Energisystemmodellering av Norge

Transkript

1 Energisystemmodellering av Norge Pernille Seljom, Forsker/ PhD kandidat Institutt for Energiteknikk (IFE) Avdeling Energisystemer

2 Oversikt Institutt for Energiteknikk (IFE) Energisystemmodellering IFE som deltaker Prosjekteksempler Norsk ETP studie Det norske energisystemet i en europeisk kontekst

3 Institutt for energiteknikk Uavhengig stiftelse etablert i 1948 Bredt energiteknologisk FoU-miljø 600 ansatte (Kjeller og Halden) Omsetning ca. 650 mill. kr Kontraktsforskning Internasjonalt rettet JEEP II-reaktor, Kjeller

4

5 Energisystemanalyse på IFE Analysere sammenhenger: Energiressurser, omdanning, overføring og etterspørsel etter energitjenester Økonomisk utvikling Politiske virkemidler Utvikling av energisystemet for å tilfredsstille fremtidig etterspørsel Konkurranse mellom ulike energibærere og teknologier Scenarier

6 Energisystemverktøy på IFE MARKAL & TIMES Linear optimaliseringsmodell av energisystemet Antar perfekt konkurranse og perfekt framsyn Hovedsakelig brukt for langsiktige analyser ( ) Utviklet av ETSAP, iverksatt av IEA Modellene er mye brukt rundt om i verden for både lokale, nasjonale, regionale og globale studier

7 MARKAL/ TIMES brukere

8 Modellbeskrivelse Objekt-funksjon: Totalkostnaden for energisystemet for hele analyseperioden minimeres Bi-betingelser: - Energietterspørsel skal dekkes - Miljøkrav overholdes - Begrensninger på innføring av nye teknologier - Energibalanse for hver energibærer - Tilstrekkelig produksjonskapasitet skal være tilgjengelig

9 Eksempel på resultater fra MARKAL/TIMES For hver tidsperiode får vi: Regnskap over alle energiformer som er brukt Regnskap over alle utslipp Total investeringskostnad for energisystemet Nødvendig kapasitetsutvidelse Produksjonsnivå for de teknologiene som blir valgt Marginalkostnad for alle energibærere Redusert kostnad for alle teknologier som ikke blir valgt

10 Energysystemmodeller på IFE Regionale modeller: Regionale MARKAL modeller for flere fylker: Oslo, Rogaland, Telemark and Møre og Romsdal ( ) Nasjonale modeller: MARKAL modell, 1 region ( ) TIMES modell med 7 regioner ( ) Global modell: TIMES modell ETSAP-TIAM med 15 regioner ( ) Nordeuropeisk modell (under utvikling): TIMES modell som dekker alle nordeuropeiske land

11 Nasjonal TIMES modell ( ) Norge er delt inn i 7 regioner Høy årlig tidsoppløsning (260 per år) Kan kobles til Samkjøringsmodellen (SKM) Fra SKM: Elektrisitetspriser Til SKM : Etterspørsel etter elektrisitet

12 Nasjonal TIMES modell ( ) Etterspørselskategorier i hver region Landbruk (3) Tjenesteytende sektor (21) Industri (33-36) Husholdning(10) Transport (8) Endogen utveksling av elektrisitet mellom regioner Under utvikling: Endogen utveksling av CO 2, fossile brensler, bio-drivstoff, bio-masse og hydrogen mellom regioner

13 IFE som deltaker Tverrfaglige samarbeidet gjennom CenSES vil forbedre modelleringen av energisystemet Alle forskningsområdene kan gi nyttig input til TIMESmodellering IFE s forskningsfokus i CenSES Forbedring av energisystemmodellering Modellering fremtidig energietterspørsel og energieffektivisering

14 Forskningsutfordringer for IFE i Modellering av smart grids Krysselasitet i transportsektoren Linking med makroøkonomiske modeller Forbedret modellering av fremtidig etterspørsel - inkludert menneskelig atferd aspektet Stokastiske energiressurser Modellering av pumpekraft

15 Energy Technology Perspectives 2010 The ETP is published by the International Energy Agency (IEA) Goal of study: To provide an IEA perspective on the potential for energy technologies to contribute to deep emission reduction targets and the associated costs and benefits Uses a techno-economic approach to identify the role of both current and new technologies in reducing CO 2 emissions and improving energy security Primary tool used for the analysis: IEA ETP model (MARKAL model)

16 Scenarios in ETP 2010 Two main scenarios for the period : Baseline scenario No new energy and climate policies are introduced The world economy grows by 3.1% a year on average during the period BLUE Map scenario Includes numerous variants for different sectors Global energy-related CO 2 emissions are reduced to half their current levels by 2050 Consistent with a long-term global rise in temperature of 2-3 C Optmistic technology development for renewable technologies

17 Source: IEA ETP 2010 Results: Global CO 2 emissions

18 Results: Key technologies for reducing CO 2 emissions Source: IEA ETP 2010

19 Results: Growth of renewable power generation in BLUE Map scenario Source: IEA ETP 2010

20 Norsk ETP studie Oppdrag fra Forskningsrådet (NFR) høsten 2010 Nasjonal MARKAL modell, Påvirkningen av Baseline og BLUE Map scenario på det norske energi systemet er analysert Eksogene modelldata, harmonisert med ETP 2012 Elektrisitetspris (import, eksport) Fossile priser CO 2 -priser Diskonteringsrate Kostnader for offshore-vind og tidevannskraft

21 Norsk ETP studiet Andre antagelser: Offshore-vind maks 44 TWh, bølgekraft maks 20 TWh Ingen ny gasskraft uten CO 2 -håndtering Blue Map: CO 2 begrensinger for alle sektorer utenom industri: minus 80 % i

22 CO2-emissions [kt] 45,000 40,000 35,000 30,000 25,000 20,000 15,000 10,000 5,000 Noen resultater: ETP studiet BASE CO 2 utslipp El & DH Oil & Refineries Transport Res & Com Industry BASE Ingen CO 2 begrensing 2005: kt 2050: kt - 41 % fra ; - 33 % industri, - 29 % transport, - 55 % pet.virksomhet BLUE CO2-emissions [kt] 45,000 40,000 35,000 30,000 25,000 20,000 15,000 10,000 5,000 El & DH Oil & Refineries Transport Res & Com Industry BLUE CO 2 begrensing 2005: kt 2050: kt - 69 % fra ; - 34 % industri, - 83 % transport, - 74 % pet.virksomhet

23 Noen resultater: ETP studiet Elektrisitetsproduksjon TWh Electricity production [TWh] TWh Bio & Waste Tidal Offshore wind Onshore wind Hydro 100 Baseline 2030 BLUE 2030 Baseline 2050 BLUE 2050 BLUE: Offshore vind fra 2025 & Tidevannskraft fra

24 Noen resultater: ETP studiet El. eksport 10 Net. el. import [TWh] BASE BLUE TWh - 47 TWh Differansen i netto eksport skyldes hovedsakelig forskjell el.produksjon (53 TWh diff. mellom Base & BLUE)

25 Noen resultater: ETP studiet El.produksjon uten offshore vind eller tidevannskraft Scenario: Ingen offshore vind eller tidevannskraft TWh Electricity production [TWh] TWh 156 TWh 164 TWh Bio & Waste Tidal Offshore wind Onshore wind Hydro 100 BASE 2050 N-BASE 2050 BLUE N-BLUE

26 Noen resultater: ETP studiet El. Eksport uten offshore vind eller tidevannskraft Ved ingen utbygging av offshore vind eller tidevannskraft blir Norge en netto el. importør fra Net. el. import [TWh] BASE BLUE BASE - No ocean BLUE - No ocean

27 Det norske energisystemet i en europeisk kontekst Utvikling av en nord europeisk modell ( ) Pågående prosjekt ( ) finansiert av NFR Dekker nordiske og nordeuropeiske land Basert på den norske TIMES modellen Forbedret modellering av fornybare varierende energikilder Analyse: Norge i en nordeuropeisk sammenheng Forskningsspørsmål: Hvordan kan Norge fungere som en regulator for Europeisk vindkraft? Hva er det framtidige samspillet mellom svensk bio, finsk kjernekraft, dansk vindkraft og norsk vannkraft? Hva er potensiale for norsk offshore vindkraft?

28 Det norske energisystemet i en europeisk kontekst Mulige analyser: Hvordan påvirkes norske energipriser hvis norsk vannkraft vil fungere som en regulator for europeisk vindkraft? Hva vil være verdiskaping, og hvordan vil det påvirke fornybar energiproduksjon i Norge? Vil antagelser om energieffektivisering og elektrifisering av transportsektoren endre denne påvirkningen? Under hvilke europeisk politikkregimer vil installasjon av ny fornybar elektrisitet kapasitet for eksport være lønnsomt?

29 Takk for oppmerksomheten!