Klima-, Energi- og Forsyningsudvalget 2019-20
KEF Alm.del Bilag 188
Offentligt
2143677_0001.png
VEJ EN T IL STO R SK A L A PR O D U K T ION A F PO W ER -TO-X O G
F LYD EN D E EL I ET B Æ R ED YG T IGT EN ER G ISYST EM
Høring om Power-to-X,
Folketingets Klima-, Energi- og Forsyningsudvalg
Brian Vad Mathiesen, Aalborg Universitet,
30. Januar 2020, Landstingssalen, Christiansborg
@BrianVad
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 188: Præsentationer fra høring om Power-to-X den 30/1-20
2143677_0002.png
Hvorfor er Danmark den perfekte test-bed?
Snart mere end 50 procent vindmøllestrøm i elsystemet
Kan forbindes med fjernvarmeproduktion og dele af gassystemet
Ambitiøse politiske mål for 2030 og 2050
Vi har forskning i alle tre elektrolysetyper
Vi har virksomheder indenfor mange delkomponenter til Power 2 X og
electrofuels
1 000
900
800
700
Primær energiforsyning, PJ
•
Ideelt til test of afprøvning af storskala power 2 X / electrofuels
•
First mover på identifikation af problemer og muligheder, teknologi
og markedsdesign = beskæftigelse og virksomheder
600
500
400
300
200
100
-
Olie
Naturgas
Kul og koks
Affald, fossilt
Biomasse
Vindmøller
Solenergi
Varmepumper
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 188: Præsentationer fra høring om Power-to-X den 30/1-20
2143677_0003.png
Udvalgte danske VE Potentialer
Nuværende Primærenergiforbrug
Vindmøller
Biomasse
Solceller
Geotermi
>20 PJ
Solvarme
3
33 + 150 + 1040 PJ
~200 PJ
23 PJ
>20 PJ
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 188: Præsentationer fra høring om Power-to-X den 30/1-20
2143677_0004.png
Pump Hydro Storage
175
€/kWh
(Source: Electricity Energy Storage
Technology Options: A White
Paper Primer on Applications,
Costs, and Benefits. Electric Power
Research Institute, 2010)
Energilagring
Thermal Storage
1-4
€/kWh
(Source: Danish Technology
Catalogue, 2012)
Oil Tank
0.02
€/kWh
(Source: Dahl KH, Oil
tanking Copenhagen A/S,
2013: Oil Storage Tank.
2013)
Natural Gas Underground Storage
0.05
€/kWh
(Source: Current State Of and Issues
Concerning Underground Natural
Gas Storage. Federal Energy
Regulatory Commission, 2004)
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 188: Præsentationer fra høring om Power-to-X den 30/1-20
2143677_0005.png
Top 10 investeringer mod 100%
vedvarende energi i 2050
Teknologi
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Boligrenovering
Vindmøller
Individuelle varmepumper
Fjernvarmeudvidelse
Electrofuel produktion
Solceller
Individuel solvarme
Biogas anlæg
Ladestationer
Store varmepumper i fjernvarmen
Estimat på merinvesteringer frem
mod 2050 i et ud af mange 100% VE
scenarioer i milliarder kroner
220
210
110
41
33
20
20
20
16
15
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 188: Præsentationer fra høring om Power-to-X den 30/1-20
2143677_0006.png
Transport, vedvarende energi og biomasse
│
Resource
│
Conversion Process
│
Transport Fuel
│
Transport Demand
│
Vækst i transporten i fremtiden
(men lavere vækst end hidtil)
Gasifier
Biomass
(74.7 PJ)
0.9 Mt
Hydrogenation
Syngas
Chemical
Synthesis
Methanol/DME
(100 PJ
2
)
53 Gtkm
87 Gpkm
OR
Omlægning til kollektiv transport og direkte el
Indirekte el i elbiler
Electrofuels (gas og flydende) til den tunge transport
H
2
O
(3.8 Mt)
2.9 Mt
Electrolyser
1
Electricity
(52.7 PJ)
H
2
(38.4 PJ)
METHANOL
DME
ELLER
METHAN?
Matematikken og fysikken giver at biodiesel, bioethanol og biogas kan kun
dække nichebehov i transporten
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 188: Præsentationer fra høring om Power-to-X den 30/1-20
2143677_0007.png
Vi skal bruge langt mere el
–
nye forbrug er fleksible
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 188: Præsentationer fra høring om Power-to-X den 30/1-20
2143677_0008.png
Nye kapaciteter på forbrugssiden
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 188: Præsentationer fra høring om Power-to-X den 30/1-20
2143677_0009.png
Omkostninger for det
samlede system?
…. det
innovative systemdesign er
afgørende for de samlede
o kost i ger…
…
% VE ka lade sig gøre ed
lave/samme omkostninger som nu
… det haster og fi de ala e
mellem teknologiinvesteringerne i
det integrerede energisystem af
hensyn til de samlede
omkostninger
Samfundsøkonomiske omkostninger (Milliarder
€/år)
30
25
20
15
10
5
0
-5
Middel
2015
Lav
Middel
ENS 2050 Fossil
Høj
Lav
Middel
ENS 2050 Vind
Høj
Lav
Middel
IDA 2050
Høj
Investeringer
D&V
Brændsler
Eludveksling
CO₂
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 188: Præsentationer fra høring om Power-to-X den 30/1-20
2143677_0010.png
Carbon or
N
2
source
Tr i n 1
Gas fra biogas,
p u n k t k i l d e r,
gasificering af
biomasse, CO2
–
fangst,
kvælstof-fangst
H
2
Elektrolyse
•
Enkelte teknologier er helt
modne, andre er ikke
(TRL
–
levels)
Sammensætning af komplekse
anlæg og opskalering er
nødvendig
Alle muligheder skal testes
H
2
O
Hydrogenering
Tr i n 3
Anvendelse
Kemisk
synthese
Tr i n 2
Brint fra elektrolyse
(alkalisk, PEM, SOEC)
•
•
Methanol/DME/
M et ha n /A mmo ni a k
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 188: Præsentationer fra høring om Power-to-X den 30/1-20
2143677_0011.png
Fase 1: Markedsmodning
–
fra 2020 - 2023
-
Demonstration af P2G og P2L systemer
- Elektrolysekapacitet på mellem 1-3 MWel per anlæg. Samlet en total installeret kapacitet i
størrelsesordenen 7 til 10 MWel (3 til 5 anlæg).
- Primært fokus på alkalisk elektrolyse og PEM-baseret elektrolyse, men i takt med at SOEC teknologien opnår
det ønskede teknologiske parathedsniveau, bør fokus omstilles mod denne teknologi (til en start evt. 0.5
MW anlæg her)
- Anbringelse af anlæg som muliggør fremtidig tilslutning til el-, varme- og gasnetværk.
- Demonstration af elektrolyse integreret med vindmøller. Løse driftsproblemer og koble den nødvendige
teknologiske udvikling mod et forbedret samspil med resten af energisystemet. (fleksibel drift med
vedvarende energikilder som vind og biogas)
- Forskellige konfigurationer afprøves for
- At maksimere synergien mellem anlægskomponenterne og fleksibiliteten og for at skabe nye
indtægtskilder såsom ved fjernvarmeforsyning.
- Forgasning af biomasse med tilføjelse af elektrolyse brint til skabelse af flydende brændsler
- Opgradering af biogas ved hjælp af elektrolyse til gas og flydende brændsel (fleksibel drift med biogas)
- Koncentreret CO2 indfangning fra enkeltstående udledningskilder (f.eks. kraftværker eller industrielle
anlæg) med elektrolyse til flydende- og gasbrændsel
- Gassystemer og lagre (brint, CO2, syntesegas, biogasnet mv)
- Faldgruppe at gå 100% over methan for at finde de flydende brændsler:
- Hvis vi kun lægger demoanlæg op af naturgassystemet, er der risiko for, at vi ikke afdækker alle
muligheder
–
og dermed heller ikke får udnyttet vores fordele fuldt ud
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 188: Præsentationer fra høring om Power-to-X den 30/1-20
2143677_0012.png
Fase 1: Markedsmodning
–
fra 2020 - 2023
-
Regulatorisk - Nye markedsvilkår for anvendelse af elektrolyse bør afprøves i perioden frem til 2023
- Reduktion af risiko frem mod 2023: Gas/flydende brændsler produceret ved elektrolyse kan og bør ikke anses som
konkurrent til etablerede fossile brændsler som naturgas, diesel og benzin. Elektrofuels er en del af et nyt marked af
transportbrændsler baseret op VE. Derfor er der en stor risiko ved overhovedet at investere i nye teknologier, og
denne risiko bør reduceres.
- Innovationsmarked:
- Vigtig at skabe særlige markedsvilkår så disse nye anlæg kan konkurrere med etablerede og billigere
teknologier.
- Anlæg: En mulighed kunne være udbud af anlægstilskud til 7 til 10 MWel eller 3-5 anlæg, svarende til
eksempelvis 30% af investeringen.
- Drift: Innovationsmarkedet gælder elmarkedet, elinfrastruktur, gasinfrastruktur:
- Ikke grundlast
–
men drift for elektrolyse 50% af tiden. Elektrolyse skal spille sammen med elsystemet
(eks. vind og elinfrastruktur, behov for kraftværker mv)
- Kulstof/kvælstof
–
fangst og lager skal spille sammen med brintproduktion og slutproduktion. Kræver
god placering med hensyn til lagre og gasnet
–
samt anlægstilskud og krav/mulighed for særlig drift
- Eltariffer skal tilpasses, så det er billigt (gratis) at bruge nettet på tidspunkter, hvor der er ledig kapacitet
og omvendt meget meget dyrt på andre tidspunkter
- Der skal åbnes mulighed for private elnet mellem VE og elektrolyse. Men disse skal så straffes med en
høj tarrif, hvis det bliver nødvendigt at bruge det overordnede net.
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 188: Præsentationer fra høring om Power-to-X den 30/1-20
2143677_0013.png
Fase 1: Markedsmodning
–
fra 2020 - 2023
-
Regulatorisk - Nye markedsvilkår for anvendelse af elektrolyse bør afprøves i perioden frem til 2023
- Placering:
- Nærhed til elektricitet fra vedvarende kilder (for at begrænse behovet for at udvide distribution og/eller
transmissionsnetværk)
- Nærhed til fjernvarme (for at kunne anvende overskudsvarme) og
- Nærhed til gasnetværket (hvis nødvendigt)
- Brug af niche gas- og brintmarkeder som slutbrændsel (med fokus på at afprøve driftsforhold)
- Udvikle nye (tekniskadministrative) blandingsstandarder
- Ifølge blandingsstandarderne bliver metanol og DME på nuværende tidspunkt anset som oxygenatorer, med
tilladte blandingsforhold på op til henholdsvis 3% og 22% (måske mere) af den samlede volumen. De tilladte
blandingsforhold stammer fra 1985. Men dette er ikke tilladt eller et krav.
- Teknisk set kunne man blande 15% metanol i benzin. Men dette er ikke tilladt eller et krav. Det er muligt at
køre på 100% DME/Metanol med tilpassede motorer.
- Behov for målrettede iblandingskrav for
- Skibe, Lastbiler, Fly (ikke personbiler/varebiler som skal over på el
–
her kunne man have elektrificeringsmål)
- Oprettelse af et videnscenter for opsamling og kommunikation af demonstrationsanlæg
- Sikre midler til demonstration og mere langsigtet innovation og forskning
-
Innovation og forskning
- Forsknings- og udviklingsaktiviteter på centrale teknologier: SOEC, forgasning af biomasse (Pyroneer og Viking),
Indfang af CO2 fra stationære udledningskilder og luft (og CCU), brændsel til flytrafik fra P2L
- Afprøvning på forskellige fartøjer