan vi gøre?
Morthorst, Poul Erik
Publication date:
2010
Link back to DTU Orbit
Citation (APA):
Morthorst, P. E. (Inviteret forfatter). (2010). Energiscenarier og teknologi - hvad kan vi gøre?. Lyd og/eller billed produktion (digital)
Energiscenarier og teknologi g g g
- Hvad kan vi gøre?
Poul Erik Morthorst
S t l fd li
Systemanalyseafdelingen Risø DTU
Danmarks Naturfredningsforening
8. Februar 2010
EU Politik
Bi d d ål i i EU
•Bindende målsætninger i EU:
–20-20-20 i 2020
– Drivhusgasser skal reduceres med 20% sammenlignet med 1990 990
– Vedvarende energi skal dække 20% af energiforbruget i 2020
• Det eksisterende mål var 12% i 2010 – omkring 7% forventes
• Det eksisterende mål var 12% i 2010 – omkring 7% forventes opnået i 2010
– Der skal opnås 20% energibesparelser i 2020 – Der skal opnås 20% energibesparelser i 2020
– Vedvarende energi skal udgøre 10% af forbruget af flydende brændsler i transporten
brændsler i transporten
i l ål f d d i Nationale mål for vedvarende energi
Estonia Finland SwedenLatvia Lithuania Denmark
Poland Portugal RomaniaSlovak Slovenia Spain United Kingdom
Hungary IrelandItaly Luxembourg Malta Netherlands Poland
B l i BulgariaCyprus Czech Republic France Germany Greece g y
0% 10% 20% 30% 40% 50%
Austria Belgium
Share 2005 Target 2020
Hvilke udfordringer står vi over for?
• I dag leverer vindkraft 20% af vores elforbrug
• I 2020 udgør vindkraft 50% af elforsyningen
– EU målsætning på 30% VE i Danmark
• I 2050 skal vi have udfaset de fossile brændsler i Danmark – krav til Klimakommissionen
– Vedvarende energi skal dække hele vores energiforbrug
– Vindkraft og biomasse bliver de dominerende energikilder
– Der bliver rift om den norske vandkraft!!
CO
2ækv. pr. cap. – meget stor forskel fra CO
2ækv. pr. cap. meget stor forskel fra land til land
Danmark: 11
CO
2emissioner
70 CCS industry
60
70 CCS industry
and transformation 9%
CCS power generation 10%
Nuclear 6%
60
70 CCS industry
and transformation 9%
CCS power generation 10%
40 50
CO2/yr)
Nuclear 6%
Renewables 21%
Power generation efficiency
& fuel switching 7%
40 50
O2/yr)
Nuclear 6%
Renewables 21%
Power generation efficiency
& fuel switching 7%
20 30
missions (Gt
End use electricity efficiency 12%
End use fuel
End‐use fuel switching 11%
20 30
ssions (GtCO
End use electricity efficiency 12%
End‐use fuel switching 11%
& fuel switching 7%
0 10 CO2em
efficiency 24%
WEO2007 450 ppm case ETP2008 BLUE Map scenario 0
10
CO2emis End use fuel
efficiency 24%
WEO2007 450 ppm case ETP2008 BLUE Map scenario 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 20500 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
å
Konstant energiforbrug på trods af kraftige stigninger i BNP
900 PJ
Gross Energy Consumption by Fuel
Climate Adjusted
300 600
0
1980 '85 '90 '95 '00 '05 '07
Oil Natural Gas Coal and Coke Renewable Energy etc.
So ce The Danish Ene g Source: The Danish Energy Authorities
I dag er vi selvforsynende med olie og gas.
Degree of Self-sufficiency
250 300
Oil and Gas Reserves
200%
250%
50 100 150 200
100%
0 150%
1982 1990 2000 2004 2005 2006 2007
Crude Oil, Million m3 Natural Gas, Billion Nm3
0%
50%
1980 '85 '90 '95 '00 '05 '07
3
Total Energy Oil
Teknologirådets Scenarier for 2025:
- Halvering af CO2-emissionen - Halvering af CO2-emissionen - Halvering af olieforbruget
Natural gas based Energy System
Wind Power in Intelligent
Power System Combined
Scenario
Power System Scenario
Biomass for power, heat and transport
Energy
conservation
conservation
Gross Energy Consumption 2025
600 700 800
Waste
400 500 600
J/Y
Biogas Biomass Wind
200 300
PJ 400 Wind
Natural gas Coal
Oil 0
100
e n d
Oil
Referenc e
Natural gas
Biom ass
Wind Power Co
nserv ation
Comb ined
Hvilke vedvarende Hvilke vedvarende
energiteknologier er på vej?
•Vindkraft
– Land og Offshore
•Solceller
•Solceller
•Biomasse
– Brændselsceller – Forbrænding – Bioethanol Bioethanol
•Andet
– Bølge og tidevand
To væsentlige udfordringer
•Vedvarende teknologier skal være økonomisk konkurrencedygtige med konventionelle anlæg yg g g
•Vi skal sikre at de integreres i energisystemet på g g y p
en hensigtsmæssig måde
Global udvikling af vindkraft
22000 90000
100000
12000 17000
60000 70000 80000
åruleret
Akk l t 7000
30000 40000 50000
MW pr.
W akkum Akkumuleret
Vækst
2000 10000
20000 30000
MW
-3000 0
Den årlige %-vise forøgelse af Den årlige %-vise forøgelse af kapaciteten
50 60
40
increase
20 30
% annual i
0 10
%
0
1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
Mølle størrelse
Vil opskaleringen af vindmøllerne fortsætte?
•5 MW møllen er der
•5 MW møllen er der
• Rotordiameter på110-120 m
•Vægt er vigtigt
• Vægten af nacellen og vingerne blive
• Vægten af nacellen og vingerne blive reduceret relativt
• Vestas V90-3 MW har stort set samme
• Vestas V90-3 MW har stort set samme vægt som V80-2 MW
•Nye materailer bliver taget i brug
• Kul fibre – hybrid konstruktioner
• Kul fibre hybrid konstruktioner
Væsentlige omkostningsreduktioner i opskaleringen
opskaleringen
• Eksperter i aerodynamik mener ikke der er væsentlige
• Eksperter i aerodynamik mener ikke der er væsentlige barrierer før de 20 MW
O k l i il f t tt d t 15 20 å
• Opskaleringen vil fortsætte de næste 15-20 år
• 10 MW i 2010 - rotordiameter på 160 m
• 20 MW i 2020 - rotordiameter på 220 m p
• Måske vil vi se 30-40 MW møller
Fortsat teknologisk udvikling
• Fortsat teknologisk udvikling
• Infrastruktur kan blive begrænsende
• Men udviklingen går klart mere langsomt end tidligere
• Pålidelighed er i fokus!!!
I danske farvande
23 it f 200 MW
• 23 sites of 200 MW identified
• 4600 MW
• Equivalent to 8 % of total demand or 50% of electricity 50% of electricity demand
Kilde: Energistyrelsen
Bioethanol
• Production of bio ethanol for the
• Production of bio ethanol for the transport sector
• 2nd generation technology utilising surplus biomass and waste
surplus biomass and waste material
Tre væsentlige spørgsmål er afgørende Tre væsentlige spørgsmål er afgørende for bioethanolens fremtid:
1. Kan 2.generations bioethanol g produceres bæredygtigt?
2. Har vi de tilstrækkelige biomasse ressourcer til at sikre at det ”batter”?
3. Bliver prisen på biomasse trukket med
op af olieprisen og konkurrencen inden
op af olieprisen og konkurrencen inden
for fødevaresektoren?
Solceller: Stærk tilvækst i installeret kapacitet
Årlig vækst i solcelle-kapacitet
65 00 75,00 6000,00
45,00 55,00 65,00
4000,00 5000,00
ækst
rligt
Å
15,00 25,00 35,00
2000,00 3000,00
% væ
MW år
Årlig kapacitetstilvækst
%-vækst
-5,00 5,00 0,00
1000,00
1993 1996 1999 2002 2005 2008
Stærk tilvækst i installeret kapacitet
Årlig vækst i solcelle-kapacitet
65 00 75,00 6000,00
8000 9000
New power capacity EU 2008
(www.ewea.org)
45,00 55,00 65,00
4000,00 5000,00
ækst
rligt
Å
5000 6000 7000 8000
y / MW
15,00 25,00 35,00
2000,00 3000,00
% væ
MW år
Årlig kapacitetstilvækst
%-vækst
2000 3000 4000
Capacity
-5,00 5,00 0,00
1000,00
1993 1996 1999 2002 2005 2008
0 1000
Solceller – PVs
•Fordele
•Fordele
– Modularitet
– Ingen emissioner – Lave drifts-
omkostninger – Høj pålidelighed
Area kWh/m2/Year
Denmark 1000
Høj pålidelighed
– Lang levetid South Europe 1500-1800
Japan 1500 U.S.A. 1500-2200
•Ulemper
– Høje omkostninger Lav effektivitet
U.S.A. 1500 2200 South America 1500-2200
Afrika 1800-2200 S di A bi 2500
– Lav effektivitet Saudi-Arabia 2500
d ikli i i
Udvikling i PV-priser
Source:IEA
Kilde: Peter Sommer-Larsen & Poul Erik
d ikli i i
Udvikling i PV-priser
Source:IEA
Vindkraft i Jylland Vindkraft i Jylland- Fyn
140 120 140
mption %
80 100
er Consum
60
tion/Powe
20 40
d Product
0
1 49 97 145 193 241 289 337 385 433 481 529 577 625 673 721
Win
Hours in January '07
Vindkraft i Jylland Vindkraft i Jylland- Fyn
140
Vindkraften
dækkede 44%
120 140
mption %
af elforbruget i
Vest-Danmark januar 07
80 100
er Consum
januar 07
60
tion/Powe
20 40
d Product
0
1 49 97 145 193 241 289 337 385 433 481 529 577 625 673 721
Win
Vindkraft i Jylland Vindkraft i Jylland- Fyn
140
Vindkraften
dækkede 44%
f lf b i
120 140
mption %
af elforbruget i
Vest-Danmark januar 07
80 100
er Consum
januar 07
60
tion/Powe
20 40
d Product
….Og 35% i hele Danmark
0
1 49 97 145 193 241 289 337 385 433 481 529 577 625 673 721
Win
hele Danmark
Hours in January '07
Indflydelsen på spotprisen
500 600
120 Denmark-west price 140
System price wind production
400
h
100
/Power n %
300
DKK/MWh
60 80
roduction/ nsumptio
100 200
D
40
WindPr Con
0 100
0 20
j ik i
Envejs Kommunikation
Produktion Mængde Forbrug
Pris
Intelligent system: Tovejs Kommunikation
Pris
Produktion Forbrug
Mængde
IntelliSys
Hurtigt regulerende system
Overskudsel Lavere Højere
fra vindmøller Lavere
elpris
øje e
elforbrug
IntelliSys
Hurtigt regulerende system
Overskudsel Lavere Højere
fra vindmøller Lavere
elpris
øje e elforbrug
Underskud af Lavere
Underskud af
el Lavere
elforbrug
Højere
elpris
Tovejs Kommunikation
P d kti F b
Produktion Forbrug
Varme- pumper
Industrielle processer Elbiler
p p
Elbiler
Simpel Opladning af Elbiler
Elforbrug 2025 DKV
3000
2000 2500
W)
1000 1500 000
orbrug (MW
20% EV simpel ladning
0 500
Fo 1000
Standard forbrug
0
00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00
Time
Anders Baunhøj Hansen, Energinet dk
Energinet.dk
Billigste Opladning af Elbiler
El-forbrug DKV 2025
2000 2500
W)
1000 1500
orbrug (MW
20% EV optimeret ladning Standard forbrug
0
Fo 500
00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 Time
Anders Baunhøj Hansen, Energinet dk
Energinet.dk
Optimeret Opladning/afladning af Elbiler
Anders Baunhøj Hansen, Energinet dk
Energinet.dk
Betydning for kritisk el-overløb år 2025
Kritisk eloverløb
1200
1000
1200 Kritisk el-
overløb_DK1_MW Kritisk el-overløb EV model 1
Kritisk el-overløb EV
600 800
erløb (MW) Kritisk el overløb EV
model 2
Kritisk el-overløb EV model 3
200
Ove 400
0
1 44 87 130 173 216 259 302 345 388 431 474
Timer
