Energisystemet en framtidsutblick. Mikael Odenberger Dept. Space, Earth and Environment Div. Energy technology

Relevanta dokument
Begränsa den globala temperaturökningen < 2ºC: Minskad energianvändning

Indikatorer för utvecklingen av de Europeiska energisystemen

Filip Johnsson Professor Sustainable Energy Systems Department of Space, Earth and Environment

Ingen minskning av fossil energi trots storsatsning på förnybart Filip Johnsson November 26, 2018 Department of Space, Earth and Environment,

Nysatsning på CCS. Gasdagarna 2019

Energiforskningens roll i klimatfrågan exempel från Chalmers

Elen och elsystemet spelar en allt mer central roll i omställningen av energisystemet

Koldioxidavskiljning ur rökgaser Filip Johnsson Department of Space, Earth and Environment, Division of Energy Technology Sweden

Varför ett nytt energisystem?

Trygg Energi. Pathways to Sustainable European Energy Systems. Filip Johnsson

Utvecklingsvägar för Europas energisystem

Fuel for thought energi, transporter och nollutsläpp 2050 LARS J. NILSSON - MILJÖ- OCH ENERGISYSTEM, LUNDS UNIVERSITET

Globala energitrender, klimat - och lite vatten

Morgondagens energisystem i Europa utmaningar och möjligheter

Klimatmål, fossila bränslen och CCS

Fossilförbannelse? Filip Johnsson Institutionen för Energi och Miljö Pathways to Sustainable European Energy Systems

Klimatpåverkan och de stora osäkerheterna - I Pathways bör CO2-reduktion/mål hanteras inom ett osäkerhetsintervall

Enerwoods. Världens primärenergianvändning 2007 ( 500 Exajoul)

(Place for logo if desired) Lars Holmquist Göteborg Energi

Lågtemperaturfjärrvärme i nya bostadsområden P i samverkan med Växjö kommun, Växjö Energi AB och Växjö-bostäder AB

ENERGIEFFEKTIVA BYGGNADER EFTER NÄRA NOLL?

Omställning av busstrafiken till eldrift

Bioenergi Sveriges största energislag!

Vattenkraften har en centrala roll i kraftsystemet

Utmaningar och möjligheter vid 100% förnybar elproduktion

Bioenergi för energisektorn - Sverige, Norden och EU. Resultat från forskningsprojekt Bo Rydén, Profu

VGR är en del ieuropaselsystem hur utnyttjar vi det? Vindkraft resurser ur ett lokalt och internationellt perspektiv

A VIEW FROM A GAS SYSTEM OPERATOR. Hans Kreisel, Weum/Swedegas Gasdagarna, 16 May 2019

Past 60 weeks. Prior period. 10 resp 90% probability, Past 60 weeks. Prior period. Max/min. Average,

Utveckling av energimarknader i EU. politik och framgångsrika medlemsstater

Nenet Norrbottens energikontor. Kjell Skogsberg

Making electricity clean

Regional Carbon Budgets

Transforming the energy system in Västra Götaland and Halland linking short term actions to long term visions

How will the Nordic industry be affected by early decommissioning of nuclear? Maria Sunér Fleming, Svenskt Näringsliv

Strategier för minskade koldioxidutsläpp inom energisystemet exempel på framtidens drivmedel

Celsius - konkurrenskraftig och hållbar fjärrvärme och fjärrkyla till Europas städer.

Är passivhus lämpliga i fjärrvärmeområden?

Per Eckemark, Oct 16, Ökade krav på överföring och flexibilitet i transmissionsnätet

Grass to biogas turns arable land to carbon sink LOVISA BJÖRNSSON

Framtida energisystem i Jönköpings län

processindustrin Thore Berntsson

Värmepumpar i ett nytt. Vision Monica Axell SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut

Sustainability transitions Från pilot och demonstration till samhällsförändring

Framtidens drivmedel

Bioenergiens rolle i Europa og Sverige. Gustav Melin, President AEBIOM Bioenergidagene18 november

City Mobility Transport Solutions -Environmental and economic sustainability by new technology Trondheim 26th of June

Kostnadseffektiva val av bränslen i transportsektorn koldioxidmål Finansierat av Vinnova

Effektiva transporter En förutsättning för vår konkurenskraft En del av miljöproblemet - En del av lösningen

Framtidens elmarknad i ett vidgat perspektiv. Stora utmaningar men också nya möjligheter för det nordiska elsystemet.

The road to Recovery in a difficult Environment

E.ON och klimatfrågan Hur ska vi nå 50 % till 2030? Malmö, April 2008 Mattias Örtenvik, Miljöchef E.ON Nordic

Framgångsrika regioner i EU. Mats Rydehell KanEnergi Sweden AB

Bioekonomi och lokal utveckling i Norden

Norra Djurgårdsstaden FoU-projekt Smart elnät i stadsmiljö

vilken roll kommer vindenergi att spela i det svenska energisystemet? hur många TWh kommer att produceras 2050? och var kommer det att byggas?

How to get a tree into a pipe?

Energisystemet efter. A consumer perspective on the energy system after Concerted Action Energy Efficiency Bratislava October 18th 2016

Maria Grahn. Chalmers, Energi och miljö, Fysisk Resursteori 28 mars 2014

What does the green economy look like?

SOLAR LIGHT SOLUTION. Giving you the advantages of sunshine. Ningbo Green Light Energy Technology Co., Ltd.

Lågan - nätverksträff

Our mission. Sustainable engineering and design A powerful driver for Sweco s business. to actively contribute to a sustainable development

Så kan vi möta klimathotet - möjligheter och utmaningar

Eleffekt 100% förnybart SERO Årsmöte och Seminarium 2016 CCC Karlstad 22 april 2016

Europas framtida energimarknad. Mikael Odenberger och Maria Grahn Energi och Miljö, Chalmers

The leading provider for energy efficient, safe and secure buildings and building infrastructure

ENERGY Professor Elisabeth Rachlew. Global and Swedish Trends in Energy Supply and Energy Use. Energirike Haugesund, 5 aug.

Scenarier för Pathways

SSABs väg till fossilfrihet

Transporters samhällsekonomiska nytta och kostnader - Kan detta mätas i monetära medel? Magnus Swahn

The E39 as a renewable European electricity hub

Ett energisystem med större andel vindkraft. Johnny Thomsen, Senior Vice President Product Management Vestas Wind Systems A/S

Gasdagarna Gas kan både lagra och balansera förnybar elproduktion. Lars Gustafsson

Det våras för CCS? Klimatarbete och det globala perspektivet. Filip Johnsson, Chalmers NEPP:s halvtidskonferens,

systems in Sweden Productivity of slash bundling at landing by a truck mounted bundler prototype Magnus Matisons Nordland Seminar

Vägen mot 100% förnybart Vart står vi idag?

Varför Vind? GENERAL PRESENTATION

krister thulin Scanias strategi för hållbara transporter

Why Steam Engine again??

E.ON Gas operational areas. Gas lines Vehicle gas LPG

Svensk presentation Anita Lennerstad 1

Olika uppfattningar om torv och

EU:s klimat- och miljöstrategi hur agerar elbranschen? Värmeforsks jubiléumskonferens 24 januari 2008 Bo Källstrand, VD Svensk Energi

Stor potential för effektivisering. förnybar energi

Presentation of the Inwido Group

Country report: Sweden

Tanktransportdagen april 2019 Lars Lind

Vilka förväntningar kan vi ha på solceller? Sara Bargi Energimyndigheten

Ny teknik kan ge lägre energianvändning i framtiden

NAODEN S PRESENTATION. Index B 15/06/2018 Editor : D. ALLANIC Approver J. BILHEUR

Stort Nordiskt Vänortsmöte maj Rundabordssamtal Hållbar stadsutveckling, attraktiva städer 20 maj 2016

CEDEC Annual konferens

Energi- och klimatpolitikens inverkan på svensk massa- och pappersindustri

MOBILITY FUTURES. Maria Schnurr Sustainability Day january 2018, Handelshögskolan Göteborg

Sustainable transport solutions. Rolf Willkrans Sustainability & Public Affairs Volvo Group Headquarters

Vision 2025: Läkemedel i miljön är inte längre ett problem

Kjell Jansson VD, Svensk Energi

Solekonomi. Mot en solekonomi. Avancerad energiproduktion Energieffektiv produktion och/eller låga utsläpp

Environmental benefits CO 2

Transkript:

Energisystemet en framtidsutblick Mikael Odenberger Dept. Space, Earth and Environment Div. Energy technology 2018-08-30

The future power system? Transport Wave power Hydropower Transmission capacity Wind power Biomass Heat Industry Tidal power DSM Wave power Nuclear power Distribution capacity Solar power Storage Coal power with CCS Scenario

Samtidstrender inom energi Nollutsläpp av växthusgaser (CO2) Elektrifiering (Transporter, Industri etc) Sektoröverskridande kopplingar Samordning/samarbete Vad använder vi begränsade resurser till?

Hur varierar vind och sol? 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125 129 133 137 141 145 149 153 157 161 165 1 192 383 574 765 956 1147 1338 1529 1720 1911 2102 2293 2484 2675 2866 3057 3248 3439 3630 3821 4012 4203 4394 4585 4776 4967 5158 5349 5540 5731 5922 6113 6304 6495 6686 6877 7068 7259 7450 7641 7832 8023 8214 8405 8596 Solkraftproduktion (gult), västra Danmark, 2014, helår och sommarvecka Källa: Energinet.dk, http://energinet.dk/en/el/engrosmarked/udtraek-afmarkedsdata/sider/default.aspx

Hur varierar vind och sol? 1 150 299 448 597 746 895 1044 1193 1342 1491 1640 1789 1938 2087 2236 2385 2534 2683 2832 2981 3130 3279 3428 3577 3726 3875 4024 4173 4322 4471 4620 4769 4918 5067 5216 5365 5514 5663 5812 5961 6110 6259 6408 6557 6706 6855 7004 7153 7302 7451 7600 7749 7898 8047 8196 8345 8494 8643 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Vindkraftproduktion (grönt), västra Danmark, 2014, helår timvis (övre grafen) och månadsvis (nedre grafen) Källa: Energinet.dk, http://energinet.dk/en/el/engrosmarked/udtraek-af-markedsdata/sider/default.aspx

Vad händer med mycket vindkraft? [MW] 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0-500 -1000-1500 Västra Danmark, Vintervecka, 2014 1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97 103 109 115 121 127 133 139 145 151 157 163 Elanvändning Måste tillgodoses av annat än vindkraft

Traditionell syn Baslast/topplast 30000 Sveriges elanvändning över ett år 25000 20000 [MW] 15000 10000 5000 0 Baslast Tid Elanvändning i Sverige, helår, 2012 Källa: Nord Pool Spot, http://www.nordpoolspot.com/historical-market-data/

Current challenges The 100% renewable energy/power system Requires a paradigm (supply on demand=>demand to match supply) Implies replacement of the majority of present power plants (Renewables are the least cost alternative!) We need better understanding of our demands New demands come into play (e.g. EVs)

Solar PV employment level Conceptual map of measures to facilitate large amounts of VRES Reinforced local grids Batteries TRADE Power to heat Increased interconnector capacity Wind employment level

Slutsatser Ökad användning av vind- och solelsproduktion ger ökat behov av flexibilitet Mycket mer än batterier! Ett flertal verktyg finns att tillgå Låt oss inte fastna i nuvarande paradigm Vi måste lösa en rad närstående bekymmer MEN! (Svängmassa etc) Systemet är dynamiskt! Det såg mycket annorlunda ut för ~20 år sedan och kan ändras mycket de kommande 20 åren (ex. marknadsregler före 1996?) Det finns stora möjligheter i elektrifiering av sektorer som traditionellt sett är tunga på fossil energi

Möjligheter på kommunal/regional nivå Kommunala energibolag Energirådgivare/dialog med industri Kollektivtrafik Stadsplanering Byggnader (Nybyggnad OCH Användarfasen)

extra

MtCO 2 /year Where are we heading? 2010 5000 4000 EU CO 2 - emissions Statistics & targets 3000 Other (transport) 2000 1000 Industry Power & heat 0 1750 1800 1850 1900 1950 2000 2050 sources: [Boden et al., 2010; EC-JRC/PBL, 2009; European Commission 2011; EEA, 2015]

European electricity production (GWh) 5000000 4500000 A sustainable power system imply large scale employment of variable 4000000 3500000 3000000 2500000 2000000 1500000 1000000 500000 biogas peak peak biogas PV wind gas biomass re_chp coal fossil_chp lignite CCS nuclear hydro renewables 0 2020 2030 2040 2050

Wind and solar energy Variable availability Increased flexibility => higher employment Cost efficient CO 2 free energy Electrification of new demands Modular Small units Prosumers

Large scale introduction of variable renewable power Variation management strategies required for maximizing the value of wind and solar PV Shaping Absorbing Complementing Electricity Electricity Reduce curtailment and peak power More even costs on diurnal basis Electricity Fuel and heat Reduce curtailment Fewer low cost events Fuel Electricity Reduce peak power More even costs on yearly basis Batteries Power-to-heat Flexible thermal generation Load shifting Electrofuels Reservoir hydropower Pumped hydro Power to gas (hydrogen)

Diverse demands

E.g. Using flexibility in El. For heat

New demands require new methods (e.g. profiles)

Electrifying transportation Stavanger Bergen Large possibilities to influence interaction with the electricity system by strategy Charging home/work? Fast charging Electric road systems Electrofuels?

Different ways of using electricity for transport Electric vehicles (EV) n =73% Electric road systems (ERS) n=77% Hydrogen n=24% Electrofuels n=17% Static charging Home Work/public places Fast charging stations Dynamic charging Conductive Inductive (wireless) Water (H2O) + electricity H2 H2 + CO 2 e.g. methanol Directly/Optimised/ vehicle-to-grid (V2G) Lower fossil fuel demand biofuels) Increased electricity demand (and

Nettolast vid olika laddbeteende

Laddmönster

Inkopplad batterieffekt 60% elbilar (motsv 2 miljoner bilar)

Germany and Scandinavia with and without EVs in 2030 Source: Taljegard et al. 2018

Electrification of industry

Adding non-syncronous generation Source: Mark O Malley UCD

Marginal cost and price Marginal cost & Price [ /MWh] 100 80 60 40 20 0 Supply Demand 1 Demand 2 Demand 3 MC3 =? MC1 =? MC2 =? 0 5 10 15 Supply [GW]

Revenue Marginal cost & Price [ /MWh] 100 80 60 40 20 0 Supply Demand 1 Demand 3 If Demand 1 OPEX = revenue If Demand 3 OPEX < revenue, providing cost coverage of CAPEX and/or short term profit 0 5 10 15 Supply [GW]

How to finance peak units Marginal cost & Price [ /MWh] 100 80 60 40 20 0 Supply Demand 1 Demand 2 Demand 3 MC3 =? MC1 =? MC2 =? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Supply [GW]

Correct amount of peaker Marginal cost & Price [ /MWh ] 80 70 60 50 Price >> MC peaker owner earns money Someone will invest Price > MC peaker Short term profit cover CAPEX 10 11 12 13 14 15 Capacity deficit GW Marginal cost & Price [ /MWh ] 100 80 60 40 20 0 0 5 10 15 GW Capacity deficit Capacity surplus Capacity in balance Demand Capacity in balance Capacity surplus Demand

Wind System min load System max load Nordic average available capacity supply curve (simplified to technology classes) Intermittent availability reduces RES capacity Gas turbines Gas turbines Weighted average by availability (annual capacity factor) Average load CHP Coal Oil cond. CHP Coal Oil cond. Nuclear Nuclear Hydro

Our methodological framework Objectives (e.g. Cost minimization) Political Environment E.g. Policy/targets Technology Development Energy Sources Prices Availability Technical Energy System (TES) El. sector Energy tech. Energy flows Tran. Sector Energy Demand Sectors Regional Quality Duration/load Demands for: Housing Service Industrial goods Transportation Etc. TES-boundary

ELIN and EPOD -modellpaket

What is the impact of an electrified road sector on the power demand from the grid?

MtCO 2 /year 30 Carbon-intensive industry in the Nordic countries (without CCS) Reduced activity level refineries 25 20 15 10 5 0 2010 2020 2030 2040 2050 Biomass in iron and steel and cement industries Reduced fraction of clinker in cement BAT replacing existing process technology Existing measures NOT sufficient if to meet 2050 GHG emission targets 36 (14)

MtCO 2 /year 30 Carbon-intensive industry in the Nordic countries (with CCS) 25 20 15 10 5 0 2010 2020 2030 2040 2050 Large-scale introduction could come at a high price in terms of energy use Large volumes of CO 2 to handle With CCS total potential: 85% reduction in Year 2050 relative to 2010 37 (14)

All sectors matter supply chain cooperation necessary - Example cement to end products CLINKER PRODUCTION CONCRETE MANUFACTURING Civil engineering Transport infrastructure CEM I Hydraulic works Other RMC Non-residential buildings Public Grey clinker CEM II Commercial PCE Other White clinker Residential buildings CEMENT PRODUCTION Blended cements White cements PCP Multi-dwelling houses Single detached houses Other Rootzén and Johnsson (2017)

Nordisk basindustri Åtgärder för att uppfylla långsiktiga utsläppsmål kostar 100 /ton CO 2 Handel med utsläppsrätter EU-ETS < 10 /ton CO 2

Nya sätt att prissätta koldioxid behövs Nordisk basindustri Åtgärder för att uppfylla långsiktiga utsläppsmål kostar 100 /ton CO 2 EU-ETS < 10 /ton CO 2 Rootzén and Johnsson, (2015) Se http://www.dn.se/debatt/plan-saknas-for-attminska-basindustrins-klimatpaverkan/

Optimal laddning och urladdning till nät Laddprofilen för den genomsnittliga flottan Exempel på 3 av 200 profiler En vecka

Optimal laddning och urladdning till nät Laddprofilen för den genomsnittliga flottan Urladdning tillbaka till elnätet