Energisystemmodellering av Norge Pernille Seljom, Pernille.Seljom@ife.no Forsker/ PhD kandidat Institutt for Energiteknikk (IFE) Avdeling Energisystemer 2011-05-10
Oversikt Institutt for Energiteknikk (IFE) Energisystemmodellering IFE som deltaker Prosjekteksempler Norsk ETP studie Det norske energisystemet i en europeisk kontekst 08.09.2011
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 08.09.2011
08.09.2011
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 08.09.2011
Energisystemverktøy på IFE MARKAL & TIMES Linear optimaliseringsmodell av energisystemet Antar perfekt konkurranse og perfekt framsyn Hovedsakelig brukt for langsiktige analyser (2020 2100) Utviklet av ETSAP, iverksatt av IEA Modellene er mye brukt rundt om i verden for både lokale, nasjonale, regionale og globale studier
MARKAL/ TIMES brukere
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 08.09.2011
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 08.09.2011
Energysystemmodeller på IFE Regionale modeller: Regionale MARKAL modeller for flere fylker: Oslo, Rogaland, Telemark and Møre og Romsdal (2005-2050) Nasjonale modeller: MARKAL modell, 1 region (2005-2050) TIMES modell med 7 regioner (2005-2050) Global modell: TIMES modell ETSAP-TIAM med 15 regioner (2000-2100) Nordeuropeisk modell (under utvikling): TIMES modell som dekker alle nordeuropeiske land
Nasjonal TIMES modell (2005-2050) 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
Nasjonal TIMES modell (2005-2050) 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
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
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
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) 08.09.2011
Scenarios in ETP 2010 Two main scenarios for the period 2007-2050: 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 08.09.2011
Source: IEA ETP 2010 Results: Global CO 2 emissions
Results: Key technologies for reducing CO 2 emissions Source: IEA ETP 2010
Results: Growth of renewable power generation in BLUE Map scenario Source: IEA ETP 2010
Norsk ETP studie Oppdrag fra Forskningsrådet (NFR) høsten 2010 Nasjonal MARKAL modell, 2005-50 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 08.09.2011
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 2050 08.09.2011
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: 40 367 kt 2050: 23 708 kt - 41 % fra 2005 2050; - 33 % industri, - 29 % transport, - 55 % pet.virksomhet 0 2005 2010 2015 2020 2025 BLUE 2030 2035 2040 2045 2050 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 0 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 BLUE CO 2 begrensing 2005: 40 375 kt 2050: 12 409 kt - 69 % fra 2005 2050; - 34 % industri, - 83 % transport, - 74 % pet.virksomhet 08.09.2011
Noen resultater: ETP studiet Elektrisitetsproduksjon 250 229 TWh Electricity production [TWh] 200 150 176 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 2035 08.09.2011
Noen resultater: ETP studiet El. eksport 10 Net. el. import [TWh] 0 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050-10 -20-30 -40-50 BASE BLUE -60-3 TWh - 47 TWh Differansen i netto eksport skyldes hovedsakelig forskjell el.produksjon (53 TWh diff. mellom Base & BLUE) 08.09.2011
Noen resultater: ETP studiet El.produksjon uten offshore vind eller tidevannskraft Scenario: Ingen offshore vind eller tidevannskraft 250 229 TWh Electricity production [TWh] 200 150 176 TWh 156 TWh 164 TWh Bio & Waste Tidal Offshore wind Onshore wind Hydro 100 BASE 2050 N-BASE 2050 BLUE N-BLUE 2050 08.09.2011
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 2045 10 Net. el. import [TWh] 0 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050-10 -20-30 -40-50 -60 BASE BLUE BASE - No ocean BLUE - No ocean 08.09.2011
Det norske energisystemet i en europeisk kontekst Utvikling av en nord europeisk modell (2005-2050) Pågående prosjekt (2011-2014) 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?
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?
Takk for oppmerksomheten!