Energirelaterad fordonsforskning 2016: Vätgas från el ur ett kraftnätsperspektiv Clarion Post Göteborg 5 april 2016 Lennart Söder Professor Elektriska Energisystem, KTH
Idag bränsle: kr / kwh Kraftverk Kr / MW + kr/kwh + El: kr / kwh Dvs: Elen blir dyrare än bränslet
I morgon El: kr / kwh Elektrolys mm + kr / MW kr/kwh bränsle Vätgas/metan: kr / kwh Dvs: Bränslet blir dyrare än elen
Beräkningar baserade på denna rapport:
Metan från el enligt ÅF:s rapport
Kostnad för metan från el enligt ÅF:s rapport
Kostnad för metan från el enligt ÅF:s rapport Referensfall: Ersättning för metan, syre och värme (närhet till fjärrvärmenät). Anläggningen är uppkopplad till elnätet, inkluderar nätavgift. Distribution: metanet komprimeras och fraktas på lastbilsflak, 10 mil. Säljs för 11,60 SEK/Nm 3 Driftstid för anläggningen är 3000 h. Elpriset måste vara -20 öre/kwh
Kostnad för metan från el enligt ÅF:s rapport Referensfall: Ersättning för metan, syre och värme (närhet till fjärrvärmenät). Anläggningen är uppkopplad till elnätet, inkluderar nätavgift. Distribution: metanet komprimeras och fraktas på lastbilsflak, 10 mil. Säljs för 11,60 SEK/Nm 3 Driftstid för anläggningen är 3000 h. Elpriset måste vara -20 öre/kwh Alternativ: Elpris 30 öre/kwh 20,1 SEK/Nm 3
Kostnad för vätgas från el baserat på ÅF:s rapport Kostnad för vätgas: Elinköp, beakta verkningsgrad Realränta Investering i elektrolysörer, livslängd Underhåll Elnätsavgift Beakta driftstid Distributionskostnad Intäkt från syrgas
Kostnad för vätgas från el baserat på ÅF:s rapport
I morgon El: kr / kwh Elektrolys mm + kr / MW kr/kwh bränsle Vätgas/metan: kr / kwh -20-60 öre/kwh + elnät Investering 5-15 MSEK Driftstid 3000-6000 h + distribution 0,80-1,60 kr/kwh
Var kommer elen från till vätgas-produktion? Kortsiktigt: - Inte från vattenkraft: Det regnar inte mer pga detta - Inte från vindkraft: Det blåser inte mer pga detta - Oftast ej från kärnkraft då de redan kör max - Eventuellt bio-chp, men troligen fossilt Långsiktigt: - Beroende på vad som byggs
Sveriges elproduktion år 2015, Totalt 159 TWh, export: 22 TWh Vindkraft, 16,5 TWh Kärnkraft Kraftvärme Ind. Kraftvärme Vattenkraft Kondens
Rapport: 22 juni 2014 Studerar: Balansering från timme till timme. Ingen kärnkraft. Hög vind+sol / låg elförbrukning Låg vind+sol / hög elförbrukning Vattenkraftsreglering Effektvärden kommenteras Överföring Kan laddas ner från KTH:s hemsida enligt nedan EXCEL-fil för beräkningar http://kth.diva-portal.org/smash/record.jsf?searchid=1&pid=diva2:727697
Om 100% förnybart Svensk Elproduktion: Totalt 145,6 TWh (Framtiden: samma nivå som 2011) 40%
MWh/h x 10 4 C3: Underskotts-situation låg sol+vind: januari 2.5 2 1.5 1 Elförbrukning Vattenkraft Vindkraft Solkraft Värmekraft 0.5 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Förbrukning från 14 januari till 30 januari Hög vind minska kraftvärmen
Energinivå [MWh/h] C3: Underskotts-situation (årsbasis) 5000 4000 3000 Max nivå: 5081.27 MW Antal timmar med behov: 765 h Energi: 1.259 TWh 2000 1000 0 0 500 1000 1500 Antal timmar med behov av mer produktion Kostnad för detta: 1,5 öre/kwh.
MWh/h C2: Överskotts-situation (augusti) 16000 14000 12000 Elförbrukning Vattenkraft Vindkraft Solkraft Värmekraft 10000 8000 6000 4000 2000 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 Förbrukning från 1 augusti till 10 augusti Inte OK: pga 83% gräns, min-vattenkraft, min-kraftvärme
MWh/h C2: Överskotts-situation (augusti) 16000 14000 12000 Elförbrukning Vattenkraft Vindkraft Solkraft Värmekraft 10000 8000 6000 4000 2000 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 Förbrukning från 1 augusti till 10 augusti Nu OK: pga 83% gräns, min-vattenkraft, min-kraftvärme
Energinivå [MWh/h] 830 timmar med:marginal-kostnad 0 kr/kwh C2: Överskott under ett år 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 Max nivå: 9510 MW Antal timmar med behov: 860 h 830 timmar med överskott om Sverige är isolerat och ingen annan överskotts -hantering 1000 Energivolym: 1.63 TWh 0 0 200 400 600 800 1000 1200 Antal timmar med överskott/möjlighet till export
I morgon: Använd bara: 830 timmar med:marginal-kostnad 0 kr/kwh El: kr / kwh Elektrolys mm + kr / MW kr/kwh bränsle Vätgas/metan: kr / kwh 1,46-2,58 kr/kwh
I morgon: Använd bara: 830 timmar med:marginal-kostnad 0 kr/kwh El: kr / kwh Elektrolys mm + kr / MW kr/kwh bränsle Vätgas/metan: kr / kwh Slutsats: Använd rimliga antaganden för att få rimliga resultat 1,46-2,58 kr/kwh
Reserv-slides Lennart Söder Professor Elektriska Energisystem, KTH
Kostnad för vätgas från el baserat på ÅF:s rapport Ränta: 3%, underhåll: 3%/år av investering, elnät: 25 öre/kwh, syrgas: enligt ÅF, verkningsgrad 70%, 15 år, distribution: enligt ÅF Investering enligt Benjaminsson et al Storhet 1 2 3 4 Investering [MSEK] 14,4 14,4 14,4 14,4 Elpris [öre/kwh] -20 20 20 30 Driftstid [h/år] 3000 4000 6000 6000 Vätgas kr/kwh 1,10 1,55 1,44 1,58 Inklusive distributionskostnad/h enligt ÅF: 1,80/Nm 3 : 0,60 kr/kwh
Kostnad för vätgas från el baserat på ÅF:s rapport Ränta: 3%, underhåll: 3%/år av investering, elnät: 25 öre/kwh, syrgas: enligt ÅF, verkningsgrad 70%, 15 år, distribution: enligt ÅF Investering enligt Mohseni et al Storhet 1 2 3 4 Investering [MSEK] 4,7 4,7 4,7 4,7 Elpris [öre/kwh] -20 20 20 30 Driftstid [h/år] 3000 4000 6000 6000 Vätgas kr/kwh 0,79 1,32 1,28 1,43 Inklusive distributionskostnad/h enligt ÅF: 1,80/Nm 3 : 0,60 kr/kwh