Fremtidens bæredygtige drivmidler til transporten – perspektiver og potentialer, Dansk Industri, Copenhagen, January 14th 2020.

1. Konference: Fremtidens bæredygtige drivmidler til transporten – perspektiver og potentialer
Brian Vad Mathiesen, Aalborg Universitet,
14. Januar 2020, Dansk Industri, København
@BrianVad
BRINT - BYGGESTENEN TIL ELEKTROFUELS

2. CO2-udslippet og
energiforbruget stiger
-
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1 000
Primær energiforsyning, PJ
Olie Naturgas Kul og koks Affald, fossilt Biomasse Vindmøller Solenergi Varmepumper
-
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1 000
Primær energiforsyning, PJ
Olie Naturgas Kul og koks Affald, fossilt Biomasse Vindmøller Solenergi Varmepumper

3. 3
Biomasse
Solceller
Vindmøller
33 + 150 + 1040 PJ ~200 PJ 23 PJ >20 PJ >20 PJ
Geotermi
Udvalgte danske VE Potentialer
Nuværende Primærenergiforbrug
Solvarme

4. 4
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
1980 1990 2000 2005 2010 2015 2016 2017
Træpiller - Import Brænde - import Skovflis - Import
Affald, bionedbrydeligt - Import Bioethanol - Import Biodiesel - Import
Træpiller Brænde Skovflis
Affald, bionedbrydeligt Halm Træaffald
Biodiesel Bioolie Biogas
Sum - import
Biomasseforbrug i Danmark - Kraftvarme og kedler
B I O M A S S E P O T E N T I A L E T
O P T I M I S T E N : C A . 3 0 0 P J
P E S S I M I S T E N : 1 6 5 P J
R E A L I S T E N : 2 0 0 P J
3 0 G J B I O P R . C A P I T A E R
H Ø J T G L O B A L T
7 5 P J
I M P O R T

5. Smart Energy Systems
Download rapport:
www.EnergyPLAN.eu/IDA

6. Energilagring
Pump Hydro Storage
175 €/kWh
(Source: Electricity Energy Storage
Technology Options: A White
Paper Primer on Applications,
Costs, and Benefits. Electric Power
Research Institute, 2010)
Natural Gas Underground Storage
0.05 €/kWh
(Source: Current State Of and Issues
Concerning Underground Natural
Gas Storage. Federal Energy
Regulatory Commission, 2004)
Oil Tank
0.02 €/kWh
(Source: Dahl KH, Oil
tanking Copenhagen A/S,
2013: Oil Storage Tank.
2013)
Thermal Storage
1-4 €/kWh
(Source: Danish Technology
Catalogue, 2012)

7. Transport, vedvarende energi og biomasse
 100% vedvarende energi i transporten er realiserbart
 Vækst i transporten i fremtiden
 Men moderat og i den kollektive transport
 Omlægning til kollektiv transport og direkte el
 Indirekte el i elbiler
 Electrofuels (gas og flydende) til den tunge transport
 Matematikken og fysikken giver at biodiesel, bioethanol og biogas kan kun dække
nichebehov i transporten
Electrolyser1
Biomass
(74.7 PJ)
Electricity
(52.7 PJ)
Methanol/DME
(100 PJ2
)
H2
(38.4 PJ)
Gasifier Chemical
Synthesis
Hydrogenation
2.9 Mt
Syngas
Resource Conversion Process││ │ ││ Transport Demand
87 Gpkm
53 Gtkm
Transport Fuel
OR
H2
O
(3.8 Mt)
0.9 Mt
MET HANOL
DME
ELLER
MET HAN ?

8. Vi skal bruge langt mere el
– nye forbrug er fleksible

9. Nye kapaciteter på forbrugssiden

10. Er teknologien klar?
- ja til dels
Enkelte teknologier er helt
modne
Sammensætning af
komplekse anlæg og
opskalering er nødvendig

11. Hvorfor er Danmark den perfekte test-bed?
Snart mere end 50 procent vindmøllestrøm i elsystemet
Ideelt til test of afprøvning af storskala elektrofuels/power2X (identifikation af
problemer og muligheder – first mover)
Kan forbindes med fjernvarmeproduktion
Der er ambitiøse politiske mål for 2030 og 2050
Vi har forskning i alle tre elektrolysetyper og producenter af kemiske
synteseanlæg

12. Fase 1
Teknisk
• Demonstration af P2G og P2L systemer
• Anbringelse af anlæg som muliggør fremtidig tilslutning til el-, varme- og
gasnetværk.
• Overvej fleksibel drift for at imødekomme vedvarende energikilder
Regulatorisk
• Markedsdesign til implementering af elektrolyse (placering, tilskud til
anlæg mv.)
• Niche gasmarkeder og brint som slutbrændsel
• Betydning af nye blandingsstandarder
• Oprettelse af et videnscenter
Innovation
• Forsknings- og udviklingsaktiviteter på CCU, electrolyse, gas mv.,
flybrændstof
• Afprøvning på forskellige fartøjer

13. Investeringer i Danmark
Scenarier i IDA

14. Teknologi Estimat på merinvesteringer frem
mod 2050 i et ud af mange 100% VE
scenarioer i milliarder kroner
1 Boligrenovering 220
2 Vindmøller 210
3 Individuelle varmepumper 110
4 Fjernvarmeudvidelse 41
5 Electrofuel produktion 33
6 Solceller 20
7 Individuel solvarme 20
8 Biogas anlæg 20
9 Ladestationer 16
10 Store varmepumper i fjernvarmen 15
Top 10 investeringer mod 100%
vedvarende energi i 2050

15. Historiske elpris-
Fremskrivninger i Danmark
og hvad det samlede
system koster?
-5
0
5
10
15
20
25
30
Middel Lav Middel Høj Lav Middel Høj Lav Middel Høj
2015 ENS 2050 Fossil ENS 2050 Vind IDA 2050
Samfundsøkonomiskeomkostninger(Milliarder€/år)
Investeringer D&V Brændsler Eludveksling CO₂
…. det innovative systemdesign er
afgørende for de samlede
omkostninger…
… 100% VE kan lade sig gøre med
lave/samme omkostninger som nu

16. Vi får mere vind i
Danmark og hos
vores naboer
…. Udfordring for
forsyningssikkerhed og
omkostningseffektivitet
mod 2030 og 2050..
… det haster og finde
balancen mellem
teknologiinvesteringerne
i det integrerede
energisystem af hensyn
til de samlede
omkostninger

17. Ekstra info

18. • Biomasse udover de residuale ressourcer kan have en
klimaeffekt.
• Alle opgørelser viser Danmark har flere ressourcer en
gennemsnittet!
• Den danske energimodel vedr. biomasse som den ser
ud pt. skal forblive en dansk model.
18
Udfordringer ved biomasseforbrug i
Danmark og globalt
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
IDA's Energy
Vision 2050
CEESA 2050 Elbertsen et al.
(2012)
Gylling et al.
(2012)
L. Hamelin et al.
(2019)
BioBoost Smart Energy
Europe
PRIMES / -
1.5TECH
PRIMES - 1.5LIFE PRIMES -
1.5LIFE-LB
JRC-EU-TIMES
Model
Denmark EU27 (not including Croatia) and
Switzerland
EU28 EU28 + Iceland,
Norway,
Switzerland, and
Western Balkan
Countries
[GJ/cap]
Publication and geography
Bioenergy potentialsper capita projected in different publications and
current bioenergy consumption
Bioenergy potential per capita (GJ/cap) Current consumption in Denmark (2018)
Biomasseforbrug
pr. person
I dag i DK (175 PJ) 30 GJ/capita
Seneste forskning for EU (8500 PJ) 17 GJ/capita
EU 2050 scenarioer (A Clean Planet for all) 15-21 GJ/capita
IDA 100% VE i 2050 (200 PJ – Dansk andel) 30 GJ/capita
Energistyrelsens scenarioer fra 2014 35-45 GJ/capita

19. Gassystemet
• Udfasning af Naturgas (fra nu 37 TWh/år)
• Varmebesparelser, konvertering til fjernvarme, grønne gasser
• Barrierer: Aktører, gæld og vedligehold, samfundsøkonomiske
beregningsforudsætninger – Aftalemodel?
• Vi har behov for gasnet i fremtiden, men udfordringen er
kompleks (mere kompleks end branchen hævder)
• biogas og forgasset biomasse bruges i industrien og fleksibelt
kraft/varme (hovedsageligt direkte)
• Brint, CO2, syntese gas til elektrofuels samt lagring
• Nye gassystemer og mere viden er nødvendig.

20. Teknologiudvikling og politikeksempler
Teknologi Samfundsøkonomi Privatøkonomi Udfordring
Landvindmøller God Usikkerhed for investor ”Energy only” elmarkedet undersøtter
ikke langsigtede investeringer.
Aktørerne i markedet er ”risk-adverce”
og opfører sig ikke økonomisk rationel.
Offshore vindmøller Godt potentiale Usikkerhed for investor
Solceller Godt potentiale på
industritage/marker
Usikkerhed for investorer. Tage
udnyttes ikke.
Kraft-, kraftvarmeværker God Meget dårlig
Elbiler God God, men langsigtet Kørselsafgift ville fremme elbiler
Boligrenovering God God, men langsigtet Borgerne handler ikke som modellerne
siger og er ikke økonomisk rationelle
Electrofuels God (i forhold til andre VE
løsninger)
Usikker, meget usikker Brændsler til tung transport kommer
ikke selv, selv om nogle teknologierne er
modne.
….. og mange flere….. …. Med god samfundsøkonomi… Og dårlig privatøkonomi eller
tekniske forhindringer
Utalige – lige nu er der mange
teknologier under stop-go regimet