Utvecklingsvägar för Europas energisystem Filip Johnsson Institutionen för Energi och miljö, Energiteknik 412 96, Göteborg filip.johnsson@chalmers.se Chalmers energidag, 4 november, 2010
Stora investeringar i energisystemet under kommande decennier Minskad klimatpåverkan Säkerställd försörjningstrygghet (Security of Supply) Bibehållen konkurrenskraft
Begränsa den globala temperaturökningen med 2ºC: 50 till 85% minskning av globala CO2 utsläpp till år 2050
Begränsa den globala temperaturökningen med 2ºC: 50 till 85% minskning av globala CO2 utsläpp till år 2050 Minskad energianvändning - Befolkning - Teknik - Välstånd och livsstil - Effektivisering Byta bränsle - Förnybart - Kärnkraft - Kol till gas Fånga in och lagra koldioxid - Från stora punktkällor (kraftverk, industrier, vätgasproduktion) - Kolfixering - markanvändning (Land Use Change and Forestation- LUCF)
Viktigt utgå från existerande energiinfrastruktur
El och värmeproduktion Chalmers University of Technology
Electricity generation [TWh] Chalmers University of Technology Pathway for EU-27 (plus Norway) med effektiviseringar EU 20-20-20 target 1 by 2020, 85% CO 2 reduction by 2050 5000 4500 < 50 /t CO 2 up to 2045 Green certificate price 20-25 /MWh 4000 3500 biomass & waste New Gas Hard coal CCS 3000 2500 Gas Wind New Hard coal New Lignite Lignite CCS Nuclear reinvestments 2000 1500 Hard coal Lignite New Biomass & waste New Wind Others 1000 Nuclear 500 Hydro Hydro replacements 0 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Year Odenberger, M., Johnsson, F., Energy Procedia, in press (2010) 1 Recalculated to electricity generation sector, based on PRIMES
Biomassa CCS Vindkraft Nät Exempel
Sameldning av biomassa i befintliga kraftverk
Mycket stora tillgångar av fossila bränslen Dagens ekonomiskt utvinnbara reserver = samlad utsläppspotential på ca 760 GtC (miljarder ton kol). Total kolbudgeten detta århundrade för att begränsa temperaturhöjningen till mellan 1.9 och 4.4ºC = 375-600 GtC (IPCC)
CO 2 Capture, Transport & Storage (CCS) Avskiljning, transport och lagring av koldioxid (CCS)
Oxyfuel combustion for CO 2 capture Research and development Chalmers University of Technology Jänschwalde 250 MW demonstration plant Commercial plant Chalmers 100kW research plant Vattenfall 30MW pilot plant 2010 2015 2020
Var hamnar CCS? Utan effektiviseringar Med effektiviseringar Total captured 2020-2050: 24.2 Gton CO 2 Total captured 2020-2050: 15.2 Gton CO 2 Hard coal CCS Lignite CCS Lignite & Hard coal CCS Hard coal CCS Lignite CCS Lignite & Hard coal CCS Numbers: captured 2020-2050 in Mton 220 Numbers: captured 2020-2050 in Mton 260 200 160 50 1280 75 1100 600 4260 3070 450 1240 3470 1280 140 6160 800 260 120 100 2220 80 4140 30 675 120 70 2050 334 1190 265 1500 1090 Odenberger, M., Johnsson, F., Energy Procedia, in press (2010)
Storskalig integrering av vindkraft
Interconnector cables, existing and new (in 2030) Existing cables New cables 0.1 New cables in GW by 2030 Policy scenario, 27.6 GW Market scenario, 17.8 GW 0.35 0.35 0.95 2.05 0.95 1.5 0.6 0.75 0.75 1.3 1. 5 1.2 0.5 2.2 2.3 0.98 1.1 2.7 2.7 2.4 2.1 1.8 1.6 0.65 0.33 0.12 1.00.4 0.6 0.7 0.8 0.8 0.4 0.5 4.9 0.6 0.1 0.5 Med effektiviseringar Utan effektiviseringar Odenberger, M., Johnsson, F., Energy Procedia, in press (2010)
Storskalig integrering av vindkraft Balans mellan investering i vindkraft och transmissionskapacitet och allokering av vindkraft med avseende på vindförhållanden Fri allokering mer kostnadseffektivt jämfört med nationella mål för vindkraft Sverige kan bli betydande exportör av grön el NL 700 [MW] 1600 950/ 1500 3330 600 2500 /2150 740 4600 600 1300/1700 460/390 1200 900 5200 /2300 600 700 3060 550 /800 7000 1350 100 1600 /1200 PL ES RU C
Integration stationary and transport sectors Plug In Hybrid Electric Vehicles (PHEV) - High overall conversion efficiency - Centralized emissions for fossil fuel share (CCS possible) - Act as moderator for intermittent power generation - Act as control power profit for car owner
Sammanfattningsvis Problemet: Det finns för mycket fossila bränslen, speciellt av kol Tekniker och åtgärder: Vi behöver samtliga Viktigt ta hänsyn till befintlig infrastruktur Biomassa en mängd möjligheter CCS viktig teknik om lyckas, lättare att få till stånd bindande klimatavtal Storskalig integration av vindkraft - möjligheter till minskning av intermittenta effekter (tex energilager tex PHEV) Betydande möjligheter till effektivisering Styrmedel: Det måste till en kostnad att släppa ut koldioxid, 100 /ton CO 2 till 2050 Vi måste börja ställa om nu! Chalmers har redan börjat