Analyse: Grønne energisystemer skal både bygges og drives samlet
Den massive udbygning af grøn energi og de politiske ambitioner, om at det sker endnu hurtigere, kræver ikke bare omfattende etablering af solcelleparker, vindmøller, brintanlæg, elnet mv.
Det kræver også, at forskellige energiformer i fremtiden drives som ét samlet og sektorkoblet system. Det er en af hovedkonklusionerne i rapporten Systemperspektivanalyse 2022, som Energinet netop har udgivet.
Analysen bygger videre på tidligere systemperspektivanalyser, men har den seneste teknologiske udvikling og ikke mindst de politiske beslutninger om mangedobling af elproduktionen med i grundlaget bag rapporten.
Systemperspektivanalysen opstiller forskellige scenarier for udbygningen af vedvarende energi i Danmark på vejen mod klimaneutralitet. Det mest ambitiøse scenarie indeholder bl.a. 35 GW havvind i Nordsøen i årene efter 2035 – en væsentlig fremrykning i forhold til 2050-ambitionerne.
- Vi ved ikke, om der kommer helt så store mængder, eller om de kommer helt så hurtigt, men der vil under alle omstændigheder blive tale om enorme mængder grøn elproduktion, som vil komme meget, meget hurtigt de kommende år set med energisystemets øjne. Det skaber fundamentale forandringer i energisystemet, hvor forskellige energiformer i langt højere grad skal spille optimalt sammen. En forudsætning for at skabe et robust og reelt sektorkoblet energisystem er, at vi tænker på tværs og udvikler og driver det som ét samlet system. På den måde kan det medvirke til at sikre den maksimale værdiskabelse af den grønne omstilling samt opretholdelse af en høj dansk forsyningssikkerhed, siger Michael Linnemann Pedersen, afdelingsleder for Systemperspektiv i Energinet Systemansvar.
I tæt samspil
Elproduktionen fra tusindvis af havmøller og store solcelleparker på land forventes at blive mange gange større end det traditionelle elforbrug – også selv om elforbruget vil stige med for eksempel elbiler, varmepumper, brint- og Power-to-X-produktion. Og produktionen vil svinge med vind og vejr.
Derfor skal driften af de forventeligt mange, nye brintanlæg, der omdanner vind og sol, ske i tæt samspil med elsystemet. Det er nødvendigt for at sikre, at der er balance mellem elproduktion og –forbrug, og at danskernes forsyning er robust og stabil.
- Særligt for os som systemoperatør med ansvaret for el- og gastransmissionssystemerne står vi overfor udfordringer, som vi aldrig har stået i før. Hvis vi – og alle andre – gør, som vi plejer, bliver det svært at lykkedes med en hurtig og effektiv grøn omstilling. Udfordringerne i fremtiden er nogle helt andre end i dag, og vi skal sikre, at de valg, der træffes i dag, skaber værdi og bidrager til understøtte fremtidens forsyningssikkerhed, siger Michael Linnemann Pedersen.
Alle scenarier peger på brintinfrastruktur
Systemperspektivanalysen viser, at det er muligt at lave en forceret udbygning af grøn energi og integrere helt op til 35 GW havvind i Nordsøen (og 35 GW sol) frem mod 2035-2040.
- Det forudsætter dog, at vi tænker på tværs af el-, gas- og brintinfrastrukturen. Især en tæt sammentænkning mellem fremtidens behov i el- og brintsystemet skal sætte os i stand til at skabe en konkurrencedygtig dansk PtX-industri, samtidig med at vi minimerer den nødvendige udbygning af nye højspændingsledninger og sikrer at en storskala brintproduktion bidrager til den danske forsyningssikkerhed i takt med, at vind og sol udgør rygraden i det danske energisystem, oplyser Energinet.
Men uanset om udviklingen kommer til at gå hurtigt eller hurtigere og bliver stor eller større, så peger alle scenarier i Systemperspektiv 2022 på behov for brintinfrastruktur, bl.a. for at store mængder brint kan transporteres til national videreforædling, brintlagring eller eksporteres til Tyskland og andre europæiske markeder, hvor efterspørgslen på grøn brint ventes at blive stor.
Hovedkonklusioner i Systemperspektiv 2022
Sammentænkning af el-, gas- og brintinfrastruktur afgørende for et robust dansk energisystem
VE-udbygning efter 2030 med helt op til 35 GW havvind i Nordsøen er analyseret (en tidobling af VE-elproduktion ift. i dag). Afgørende for, at en udbygning i den størrelsesorden kan lade sig gøre, er, at et kommende brintsystem designes under hensyn til de langsigtede ambitioner og samoptimeres med elsystemet. Gøres det, kan Danmarks infrastruktur være gearet til både klimaneutralitet og en massiv udbygning med VE og PtX, så Nordsøens store VEpotentialer kan realiseres. Etableringen af brintinfrastruktur kan reducere mængden af synlig elinfrastruktur ift. alternative scenarier uden brintinfrastruktur.
Offshore produktion af brint kan blive relevant
Den optimale model for systemintegration af havvind er afhængig af afstanden fra kyst til vindmøllepark. Analysen indikerer, at ved kortere afstande (under 50 km.) er AC-forbundne parker med elektrolyseanlæg på land mest omkostningseffektivt. På større afstande kan den mest omkostningseffektive løsning potentielt være elektrolyse ved en offshore hub eller integreret i vindmøllerne. Offshore elektrolysekoncepter er ikke afgørende for realisering af Nordsøpotentialet, men rammerne for udviklingen af vindprojekter såvel som potentiel offshore brintinfrastruktur bør åbne for udnyttelse af potentialet. Arbejdet med energiøer i Nordsøen har i de senere år udviklet sig i en retning, hvor også decentrale platforme er en vigtig del af løsningen.
Fleksibilitet giver nye muligheder for udnyttelsen af elnettet – men kræver udvikling
Frem mod 2030 udbygges fleksible ressourcer som PtX, elbiler, varmepumper, batterier mv. så markant, at fleksibiliteten ofte kan udgøre mere end 20 GW (svarende til ca. 4 gange kraftværkskapaciteten i 2022). Ved at udnytte denne fleksibilitet i systemdriften (bl.a. som supplerende netreserve og geografiske regulerkraftbud) kan udnyttelsen af elnettet øges. Det gør driften mere kompleks og kræver betydelig udvikling af systemdriften og et tættere samspil mellem TSO og DSO at nyttiggøre disse ressourcer.
Gradvis tilpasning af markedsløsninger til det integrerede energisystem
Integration af op til 35 GW havvind sammen med udbygning af landvind og sol er en så markant ændring, at et tættere samspil mellem energimarkederne og den fysiske infrastruktur for både el og brint bliver helt afgørende i det integrerede energisystem. I dag har Energinet fokus på dette i udviklingen af et nyt tarifsystem, men udvikling af løsninger, der i højere grad kobler marked og fysik i det integrerede energisystem, er forsat et vigtigt indsatsområde
Store mængder vind og sol vil ændre systemets dynamik
En høj udnyttelsesgrad af elsystemet tættere på den fysiske grænse øger behovet for høj indbygget robusthed i elsystemet. Massiv udbygning med inverterbaseret produktion fra vindkraft og solceller, HVDC-forbindelser, effektelektronik tilsluttet forbrug til PtX, varme og transport i både Danmark og nabolande reducerer adgang til klassisk systemrespons og stabilitet fra kraftværker og aktualiserer behovet for at vurdere og udvikle systemstabilitet i den kontekst.
Nye teknologier til konvertering af metangas kan være et vigtig bindeled mellem metan, brint og CO2
Metangassystemet kan med eSMR-teknologi og etablerede gaslagre give et samspil med brintsystemet ved produktion af grønne brændstoffer. Sammentænkning af brint og det overordnede metangassystem med lagre er vigtigt i både en dansk og europæisk omstilling for at tilvejebringe forsyningssikkerhed.
Kilde: Energinet
