Klima-, Energi- og Bygningsudvalget 2011-12
KEB Alm.del Bilag 114
Offentligt
BRINT TIL TRANSPORT IDANMARK FREM MOD 2050Bidrag til elektrisk transport, vækst,CO2reduktion og fossil uafhængighedDecember 2011 – endelig udgaveBAGGRUNDSRAPPORT
BENZIN/DIESEL
BATTERI/HYBRID
BRINT
www.hydrogennet.dkwww.hydrogenlink.net
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
Baggrund & introduktionBetydelige midler er blevet investeret på internationalt plan i udvikling af brint ogbrændselsceller de seneste 10 år, bl.a. hos de ledende bilproducenter. Alene i Dan-mark har virksomheder sammen med bidrag fra offentlige programmer investeretto milliarder kroner siden 2001. Investeringerne har bidraget til at udvikle og mod-ne brint og brændselsceller så at en markedsintroduktion kan påbegyndes fra 2015.Med Regeringens nye udspil ”Vores Energi”, hvor der sigtes mod en omstilling til etfossilt uafhængigt samfund i 2050, er det oplagt at brint inkluderes som et af mangeteknologier der kan bidrage til at løse udfordringen indenfor transportsektoren.Foreningen Hydrogen Link Danmark samt udvalgte danske aktører under Brint ogBrændselscelle Partnerskabet i Danmark har derfor udarbejdet denne analyse sombeskriver et muligt bidrag tilelektrisk transport, vækst, CO2reduktion og fossil uaf-hængighedved introduktion af brint til transport i Danmark frem mod 2050.Analysen tager udgangspunkt i en mulig andel af brintbiler i den danske bilpark i2050 på 50% og de afledte effekter for indfrielsen af de energipolitiske målsætnin-ger for fossil uafhængighed, og ikke mindst det betydelige potentiale for dansk eks-port af brint og brændselscelle teknologi og afledte arbejdspladser. Ligeledes er bi-draget fra brint til transport i forhold til balancering af en øget andel af fluktuerendevedvarende energiproduktion analyseret.Rapporten er udarbejdet på basis af analyser foretaget i tidligere og igangværende”brint til transport” projekter støttet af bl.a.:•Energistyrelsen (EUDP)•Trafikstyrelsen (Center for Grøn Transport)•Erhvervs & Byggestyrelsen (Program for Brugerdrevet Innovation)•European Fuels Cells & Hydrogen Joint UndertakingLigeledes er analyserne sket i dialog med internationale bilproducenter & energisel-skaber og på basis af lignende analyser i bl.a. Tyskland, Japan & Sydkorea.Denne baggrundsrapport samt både en kort og udvidet grafisk sammenfatningaf hovedresultater kan findes på:www.hydrogenlink.net
Yderligere informationerFlemming Wennike, Foreningsleder, Hydrogen Link Danmark,[email protected]Aksel Mortensgaard, Direktør, Brint & Brændselscelle Partnerskabet,[email protected]Mikael Sloth, Business Development Manager, H2 Logic A/S,[email protected]
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side2af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
Sammenfatning af hovedresultaterNedenfor er analysens hovedresultater sammenfattet i forhold til rapportensefterfølgende hovedafsnit. For yderligere uddybning henvises til de respektiveafsnit.
1. Brint i et fossilt uafhængigt energisystemBrint som brændstof i elbiler & lager for vedvarende energiDen stigende mængde fluktuerende vedvarende elektricitet kan lagres i brint vedspaltning af vand. Efterfølgende kan brint kan bruges som brændstof i elbiler eller tilproduktion af gasser eller flydende brændstoffer baseret på vedvarende energi.Brug af brint i elbiler giver særlig høj værdi da fossilt brændstof erstattes. Brintpro-duktion kan ske ved tankstationer og restvarme kan med fordel udnyttes til fjern-varme for at øge energiudnyttelsen.Den betydelige produktions- og lagerkapacitet på brint tankstationer vil kunne an-vendes til at balancere vedvarende energi. I perioder med overskud af elektricitetkan brint produktionen øges og ved underskud af elektricitet kan produktionenstoppes. Forsyning af 50% af bilparken med brint i 2050 vil kræve installering af1GW elektrolyse effekt som kan stoppes i kortere perioder. Dette svarer til 10% afdet samlede øjeblikkelige balanceringsbehov i 2050.I perioder med betydelig mangel på elektricitet kan brændselscelle kraftværker vedtankstationerne producere elektricitet og varme. Eksempelvis er danske aktøreraktive indenfor udvikling af stationære SOFC brændselsceller til kraftværker. Billigebrændselsceller fra transportsektoren vil ved en investering på 9-18 milliarder kro-ner kunne levere det maksimale øjeblikkelige spidsbelastningsbehov i 2050. På sigtkan brintbiler eventuelt også levere elektricitet i kortere perioder til elnettet hvisder udvikles en forretningsmodel som er rentabelt og fordelagtigt for bilejerne.80.000 brintbiler eller blot 5,6% af alle brintbiler i 2050 vil kunne levere det øje-blikkelige balanceringsbehov på 6GW.Foruden de betydelige balanceringspotentialer er brint såvel som batterier også enforudsætning for at den danske bilpark kan omstilles til fossil uafhængighed i 2050.Andre teknologier er dog også nødvendige da det vil tage tid at introducere brint &batterier. Hybridbiler kan derfor sikre et vigtigt bidrag indtil brint & batterier opnårstor udbredelse, mens biobrændstof med fordel kan prioriteres til tung transporthvor elektrisk fremdrift ikke er mulig samt hybridbiler og kraftværker.Hvad angår brint og batterier tilfredsstiller teknologierne forskellige kørselsbehov.Batterier er velegnede til korte ture i mindre biler og hvor langsom opladning ertilstrækkelig, mens brint kan anvendes til længere ture i større biler og hvor hurtigoptankning på 3 minutter er nødvendig. De større biler udgør 50% af bilparken og75% af CO2udledningen, så brint kan derfor bidrage med en betydelig reduktion.
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side3af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
2. Dansk-Skandinavisk styrkeposition & mulighederBetydelige investeringer og en international positioneringDanmark har verdens højeste investeringsniveau i forsknings-, udviklings- og de-monstrationsaktiviteter (F/U/D) indenfor brint & brændselsceller målt pr. BNP.Danske virksomheder med bidrag fra offentlige programmer har således siden 2001investeret 2 mia. kroner i F/U/D indenfor brint og brændselsceller. Indsatsen harudviklet teknologierne til et niveau hvor næste skridt er markedsintroduktion.Siden 2008 er demonstrationsaktiviteter for 125 millioner kroner indenfor brint tiltransport blevet igangsat i Danmark. Alene i løbet af efteråret 2011 er forskning ogudvikling for mere end 120 millioner kroner blevet igangsat.På basis af investeringerne er adskillige danske virksomheder derfor aktive indenforbrintproduktion, lagring og optankning. Danske teknologier til brint produktion ersåledes blandt de mest effektive i verden og danske aktører er nogle af de få i verdensom besidder teknologi til hurtig optankning af brint.Siden 2006 har danske aktører samarbejdet med de resterende Skandinaviske landeunder”Scandinavian Hydrogen Highway Partnership”med henblik på at sikre områ-det som ét blandt de første i verden hvor brint til transport introduceres på marke-det. Siden 2006 er 0,5 mia. kr. blevet investeret i udvikling og afprøvning på tværs aflandende. Bl.a. er 10 brint tankstationer blevet etableret så at Skandinavien i dag haret af de mest dækkende netværk af tankstationer i verden. Frem mod 2015 er derplaner om at udbygge netværket så at det bliver muligt at køre på tværs af landendepå brint. De betydelige resultater har også sikret aktiv afprøvning af brintbiler frabilproducenterne Daimler og Hyundai, ligesom at der er indledt dialog og samarbej-der med samtlige ledende bilproducenter i verden indenfor brint til transport.
3. Status & potentiale brintbiler 2012-2050Effektivitet, pris og udrulning frem mod 2050Alle ledende bilproducenter har investeret i udvikling af brintbiler siden 1990’erne.I 2009 underskrev bilproducenter en erklæring om markedsintroduktion omkring2015 og i løbet af 2011 har Daimler og Hyundai besluttet start af præproduktion.Ligeledes har flere bilproducenter genbekræftet 2015 målsætningen.Udmeldingerne skyldes betydelige tekniske fremskridt de senere år hvor bl.a. hurtigopstart af brændselsceller ved minus 30 grader og dynamisk drift er opnået. Ligele-des er levetid ved drift i biler på 3.500 timer blevet demonstreret og mere end 7.000timer i laboratorium, hvor målsætningen er 5.000 timer eller mere end 200.000 km.Rækkevidden er blevet betydelig øget til mere end 500 km uden at begrænse plads ibilen. Optankningen er internationalt standardiseret og kan foretages på 3 minutter.Hvad angår energieffektivitet udnytter brintbiler energien op til dobbelt så godt somtilsvarende benzinbiler. Brændstof forbruget varierer fra 25-35 km/liter benzin
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side4af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
ækvivalent for en normal størrelse bil med samme rækkevidde og hurtige optank-ning som benzin og med potentiale for at nå mere end 40 km/liter i 2035.Brændselsceller til brintbiler har potentiale for stor prisreduktion ved massepro-duktion. Forventningen fra 11 bilproducenter er således en pris på €43/kW i 2020ved 1 mio. stk. Frem mod 2050 forventes en årlig prisreduktion på niveau med ud-viklingen indenfor sol & vind.Prisreduktionspotentialet er tilstrækkeligt til at brintbiler på sigt kan konkurreremed benzin. Fra 2025 forventes det at brint begynder at nærme sig de totale om-kostninger pr. kørt km for benzin. I 2050 forventes brintbiler at være billigst i destørre biler som udgør 50% af bilparken og 75% af CO2udledningerne.En forlængelse til 2015 af den nuværende fritagelse for danske registreringsafgifterfor brintbiler kan gøre brintbiler konkurrencedygtige. I takt med at prisen på brint-biler reduceres kan registreringsafgiften øges i Danmark frem mod 2025.Dansk fossil uafhængighed i 2050 i bilparken vil kræve tæt ved 100% andel af foru-reningsfrie biler i bilparken. Begrænset mængde biomasse og eventuel prioriteringtil tung transport nødvendiggør introduktion af brint-, batteri- og hybridbiler. Hvadangår batteri- og hybridbiler forventes disse kun at udgøre 50% af bilsalget i 2050,hvorfor et dansk mål om fossil uafhængighed også kræver brug af brint til transport.Med en dansk ambitiøs udrulning kan batteri/hybrid udgøre 45% og brint 50% afbilparken i 2050. På trods af den høje andel for brintbiler i 2050 vil andelen i 2025kun udgøre 4,6% af bilparken, svarende til 108.000 biler. For at nå 50% af bilparkeni 2050 skal brintbilers andel af det årlige nysalg dog nå 50% allerede i 2036. Ande-len for hver brintbil model kan i starten ikke forventes at overstige TOP-75 for ben-zin modeller (1,3%). På sigt kan andelen for hver brintbil model potentielt stige tilgennemsnittet for TOP-10 (2,7%). For at nå 50% andel af nysalget i 2036 skal antal-let af brintbil modeller således nå minimum 36 stk. for at holde sig under snittet forTOP-75. Bilsalget i Danmark i 2008 var fordelt på 456 forskellige bil modeller.
4. Status & potentiale brint infrastruktur 2012-2050Effektivitet, investering og udrulning frem mod 2050Udgangspunktet for en dansk brint infrastruktur er at brintproduktion sker vedtankstationen ud fra elektricitet. Alle tankstationer forudsættes at tilbyde 3 minut-ters optankning ved højt tryk så at lang rækkevidde tilsvarende benzin sikres.Frem mod 2015 bygges små og billige stationer for at sikre et højt antal og dermedet dækkende netværk af tankstationer. Det vil kunne muliggøre en markedsintro-duktion i 2015 af brintbiler da et sådant netværk vil sikre, at der er mindre end 150km til nærmeste tankstation og at 50% af befolkningen vil have mindre end 15 kmtil nærmeste tankstation og 35% vil have mindre end 10 km. Et landsdækkende net-
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side5af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
værk i 2015 på 15 stk. brint tankstationer vil kræve en investering på 90 millionerkroner.Fra 2015 og frem mod 2025 øges størrelsen af stationer i takt med stigende brintefterspørgsel og netværket udbygges til 185 stationer som kan forsyne 4,6% af bil-parken med brint. I takt med øget antal køretøjer og større stationer stiger udnyttel-sen af infrastrukturen og dermed også rentabiliteten. Fra omkring 2017 og frem kander opnås en stigende rentabel drift af infrastrukturen. Et samlet netværk af brinttankstationer som kan forsyne 4,6% af bilparken i 2025 vil andrage 1,7 mia. kr.Frem mod 2050 kan forsat udbygning til 450-1.000 stationer ske på kommerciellevilkår i takt med øget efterspørgsel efter brint.I infrastruktur udrulningen forudsættes brint solgt til bilejere ved en pris som sikrersamme omkostning pr. kørt km som på benzin. Indkøb af elektricitet til brintproduk-tion sker på markedsvilkår og alle gældende elafgifter betales og der svares fuldmoms af brint salget. Der antages en stigning i både el- og brintpris på 4,5% om åretsvarende til de sidste 10 års stigning i salgsprisen for benzin i Danmark. Efter 2025kan elektricitet og brint eventuelt pålægges afgifter for at regulere overskuddet.De løbende infrastrukturinvesteringer frem mod 2025 vil betyde et stigende akku-muleret negativt resultat. Investeringstrækket vil nå et minus på 684 mio. kr. i 2021hvorefter resultatet løbende forbedres. Uden støtte kan en simpel tilbagebetaling afinvesteringen opnås efter 2025 (uden rente). Rammebetingelser kan fremrykketilbagebetalingstiden og gøre investeringen attraktiv for private investorer.
5. Partikel & CO2reduktionspotentiale 2012-2050Besparelse i helbredsomkostninger & reduktion af CO2emissionerDa eneste udstødning fra brintbiler er vand kan lokal partikelemission helt undgås.Helbredsomkostninger relateret til partikler fra bilparken i Danmark udgjorde i2008 1,5 mia. kr. Introduktion af 50% brintbiler i bilparken kan give en årlig bespa-relse i helbredsomkostninger på 225 mio. kr. i 2050. Samlet kan brintbiler sparesamfundet 4 mia. kr. i helbredsomkostninger fra 2020-2050.Udgangspunktet for en dansk introduktion af brint til transport er at anvende elek-tricitet til produktion af brint. CO2emissioner fra brintbiler frem mod 2050 vil der-for være knyttet til den forventede udvikling i CO2indholdet i dansk elektricitet.En dansk målsætning om 100% vedvarende energi i elforbruget i 2035 vil bidrage tilat reducere CO2indholdet for elektricitet. Frem mod 2035 kan CO2indholdet forelektricitet falde fra 544 gram/kWh i 2008 til blot 11 gram. Anvendes ”grøn strøm”indkøbt via CO2certifikater kan CO2emissionen helt elimineres.Med et energiforbrug over hele energikæden pr. kørt km på 0,498 kWh/km i enbrintbil i 2011 vil den udlede 251 gram CO2pr. km ved brug af elektricitet uden CO2certifikater. Forbedret produktionsteknologi og biler kan reducere energiforbruget
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side6af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
til 0,298 kWh/km i 2035 og kombineret med øget andel af vedvarende energi kanCO2udledningen falde til 3 gram pr. kørt km. Ved brug af elektricitet indkøbt medCO2certifikater udleder brintbiler ingen CO2. Energi forbrugt på alle brint tankstati-oner i Danmark i dag indkøbes med CO2certifikater.Anvendes elektricitet uden CO2certifikater til brint produktionen vil brintbiler iperioden 2015-2024 øge CO2emissionen med samlet 68.000 tons. Den lave mængdeskyldes at brintbiler i 2024 kun vil udgøre 3,5% af bilparken. Fra 2025-2050 vil øgetandel af vedvarende energi imidlertid resultere i årlige besparelser i CO2emissioner.Samlet kan brintbiler give en besparelse på 2,1 millioner tons CO2årligt i 2050 og33,6 mio. tons i perioden 2015-2050 ved brug af elektricitet uden CO2certifikater.Ved brug af elektricitet med CO2certifikater kan CO2emissionen fra brintbiler heltelimineres og den årlige besparelse i 2050 øges til 2,2 mio. tons CO2og den samledebesparelse for 2015-2050 øges til 37,4 mio. tons CO2.Sammenligningen er sket med en forventet reduktion i CO2emissioner fra ben-zin/diesel biler (kombineret) fra 168 gram/km i 2010 til 95 gram/km i 2050.
6. Eksport & arbejdspladser i brint infrastrukturMarkedspotentiale, antal jobs og værditilvækstFremstillingen af brint infrastruktur involverer allerede i dag en stærk dansk værdi-kæde hvor adskillige danske teknologier og kompetencer indgår. En dansk brinttankstation består således af mere end 3.000 del-komponenter, hvor 30% er produ-ceret i Danmark og involverer mere end 40 danske virksomheder. Samlet skaberfremstillingen af én brint tankstation beskæftigelse i ét år for 4,5 danskere.Brint infrastruktur rummer et stort eksportpotentiale for danske virksomheder.Eksportpotentialet for dansk brint infrastruktur i EU er vurderet til 3-5 mia. kr. år-ligt frem mod 2050. Inkluderes andre områder af verden er potentialet 7-10 mia. kr.årligt frem mod 2050. En sådan eksport kan skabe grundlag for mellem 2.000-6.000arbejdspladser i Danmark.Da dansk brint infrastruktur har en høj andel af dansk udviklede og produceredekomponenter betyder det også at der skabes høj værdi i Danmark ved eksport afbrint infrastruktur. I 2011 var værditilvæksten 742.000 kr. pr. heltidsbeskæftigetindenfor brint infrastruktur. Dette er over niveauet for både energiindustrien ogden samlede industri. Fortsat forskning & udvikling kan bidrage til at fastholde ni-veauet i takt med øget konkurrence.
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side7af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
7. Rammebetingelser & omkostninger 2012-2025Forslag til rammebetingelser & beregnede samfundsomkostningerAfgørende for introduktionen af brint til transport er etableringen af offentligerammebetingelser som kan tilskynde private investeringer. Forskellige tiltag fremmod 2025 kan bringe teknologien og markedet til et stadie hvorfra fortsat udrulningfrem mod 2050 kan ske på kommercielle vilkår og med fuld afgiftsbidrag.Etablering af en infrastrukturpulje på 45 millioner kroner kan bidrage med 50% tilinvesteringen på 90 millioner kroner i et landsdækkende netværk af 15 brint tank-stationer frem mod 2015. Det kan ske ved at etablere en infrastruktur pulje someksempelvis udmøntes gennem EUDP’s årlige ansøgningsrunder. Puljen kan medfordel kombineres med en tilsvarende for opladningsinfrastruktur til batteribiler,for derved at sikre koordinering og synergi mellem teknologierne.Forsøgsprojekter eksempelvis under Trafikstyrelsen kombineret med en forlængel-se af fritagelsen for registreringsafgift for brintbiler frem mod 2015 kan skabegrundlag for påbegyndelsen af en markedsintroduktion af brintbiler.I løbet af 2012 bør en langsigtet national udrulningsstrategi for både batteri- ogbrintbiler formuleres. Strategien kan bidrage til dels at sætte de offentlige rammerfor udrulningen fra 2015-2025 samt belyse perspektiverne frem mod 2050.Forlængelse af afgiftsfritagelsen til 2015 kan gøre brintbiler konkurrencedygtige.I takt med at prisen på brintbiler reduceres kan registreringsafgiften øges frem mod2025. Afgiften bør indfases i tempo som sikrer at brintbiler løbende er konkurren-cedygtige. Samlet provenutab i afgiftslempelser for 108.000 brintbiler (4,6% af bil-parken) frem mod 2025 er estimeret til 1,45 milliarder kr. Brint forudsættes intro-duceret i de større biler, mens batterier med fordel kan prioriteres i de mindre biler.Rammebetingelser kan gøre det attraktivt for virksomheder at investere i brintin-frastruktur. 30% investeringstilskud i perioden 2015-2020 og med fuld udfasningfrem mod 2025 vil være på niveau med Regeringens forslag om støtte til biogas via”Igangsætningspuljen”. Et gennemsnitligt tilskud på 41 øre/kWh brint optanketfrem mod 2025 og med fuld udfasning i 2025 vil være på niveau med det nuværendetilskud til elektricitet fra biogas anlæg. Det samlede tilskud til brint infrastruktur forperioden 2015-2025 vil andrage 1,075 mia. kr. med fuld udfasning i 2025.Rammebetingelserne for brint infrastruktur kan fremrykke tilbagebetalingen forinfrastruktur investeringen frem mod 2025 fra netop 2025 til 2022. Dermed er til-bagebetalingen indenfor en tidshorisont som er attraktiv for private investorer. Li-geledes reduceres investeringstrækket fra 684 mio. kr. i 2021 til 310 mio. kr. i 2019.Garanterede lån fra eksempelvis investeringsbanker kan bidrage til finansieringen.Udstedelse af infrastruktur licenser kan også bidrage til at gøre investering attraktiv.Fra 2025 og frem kan afgifter på elektricitet og brint løbende øges.
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side8af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
IndholdsfortegnelseBaggrund & introduktion...................................................................................... 2Sammenfatning af hovedresultater.................................................................... 31. Brint i et fossilt uafhængigt energisystem ................................................. 101.1 Brint som brændstof i elbiler .....................................................................................................111.2 Brint som lager for vedvarende energi..................................................................................131.2.1 Brintproduktions- og balanceringskapacitet & elforbrug frem mod 2050......................141.2.2 Brintlagrings- & balanceringskapacitet på tankstationer frem mod 2050 .....................151.2.3 Brintlagrings- & balanceringskapacitet i brintbiler frem mod 2050..................................16
2. Dansk Skandinavisk styrkeposition og muligheder ............................... 172.1 Scandinavian Hydrogen Highway Partnership .................................................................172.2 Dansk styrkeposition indenfor brint & brændselsceller ..............................................19
3. Status og potentiale brintbiler 2012-2050 ................................................ 213.1 Status & energiforbrug brintbiler samt markedsplaner...............................................213.2 Pris for brintbiler og reduktion frem mod 2050 ..............................................................233.3 Potentiel udbredelse af brintbiler i Danmark frem mod 2050 .................................25
4. Status og potentiale brint-infrastruktur 2012-2050 .............................. 274.1 Brint infrastruktur koncept & udrulning..............................................................................274.2 Brint infrastruktur drift & investering ..................................................................................304.2.1 Brint infrastruktur energieffektivitet & drift ...................................................................................304.2.2 Brint infrastruktur investering ...............................................................................................................32
5. Partikel & CO2reduktionspotentiale 2012-2050..................................... 335.1 Reduktion af partikel emissioner & helbredseffekter ...................................................335.2 Samlet energieffektivitet & reduktion af CO2udledning ..............................................345.2.1 Udvikling i brintbil ”Kilde-til-Hjul” energiforbrug frem mod 2035......................................345.2.2 Udvikling i CO2emissioner fra elproduktion i Danmark frem mod 2050..........................355.2.3 Udvikling i CO2emissioner pr. kørt km i Danmark frem mod 2050 .....................................365.2.4 Reduktion i CO2emissioner fra brintbiler frem mod 2050........................................................37
6. Eksport & arbejdspladser i brint infrastruktur ....................................... 386.1 Værdikæden for dansk brint infrastruktur teknologi....................................................386.2 Eksport- og arbejdsplads-potentiale for brint infrastruktur .....................................396.3 Eksport værditilvækst indenfor brint infrastruktur ......................................................40
7. Rammebetingelser & omkostninger frem mod 2025 ............................. 417.1 2012 – 2015 Demonstration og lempet afgift ...................................................................427.2 2015–2025 Opbygning af kritisk masse, øget afgift/udfasning af tilskud ..........437.2.1 Indfasning af registreringsafgift på brintbiler ...............................................................................437.2.2 Udfasning af tilskud til brint infrastruktur .......................................................................................44
7.3 2025-2050 - Kommerciel udrulning & fuld afgift ...........................................................46
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side9af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
1. Brint i et fossilt uafhængigt energisystemOpnåelse af den danske ambition om uafhængighed af fossile brændstoffer i energi-sektoren kræver lagring af vedvarende energi i brint.Rollen for brint i et fossilt uafhængigt energisystem er illustreret nedenfor.
Grundforudsætningen er at udelukkende vedvarende elektricitet anvendes til brintproduktion ved spaltning af vand, mens den begrænsede biomasse prioriteres tilkraftværker, hybridbiler og tung transport såsom fly, skibe og lastbiler.Brintproduktionen kan ske ved brinttankstationer eventuelt placeret i nærheden afdecentrale kraftvarmeværker eller fjernvarmenet så at restvarmen kan udnyttes.Brint vil kunne anvendes adskillige steder i energisystemet, men anvendelse i per-sonbiler er der hvor brint opnår særlig høj værdi da den erstatter brændstof somhar en højere værdi end eksempelvis strøm og varme produktion1. Som beskrevet iafsnit 1.1. er brint til transport også en forudsætning for at bilparken i Danmark kanblive fossil uafhængig frem mod 2050, da batterier og hybridbiler alene ikke er nok.Brint vil også kunne anvendes som komponent i eksempelvis opgradering af biogaseller produktion af VE-gasser og flydende brændstoffer. Konvertering af brint tilstrøm og varme i brændselsceller vil kunne sikre energi når vinden ikke blæser.Grundet energitab og konkurrence med eksempelvis biogas er værdien af brint lave-re ved konvertering til strøm og først rentabelt ved høj andel af vedvarende energi.Samlet set gør de mange anvendelsesmuligheder for brint, at den kan agere som etlager for fluktuerende vedvarende energikilder. Netop energilagring i brint er nød-vendig for at 100% vedvarende energi i energiforsyningen i 2050 kan balanceres, jf.yderligere i afsnit 1.2.
1
”PlanSOEC” projekt nr. 2010-1-10432 FORSKEL-2010-Energinet.dk
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side10af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
1.1 Brint som brændstof i elbilerEn omstilling til fossil uafhængighed i den danske transportsektor frem mod 2050kræver øget anvendelse af elektricitet, da hybridisering og biobrændstof ikke aleneer nok. Figuren nedenfor er fra en nylig EU analyse2og viser forventet udvikling iCO2udledningen pr. km for forskellige fremdriftsteknologier frem mod 2050. Somdet ses er det kun brint og batterier som har potentiale for nul CO2udledningen.
Elektrisk fremdrift af alle typer personbiler kræver brug af både batterier og brintdrevne brændselsceller. Batterier er velegnede i mindre biler og til korte ture grun-det kort rækkevidde og lang opladningstid, mens den hurtige optankning og langerækkevidde for brint gør den anvendelige i større biler og længere ture. Figurennedenfor viser rækkevidden for fremdriftsteknologierne i forhold til hastigheden.
De forskellige egenskaber for brint og batterier er også grunden til at bilproducenterudvikler begge teknologier og målretter anvendelsen mod forskellige køretøjsbehov.
2
"A portfolio of power-trains for Europe"www.zeroemissionvehicles.eu
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side11af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
I dag er både batterier og brint dyrere pr. kørt km end konventionelle løsninger påbenzin og diesel samt hybridbiler. En markedsintroduktion af både batterier ogbrint og stigende produktionsvolumen kan bidrage til at reducere prisen.Figuren nedenfor viser 11 bilproducenters3forventninger til reduktion i totale om-kostninger (TCO)4for forskellige fremdriftsteknologier frem mod 2030.
Fra 2025 og frem mod 2030 begynder brint/batterier at nærme sig omkostningernefor de konventionelle teknologier og vil således være konkurrencedygtige.I 2050 forventes brint at være billigst pr kørt kilometer i de større biler som udgør50 procent af bilparken i EU og 75 procent af CO2udledningerne, mens prisen vilvære på niveau med batterier i de mindre køretøjer, som illustreret nedenfor.Billigste teknologi i forhold til køretøjsklasse og kørselsbehovEU CO2udledning på køretøjsklasser
Kilde:www.zeroemissionvehicles.eu
BMW AG, Daimler AG, Ford, General Motors LLC, Honda R&D, Hyundai Motor Company, Kia Motors Corporation,Nissan, Renault, Toyota Motor Corporation, Volkswagen -www.zeroemissionvehicles.eu4TCO = Total Cost of Ownership - inkluderer køretøj, brændstof, service & infrastruktur
3
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side12af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
1.2 Brint som lager for vedvarende energiIfølge Energinet.dk’s analyse”Energi 2050 – Vindsporet”vil en omstilling til 100%vedvarende energi betyde at elproduktionen vil ændres fra at 80% i dag er reguler-bart (eks. kraftværker) til at 80% i 2050 er uregulerbart som følge af en øget andelaf vedvarende og fluktuerende energikilder5.Elforbruget vil ifølge Energinet.dk analysen vokse fra 40TWh til 80TWh om året i2050 bl.a. som følge af øget forbrug af elektricitet i transportsektoren (11TWh) samtelforbrug til brint produktion fra elektrolyse (6-10TWh).Stigningen i elforbrug kan bl.a. dækkes ved at øge vindmølle kapaciteten til omkring17GW i 2050. En så høj andel af vind og andre fluktuerende energikilder kan ifølgeEnerginet.dk øge det øjeblikkelige spidsbalanceringsbehov til mere end 10GW.I 500-1.500 timer om året (i 2050) kan vindproduktionen, ifølge Energinet.dk væreså utilstrækkelig at der er behov for 6GW spidskapacitet fra eksempelvis brændsels-celler som omdanner lagret brint eller metan (VE-gasser) til strøm og varme. Ud-svingene kan kræve at der i perioder lagres mere end 3,5TWh energi i form af gas.En brint infrastruktur i form af produktion, lager og optankning samt brændselscel-ler i kraftværker og biler vil kunne bidrage med balancering som skitseret nedenfor:
I perioder med overskud af elektricitet vil brintproduktionen ved tankstationenkunne øges og den producerede brint lagres på tankstationen. I perioder med un-derskud af elektricitet kan brintproduktionen stoppes og der tappes på lageret.Ydermere vil brændselsceller, enten i biler eller større anlæg ved kraftværker kunneomdanne brint til elektricitet og varme. På de følgende sider er balanceringspotenti-alet beregnet med udgangspunkt i at brintbiler udvikler sig til at udgøre 50% af bil-parken i 2050 (jf. afsnit 3 og 4).5
Energinet.dk:”Energi 2050 – vindsporet”side 21
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side13af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
1.2.1 Brintproduktions- og balanceringskapacitet & elforbrug frem mod 2050Udviklingen i det årlige elforbrug til brint produktion og optankning for en danskbrint infrastruktur frem mod 2050 (50% af bilpark) er vist i figuren nedenfor.Som det ses vil forbruget i 2050udgøre 9,3TWh om året, hvilketer indenfor de 11TWh som erskitseret fra Energinet.dk forelforbrug til transportsektoren.Hertil skal tillægges forbruget tilopladning af batteri og hybridbi-ler (45% af bilparken).Elforbruget er beregnet på basisaf forventet udvikling i energief-fektiviteten for brint infrastruk-tur, jf. afsnit 4.2Udviklingen i brintproduktionskapaciteten frem mod 2050 er vist i figuren nedenfor.
For at kunne håndtere spidsbelastninger på tankstationer er brintproduktions- oglagerkapaciteten kun udnyttet 85%, dvs. der er et overskud på 15%. I 2050 vil de15% svare til 139MW som kan startes i længere perioder hvor der er overskud afstrøm. De 85% vil svare til 924MW i 2050 og vil kunne stoppes i kortere periodermed mangel på strøm mens tankstationen udnytter overskuddet i lageret. Totalt kanbrintproduktionen bidrage med 1GW i øjeblikkelig regulering, svarende til cirka10% af det forventede maksimale øjeblikkelige balanceringsbehov i 2050 på 10GW.For dog ikke at komme bagud med brintproduktionen til tankstationernes basisfor-brug kan reguleringen pr. 24 timer ikke overstige de 15% overskudskapacitet.
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side14af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
1.2.2 Brintlagrings- & balanceringskapacitet på tankstationer frem mod 2050Udviklingen i brintlagerkapaciteten på tankstationer frem mod 2050 er vist nedenfor.
Lageret på tankstationerne er dimensioneret efter at cirka 60% af dagskapacitetenskal kunne tankes på biler i løbet af en tre timers spidsbelastningsperiode. Som forbrintproduktionen er kun 85% udnyttet mens 15% er i overskud.I 2050 vil de 15% svare til 3,1GWh som kan anvendes til strøm og varmeproduktioni brændselsceller i længere perioder hvor der er underskud af strøm. De 85% vilsvare til 21GWh i 2050 og vil kunne anvendes af brændselsceller i kortere perioderhvor der ikke er spidsbelastning på tankstationerne. Samlet set kan dog kun totalt15% udnyttes pr. dag (på tværs af de to lagringsandele) da brint produktionen skalhave 24 timer til at opbygge kapaciteten til næste spidsbelastningsperiode.Hvad angår konvertering af brint til strøm vil det kunne ske med forskellige brænd-selscelletyper eksempelvis SOFC som allerede er under udvikling af danske aktører.Billige brændselsceller fra transportsektoren vil også anvendes da der kun kan for-ventes 500-1.500 driftstimer om året. Derfor skal brændselscellen være billig ogeffektiv for at muliggøre en rentabel investering mens krav til levetid er beskedent.Som beskrevet i afsnit 3, forventes brændselsceller til transport at nå et betydeligtlavt prisniveau. Ved stabil drift og optimal belastning kan virkningsgraden nå 55-60% ligesom at levetiden forlænges sammenlignet med dynamisk drift i et køretøj.Såfremt en pris for brændselscelle balanceringsanlæg på €200-400/kW nås i 2050vil etableringen af 6GW spidsbelastningskapacitet kræve en investering på 9-18 mia.kr. Prisen er en faktor 2-4 af den forventede pris for brændselsceller i biler, hvilketvurderes at være tilstrækkeligt til at dække ekstra omkostninger til DC/AC integre-ring med elnettet samt udstyr til udnyttelse af restvarmen til fjernvarme.
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side15af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
1.2.3 Brintlagrings- & balanceringskapacitet i brintbiler frem mod 2050Et mere radikalt alternativ til brændselscellekraftværker er at anvende brændsels-cellerne i den danske brint bilpark til at levere strøm til elnettet i kortere perioder.Udviklingen i brintlager kapaciteten i brintbiler frem mod 2050 er vist nedenfor.
Den gennemsnitlige tankstørrelse i brintbiler er sat til 80% af den maksimale tank-størrelse i den internationale SAE J2601 standard for påfyldning af brintbiler, sva-rende til 5,6kg. Som det ses af figuren opnås et betydeligt energilager på 133-267GWh ved henholdsvis 50% og 100% fyldt tank i hele brint bilparken i 2050.Med en gennemsnitlig brændselscelle størrelse for hver bil på 75kW skal der kun80.000 brintbiler til at levere 6GW spidsbelastningskapacitet i 2050, svarende til5,6% af brint bilparken i 2050.På trods af det åbenlyse balanceringspotentiale bør en række forhold afklares yder-ligere førend potentialet kan kvantificeres og sandsynliggøres:•Brug af brintbiler til balancering kræver at hovedparten er plug-in-hybriderog dermed kan forventes at koble sig til elnettet i perioder – i dag er de fle-ste brintbiler hybrid, dog arbejdes der med plug-in hybrid udgaver•Betalingen til køretøjsejer for balanceringen skal dække både brint (høj prissammenlignet med centrale brændselscelleanlæg) samt omkostninger til ser-vice og levetidsafskrivning for de timer brændselscellen leverer balancering•Hertil kommer ekstra omkostninger på køretøjet til DC/AC konverterings-udstyr samt opladningsstik og opkobling til elnettet via elinstallationer.•Styring & overvågning af bilernes indkobling på nettet kan vise sig kom-plekst – særligt håndteringen af slutbrugeres spontane anvendelsesmønstre•Slutbrugernes accept af reduceret rækkevidde i køretøjet efter leverance afbalancering til elnettet skal vurderes
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side16af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
2. Dansk Skandinavisk styrkeposition og mulighederGennem samarbejde med de Skandinaviske og Nordisk lande har Danmark forud-sætningerne for at blive et blandt de første markeder for brint til transport, hvilketkan skabe et hjemmemarked for danske teknologier med et stort eksportpotentiale.
2.1 Scandinavian Hydrogen Highway PartnershipSiden 2006 har aktører i Norge, Sverige og Danmark samarbejdet under”Scandina-vian Hydrogen Highway Partnership”6(SHHP), med henblik på at sikre området somet blandt de første i verden hvor brintbiler introduceres på markedet. SHHP blevinitieret gennem midler fra Nordisk Energiforskning og Nordisk Innovationscenter.Dialog er også etableret med bl.a. Island, Tyskland, Californien, Sydkorea, Japan ogNorth Atlantic Hydrogen Association7som bl.a. inkluderer Færøerne og Grønland.Siden 2006 er forsknings,udviklings- og demonstrati-onsaktiviteter indenfor brinttil transport for mere end 0,5milliarder kroner blevetigangsat på tværs af landene.Foruden nationale F&U pro-jekter er adskillige størredemonstrationsprojekterblevet igangsat med støtte fradet 3,7 mia. kr. store Europæ-iske FCH-JU program8samtEUDP og Trafikstyrelsen.De mange projektaktiviteterhar muliggjort afprøvning afet væld af forskellige brintkø-retøjer og produktions- ogoptankningsteknologier.Samlet er mere end 50 køre-tøjer blevet afprøvet overårene og 10 brint tankstatio-ner sat i drift, med yderligere2 under etablering.
www.scandinavianhydrogen.orgwww.newenergy.is/naha8“European Fuel cells & Hydrogen Joint Undertaking”www.fch-ju.eu7
6
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side17af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
Samlet set har Skandinavien i dag et af verdens mest udbyggede netværk af brinttankstationer. Planer er under udarbejdelse som skal sikre et dækkende netværk aftankstationer på tværs af landene frem mod 2015 som vist på kortet nedenfor.
Et dækkende netværk i 2015 kan muliggøre en markedsintroduktion af brintbiler,da det således er muligt at køre på tværs af landende på brint, og gennem Tysklandkan resten af Europa nås. Hertil kommer at de Nordiske lande besidder den størsteandel og bredeste portefølje af vedvarende energikilder, hvilket gør området attrak-tiv for udvikling af en brint forsyning baseret på vedvarende energi.De danske og Nordiske aktiviteter har således allerede skabt stor interesse blandtbilproducenterne. I 2010 blev det 145 mio. kr. H2MOVES projekt igangsat med støt-te fra bl.a. EUDP hvor bilproducenten Daimler skal afprøve brintbiler som optankesmed dansk udviklet teknologi9.I januar 2011 underskrev SHHP samarbejdet og Island en hensigtserklæring medHyundai/Kia omkring udrulning af brintbiler i Norden10. Allerede 4 måneder senereblev den nyeste Hyundai brintbil lanceret i København for første gang udenfor Syd-korea, under overværelse af den danske statsminister og sydkoreanske præsident11.Foruden Hyundai og Mercedes er der er løbende tæt dialog med alle ledende bilpro-ducenter om lignende initiativer, der kan sikre markedsintroduktion fra 2015.
9
http://www.hydrogenlink.net/brintbiler-til-skandinavien-06072010.asphttp://www.hydrogenlink.net/PM_Hyundia-Kia-brintbiler-til-nordiske-lande-03-02-2011.asp11http://www.hydrogenlink.net/PM_hyundai-kia-fremvises-i-skandinavien-13-05-2011.asp10
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side18af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
2.2 Dansk styrkeposition indenfor brint & brændselscellerTiltrækningen af brintbiler og sikring af markedsintroduktion, kan skabe et af debedste områder for at udvikle produktions, lagrings og optankningsteknologier tilselve brintinfrastrukturen, hvilket netop er fokus for de danske aktører. Hertilkommer betydelige potentialer indenfor underleverancer til bilproducenter.Danmark er det land i verden med det højeste offentlige bidrag til forskning, udvik-ling og demonstration (F/U/D) indenfor brint og brændselsceller målt på BNP. Somvist på figuren nedenfor er de samlede offentlige bidrag på 1,08 mia. kr. siden 2001og med mere end 170 mio. kr. i 2011 (foreløbig opgørelse). Hertil kommer mere enden tilsvarende investering fra private virksomheder.
Den danske brint og brændselscelle industri er organiseret i et Partnerskab12hvorindustrielle og offentlige aktører (bl.a. EUDP, DSF og Energinet.dk) sammen udar-bejder strategier for forsknings-, udviklings- og demonstrationsaktiviteterne.Dette er med til at sikre et vigtigt samarbejde og koordi-nering mellem offentlige og private aktører og dermed eneffektiv udmøntning af de offentlige midler.I 2008 blev en specifik strategi for transportområdet13udarbejdet der agerer som guide for de mange F/U/Daktiviteter indenfor området. Hertil kommer arbejdet fraHydrogen Link Danmark14om at fremme etableringen afbrint tankstationer og udrulning af brintbiler i Danmarkog varetagelsen af SHHP samarbejdet i Skandinavisk regi.
Partnerskabet for Brint og Brændselsceller i Danmarkwww.hydrogennet.dkhttp://www.hydrogennet.dk/fileadmin/user_upload/PDF-filer/Partnerskabet/Strategifoelgegrupper/Transport_strategifoelgegruppe/Strategi_transport.pdf14Foreningen Hydrogen Link Danmarkwww.hydrogenlink.net13
12
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side19af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
Gennem en række EUDP støttede projekter er dansk infrastrukturteknologi alleredeunder udvikling og afprøvning. Danske aktører er således blandt kun få virksomhe-der globalt som har teknologi til at foretage hurtig optankning af brint på tre minut-ter, ligesom at dansk teknologi til brintproduktion er blandt de mest effektive i ver-den. Danske komponenter indgår også i brintbiler fra bilproducenterne.Siden 2008 er adskillige dan-ske F/U/D projekter indenforbrint til transport blevetiværksat som vist på figuren,foruden de føromtalte (afsnit2.1) Nordiske projekter. Alenei efteråret 2011 er udviklings-projekter for mere end 120mio. kr. blevet igangsat medstøtte fra bl.a. EUDP og DetStrategiskeForskningsråd.Demonstrationsaktiviteternesiden 2008 andrager 125 mil-lioner kroner, inklusiv dendanske andel af de nordiske projekter.De mange projekter har en aktiv deltagelse af adskillige virksomheder som er aktiveindenfor hele værdikæden. Det gælder både eksisterende virksomheder med vel-kendt teknologi i en ny anvendelse såvel som nye virksomheder som udvikler nyteknologi gennem de mange F&U aktiviteter. Figuren nedenfor viser udvalgte virk-somheder indenfor brint produktion og anvendelse.
Med en forventet markedsintroduktion af brintbiler fra omkring 2015 kan danskeaktører således allerede nu skabe forretningsmuligheder og arbejdspladser, i lighedmed de seneste årtiers udvikling indenfor blandt andet vindmølleindustrien.Eksport og arbejdspladspotentialet for danske produkter indenfor brintinfrastruk-tur er yderligere beskrevet i afsnit 6.
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side20af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
3. Status og potentiale brintbiler 2012-20503.1 Status & energiforbrug brintbiler samt markedsplanerStørstedelen af de ledende bilproducenter har arbejdet med udvikling og afprøvningaf brintbiler siden 1990’erne og med en stigende indsats de senere år.På baggrund af adskillige teknologiske fremskridt underskrev bilproducenterne i2009 en hensigtserklæring om at arbejde frem mod en markedsintroduktion om-kring 201515. I løbet af 2011 har adskillige bilproducenter bekræftet deres intentio-ner om markedsintroduktion i 2015, bl.a. Toyota16, Daimler17og Hyundai18. Senestehar Hyundai og Daimler truffet beslutning om at igangsætte en præproduktion afadskillige tusinde brintbiler i perioden 2013-2015, hvilket er sidste udviklingstrinfør påbegyndelse af storskala produktion.Figuren nedenfor viser en sammenstilling af forskellige bilproducenters udrulnings-planer for brintbiler, fra EU studiet NextHylights19.
Udviklingsindsatsen fra bilproducenterne har flyttet brint og brændselscelle tekno-logien betydeligt de senere år, og adskillige tekniske udfordringer er blevet løst.
http://www.hydrogenlink.net/download/LoU-fuelcell-cars.pdfhttp://www.carsguide.com.au/site/news-and-reviews/car-news/toyota_fuel_cell_car_for_201417http://www.insideline.com/mercedes-benz/mercedes-benz-fuel-cell-car-ready-for-market-in-2014.html18http://www.hydrogenlink.net/hyundai-brintbil-paa-markedet-i-2015-19-12-2010.asp19http://www.nexthylights.eu/Publications/D2-3_Executive_Summary_of_Work_Plan_Passenger_Cars_V09.pdfside 10 figur 516
15
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side21af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
Figuren nedenfor viser de seneste brintbil prototyper fra Hyundai, Daimler og Toyo-ta, samt udviklingen i energiforbrug (effektivitet) og rækkevidde.
Som det ses har rækkevidden passeret de 500 km som anses som tilfredsstillende iforhold til benzin og diesel, og effektiviteten i form af brændstofforbrug forbedresløbende. Generelt er effektiviteten (tank-til-hjul) i en brintbil op til dobbelt så godsom en tilsvarende sammenlignelig benzin bil. På sigt kan effektiviteten øges fra ca.30+ km/liter benzin ækvivalent til mere end 40 km/liter gennem både hybridise-ring, vægt reduktion og øget virkningsgrad på selve brændselscellen (se kilder i fi-gur). Samme tiltag vil også forbedre virkningsgraden for benzin og diesel biler dogvil der altid være en forskel op til brændselscellers højere effektivitet sammenlignetmed forbrændingsmotorer.På en række andre tekniske parametre er brintbiler også blevet forbedret:•Hurtig opstart og dynamisk drift af brændselscellen20•Koldstart fra -30 grader Celsius (Toyota21)•Levetid for brændselscellen i virkelig drift på 3.500 timer22med målsætningom at nå 5.000 timer i 2015 tilstrækkelig for mere end 200.000 km kørsel.Mere end 7.000 timer er nået i laboratorium23.•700bar lagring med 500+ km rækkevidde uden at begrænse plads i bilen•Internationale standarder for påfyldningsstuds og påfyldningsmetode24
20
Brintbiler fra bilproducenter leverer øjeblikkelig opstart og hurtig acceleration som konventionelle biler"Progress and Challenges For Toyota Fuel Cell Vehicle Development"Toyota F-Cell Conference Sep. 201122"Advancements in Fuel Cell System Development"General Motor F-Cell Conference Sep. 201123"Hydrogen and Fuel Cell Activities, Progress, and Plans - Report to Congress"DOE Jan. 200924SAE J2600, SAE J2601 og SAE J2799www.sae.org21
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side22af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
3.2 Pris for brintbiler og reduktion frem mod 2050Brintbiler er endnu ikke sat i masseproduktion og produktionen i dag begrænset tilfå hundrede pr. model, hvorfor prisen selvsagt er høj. Afgørende er imidlertid tekno-logiens potentiale ved masseproduktion, særligt hvad angår brændselscellen.En nylig analyse (EU-Power-train)25indeholder figurerne nedenfor som viser poten-tialet for reduktion af brændselscelle omkostninger frem mod 2050. Potentialet erbaseret på udviklingsresultater og data fra 11 bilproducenter26for en bil i mellem-klasse størrelsen. Pris i 2015 er ved 100.000 stk. og i 2020 ved 1 million stk. mensreduktionen frem mod 2050 er baseret på konservative lærekurver fra vind og sol.27.
Data på brændselscellestakprisen indikerer et spænd fra de forskellige bilproducen-ter samt et gennemsnit, som i 2020 giver en pris på €43/kW brændselscelle.Hvor ”EU Power-Train” studiet angiver bilproducenternes prisskøn foretager USDepartment of Energy (DOE) løbende ekstern evaluering af prisreduktions-potentialet ved en indikativ produktionsvolumen på op til 0,5 mio. stk. Seneste eva-luering fra DOE 201028viser et prispotentiale på $25,39/kW (€18,4/kW) ved 0,5mio. stk. 80 kW brændselscellestak. Evalueringen er foretaget ved en omfattendegennemgang af produktionsmetoder og materialer som indgår i brændselscellen.Samlet set synes der at være et validt grundlag for prisreduktion såfremt et til-strækkeligt volumen opnås gennem markedsintroduktion.
Figur 21 side 34 og figur 54 side 60:"A portfolio of power-trains for Europe"www.zeroemissionvehicles.euBMW AG, Daimler AG, Ford, General Motors LLC, Honda R&D, Hyundai Motor Company, Kia Motors Corporation,Nissan, Renault, Toyota Motor Corporation, Volkswagen27Figur 42 side 54:"A portfolio of power-trains for Europe"www.zeroemissionvehicles.eu28http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/pdfs/dti_80kwW_fc_system_cost_analysis_report_2010.pdf26
25
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side23af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
Med ovenstående potentialer for reduktion i brændselscelleprisen har ”EU Power-Train” studiet også beregnet samlet køretøjspriser for både brint, batteri og plug-inhybridbiler for forskellige årstal frem mod 2050, som vist i figuren nedenfor.
Figuren viser købsprisen for køretøjer i forskellige køretøjsklasser (efter vægt), eks-klusiv afgifter. Andel af den danske bilpark for de forskellige klasser er ligeledes vist.Prissammenligningen for brint er foretaget primært med henblik på benchmark iforhold til plug-in hybrid, da det er denne type køretøj som brint på sigt skal supple-re i bilparken. Selvom at brint først når køretøjsprisen for plug-in hybrid frem mod2050 bliver den konkurrencedygtig på totale omkostninger allerede mellem 2025 og2030 (se TCO beregning i afsnit 1.1). Det samme gælder for batteribiler.Den nuværende fritagelse for registreringsafgift i Danmark gør at brintbiler i 2015er konkurrencedygtige med plug-in-hybrid såvel som benzin, jf. beregningseksem-plet nedenfor. I takt med at køretøjsprisen reduceres frem mod 2025 og at brintbliver konkurrencedygtig med plug-in-hybrid i forhold til totale omkostninger, kanregistreringsafgiften løbende øges for brintbiler, se yderligere i afsnit 7.
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side24af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
3.3 Potentiel udbredelse af brintbiler i Danmark frem mod 2050En komplet omstilling fra benzin og diesel til biobrændstoffer og elektricitet i trans-portsektoren er nødvendig for at sikre fossil uafhængighed i 2050. Det kræver enmarkedsudbredelse af de nye teknologier i et hurtigere tempo end forudset i adskil-lige internationale analyser, eksempelvis IEA Blue Map29hvor kun halvdelen af bil-salget i 2050 er batteri/hybrid hvilket kun giver en CO2reduktion på 30%.Det er dog muligt for Danmark at forfølge en hurtigere markedsudbredelse end re-sten af verden, da det danske marked er et lille og afgrænset og med en særlig af-giftsstruktur og niveau der giver rum for fremme af bestemte teknologier. Dette er ilighed med udbredelsen af vindmøller som i dag udgør en betydelig større andel afstrømproduktionen i energisystemet end det er tilfældet i mange andre lande.Tidligere omtalte EU Power-Train studie30fra bilproducenter og olieselskaber harregnet på et scenarie (3) som sikrer en næsten 100% omstilling til biobrændstofferog elektricitet i 2050 for Europa. Her indregnes en betydelig udbredelse af brintbilerpå 50% i 2050 som sammen med batterier og hybrid biler (45%) sikrer omstillingentil fossil uafhængighed samt en reduktion af CO2udledningen med 95%.EU scenariets målsætninger for markedsandele i 2050 er i figuren nedenfor applice-ret på den danske bilpark med en udbredelse over årene hvor andelen af bilsalgetudvikler sig realistisk og hvor der tages højde for udbredelsen af den nødvendigebrint infrastruktur (jf. afsnit 4.). Som det ses kan brintbiler udgøre 50% i 2050 veden introduktion i 2015. Trods en høj andel i 2050 vil andelen i 2025 kun være 4,6%svarende til 108.000 biler, da det tager tid at opnå en høj andel af salget hvert år.
2930
IEA:“Technology Roadmap, Electric & plug-in hybrid electric vehicles”http://www.iea.org/papers/2011/EV_PHEV_Roadmap.pdf
Scenarie 3, side 17:"A portfolio of power-trains for Europe"www.zeroemissionvehicles.eu
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side25af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
I scenariet antages en årlig vækst i bilparken på 0,75% hvilket er betydeligt underdet nuværende niveau. Derved imødegås eventuelle stigende trafikale udfordringerved en vækst på dagens niveau. Der er antaget en levetid på 15 år for køretøjer, hvorudtjente køretøjer løbende erstattes af det årlige nysalg.Markedsudbredelsen for batteri- og hybrid-biler i perioden 2012-2020 er en gen-nemsnitsbetragtning af forskellige danske analyser indenfor området. En muligmarkedsfordeling mellem batteri og hybrid er ikke blevet vurderet. Ligeledes er enmulig andel af biobrændstof som iblanding i benzin og diesel samt anvendelse i hy-bridbiler ikke blevet vurderet.Afgørende for at brintbiler kan nå 50% afbilparken i frem mod 2050 er udviklingen iandelen af det årlige bilsalg, særligt for denenkelte brintbil model. Figuren ved siden afviser markedsandelen i DK for den mestsolgte konventionelle bilmodel (3,5%) oggennemsnit for TOP-10 (2,7%) og TOP-75+(1,3%) for bilsalget i 2008.I de tidlige år kan andelen for hver brintbil model der er tilgængelig på markedetikke forventes at overstige andelen for gennemsnittet af TOP-75+, da antal køberekan forventes at være begrænset af eventuelle meromkostninger og usikkerhederomkring bl.a. gensalgsværdi, serviceomkostninger og levetid. På sigt kan andelen forhver brintbil model nærme sig TOP-10 og evt. senere den mest sælgende model.Figuren nedenfor viser udviklingen for brintbiler’s andel af det årlige bilsalg i Dan-mark frem mod 2036, hvor andelen runder 50% for derved at kunne nå 50% af bil-parken i 2050. Figuren viser også antallet af brintbil modeller som er nødvendig forat matche den gennemsnitlige salgsandel for henholdsvis TOP-10 og TOP-75+. Fremmod 2036 skal antal brintbil modeller øges fra 1 stk. til minimum 19-39 stk. Bilsal-get i 2008 var fordelt på 456 forskellige bilmodeller ifølge De Danske Bilimportører.
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side26af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
4. Status og potentiale brint-infrastruktur 2012-20504.1 Brint infrastruktur koncept & udrulningUdrulningen af en dansk brint infrastruktur kan ske gradvist i takt med udrulning afbiler frem mod 2050 hvor 50% af bilparken forudsættes forsynet med brint (seafsnit 3.3). Figuren nedenfor viser en række forudsætninger for brint tankstationerog en gennemsnitlig basis brint bil som er anvendt i beregningerne frem mod 2050.
Alle tankstationer er med brint produktion på stedet og 3 minutters optankning afbrint ved 70MPa som sikrer en rækkevidde sammenlignelig med benzin. Hverbrintbil antages at køre 16.137 km om året tilsvarende som benzinbiler i dag, hvilketgiver et årligt forbrug på 144 kg brint ved et forbrug på 0,9 kg/100 km.I begyndelsen vil antallet af biler og dermed brintbehovet være lille, men for at sikreet dækkende netværk er det ønskeligt med så mange tankstationer som muligt.Selvom rentabiliteten af brint tankstationer forbedres med størrelsen er det fordel-agtigt at starte med små stationer da det reducerer investeringsomfanget i de tidligeår. Samtidig er de små stationer mobile, dvs. de kan flyttes til nye områder i taktmed at behovet i f.eks. større byer taler for etableringen af nye og større stationer.Figuren nedenfor viser en mulig udvikling i antal tankstationer og størrelser fremmod 2030 med henblik på at dække brint behovet. Levetiden for en tankstation ersat til 10 år, dvs. gamle stationer erstattes af nye samtidig med at antallet øges.
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side27af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
Figuren nedenfor viser en mulig udvikling i kapacitetsudnyttelse og antal biler pr.tankstation frem mod 2030.
For at sikre et dækkende netværk i begyndelsen bør antallet af tankstationer ogbrint kapacitet langt overstige behovet, dvs. udnyttelsesgraden vil være lav. Når etlandsdækkende tankstationsnetværk er nået i 2015 vil udbygningen frem mod 2025ske med stadig større stationer og primært i takt med udrulning af køretøjer. Kapa-citetsudnyttelsen i det samlede netværk vil derfor stige op til 80-85%31som forven-tes at være maksimum, da der vil være behov for ekstra kapacitet til spidsbelastning.Antallet af biler pr. station kan stige fra 120 biler i 2015 (i praksis vil der være langtfærre køretøjer) til 587 biler i 2025. Frem mod 2050 kan antallet stige til op imod3.200 biler pr. station32, hvilket er på niveau med antal benzin/diesel biler pr. tank-station i Tyskland i dag. I Danmark er der i dag 1.000 biler/tankstation33, hvilketfrem mod 2050 kan stige til 1.400 såfremt antal stationer fastholdes mens bilparkenstiger 0,75% om året.1.400-3.200 biler pr. station giver et spænd i antal brint tankstationer i 2050 på450-1.000 stationer, hvis 50% af bilparken skal udgøres af brintbiler, jf. afsnit 3.3.Mest sandsynligt er det at antallet bliver tættere på 450 stationer end 1.000, da ud-rulningen af en brint infrastruktur bør kunne ske mere effektivt end den beståendebenzin/diesel infrastruktur i Danmark. Det lave antal biler pr. station i Danmarkskyldes historiske markedsforhold og antallet af stationer har derfor også genereltværet nedadgående de sidste 10 år.
Figur 49 side 57:"A portfolio of power-trains for Europe"www.zeroemissionvehicles.euAntal biler i Tyskland:http://www.welt-in-zahlen.de/laenderinformation.phtml?country=44Antal tankstationer i Tyskland:http://www1.adac.de33Antal biler i Danmark:www.dst.dkAntal tankstationer i Danmark: Energi- og olieforumwww.eof.dk32
31
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side28af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
Nedenfor er vist en mulig udrulning af en brint infrastruktur i Danmark fra 2012-2050 som sikrer at 50% af bilparken kan forsynes med brint i 2050.
Udrulningen kan deles op i tre faser, hvor første fase skal sikre et landsdækkendenetværk med 15 nye tankstationer inden 2015. Det gør det muligt at starte en mar-kedsintroduktion af brintbiler, da optankning vil kunne tilbydes i de større byer ogden lange rækkevidde på én optankning gør det muligt at køre mellem byerne.Brinttankstationerne koncentre-res i de seks største byområder damarkedsgrundlaget er størst her.Det sikrer en god geografisk dæk-ning af landet, samt at 50% afbefolkningen vil have mindre end15 km til nærmeste tankstation og35% vil have mindre end 10 km. Ide større byer etableres to statio-ner for at sikre god dækning.Fra 2015 til 2025 skal netværketudbygges til 185 tankstationer såat det opnår tilstrækkelighed tæt-hed, ligesom at størrelsen af stati-onerne øges.Fra 2025 og frem mod 2050 kanen fortsat udbygning til 450-1.000stationer ske på fuld kommercielbasis i lighed med konventionelleteknologier.
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side29af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
4.2 Brint infrastruktur drift & investeringNedenfor redegøres for driften og investeringen i en dansk brint infrastruktur i for-hold til den skitserede udrulning i afsnit 4.1.Indtægtsgrundlaget for en dansk brint infrastruktur er salget af brint som brændstofved tankstationen. Salgsprisen for brint kan i adskillige årtier frem kobles med dentilsvarende for benzin og diesel, da disse brændstoffer vil udgøre hovedparten afmarkedet og dermed være prissættende. Afgørende for forbrugeren er, at der somminimum opnås samme brændstofsomkostning pr. kørt km. Det antages at anskaf-felsesprisen for en brintbil samt serviceringen tilsammen når samme niveau somkonventionelle køretøjer, hvilket er i overensstemmelse med føromtalte EU studie34.4.2.1 Brint infrastruktur energieffektivitet & driftFiguren nedenfor viser beregningen af en brint salgspris som sikrer samme brænd-stofs omkostning pr. kørt km som benzin.
Beregningen er baseret på dagsprisen for benzin i Danmark i august 2011. Sammen-ligningen er foretaget mellem en hybrid benzinbil med et forbrug på 20 km/liter ogen brintbil med 30 km/liter benzin ækvivalent. Selvom brintbiler kan forventes athave et større udviklingspotentiale end konventionelle køretøjer antages det kon-servativt at forholdet mellem brændstofforbruget er konstant frem mod 2030.Det giver en mulig salgspris for brint på 6,91 kr. pr. 100 gram, hvilket er blandt dehøjeste værdier for brint anvendelse i sammenligning med eks. anvendelse af brinttil biobrændstof produktion, biogas opgradering eller brændselscelle balancering35.Af brint salgsprisen betales 25% moms og det resterende beløb går til dækning afomkostninger til elektricitet inklusiv alle afgifter, samt service og vedligehold ogafskrivning af infrastruktur investeringen. Det er illustreret i figuren på efterfølgen-de side.
3435
Figur 30 side 41:"A portfolio of power-trains for Europe"www.zeroemissionvehicles.eu”PlanSOEC” projekt nr. 2010-1-10432 FORSKEL-2010-Energinet.dk
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side30af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
Forbrug af elektricitet til produktion og optankning er den største omkostningsposti driften af brintinfrastrukturen. Figuren ovenfor viser elektricitetsforbruget fra”kilde-til-tank” pr. kg brint optanket på et køretøj både for teknologien i dag samtpotentialet efter 2020. Som det ses forventes en betydelig reduktion i energiforbrug,bl.a. grundet forbedring i effektiviteten for brintproduktionen.Strømprisen er gennemsnitsprisen for Øst og Vest Danmark seneste 12 måneder,dvs. spekulation i lav strøm pris i perioder med megen vind er ikke medtaget. Derantages en stigning i strøm og brintpriser på 4,5% om året hvilket er på niveau medden gennemsnitlige årlige stigning på benzin de sidste 10 år. Alle el-afgifter ogmoms på salg af brændstof betales og er inkluderet i driftsberegningerne.Figuren nedenfor viser udviklingen i driftsmargin for brint infrastruktur netværketfrem mod 2030, efter at alle driftsomkostninger er afholdt. Omkring år 2017forventes en positiv drift som forbedres løbende frem mod 2025. Driftsmargin i2025 er på et højt niveau hvilket skyldes behovet for at tilbagebetale investeringen(se senere). Fra 2025 kan infrastruktur udrulningen ske på kommercielle vilkår ogafgifter kan eventuel øges på brint og elektricitet så at driftsmargin reduceres.
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side31af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
4.2.2 Brint infrastruktur investeringUdrulningen af brint infrastrukturen kræver investering i både tankstationerne ogbrint produktionen. Udviklingen i de årlige investeringer er vist i figuren nedenfor.
Frem mod 2015 foretages en investering på 90 mio. kr. for at sikre et landsdækken-de netværk. Der vil ske en betydelig overinvestering i forhold til efterspørgslen lige-som det vil være små stationer hvormed investeringen pr. køretøj er særlig høj.Frem mod 2025 investeres 1,7 mia. kr. i et netværk der kan forsyne 4,6% af bilpar-ken. Investeringen følger efterspørgslen samtidig med at tankstationsstørrelsenstiger, hvorfor investeringsomkostningen pr. bil reduceres til 11.600 kr. Dette er påniveau med resultater fra ”EU Power Train” studiet36. Investeringspriser for infra-strukturen er baseret på roadmap targets fra det Europæiske FCH-JU program37.Figuren nedenfor viser det akkumulerede resultat efter summering af den årligeinvestering med den årlige driftsmargin (overskud på driften). Som det ses vil inve-steringstrækket toppe i 2021 med 684 millioner kroner. Rammebetingelser for in-frastrukturen (se afsnit 7.) kan bidrage til at løfte ”bunden”, og på sigt kan afgifter påelektricitet eller brint sikre en samfundsmæssig regulering af overskuddet.
3637
Side 46:"A portfolio of power-trains for Europe"www.zeroemissionvehicles.euEU FCH-JU:"Multi - Annual Implementation Plan 2008 - 2013"(update draft version July 2011)www.fch-ju.eu
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side32af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
5. Partikel & CO2reduktionspotentiale 2012-20505.1 Reduktion af partikel emissioner & helbredseffekterBrintbiler udleder kun rent vand som udstødning hvormed partikel emissioner lo-kalt kan elimineres for op til 50% af bilparken i 2050. Den del af strømproduktioneni 2050 som er baseret på biomasse og som anvendes til brintproduktion vil dog giveanledning til partikel emissioner. Dog vil emissionen ske længere væk fra byer ogmed bedre mulighed for en central reduktionsindsats.CEEH38har estimeret de helbredsrelaterede eksterne omkostninger for partikel-emissionen fra den danske personbilpark til at udgøre 1,5 mia. kroner om året i2008. Foruden omkostninger i Danmark indeholder beløbet også omkostninger foralle områder udenfor landet der påvirkes af de danske emissioner, da dette kan for-ventes at indgå i de internationale forhandlinger om reduktionsforpligtigelser.For at beregne besparelsespotentialet for helbredsomkostninger ved introduktion afbrintbiler, tages udgangspunkt i Klimakommissionens”Referenceforløb U”hvor derforudsættes en uambitiøs politik og dermed lav andel af bl.a. el til transport. Figurennedenfor viser udviklingen i helbredsomkostninger fra personbiler ifølge CEEH for”Referenceforløb U”i 2020, 2030 og 2050 samt den beregnede afledte besparelse veden given markedsandel af brintbiler i de nævnte år (jf. afsnit 3.3) Der er antaget engradvis reduktion i helbredsomkostningerne mellem de CEEH beregnede årstal.Som det ses kan der potentielt opnås en akkumuleret besparelse på op til 4 mia. kr. iperioden 2020-2050 såfremt brintbiler opnår 50% andel af bilparken i 2050.
38”CEEH’s beregning
af helbredsomkostninger fra luftforurening i Klimakommissionens fremtidsforløb”K. Karlsson et al., Nov. 2011http://www.ceeh.dk/CEEH_Reports/Rapport_10/CEEH_Rapport_10.pdf
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side33af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
5.2 Samlet energieffektivitet & reduktion af CO2udledningCO2emissionen for brintbiler afhænger dels af energikilden som anvendes til pro-duktion af brint samt forsyningskonceptet og antagelser for energiforbrug over heleforsyningskæden, dvs. både forbrug for ”Kilde-til-Tank” og ”Tank-til-Hjul”.Brintproduktionen forudsættes at ske ved tankstationer baseret på elektricitet somanvendes til at spalte vand. Den afledte CO2emissionseffekt afhænger således ogsåaf antagelser om udviklingen i CO2indholdet i dansk elektricitet frem mod 2050.I det følgende tages der udgangspunkt i at brintbiler udvikler sig til at udgøre 50% afbilparken frem mod 2050 (jf. afsnit 3.3) og at brintbiler primært ”erstatter” benzinog diesel i de større biler hvor der er behov for lang rækkevidde og hurtig optank-ning. Ifølge EU-Power-Train studiet udgør større biler 50% af den Europæiske bil-park og står for 75% af CO2emissionerne39.5.2.1 Udvikling i brintbil ”Kilde-til-Hjul” energiforbrug frem mod 2035En mulig udvikling i ”Kilde-til-Hjul” energiforbruget (effektivitet) pr. kørt kilometer ien brintbil frem mod 2035 er vist i figuren nedenfor.
Som det ses forventes energiforbruget reduceret fra 0,498 kWh/km i 2011 til 0,298kWh/km i 2035 grundet forbedringer af energieffektiviteten for både brintproduk-tionen samt omdannelsen til strøm i bilens brændselscelle.Beregningen er baseret på ”Kilde-til-Tank” og ”Tank-til-Hjul” energiforbruget sombeskrevet i henholdsvis afsnit 4.2.1 og 3.1. Der er antaget en lineær reduktion afenergiforbruget fra 2011-2035 mens en eventuel yderligere reduktion frem mod2050 ikke er medtaget i beregningerne.
39
Figur 19 side 32"A portfolio of power-trains for Europe"www.zeroemissionvehicles.eu
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side34af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
5.2.2 Udvikling i CO2emissioner fra elproduktion i Danmark frem mod 2050Ifølge Energistyrelsen vil anvendelse af elektricitet til opladning af batteribiler (ogdermed indirekte også elektricitet til brintproduktion) ikke medføre en øget CO2emission fra elproduktionen da sektoren er kvotebelagt40. Øget forbrug af elektrici-tet til opladning af batteribiler eller produktion af brint vil således ikke føre til ud-stedelse af ekstra CO2kvoter for elsektoren som helhed.Indirekte vil der dog, indtil 100% VE opnås, udledes CO2fra elproduktionen og somteoretisk kan fordeles på brintproduktionen og dermed i sidste ende pr. kørt km.Indkøbes den forbrugte elektricitet med CO2certifikater som sikrer geninvestering ivedvarende energiproduktion kan CO2emissionen siges at være elimineret. Dette ertilfældet for den brint som anvendes på alle brint tankstationer i Danmark i dag.For dog at give et billede af den teoretiske CO2emission for brintbiler (uden CO2certifikater) er en mulig udvikling i CO2emissionen fra elproduktion i Danmark fremmod 2050 beregnet i figuren nedenfor.
Det har ikke været muligt at finde en CO2fremskrivning som tager højde for de se-neste politiske udmeldinger om 100% VE til elektricitet og varme allerede i 2035. Istedet er Klimakommissionens ”Fremtidsforløb A” med 100% VE i elproduktionen i2050 blevet fremskrevet til 2035. Som det ses kan CO2emissionen falde fra 544gram pr. kWh i 2008 til 11 gram i 2050. Den resterende CO2udledning i 2050 (11gram) skyldes bidraget fra elproduktion baseret på affald. Beregning er med forbe-hold for en vis usikkerhed indtil nye opdaterede officielle beregninger forefindes.Energistyrelsens officielle fremskrivning for CO2indholdet i dansk produceret elek-tricitet er også vist i figuren, men indgår ikke i de efterfølgende beregninger.
40
"El- og Hybridbiler - samspil med elsystemet"Energistyrelsen, juni 2010, side 14.
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side35af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
5.2.3 Udvikling i CO2emissioner pr. kørt km i Danmark frem mod 2050En introduktion af 50% brintbiler i den danske bilpark frem mod 2050 skal holdesop imod et konservativt referencescenarie hvor der kun forudsættes en begrænsetovergang til alternative drivmidler (el, biobrændstof og hybrider). Til dette er toscenarier for udviklingen i CO2emissionen pr. kørt km for benzin/diesel anvendt:•2010-2025 – Ea Energianalyse 2009•2030-2050 – Klimakommissionens ”Referenceforløb A/UDe to scenarier er blevet sammenkoblet så at der opnås et komplet udviklingsforløbfra 2010-2050 for CO2emissionen pr. kørt km for benzin/diesel (kombineret).Ligeledes er udviklingen i CO2emissionen pr. kørt km i en brintbil beregnet, baseretpå ”Kilde-til-Hjul” energiforbruget (afsnit 5.2.1) og CO2indholdet i dansk produceretelektricitet (afsnit 5.2.2).Resultaterne fremgår af figuren nedenfor.
Som det ses kan CO2emissionen pr. kørt km i en benzin/diesel bil falde fra 168 grami 2010 til 95 gram i 2050, bl.a. grundet øget energieffektivitet.I takt med at både energieffektiviteten for brintproduktion og brintbiler forbedres,og andelen af VE i elproduktionen øges, reduceres CO2emissionen for brintbiler fra251 gram/km i 2011 til 3 gram i 2035. Allerede i 2024 vil CO2emissionen for brint-biler således være på niveau med benzin/diesel.Hvis elektriciteten til brintproduktion indkøbes med CO2certifikater vil CO2emissi-onen pr. kørt km i en brintbil være >0 gram/km i hele perioden, hvilket er tilfældetfor den brint som anvendes på alle brint tankstationer i Danmark i dag.
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side36af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
5.2.4 Reduktion i CO2emissioner fra brintbiler frem mod 2050Med udgangspunkt i forskellen i CO2emissionen for henholdsvis benzin/diesel ogbrintbiler frem mod 2050 (afsnit 5.2.3) kan den samlede reduktion i CO2emissionerved introduktion af brintbiler beregnes. Der tages udgangspunkt i at brintbiler ud-vikler sig til at udgøre 50% af bilparken i 2050 og at en bil kører i gennemsnit16.137 kilometer om året. Beregningen er foretaget for henholdsvis brintproduktionbaseret på blandings-elektricitet samt grøn elektricitet indkøbt med CO2certifikater.Som det ses af den første figur nedenfor vil brug af blanding-el resultere i en øgetCO2emission på 68.351 tons i perioden 2015-2024 hvor brintbiler udvikler sig til atudgøre 3,5% af bilparken. Fra 2025 og frem til 2050 vil der opnås en samlet bespa-relse på 33,6 millioner tons CO2grundet øget andel af VE elektricitet og forbedretenergieffektivitet for brintproduktion og brintbiler. Årlig besparelse i 2050 vil værepå 2,1 mio. tons CO2.Den anden figur viser CO2besparelsen ved brug af grøn elektricitet. Her opnås enreduktion i CO2udledningen på samlet 37,4 millioner tons frem mod 2050 og meden årlig besparelse i 2050 på 2,2 mio. tons CO2.
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side37af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
6. Eksport & arbejdspladser i brint infrastrukturEn markedsintroduktion af brint til transport i Danmark kan skabe grundlag forudvikling og modning af dansk brint infrastruktur teknologi som rummer et betyde-ligt potentiale for arbejdspladser og eksport.
6.1 Værdikæden for dansk brint infrastruktur teknologiBrint infrastruktur er i sin tekniske sammensætning at sammenligne med mange afde eksisterende danske teknologiske energiprodukter (vindmøller, fjernvarme,kraftværker etc.) Der er således en stor kompetence- og ekspertisemæssig synergimellem den eksisterende energibranche og de nye virksomheder indenfor brint in-frastruktur. Hertil kommer at brint infrastruktur indeholder mange komponenterfra andre eksisterende industrier i Danmark.En brint tankstation med produktionsanlæg består således af cirka 3.000 del-komponenter, hvor mere end 30% udvikles og produceres i Danmark, og fremstil-lingen af én station skaber beskæftigelse for 4,5 personer i et år.Produktionen af en dansk brint tankstation involverer i dag således mere en 40 dan-ske virksomheder på tværs af hele leverandørkæden. Dette dækker over både eksi-sterende virksomheder med velkendt teknologi i en ny anvendelse og ”nye” virk-somheder som udvikler ny teknologi gennem forskning og udvikling.Et væld af forskellige fagområder og danske teknologier indgår således i produktio-nen af brint infrastruktur løsninger, bl.a.:•Metal og pladebearbejdning•Køling og ventilation•Brint produktion, kompression, lagring og påfyldning•Vandrensning og behandling•Ventiler og fittings•Elektronik, elmotorer og hydraulik•Pumper og fjernvarmerør•Elektrikere, tømrere, smede, svejsere & montører
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side38af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
6.2 Eksport- og arbejdsplads-potentiale for brint infrastrukturEn markedsintroduktion af brintbiler fra 2015 og en stigende markedsandel fremmod 2050 kræver betydelige investeringer i en brint infrastruktur.Tidligere omtalte EU Power-Train studie41har vist at der alene i EU skal investeres745 milliarder kroner frem mod 2050 i etablering af 18.000 brint stationer og infra-struktur, nok til 100 millioner brintbiler (25% af EU bilparken). Yderligere 560 mil-liarder kr. skal investeres såfremt brintbiler skal udgøre 50% af bilparken. Fremmod 2020 skal der investeres 22 milliarder kroner i etableringen af en tidlig infra-struktur og herefter op imod 22-33 milliarder kroner årligt indtil 2050, afhængig afom 25% eller 50% andel af brintbiler i bilparken skal nås.En markedsandel for dansk brint infrastruktur teknologi på blot 15% kan såledesskabe eksport for 3,4-4,9 mia. kr. årligt, svarende til 2.000-3.000 arbejdspladser. (sefigur nedenfor). Hertil kommer potentialet i andre områder af verden, bl.a. USA, Ja-pan og Sydkorea hvor tidlig introduktion af brint til transport kan forventes. En re-duceret eksport markedsandel i disse lande (grundet forventelig lokal produktion)vil kunne fordoble eksport og arbejdspladspotentialet til henholdsvis 4-6 mia. kr.årligt og 4.000-6.000 arbejdspladser. Hertil kommer værdien af eventuel dansk pro-duktion i lokalområder i disse lande.
41
"A portfolio of power-trains for Europe",side 47,www.zeroemissionvehicles.eu
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side39af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
6.3 Eksport værditilvækst indenfor brint infrastrukturDen forholdsvis høje andel af danske komponenter i brint infrastruktur giver ogsåen tilsvarende høj værditilvækst pr. heltidsbeskæftiget.Ved konventionelle brint infrastruktur løsninger som produceres i Danmark i dagbidrager hver ansat med en værditilvækst på 742.000 kr. hvilket er over det gene-relle niveau både i energiindustrien og den samlede industri. Se figur nedenfor.Brint infrastruktur er endnu på et tidligt markedsstadie hvor konkurrencen er for-holdsvis geografisk afgrænset. En fastholdelse af værditilvæksten fremadrettet i taktmed at konkurrencen stiger, skal sikres gennem forsat forskning og udvikling somdels kan fastholde og udbygge den dansk producerede andel af brint infrastruktur.I de senere år er forsknings og udviklingsindsatsen blevet øget på flere komponen-ter med henblik på at øge den danske andel. Alene i efteråret 2011 er forsknings- ogudviklingsprojekter blevet igangsat for mere end 120 millioner kroner indenfor net-op brint produktion, lagring og optankning.Foruden at nøgleteknologierne for brint produktion og optankning er der også etstort potentiale for den eksisterende industri. Adskillige af de komponenter til brintinfrastruktur som i dag indkøbes fra udlandet ligger tæt op ad eksisterende danskeindustri komponenter og produkter, som gennem videreudvikling vil kunne anven-des til brint infrastruktur.
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side40af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
7. Rammebetingelser & omkostninger frem mod 2025Afgørende for introduktionen af brint til transport er etableringen af offentligerammebetingelser som kan tilskynde private investeringer. Forskellige tiltag fremmod 2025 kan bringe teknologien og markedet til et stadie hvorfra fortsat udrulningfrem mod 2050 kan ske på kommercielle vilkår og med fuld afgiftsbidrag til samfun-det. Figuren nedenfor opsummerer mulige tiltag og rammebetingelser.
2012-2015 |Demonstration & lempet afgift••Forlængelse af afgiftsfritagelsen for batteri- og brintbiler til og med 2015oKombineret med forsøgsprojekter eks. gennem Trafikstyrelsen45 mio. kr. i infrastrukturpulje for en landsdækkende brint infrastrukturoEksempelvis udmøntning gennem EUDP’s årlige ansøgningsrunderoKan med fordel etableres sammen med en pulje for ladeinfrastrukturNational udrulningsstrategi for batteri- og brintbiler og infrastruktur i 2012
•
2015-2025 |Opbygning af kritisk masse, øget afgift & udfasning af tilskud•Gradvis indfasning af registreringsafgift for brintbileroI et tempo som sikrer teknologiens konkurrencedygtighedoEstimeret afgiftsprovenutab i perioden 2015-2025 på 1,45 mia. kr.for samlet 108.000 brintbiler, svarende til 4,6% af bilparkenInvesteringstilskud til brint infrastrukturo30% i perioden 2015-2020oGradvis udfasning af tilskud i perioden 2021-2025oSamlet samfundsomkostning på 335 mio. kr.Brændstofstilskud til brint infrastrukturoGennemsnitligt tilskud på 41 øre/kWh brint optanket i perioden 2015-2025Gradvis reduktion fra 2 DKK/kWh i 2015 til 0 DKK/kWh i 2025oSamlet samfundsomkostning på 740 mio. kr.Finansielle og lovgivningsmæssige rammeroGaranterede lån fra eks. Nordiske og Europæiske investeringsbankeroInfrastruktur licenser som sikrer en reguleret udrulning
•
•
•
2025-2050 |Kommerciel udrulning & fuld afgift••Kommercielt salg af brintbiler med fuldt afgiftsbidragKommerciel udrulning af brint infrastruktur – øget afgift på brint/el
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side41af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
7.1 2012 – 2015 Demonstration og lempet afgiftFrem mod 2015 vil antallet af brintbiler øges langsomt og som en del af forsøgsakti-viteter. Forlængelse af afgiftsfritagelsen for batteri- og brintbiler kombineret medoffentligt støttede forsøgsprojekter kan sikre opbygning af den nødvendige flåde afkøretøjer som kan understøtte etableringen af brint tankstationer. Det kan eksem-pelvis ske under den allerede etablerede tilskudsordning for forsøgsprojekter i Tra-fikstyrelsens Center for Grøn Transport. Hermed vil erfaringer og resultater kunnekombineres på tværs af forskellige teknologier herunder også batteribiler.Frem mod 2015 er der behov for etablering af et landsdækkende netværk af brint-tankstationer som kan muliggøre en markedsintroduktion af brintbiler fra 2015. Eninvestering på 90 millioner kroner i 15 brint tankstationer i de seks største byområ-der kan sikre en god geografisk dækning af landet og at 50% af befolkningen vil havemindre end 15 km til nærmeste tankstation og 35% vil have mindre end 10 km tilnærmeste tankstation, jf. afsnit 4.1.Grundet lav volumen og et tidligt teknologistadie vil der være tale om demonstrati-onsaktiviteter hvorfor 50% offentlige bidrage til investeringerne er nødvendige,svarende til 45 millioner kroner. Det kunne ske ved at etablere en infrastruktur pul-je som eksempelvis udmøntes gennem EUDP’s årlige ansøgningsrunder. Puljen kanmed fordel kombineres med en tilsvarende for opladningsinfrastruktur til batteribi-ler for at sikre koordinering og synergi mellem teknologierne. Sådan støtte til de-monstration af alternative drivmidler er også anbefalet af Klimakommissionen42.I løbet af 2012 bør en langsigtet national udrulningsstrategi for både batteri- ogbrintbiler formuleres. Strategien kan bidrage til dels at sætte de offentlige rammerfor udrulningen fra 2015-2025 samt belyse perspektiverne frem mod 2050. Ligele-des kan strategien sammen med rammebetingelser bidrage til at skabe vished forprivate investorer i forhold til at påbegynde markedsintroduktion og udrulning. Enkombineret strategi for både batteri- og brintbiler er oplagt da begge teknologierbidrager til at balancere den stigende mængde vedvarende elektricitet, hvorfor ko-ordinering og samordning af tiltag er hensigtsmæssigt.
42
"Dokumentationsdelen til Klimakommissionens samlede rapport"sep. 2010, side 281, faktaboks
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side42af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
7.2 2015–2025 Opbygning af kritisk masse, øget afgift/udfasning af tilskudFrem mod 2025 skal der opbygges en kritisk masse af både brintbiler og tankstatio-ner som kan bidrage til at reducere omkostningerne til et kommercielt niveau.7.2.1 Indfasning af registreringsafgift på brintbilerBatteri- og brintbiler er i dag fritaget for registreringsafgifter indtil 2012 og ifølgeRegeringsgrundlaget43forventes en forlængelse til 2015. Som beskrevet i afsnit 3.2forventes brintbiler at være konkurrencedygtige på pris i 2015 grundet afgiftsfrita-gelsen. Frem mod 2025 forventes bilproducenter at reducere prisen så at teknologi-en kan konkurrere i andre lande hvor afgifter er lavere end i Danmark. I takt med atbilproducenterne reducerer priserne kan danske afgifter på brintbiler øges hvert årdog i en takt der sikrer at konkurrenceevnen fastholdes. I 2025 er registreringsafgif-ten fuldt indfaset og brintbiler bidrager med samme afgiftsprovenu som konventio-nelle biler. På basis af en sådan gradvis introduktion af afgifter kan brintbiler fremmod 2025 opnå en andel på op imod 4,6% af bilparken, svarende til 108.000 biler.De samlede samfundsomkostninger til lempelserne i afgiften på brintbiler i periodener beregnet til 1,45 milliarder kroner som skitseret i figuren nedenfor.
Afgiftsberegningen tager udgangspunkt i en sammenligning med provenuindtægtenfor tilsvarende plug-in hybridbiler ved gældende satser for moms og registrerings-afgifter. Grundet den højere basispris i begyndelsen for brintbiler kompenserermomsindtægterne for noget af provenutabet på registreringsafgifter. Anvendte ba-sispriser og udviklingen i perioden for hybrid- og brintbiler er beskrevet i afsnit 3.2.Salg af brintbiler prioriteres mod de større køretøjssegmenter (efter vægt) hvor deropnås størst CO2emissionsreduktioner. En eventuel ny strukturering af bilafgifterbør derfor favorisere at brintbiler introduceres i større køretøjer mens eksempelvisbatteribiler prioriteres i de mindre køretøjer.43
“www.stm.dk/publikationer/Et_Danmark_der_staar_sammen_11/Regeringsgrundlag_okt_2011.pdf”side 30
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side43af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
7.2.2 Udfasning af tilskud til brint infrastrukturFor at forsyne op til 4,6% af bilparken med brint frem mod 2025 skal op imod 185brint tankstationer etableres, svarende til en investering på 1,7 milliarder kroner.En kombination af investeringstilskud og brændstofstilskud kan gøre det attraktivtfor private aktører at foretage en sådan investeringen.Et investeringstilskud på 30% i perioden 2015-2020 og som reduceres til 0% fremmod 2025 kan understøtte de høje investeringer som kræves i begyndelsen hvorprisniveauet for teknologien er høj og hvor udnyttelsen er lav. Et tilskud på 30% erpå niveau med Regeringens forslag for støtte til biogas via Igangsætningspuljen.Et gennemsnitligt tilskud på 41 øre/kWh brint optanket i perioden 2015-2025 kanunderstøtte driften. Tilskuddet kan starte på 2 kr./kWh i 2015 og løbende reducerestil 0 kr. i 2025 i takt med at udnyttelsen af infrastrukturen stiger og driften dermedforbedres. Et tilskud på 2 kr./kWh i 2015 er på niveau med det indirekte tilskud pr.kWh som eksempelvis solceller opnår når elmåleren løber baglæns. Det gennemsnit-lige tilskud på 41 øre/kWh er på niveau med tilsvarende støtte til biogasanlæg.Det grundlæggende paradigme i de forslåede tilskud er en løbende årlig reduktionfrem mod en fuld udfasning i 2025 i takt med at teknologien reduceres i pris og ud-nyttelsen stiger. Udviklingen i støtteniveauet er vist i figuren nedenfor.
Foruden de skitserede rammebetingelser bør lovgivning også etableres som sikreren koordineret udrulning, eksempelvis gennem udstedelse af infrastruktur licenser ilighed med mobil licenser. Finansielle rammer såsom garanterede lån fra eksempel-vis de Nordiske eller Europæiske investeringsbanker kan også bidrage til at gøreinvestering i infrastruktur attraktivt for private investorer.De samlede samfundsomkostninger til infrastruktur rammebetingelserne i periodener beregnet til 1,075 milliarder kroner. Indvirkningen på investeringen og sam-fundsomkostningerne pr. år er vist i de efterfølgende figurer.
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side44af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
Nedenfor er vist indvirkningen af rammebetingelserne på infrastrukturinvesterin-gen og tilbagebetalingen. Som det ses kan rammebetingelserne fremrykke en simpeltilbagebetaling fra 2025 til 2022, hvormed investeringshorisonten er indenfor ram-merne af hvad der er muligt for private investorer og virksomheder. Efter 2025 kanafgifter på elektricitet og brint øges for at sikre en regulering af overskuddet.
Figuren nedenfor viser den årlige fordelingen af de samlede samfundsomkostninger.
Selvom tilskudssatsen for brændstof falder gennem perioden er det samlede støtte-beløb stigende. Det skyldes at ca. 50% af al brint i perioden leveres i årene 2024 og2025. Efter 2025 er alle tilskud til både investering og brændstof fuldt udfaset.
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side45af46
Brint til transport i Danmark frem mod 2050Baggrundsrapport | Dec. 2011 – endelig udgave
Indholdsoversigt
7.3 2025-2050 - Kommerciel udrulning & fuld afgiftFra 2025 og frem kan udrulningen af biler og infrastruktur ske selvfinansierende daandelen af bilparken potentielt har nået ca. 5% eller 100.000 køretøjer. Dette er itråd med anbefalingerne fra Klimakommissionen som har foreslået afgiftslempelserfor de første 100.000 batteribiler for at nå et tilstrækkeligt volumen44. Tilsvarendekonklusion på nødvendig markedsvolumen findes i EU-Power train studiet45. For-uden fuld afgift på biler kan afgiften på elektricitet og brint øges frem mod 2050.
4445
"Dokumentationsdelen til Klimakommissionens samlede rapport"sep. 2010, side 281, faktaboks"A portfolio of power-trains for Europe",side 18,www.zeroemissionvehicles.eu
www.hydrogennet.dk|www.hydrogenlink.net
Side46af46
