En ei mot et karbonnøytralt Skandinaia i 2050 Pernille Merethe Sire Seljom & Ea Rosenberg Adeling Energisystemer Institutt for energiteknikk (IFE) CenSES årskonferanse Oslo, 7. desember 2017
Bakgrunn Publikasjon, Springer, åren 2018 Limiting Global Warming to Well Below 2 C: Energy System Modelling and Policy Deelopment PhD ahandling, noember 2017 Stochastic modelling of short-term uncertainty in long-term energy models - Applied to TIMES models of Scandinaia 11.12.2017 2
Motiasjon Skandinaia har ambisiøse klimamål Danmark Klimalo 2014 Uahengig fossile brensler innen 2050 Klimanøytralt Københan innen 2025 Serige Klimalo 2018 Null utslipp innen 2045 Norge Klimalo 2017 Utslippskutt i forhold til 1990 40% innen 2030 80% til 95% innen 2050 11.12.2017 3
Motiasjon Hordan må energisystemet utformes for å nå klimamålene? Ha er robuste løsninger som eliminerer usikkerhet rundt Bærekraftig biomasse CO2-lagring Hydrogenproduksjon fra naturgass Energieffektiisering 11.12.2017 4
Problemstilling Ha er kostnadseffekti utikling a energisystemet i Skandinaia for å bli karbonnøytralt i 2050? Forutsetninger Ingen import a biobrensler til Skandinaia Konseratie antagelser om energieffektiisering Ingen karbonlagring Ingen hydrogenproduksjon fra naturgass Ingen bruk a fossile brensler til energiformål i 2050 11.12.2017 5
Metodikk Skandinaisk TIMES modell TIMES Modellerktøy utiklet a IEA-ETSAP Angir energisystemets inesteringsbeho for å dekke fremtidens energietterspørsel til en laest mulig pris Energisystem Samspillet mellom energiproduksjon, distribusjon & sluttbruk Konkurransen mellom ulike teknologier & energibærere 11.12.2017 6
Metodikk Sluttbrukssektorer - Bygg - Transport - Industri Produksjonsteknologier - Kraft - Fjernarme - Varme - Hydrogen - + + 11.12.2017 7
Metodikk 400 N01 Winter 2030 Stokastisk modellering a kortsiktig usikkerhet relatert til Vannkraftproduksjon Vindkraftproduksjon PV-produksjon Opparmingsbeho Eksterne kraftpriser Optimale inesteringer gitt ulike driftsituasjoner Non-residential heat demand, GWh 350 300 250 200 150 100 50 25/75 Quantile Min Median Max 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hour 11.12.2017 8
Scenario Politikkscenario REF CN Referansescenario med ingen begrensinger på utslipp Klimanøytralt scenario med en gradis utfasing a fossile brensler til energiformål frem mot 2050 Prisscenario mot 2050 P1 P2 Økende energipriser Konstante energipriser/ Dagens prisniå Analyserer fire ulike baner mot 2050 REF_1, REF_2, CN_1, CN_2 11.12.2017 9
Resultat Kraftbalanse 2050 Minimum/ Aerage/ Maximum, TWh Case REF_1 CN_1 REF_2 CN_2 2050 Generation 334/ 361/ 381 452/ 486/ 505 313/ 349/ 391 430/ 464/ 491 Consumption 322/ 345/ 363 464/ 471/ 488 333/ 338/ 355 467/ 475/ 489 Net export 7/ 0/ 2-36/ -7/ 1-42/ -6/ 34-58/ -32/ -4 Exp. loss 16 17 23 21 11.12.2017 11
Resultat Kraftbalanse 2050 Minimum/ Aerage/ Maximum, TWh Case REF_1 CN_1 REF_2 CN_2 118/ 125/ 124 142/ 126/ 125 Generation 334/ 361/ 381 452/ 486/ 505 313/ 349/ 391 430/ 464/ 491 Consumption 322/ 345/ 363 464/ 471/ 488 333/ 338/ 355 467/ 475/ 489 Net export 7/ 0/ 2-36/ -7/ 1-42/ -6/ 34-58/ -32/ -4 Exp. loss 16 17 23 21 P1: Betydelig økning i kraftproduksjon og kraftforbruk ed klimanøytralitet Produksjon øker med 125 TWh Forbruk øker med 126 TWh 11.12.2017 12
Resultat Kraftbalanse 2050 Minimum/ Aerage/ Maximum, TWh Case REF_1 CN_1 REF_2 CN_2 117/ 115/ 100 134/ 137/ 134 Generation 334/ 361/ 381 452/ 486/ 505 313/ 349/ 391 430/ 464/ 491 Consumption 322/ 345/ 363 464/ 471/ 488 333/ 338/ 355 467/ 475/ 489 Net export 7/ 0/ 2-36/ -7/ 1-42/ -6/ 34-58/ -32/ -4 Exp. loss 16 17 23 21 P2: Betydelig økning i kraftproduksjon og kraftforbruk ed klimanøytralitet Produksjon øker med 115 TWh Forbruk øker med 137 TWh 11.12.2017 13
Resultat Kraftbalanse 2050 Minimum/ Aerage/ Maximum, TWh Case REF_1 CN_1 REF_2 CN_2 22/ 22/ 14-3/ -4/ -1 22/ 25/ 5 Generation 334/ 361/ 381 452/ 486/ 505 313/ 349/ 391 430/ 464/ 491 Consumption 322/ 345/ 363 464/ 471/ 488 333/ 338/ 355 467/ 475/ 489 Net export 7/ 0/ 2-36/ -7/ 1-42/ -6/ 34-58/ -32/ -4 Exp. loss 16 17 23 21 Energipris påirker produksjon og handel mer enn forbruk Forskjell mellom «høye» og konstante priser (CN_1 CN_2) 22 TWh produksjon, - 4 TWh forbruk & 25 TWh netto eksport 11.12.2017 14
Resultat El.-kapasitet Klimanøytralitet Mer ind og sol 2050 - Prisscenario 1 Vind 26 GW PV 55 GW 2050 - Prisscenario 2 Vind 32 GW PV 31 GW Electricity generation capacity, GW 175 150 125 100 11.12.2017 15 75 50 25 0 REF_1 REF_2 CN_1 CN_2 REF_1 REF_2 CN_1 CN_2 2010 2030 2050 PV 0 0 0 2 0 0 0 55 32 Wind 6 11 9 39 35 19 14 45 45 CHP 11 9 9 10 10 10 8 10 10 Nuclear 9 7 7 7 7 7 7 7 7 Non flexible hydro 15 19 19 20 20 20 20 20 20 Flexible hydro 31 33 33 34 34 33 33 34 34
Resultat brenselforbruk i transport Fossil fuels Bio fuels Electricity Hydrogen Fossil fuels Bio fuels Electricity Hydrogen 200 200 Fuel consumption, TWh 150 100 50 REF_1 0 2020 Fossil 2025 fuels 2030 Bio fuels2035 Electricity 2040 Hydrogen 2045 2050 200 200 Fuel consumption, TWh 150 100 50 CN_1 0 2020Fossil 2025 fuels 2030 Bio fuels2035electricity 2040 Hydrogen 2045 2050 Fuel consumption, TWh 150 100 50 REF_2 0 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 11.12.2017 16 Fuel consumption, TWh 150 100 50 CN_2 0 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
Energilagring olum og ekt Batteries (Li-ion) 3 MWh 60 000 kg 40 container Hydrogen (250 bar) 20 MWh 6 000 kg 40 container 460 battery modules 4 12 m H 2 -tanks Fuel Cell (PEM) 1-hour charging: 1 C 3 MW Kilde: Ulleberg 2017 17 1 MW 3 600 kg 10 1-hour charging: 150 kg/h per H 2 -tank 20 MW
Resultat - Bygg Building heat supply, TWh 200 175 150 125 100 75 Fjernarme Fossilt Bio Elc Varmepumpe REF 1 REF 2 CN 1 CN 2 REF 1 REF 2 CN 1 CN 2 2010 2030 2050 11.12.2017 18
Konklusjon Klimanøytralitet uten biomasseimport & karbonlagring kreer Hydrogen i transportsektoren Utbygging a ny fornybarkraft Vind Bygningsintegrert PV Mer armepumper og biomasse til opparming His målet er klimanøytralitet mot 2050, bør i må begynne å tilrettelegge for dette nå! Utikling a infrastruktur og gradis læring 11.12.2017 19
Takk for oppmerksomheten! Pernille.Seljom@ife.no 11.12.2017 20