Energi-, Forsynings- og Klimaudvalget 2015-16
EFK Alm.del Bilag 77
Offentligt
1569715_0001.png
NOTAT
29. oktober 2015
Smart Energy
Dok. 14/21506-18
 EFK, Alm.del - 2015-16 - Bilag 77: Rapporten "Smart Energy" fra Dansk Energi og Energinet.dk om de samfundsøkonomiske fordele ved øget fleksibilitet i elforbruget
1569715_0002.png
NOTAT
Fra
Smart Grid
til
Smart Energy
I 2010 lavede Dansk Energi og Energinet.dk en analyse af den
samfundsøkonomiske værdi af
Smart Grid.
Præmissen for
analysen var, at Smart Grid ville være fuldt udbygget i 2025.
Forventningerne til hvor hurtigt elbiler og elvarmepumper udbredes
i Danmark er imidlertid blevet nedjusteret de seneste fem år.
Analysen er derfor blevet opdateret og har fået et bredere fokus og
inddrager desuden udlandet i højere grad. Da fokus er bredere, er
overskriften
Smart Energy.
Udover fleksibilitet fra elbiler og elvarmepumper i individuelle huse
behandler analysen øget integration med fjernvarmesystemet
gennem elpatroner og elvarmepumper og med gassystemet
gennem brintproduktion vha. elektrolyse. Endvidere inddrages
betydningen af udlandets fleksibilitet for værdien af dansk
fleksibilitet.
Formålet er at analysere behovet for fleksibilitet i elsystemet i
Danmark og udlandet i 2035 samt at beregne den økonomiske
værdi af, at dele af elforbruget i fremtiden kan afbrydes ved høje
elpriser, og at elforbrug til elbiler, elvarmepumper og elektrolyse
reagerer på elpriserne.
Find hovedrapporten, dette notat samt "Smart Grid i Danmark"-
rapporten fra 2010 her:
www.energinet.dk/energianalyser
www.danskenergi.dk/Analyse
Indhold
2
3
4
5
6
7
8
9
Fra Smart Grid til Smart Energy
Vi kan sikre strømmen ved at handle
med hinanden
Hvor kommer værdien af fleksibelt
elforbrug fra?
Samfundsøkonomisk gevinst på EUR
113 mio. Danmark i 2035
Gevinster for elforbrugere,
elproducenter og elnetsoperatører
Fleksibilitet kan mindske behov for
udbygning af elnet
Gevinst for ejerne er nødvendig for
at realisere potentialet
Hvordan har vi gjort?
2
 EFK, Alm.del - 2015-16 - Bilag 77: Rapporten "Smart Energy" fra Dansk Energi og Energinet.dk om de samfundsøkonomiske fordele ved øget fleksibilitet i elforbruget
1569715_0003.png
NOTAT
Vi kan sikre strømmen ved at handle med hinanden
Behovet for fleksibilitet i form af pålidelig elproduktionskapacitet og
afbrydeligt forbrug i Danmark er drevet af perioder med
sammenfaldende højt residualforbrug (forbrug der skal dækkes ud
over vindkraft og solcelleproduktion) i udlandet og Danmark.
Analysen viser, at der er en positiv sammenhæng mellem
residualforbruget i Danmark og nabolandene, men det er sjældent,
at residualforbruget er meget højt samtidigt. Fx er residualforbru-
get i Danmark og udlandet kun i 0,016 pct. af timerne over 90 pct.
af det maksimale samtidigt, og det er aldrig over 95 pct. samtidigt.
Endvidere varierer de højeste residualforbrug meget i størrelse.
Residualforbruget i den ene procent af timerne med højest forbrug
varierer således fra 6 til 8 GW for Danmark og 270 GW til 340 GW
for udlandet. Vi får altså brug for ressourcer, som kun vil komme i
brug ganske få timer om året. Her tilbyder afbrydeligt forbrug med
forhåbentligt relativt lave investeringsomkostninger en attraktiv
mulighed.
Da Danmark er afhængig af import fra udlandet, er det nødvendigt
at følge udviklingen af fleksibilitet på tværs af Europa fremadrettet.
Residualforbrug i hver enkelt time for udlandet og Danmark for 12
års variationer i vindkraft- og solcelleproduktion. Tilgangen er, at
bruge 12 års historiske målinger af vindhastigheder og solindfald i
timeopløsning i kombination med forventet installeret effekt og
effektkurver i 2035 til at beregne produktionen fra sol og vind.
Udlandet består af Belgien, England, Finland, Frankrig, Holland,
Irland, Norge, Sverige, Tyskland og Østrig. Data vises kun for
residualforbrug større end -1 GW i Danmark og større end -20 GW i
udlandet.
3
 EFK, Alm.del - 2015-16 - Bilag 77: Rapporten "Smart Energy" fra Dansk Energi og Energinet.dk om de samfundsøkonomiske fordele ved øget fleksibilitet i elforbruget
1569715_0004.png
NOTAT
Hvor kommer værdien af fleksibelt elforbrug fra?
I takt med at svingende elproduktion – vind og sol – udgør en
større del af elproduktionen i Danmark og nabolandene, vil der
være mindre regulerbar elproduktion fra kraftværker. Fleksibelt og
afbrydeligt forbrug får dermed stor værdi, når balancen i
elsystemet skal opretholdes og til at øge værdien af den
fluktuerende elproduktion.
Afbrydeligt elforbrug optræder, når elprisen bliver meget høj, mens
fleksibelt forbrug flytter elforbruget fra timer med høje elpriser til
timer med lave elpriser. I begge tilfælde reduceres de høje
residualforbrug. Dette giver mindre bortkobling af ikke-fleksible
elforbrugere samt mindre drift på mellem- og spidslastkraftværker,
som typisk er naturgasfyrede.
Vindkraftproduktionen må reduceres i nogle få timer på grund af
manglende forbrug, men flytning af elforbrug til timer med lave
elpriser reducerer problemet.
Fra 2035 sparer fleksibelt og afbrydeligt elforbrug ca. EUR 2,0
mia./år i Danmark og udlandet. De sparede omkostninger består
hovedsageligt af:
•
Sparede brændsels- og CO
2
-omkostninger, fordi elproduktion på
naturgas erstattes af afbrydeligt elforbrug samt øget
elproduktion på vind-, biomasse- og kernekraft.
•
•
Mindre investering i spidslastværker, hvor 20 GW ud af 45 GW
spidslastanlæg erstattes af fleksibelt og afbrydeligt elforbrug.
Reduktion i bortkoblet elforbrug.
4
Besparelse i systemomkostninger i 2035 i Danmark og udlandet
beregnet ved at fratrække omkostningerne i scenariet med
fleksibelt elforbrug fra omkostningerne i scenariet med ufleksibelt
elforbrug.
 EFK, Alm.del - 2015-16 - Bilag 77: Rapporten "Smart Energy" fra Dansk Energi og Energinet.dk om de samfundsøkonomiske fordele ved øget fleksibilitet i elforbruget
1569715_0005.png
NOTAT
Samfundsøkonomisk gevinst på EUR 113 mio. til Danmark i 2035
Fleksibelt og afbrydeligt elforbrug er en samfundsøkonomisk god
løsning i fremtidens elsystem.
Analysen viser, at den samfundsøkonomiske gevinst i Danmark ved
fleksibelt og afbrydeligt elforbrug i 2035 er EUR 113 mio./år.
Det største bidrag til den samfundsøkonomiske gevinst opstår som
følge af sparede omkostninger til elhandel og elproduktion på i alt
EUR 106 mio./år. Når fleksible elforbrugere flytter elforbruget til
timer med lavere elpriser, spares der omkostninger til
elproduktion. Endvidere spares investeringer til at fastholde
effekttilstrækkeligheden i Danmark.
Når fleksibelt elforbrug flyttes væk fra spidslastperioder på grund
af høje elpriser og tidsvarierende distributionstariffer, spares der
ligeledes omkostninger til forstærkning af distributionsnet på i alt
EUR 7 mio./år.
I 2025 viser analysen en noget lavere gevinst ved fleksibelt
elforbrug i Danmark, primært på grund af mindre volumen af
fleksibelt elforbrug og mindre variation i elpriserne.
På de efterfølgende sider uddybes gevinster fra fleksibelt og
afbrydeligt elforbrug i 2035.
Sparede omkostninger til
elhandel og elproduktiom
Sparede
distributionsnet-
forstærkninger
Samfundsøkonomisk
gevinst i Danmark
106
7
113
Den samfundsøkonomiske gevinst ved øget fleksibelt elforbrug i Danmark i
2035 udgøres af sparede omkostninger til elhandel og elproduktion samt
sparede distributionsnetforstærkninger.
5
 EFK, Alm.del - 2015-16 - Bilag 77: Rapporten "Smart Energy" fra Dansk Energi og Energinet.dk om de samfundsøkonomiske fordele ved øget fleksibilitet i elforbruget
1569715_0006.png
NOTAT
Gevinster for elforbrugere, elproducenter og elnetsoperatører
Fleksibelt og afbrydeligt forbrug vil give en økonomisk gevinst for
de fleksible elforbrugere på grund af lavere elomkostninger og
tarifbetaling. Når det fleksible elforbrug flyttes, øges elprisen i
lavprisperioder og sænkes i højprisperioder, hvilket hermed
påvirker andre aktørers elproduktionsindtægt og elbetaling.
Figuren viser, hvordan den danske samfundsøkonomiske gevinst i
2035 bliver fordelt på forskellige aktører.
Analysen viser, at det er rentabelt at gøre elforbruget til elektrolyse
fleksibelt ved at investere i større elektrolyseanlæg og brintlagring.
Nettogevinsten herved er EUR 37 mio./år. De fleksible elbiler og
individuelle varmepumper opnår hhv. EUR 36 og 16 mio./år i
gevinst, primært på grund af lavere elbetaling. Store varmepumper
og elkedler taber EUR 5 mio./år på grund af øget konkurrence fra
det nye fleksible forbrug.
De almindelige, ufleksible elforbrugere sparer samlet EUR 36
mio./år på elregningen, svarende til EUR -1,1 pr. MWh.
Vindmølleejerne får samlet EUR 62 mio./år mere, svarende til EUR
+1,3 pr. MWh vind, og der bortkobles mindre vindproduktion.
Fleksibelt forbrug betyder færre flaskehalsindtægter til
Energinet.dk – og dermed i sidste ende elforbrugerne – fordi
elhandlen og prisforskellen til nabolande bliver ændret.
Der spares desuden EUR 4 mio./år i investering i spidslastanlæg til
fastholdelse af effekttilstrækkeligheden i Danmark.
Fordeling af den samfundsøkonomiske gevinst på EUR 113 mio./år
viser, at de fleksible teknologier tilsammen opnår EUR 85 mio./år,
mens ændringen i elprisen på grund af det fleksible elforbrug øger
betalingen til vindmøller med EUR 62 mio./år, men sænker betaling
til kraftværker med EUR 43 mio./år. Samtidig skal de almindelige
elkunder betale EUR 36 mio./år mindre.
6
 EFK, Alm.del - 2015-16 - Bilag 77: Rapporten "Smart Energy" fra Dansk Energi og Energinet.dk om de samfundsøkonomiske fordele ved øget fleksibilitet i elforbruget
1569715_0007.png
NOTAT
Fleksibilitet kan mindske behov for udbygning af elnet
Elbiler og elvarmepumper i individuelle huse vil kræve
forstærkninger i distributionsnettene, fordi elforbruget øges. Men
fleksibelt forbrug vil mindske behovet for udbygning af
distributionsnettet, fordi toppen tages af spidslasttimerne.
I et elsystem, hvor elbiler og varmepumper er ufleksible, vil der i
2035 være behov for at have udbygget distributionsnettet for
samlet EUR 460 mio. Med fleksibelt forbrug vil der kun være behov
for at udbygge distributionsnettet for EUR 370 mio. Dvs. sparede
investeringer for netto EUR 90 mio., svarende til ca. EUR 7 mio./år.
Såfremt det blev muligt at indføre en grænse for den samtidige
opladning fra alle elbiler og varmepumper (Gridmax), ville de
sparede investeringer vokse til EUR 120 mio. i 2035 eller ca. EUR 9
mio./år.
Forskellen på ca. EUR 30 mio. vil sandsynligvis ikke kunne forrente
den omfattende investering i netovervågning og styring af enheder,
som vil være nødvendig for at realisere en sådan begrænsning.
Besparelsen i udbygning af distributionsnettet udgør under 10 pct.
af den samlede samfundsøkonomiske gevinst ved øget fleksibelt
forbrug. Det bliver altså ikke hovedargumentet for øget fleksibelt
forbrug.
2035
scenarium
Nonflex
Flex
Flex (uden
Gridmax)
0,4 kV
EUR 210
mio.
EUR 120
mio.
EUR 140
mio.
10-20 kV
EUR 250
mio.
EUR 220
mio.
EUR 230
mio.
Total
EUR 460
mio.
EUR 340
mio.
EUR 370
mio.
Nødvendige netforstærkninger/udbygninger i distributionsnettet på
0,4 til 20 kV-niveau i Danmark frem til 2035.
Nonflex – ufleksibelt forbrug.
Flex – fleksibelt forbrug med begrænsning på samtidig opladning.
Flex (uden Gridmax) – fleksibelt forbrug uden begrænsning på
samtidig opladning.
7
 EFK, Alm.del - 2015-16 - Bilag 77: Rapporten "Smart Energy" fra Dansk Energi og Energinet.dk om de samfundsøkonomiske fordele ved øget fleksibilitet i elforbruget
1569715_0008.png
NOTAT
Gevinst for ejerne er nødvendig for at realisere potentialet
Sammenlignet med at oplade straks når elbilen kommer hjem, vil
en elbilejer, der tillader opladning i forhold til elprisen i 2025, have
en gevinst på EUR 65 årligt og i 2035 EUR 83 årligt.
En husejer med fleksibel varmepumpe, som tillader, at
temperaturen i huset kan variere med op til tre grader, vil have en
årlig gevinst på EUR 128 i 2025 og EUR 110 i 2035.
Det er det større elforbrug der gør, at varmepumper har en højere
årlig gevinst end elbilen.
Gevinsterne skal dog fordeles mellem ejeren af elbiler,
varmepumper mfl. og de forretningsaktører, der faciliteter, at
fleksibiliteten bliver puljet og stillet til rådighed i markedet. Det
kræver omkostningseffektive it- og markedsløsninger i forhold til
datahåndtering og udveksling af informationer mellem aktørerne.
I det Markedsmodel 2.0-arbejde, som Energinet.dk har gennemført
sammen med en stribe aktører i elmarkedet i 2014 og 2015, er der
analyseret mulige barrierer for fleksibelt elforbrug, herunder
håndtering af måledata og aftaler mellem de forskellige aktører.
Arbejdet fortsættes i de kommende år.
8
 EFK, Alm.del - 2015-16 - Bilag 77: Rapporten "Smart Energy" fra Dansk Energi og Energinet.dk om de samfundsøkonomiske fordele ved øget fleksibilitet i elforbruget
1569715_0009.png
NOTAT
Hvordan har vi gjort?
Værdien af at gøre følgende teknologier prisfleksible er
blevet analyseret
•
•
•
•
Elbiler (Danmark: 740.000 i 2035 og 145.000 i 2025; udland:
samme andel af personbilparken som i Danmark).
Varmepumper i villaer (kun for Danmark: 285.000 i 2035 og
110.000 i 2025).
Brintproduktion via elektrolyse (kun for Danmark i 2035).
Afbrydeligt elforbrug ved høje elpriser (6-8 pct. af konventionelt
elforbrug; 50% ved 1 DKK/kWh og 50% ved 2 DKK/kWh).
To scenarier sammenlignes
•
Flex: Hvor elforbruget til elektrolyse samt 50 pct. af bestanden
af elbiler og individuelle varmepumper antages prisfleksibelt ,
og 50 pct. af potentialet for afbrydeligt forbrug er til rådighed.
Nonflex: Hvor disse teknologier har et ufleksibelt driftsmønster
og der ikke er noget afbrydeligt elforbrug.
I begge scenarier er kraftværker og store varmepumper samt
import og eksport med udlandet også leverandører af
fleksibilitet i både Danmark og udlandet.
Analysen forudsætter altså en bestand af elbiler, varmepumper,
brintproduktion og afbrydeligt forbrug og beregner værdien af
at gøre en vis andel af disse teknologier prisfleksible.
Tre modeller er benyttet i analysen
•
Balmorel-modellen beregner omkostningerne til at drive el- og
fjernvarmesystemerne i modelområdet, inkl. investering i ny
elproduktionskapacitet.
•
FSI-modellen beregner behov for investering i spidslastværker
som følge af krav til effekttilstrækkelighed i Danmark.
•
DSO-modellen beregner spændinger og strømme i udvalgte 10-
20 kV-net og 0,4 kV-net med brug af henholdsvis ufleksibel og
fleksibel elforbrugsprofil for elbiler og varmepumper.
•
•
•
De samlede omkostninger fra modellerne i de to scenarier er
sammenlignet, og differencen udgør den samfundsøkonomiske
værdi af fleksibiliteten.
9