Fremtidens gasanvendelse i fjernvarmesektoren

Fremtidens gasanvendelse i fjernvarmesektoren
Arkivfoto: Jan de Wit
En modelbaseret analyse af fremtidens fjervarmeforsyning i Danmark.
webartikel
- Jan de Wit - jdw@dgc.dk - Dansk Gasteknisk Center
- Jan K. Jensen - jkj@dgc.dk - Dansk Gasteknisk Center

Baggrund
Dansk Fjernvarme publicerede i slutningen af 2016 resultatet af en større modelbaseret analyse ”Energiforsyning 2030 ” af fremtidens fjervarmeforsyning i Danmark. Analysens titel giver svaret på, hvor langt ude fremtiden ligger. Analysearbejdet er lavet i samarbejde med EA-Energianalyse.
Denne artikel kigger ”med gasøjne” nærmere på analysearbejdet og en række af resultaterne.

Analysens forudsætninger
Rapporten og analysearbejdet opstiller 3 forskellige scenarier for energiforsyningen. Disse udgør et politisk valg, da i hvert fald 2 sidstnævnte scenarier kræver markante omlægninger af de energipolitiske rammevilkår.
 

Her er scenarierne

Grundscenariet: rammevilkår som i dag (PSO fjernet), brændselspris er som udmeldt af IEA (450 ppm scenarie). Sidstnævnte betyder, at brændselspriser kun stiger lidt frem mod 2030.
         
El-scenariet: PSO er fjernet, elafgift er halveret, kraftvarmekrav delvist udfaset frem mod 2030 (mindste først), der gives dispensation til eldrevne VP’s. Brændselspris er som udmeldt af IEA (450 ppm scenarie). Sidste betyder at brændselspriser kun stiger lidt frem mod 2030.
     
Biomassescenariet: PSO afgift er fjernet, konkurrence forhold til fossile brændsler/teknologier forskudt så det er attraktivt at investere i biomasse teknologier, kraftvarmekrav delvist udfaset frem mod 2030 (mindste først).

Resultaterne
Med de ovennævnte forudsætninger/rammebetingelser er analysemodellen ”Balmorel” benyttet til at regne på, hvad det vil betyde for anvendelse af forskellige brændsler og teknologier i fjernvarmesektoren. 

Herunder er den grafiske fremstilling af modelberegningens resultater for anvendte teknologier for henholdsvis år 2020, 2025 og 2030 for hver af de 3 scenarier.
Figurerne viser også det aktuelle teknologimix ved starten af analysen dvs. år 2016.

 

Figur 1
Figur 1 : Aktuelt (2016) og forventet fremtidigt teknologimix ifald udviklingen sker som med Grundscenariets forudsætninger

 

Figur 2
Figur 2 : Aktuelt (2016) og forventet fremtidigt teknologimix ifald udviklingen sker som med El-scenariets forudsætninger

 

Figur3
Figur 3: Aktuelt (2016) og forventet fremtidigt teknologimix ifald udviklingen sker som med Biomasse-scenariets forudsætninger

 

Flere resultater og data bliver præsenteret i baggrundsrapporten fra Ea Energianalyse og Dansk Fjernvarme.

Modellen regner på hvert år, men alene de nævnte år bliver præsenteret grafisk. For udvalgte år er lavet følsomhedsberegninger dvs. man ”trykprøver” resultaterne for at se hvor robuste de er for forskellige mulige skred i de økonomiske forudsætninger.

Forhold af særlig interesse for gasanvendelsen

Gasvarmepumper er en ny og attraktiv konkurrent til biomasse kedler og elvarmepumper. Modellen påregner op mod 600 MW sådan varmeeffekt installeret i grundscenariet.
Den decentrale kraftvarme presses ud med de anvendte modelforudsætninger (virkningsgrader, el- gas- og CO2- kvote prisprognoser mv).
Modellens udfasning af den decentrale kraftvarme skyldes dels forventning om generelt  lave elpriser og dels at mange værker fra 2019 ikke får betaling for at stå til rådighed for elmarkedet. Efter analysens færdiggørelse er taget nye initiativer hvor indflydelse fra sidstnævnte mindskes.
Generelt påregner modellen et fald i gasforbruget over den analyserede tidsperiode. Reduktionen går fra 40 % i grundscenariet og er større i de øvrige to scenarier.

Hvad blev der generelt fundet frem til

Biomassescenariet er dyrest for samfundet, giver staten et betragteligt provenu tab og giver  overraskende ikke så meget mere VE i fjernvarmen end de øvrige scenarier. (se figur 3 )

Med biomassescenariet sker en afkobling af el og fjernvarmenet; et forhold der egentlig er imod det hyppigt fremførte: at der ønskes et fleksibelt sammenhængende energisystem. Dette scenarie giver det højeste primær brændselsforbrug af de 3 scenarier.
Biomassescenariet vil sænke el- og varmesektorens CO2 emission fra i dag ca. 13,4 mio. ton til 7,2 mio. ton i 2030. Med el-scenariet sænkes emissionen til 8,4 mio. ton og med grundscenariet sænkes til 8,9 mio. ton.
Samtidig el og varme produktion kan gøre valg af teknologi mere robust/fremtidssikker. Ved ren varmeproduktion får man ikke fordel af de forventede stigende elpriser.
Store eldrevne varmepumper vil kræve særlige initiativer (tilskud, særlige afgiftsnedsættelser for at slå igennem.
Affaldsbaseret KV flyttes i høj grad til centrale anlæg i alle scenarier.
Kul kan iht. model beregningerne blive attraktiv for de større centrale værker.
Solvarme er rentabelt for fjernvarmeværkerne, der kan blive tale om en firdobling af solfangerarealet frem mod 2030. Biomassescenariet vil give den mindste solvarmeudbygning.
Fjernvarmeforsyningen har en varmeprismæssig udfordring i forhold til individuelle varmepumper.

Der er med Forsyning 2030 udført et stort analysearbejde med anvendelse af mange gode og velovervejede kilder. Det er som bekendt meget svært at spå om fremtidig pris og teknologi udvikling der jo er anvendt som input til modellen frem mod år 2030, men sådan usikkerhed skal jo ikke afholde fra at lave sådanne modelberegninger.  Det aktuelle analysearbejde har den styrke at der netop også er foretaget analyser af hvor robuste modellens resultater er overfor ændringer i forudsætningerne.
Det der i rapporterne /1/ og /2/ kaldes gasmotor drevne varmepumper dækker over både direkte motordrevne varmepumper og  direkte fyrede absorptionsvarmepumper. Faktisk forlyder det at sidstnævnte type gas drevne varmepumpe i analysearbejdet er den fremherskende.

 

Fakta om beregningsmodellen

  • Det er analysemodellen ”Balmorel” der er benyttet. Den er velegnet til analyser med det tidssigte der er tale om her. 
  • Den indeholder detaljerede data for elsystemet i og omkring Danmark, herunder de begrænsninger der ligger i etablerede og besluttede udlandsforbindelser.
  • Der indregnes elpriser på timeniveau. 
  • Det antages at varmeafledte elproduktion i relation til den danske fjernvarmeproduktion ikke kan påvirke elprisen i landene omkring os. 
  • Tekniske og markedsmæssige data stammer fra bla.a Det Internationale Energi Agentur (IEA), Energistyrelsens prognoser, tekniske data fra Energinet/Energistyrelsens Teknologi-Kataloger m.fl.
  • De fjernvarmeproducerende værker er i model-analysen grupperet i 3 grupper: Centrale værker, større decentrale og mindre decentrale.

 

Se flere figurer:

VE andel i varmeproduktion    
Brændselspriser     
Elprisens forventede udvikling   
CO2 pris udvikling