Hur ser vägen ut till ett klimatneutralt energisystem år 2050?
description
Transcript of Hur ser vägen ut till ett klimatneutralt energisystem år 2050?
Chalmers University of Technology
Hur ser vägen ut till ett klimatneutralt energisystem år 2050?
Filip JohnssonInstitutionen för Energi och Miljö
Elfack 2013, 2013-05-14
Pathways to SustainableEuropean Energy Systems
Chalmers University of Technology
• Vi behöver samtliga tekniker och åtgärder– Alla måste kompromissa
Hur ser vägen ut…
Chalmers University of Technology
• Vi behöver samtliga tekniker och åtgärder– Alla måste kompromissa
• Det måste till en kostnad att släppa ut koldioxid (och andra klimatgaser)– Riktade styrmedel räcker inte
Hur ser vägen ut…
Chalmers University of Technology
• Vi behöver samtliga tekniker och åtgärder– Alla måste kompromissa
• Det måste till en kostnad att släppa ut koldioxid (och andra klimatgaser)– Riktade styrmedel räcker inte
• De stora mängderna av fossila bränslen måste hanteras– Lämna kolet i backen eller tillämpa CCS
Hur ser vägen ut…
Chalmers University of Technology
• Vi behöver samtliga tekniker och åtgärder– Alla måste kompromissa
• Det måste till en kostnad att släppa ut koldioxid (och andra klimatgaser)– Riktade styrmedel räcker inte
• De stora mängderna av fossila bränslen måste hanteras– Lämna kolet i backen eller tillämpa CCS
• Stora mängder intermittent kraft måste integreras– Ger både möjligheter och utmaningar
Hur ser vägen ut…
Chalmers University of Technology
Existerande energiinfrastruktur viktig del fram till 2050
Chalmers University of Technology
• Två utvecklingsvägar för Europas elproduktion– OBS! Ej prognoser över framtiden.
EU27 + Norway - Policy
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
Ele
ctric
ity g
ener
atio
n [T
Wh]
Year
Hydro
Nuclear
Lignite
Hard coal
Gas
biomass & wasteNew Wind
New Gas
Hydro replacements
Lignite CCS
Nuclear reinvestments
Wind
New BiomassHard coal CCS
Coal-Bio CCS cofire
Lig-bio CCS cofire
PV
Gas CCS
New Others
New Others
(cf. Energy Roadmap 2050 “High Energy Efficiency”–scenario)40% CO2 reduction by 2020 & 99% by 2050 relative 1990
Existing power p
lants
Odenberger et al., 2012
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
Ele
ctric
ity g
ener
atio
n [T
Wh]
Year
Hydro
Nuclear
Lignite
Hard coal
Gas
biomass & waste
New Wind
New Gas
Hydro replacements
Lignite CCS
Nuclear reinvestments
Wind
New Biomass
Hard coal CCS
Coal-Bio CCS cofire
Lig-bio CCS cofire
PV
Gas CCS
New Others
EU 27 + Norway - Market(cf. Energy Roadmap 2050 “Reference high GDP” & “Diversified Supply Technologies” –scenarios)30% CO2 reduction by 2020 & 93% by 2050 relative 1990
Existing power p
lants
Odenberger et al., 2012
Chalmers University of Technology
Storskalig integration av intermittent kraft (speciellt vindkraft)– möjligheter och utmaningar
Supply Demand
0
5
10
15
20
25
30
1st Jan 1st April 1st July 1st Oct 31st Dec
GWh/
hour
Load
Variable generation
Regulated/DispatchableTransmission
Balance
Trade
Stor
age
Stor
age
DSM
Chalmers University of Technology
Viktigt med lokalisering till bra vindlägen• Avvägning mellan
lokalisering för max vindproduktion och investering i överföringskapacitet
• Möjlighet till nordisk export av grön el– Motiv?– Vem skal betala?– Nationell eller internationell
allokering för bästa vindlägen? – Balanskraft– Lokaliseringsfrågor, NIMBY,
….
3060
740
600
1200
1300/1700
5200/2300
2500/2150
1600
950/1500
3330
4600
600
900
550/800
100
1600/1200
13507000
700
600
460/390
PLNL
700
C
ES
RU
[MW]
Chalmers University of Technology
- Ökning av utnyttjningstiden (”Capacity factor”) från 20 till 30% kan motivera investering i överföringskapacitet från Skandinavien till Tyskland- Allokering av vindkraft till Sverige och Norge kräver mindre investering i nät än allokering till Danmark och Tyskland. I Sverige och Norge kan vindvariationer balanseras lokalt (med vattenkraft) vilket reducerar variationer i exporterad kraft
Vår analys visar
-10
0
10
20
30
40
50
60
1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060
TWh
- Low EUA prices- No additional policy instruments- Low availability in non-renew(or phase-out)
- Very high EUA prices- Common EU renewable support- New non-renewable capacity- Declining demand
- Higher EUA prices- Renewable electricity targets
Including new interconnectors
Only existing interconnectors
Vägen för Sverige och Norden beror på omvärlden(exempel Norden – potential för stor elexport)
NEPP, 2012Export/Import to continental Europe (Exchange with Russia not included)
Chalmers University of Technology
Energiinfrastrukturen inkluderar den globala bränsleinfrastrukturen
Coal, oil and gas
Carbon budget 2007-2050 for a 2 target (25% probability)1
Fossil reserves + 30% of resource base
209 GtC
4600 GtC
760 GtC Fossil reserves
1 Meinshausen M., 2009. “Greenhouse gas emission targets for limiting global warming to 2°C”. Letters to Nature Vol 458, April 30, 2009
Chalmers University of Technology
Vi bidrar till andras koldioxidutsläpp
Chalmers University of Technology
CO2 Capture, Transport & Storage (CCS)
Chalmers University of Technology
Långa ledtider i utvecklingExempel: Oxyfuel för CCS
Chalmers 100kW research plant
Vattenfall 30MW pilot plant
Jänschwalde 250 MW demonstration plant
Commercial plant
2010 2015 2020
Chalmers University of Technology
Example of CCS infrastructure analysis(on-going work together with EU-JRC)
Kjärstad et al., 2012
Policy scenario, onshore storage NOT allowed. Black and brown circles illustrate coal and lignite CCS plants, blue and red oil and gas fields and green aquifers. Collection pipelines are shown as blue dotted lines while distribution pipelines are shown as red. Black lines are bulk pipelines. Only reservoirs utilized for storage are shown.
Chalmers University of Technology
0
100
200
300
400
500
600
2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
MtC
O2/y
ear
Cement
Iron and steel
Refineries
Industry - BAU
Industry - Cap
State of the art emission reduction technologies not sufficient to meet the reduction targets by 2050 CCS is required
Key industries (EU27)
Rootzén and Johnsson, 2012
Chalmers University of Technology
Chalmers University of Technology
Sammanfattningsvis• Problemet: Det finns för mycket fossila bränslen, ur ett
klimatperspektiv• Tekniker och Åtgärder - stora möjligheter: Vi behöver
samtliga fram till 2050• Storskalig integration av förnybar el
– Ger både utmaningar och möjligheter– Norden som grön exportör
• Utan CCS: Snabbt komma till stånd global överenskommelse att fasa ut alla fossila bränslen – osannolikt!
• Styrmedel: Det måste till en kostnad att släppa ut koldioxid (och andra klimatgaser)