Alternativer for en miljøvennlig utvikling av energisystemet i Norden Audun Fidje Institutt for energiteknikk, Kjeller Presentasjon på NVEs energidager 2007 10.10.2007
Bakgrunn Forskningsprosjektet TRANSES (2004-2007) (Alternatives for the Transition to Sustainable Energy Services in Northern Europe) Vitenskapelige partnere: NTNU SINTEF IFE MIT, Boston Sponsorer: Hydro StatoilHydro Norske Shell Statkraft Statnett Statsbygg Enova NVE 10.10.2007 2
Innhold Modelleringsverktøyet MARKAL Metodikk for scenarioutvikling Trade-off analyse Scenarioresultater Resultater fra utvalgte scenarier Konklusjoner 10.10.2007 3
Den nordiske MARKAL modellen Optimeringsmodell (LP) for det nordiske energisystemet Tidshorisont: Fra i dag til 2030 Modellen har en detaljert beskrivelse av stasjonær sektor for hvert av de fire nordiske landene Enkel modellering av alternativer for transportsektoren Utveksling av el mellom hvert av landene og til Europa 10.10.2007 4
MARKAL modellen- grensebetingelser Energi og økonomi Tilgjengelighet av teknologier Kapitalbehov Ressurser og handel Utvinning Import Eksport MARKAL Energietterspørsel Økonomi og samfunn Miljøeffekter Miljøbegrensinger Miljø 10.10.2007 5
Scenariometode - fra 4 til 1152 scenarier Fra 4 virkemiddelscenarier: Basis (BAU) Fornybar el (sertifikater/feed-in mv) CO2-skatt/kvoter Redusert energiforbruk Til 1152 bottom-up scenarier : Strategier Vindkraft (2x) Vannkraft (2x) Kjernekraft (2x) Kull + gasskraft m CO2-håndtering (2x) Biomasse (2x) Transport (2x) Usikkerheter Energietterspørsel (3x) Brenselpriser (3x) CO2-kostnader (2x) 64 strategier 18 usikkerheter 1152 scenarier 10.10.2007 6
Tradeoff Analysis Look at the performance of multi-option strategies across multiple futures A multi-option strategy for a given future is a scenario S.Connors / A.Fidje TRANSES Tradeoffs Workshop 31 May 2007 pg. 7
Kostnader og utslipp for 1152 scenarier 1300 1400 Total discounted system cost (Bill EUR) 1200 1100 1000 1000 800 900 600 800 400 700 200 6000 4000 0 5000 2000 6000 4000 6000 7000 8000 Cum. CO2 emissions 2005-34 (Mt) Stor forskjell i kostnader og utslipp i de 1152 scenariene 10.10.2007 8
Vindkraft 1300 Total discounted system cost (Bill EUR) 1200 1100 1000 900 800 700 Ref Wind Gigantic Wind Baseline 600 4000 5000 6000 7000 8000 Cum. CO2 emissions 2005-34 (Mt) CO2-utslipp reduseres 4% og totalkostnaden øker 2% 10.10.2007 9
Vannkraft 1300 Total discounted system cost (Bill EUR) 1200 1100 1000 900 800 700 Ref.Hydro "We love hydro" Baseline 600 4000 5000 6000 7000 8000 Cum. CO2 emissions 2005-34 (Mt) CO2-utslipp reduseres 6% uten vesentlig økt kostnad 10.10.2007 10
Kull og gass med CO2-håndtering 1300 Total discounted system cost (Bill EUR) 1200 1100 1000 900 800 700 Ref. CCS 8 GW CCS Baseline 600 4000 5000 6000 7000 8000 Cum. CO2 emissions 2005-34 (Mt) Tilnærmet ingen reduksjon av CO2-utslipp! (gjennomsnittlig) 10.10.2007 11
Etterspørselsvekst 1300 Total discounted system cost (Bill EUR) 1200 1100 1000 900 800 700 Reference Growth High Growth Lower Growth Baseline 600 4000 5000 6000 7000 8000 Cum. CO2 emissions 2005-34 (Mt) Lav vekst (+8% fra 2005-30): CO2 reduseres 14% og kostnaden med 7% Høy vekst (+43% fra 2005-30): CO2 øker med 12% og kostnaden med 7% 10.10.2007 12
Brenselpriser 1300 Total discounted system cost (Bill EUR) 1200 1100 1000 900 800 700 Baseline Fuel Price Horrendous Fuel Price Reduced Fuel Price Baseline 600 4000 5000 6000 7000 8000 Cum. CO2 emissions 2005-34 (Mt) Høy brenselpris: 3% reduksjon i CO2-utslipp og 30% økning i kostnad Lav brenselpris: 1% reduksjon i CO2-utslipp og 7% reduksjon i kostnad 10.10.2007 13
CO2-kostnader 1300 Total discounted system cost (Bill EUR) 1200 1100 1000 900 800 700 Current CO2 price Large increase Baseline 600 4000 5000 6000 7000 8000 Cum. CO2 emissions 2005-34 (Mt) Høy CO2-kostnad: 13% reduksjon i CO2-utslipp og 13% økning i kostnad 10.10.2007 14
Hvilke strategier er på trade-off fronten? Totale systemkostnader (diskontert) (Mrd EUR) Vindkraft Vannkraft Kjernekaft Biomasse Alt. transport (bio/el) Vannkraft Kjernekraft Biomasse Alt. transport (bio/el) Kjernekraft Biomasse Alt. transport bio/el Vannkraft Kjernekaft Biomasse Kjernekraft Biomasse Basis (ref. alle strategier) CO2-utslipp i 2030 (% av 1990-nivå) S.Connors / A.Fidje TRANSES Tradeoffs Workshop 31 May 2007 pg. 15
Hva betyr endringer i brenselprisen på scenariene? Totale systemkostnader (diskontert) (Mrd EUR) Lav brenselpris Høy brenselpris Referansenivå CO2-utslipp i 2030 (% av 1990-nivå) Når brenselprisen øker vil scenariene med mye fossilt bli for dyre og forsvinne fra trade-off fronten. S.Connors / A.Fidje TRANSES Tradeoffs Workshop 31 May 2007 pg. 16
Hva er effekten av økte CO2- kostnader? Totale systemkostnader (diskontert) (Mrd EUR) Referansenivå Høy CO2-kostnad CO2-utslipp i 2030 (% av 1990-nivå) Tilsvarende økte brenselpriser så vil scenariene med mye fossilt forsvinne fra trade-off fronten. Scenariene med mye kjernekraft/vannkraft blir veldig fordelaktig (lav kostnad/utslipp) S.Connors / A.Fidje TRANSES Tradeoffs Workshop 31 May 2007 pg. 17
Hva skjer med scenariene ved høy/lav utslipp? Totale systemkostnader (diskontert) (Mrd EUR) Referansenivå Lav ettersprøselsvekst, høy brenselpris og CO2-pris Høy energietterspørsel, resusert brenselkostnad og dagens CO2-skatter CO2-utslipp i 2030 (% av 1990-nivå) Scenariene med mye fossilt forsvinner fra trade-off fronten når prisen på brensel og CO2 øker. S.Connors / A.Fidje TRANSES Tradeoffs Workshop 31 May 2007 pg. 18
Resultater fra tre utvalgte scenarier Basisscenariet (Basis) : Alle strategier og usikkerheter på referansenivå Maksnivå strategier (Maks) Maks av alle strategier untatt CO2-håndtering Referansenivå på etterspørsel, høye brenselpriser og CO2- kostnader Kjernekraft (Kjernekraft) Mer kjernekraft i Sverige og Finland Referansenivå på etterspørsel, høye brenselpriser og CO2- kostnader 10.10.2007 19
CO2-utslipp 300 250 MtCO2 200 150 100 Sweden Norway Finland Denmark 50 0 Basis Maks Kjernekraft Basis Maks Kjernekraft 2005 2015 2030 10.10.2007 20
Elproduksjon i Norden 600 TWh 500 400 300 200 100 Other Renewables Windpower Biomass Other Fossil Coal Natural Gas Nuclear Hydropower 0 Basis Maks Kjernekraft Basis Maks Kjernekraft 2005 2015 2030 10.10.2007 21
Primærenergi i Norden 1800 1600 TWh 1400 1200 1000 800 600 400 Windpower Hydropower Biomass Nuclear fuel Waste Peat Natural Gas Oil Coke Coal 200 0 Basis Maks Kjernekraft Basis Maks Kjernekraft 2005 2015 2030 10.10.2007 22
Konklusjoner > 50% reduksjon av CO2-utslipp oppnås i flere av scenariene Økt bruk av biomasse kombinert med høy kostnad på CO2 mest effektivt for å redusere CO2-utslipp Dagens system er dominerende innenfor tidsperioden Begrensning av etterspørselsvekst nødvendig for å redusere utslipp Ingen enkelt strategi (teknologi) er tilstrekkelig for å redusere utslippene med ~50% 10.10.2007 23