FutureGas- De første foreløbige resultater

Professor Poul Erik MorthorstSystems Analysis Division

15.November 2018

Ny IPCC Rapport

• Temperaturen er steget 1 0C det sidste århundrede

• Pt stiger temperaturen med 0,2 0C per årti

• Vi når 1,5 0C niveau'et 12-34 år fra nu

1,50C niveau'et

• 45% CO2 reduktion i 2030 sammenlignet med 2010

• Nul CO2-emissioner i 2050

20C niveau'et

• 20% CO2 reduktion i 2030 sammenlignet med 2010

• Nul CO2-emissioner i 2070

The Emissions Gap Report 2017om Paris-aftalen

• Der vil være et significant emissionsgab i2030

• Forpligtelserne dækker kun 1/3 af de nødvendige reduktioner for at opfylde1,5 0C målet “Seventeen of the 18 warmest years on

record have all been during this century" - Petteri Taalas

Hvordan kan gassen hjælpe os med at

opnå de nødvendige drivhusgas-reduktioner?

Centrale spørgsmål

• Kan vi producere og bruge gas uden væsentlige drivhusgas-emissioner?

• Udslip af metan kan være en show-stopper!

• Hvordan skal vi bruge den vedvarende gas i energisystemet?

• Skal VE-gasser injiceres i gas-nettet eller skal vi bruge dem på anden måde?

• …herunder skal vi opgradere eller metanisere?

• …og skal vi bruge gas-nettet som vi gør i dag?• Kan vi fuldt udnytte det eksisterende net?• ….eller skal vi afgrene og lave separate del-net?

• Hvilke muligheder og begrænsninger giver/sætter energisystemet for den fremtidige anvendelse af gas?

• Det vil vores energimodeller give svar på…..

15.November 2018

15.November 2018

Metan-udslip fra maritim anvendelse

Methane Slip Operation [%]

2010 2016Dual-fuel engines 8 4.1Dedicated gas engines 4.4 2.3High Pressure Direct Injection HDPI 0.4Sources: Calculation from Dejene Assefa Hagos based on Stenersen and Thonstad 2017 / Corbett et al. 2015

Source: Schnack and Krüger 2015

Resultat fra WP2 - gaskedler

15.November 2018

Emission fra gaskedler - best case/worst case

15.November 2018

Relative CH4 loss for 2,5 Wh/ss1000 2000 6000 10000 15000 20000 35000

Heat dem. 5000 0,07% 0,14% 0,42% 0,70% 1,05% 1,40% 2,45%kWh/year 10000 0,04% 0,07% 0,21% 0,35% 0,53% 0,70% 1,23%100% eff 15000 0,02% 0,05% 0,14% 0,23% 0,35% 0,47% 0,82%

20000 0,02% 0,04% 0,11% 0,18% 0,26% 0,35% 0,61%25000 0,01% 0,03% 0,08% 0,14% 0,21% 0,28% 0,49%

Relative CH4 loss for 1 Wh/ss1000 2000 6000 10000 15000 20000 35000

Heat dem. 5000 0,02% 0,04% 0,12% 0,20% 0,30% 0,40% 0,70%kWh/year 10000 0,01% 0,02% 0,06% 0,10% 0,15% 0,20% 0,35%100% eff 15000 0,01% 0,01% 0,04% 0,07% 0,10% 0,13% 0,23%

20000 0,01% 0,01% 0,03% 0,05% 0,08% 0,10% 0,18%25000 0,00% 0,01% 0,02% 0,04% 0,06% 0,08% 0,14%

Reduktion af UHC emission under opstart og nedlukning-Erfaringer fra gasmotorer

Opstart Nedlukning

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

00:00:00 00:07:12 00:14:24 00:21:36 00:28:48Time

UH

C /

ppm

Original settingsModified 1 (UHC focus)Modified 2 (NOx focus)

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

00:00:00 00:03:36 00:07:12 00:10:48 00:14:24Time

UH

C /

ppm

Original settings

Modified 1 (UHC focus)

Modified 2 (NOx focus)

Kilde: Faster CHP gas engine start with less emission, Project report 2. DGC report R0710. 2010.

15.November 2018

Konklusion på metan-udslip

• Vi skal have fokus på metan-lækage• Vi kan forventeligt nedbringe metan-

udslip på en række områder• Der kan være anvendelser, hvor vi må

undlade at bruge gas

Hvad gør vi med VE-gassen?

15.November 2018

Distribution af renset, men ikke konditioneret VE gas

• Injection af VE gas i mindre målestok i gas-nettet

• Forsyne større forbrugere direkte med VE-gas

• Modificere (dele af) eksisterende net• Tilpasse net og apparater til en anden gaskvalitet (VE- gas

kvalitet)• Afgreninger af nettet

Grøn gas i transmissions-systemet

Den basale ide:

•Transmissions systemet er gas-systemets motorvej. Der er høj gennemstrømning.

•Derfor kan betydelige mængder af gas injiceres og gennem fortynding opnår vi en tilfredstillendekvalitet

Er det tilfældet?

15.November 2018

Biogas injiceret i transmissios-systemet

Spec. NG(2016)

BiogasPossibleshare

(vol.)

Wobbe index MJ/m3(n)(25/0 °C) 47.5 54.8 24.6 24%

CO2 2.5% 0.99% 40% 4%

Relative density, max 0.7 0.64 0.94 20%

Svarende til 2.1 % på energi basis

15.November 2018

Flows i det danske transmissions-system

15.November 2018

Injicering af VE-gas

• Flow i det danske transmissionsnet tillader kun injicering af små mængder renset (men ikke

opgraderet) VE-gas

Hvad så med direkte brug hos store forbrugere?

15.November 2018

Store forbrugere-Industri

15.November 2018

Direkte anvendelse af VE-gas

• Kun få storforbrugere har en varighedskurve, der gør direkte

anvendelse interessant• Må vurderes i hvert enkelt tilfælde

Afgrening af net

Case – Jebjerg• Et distributionsnet og et biogas-anlæg

Biogas

15.November 2018

Omkostninger

Forced: All domestic boilers are replaced instantaneouslyContinuously: Domestic boilers are replaced successively at end of technical lifetimeContinuously/flare: Domestic boilers are replaced successively at end of technical lifetime, surplusbiogas is flaredBiogas upgrading: As today – Reference case

15.November 2018

Resultater af forskellige scenarier

15.November 2018

Separate net

• Det er billigere at opgradere end at omstille apparater og net

• Opgraderingen er mere fleksibel

Omkostninger ved produktion af VE-gas

15.November 2018

Transport fuel mix

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

LATESPRINT MARATHON

PJ

Milestone years

Transport fuel mix

Natural gas

MGO

LPG

LNG

Kerosene

HFO

Gasoline

Biogasoline

Electricity

Diesel

Biodiesel

Upgraded biogas

15.November 2018

Highlights….

Hybrid case: Elektrisk varmepumpe plus gas-kedel

Gaskedel dækker 9,6% af varmeforbruget

15.November 2018

Highlights….

Foreløbigt resultat – støtte af biogas• Støttesystem for biogas

• Krav• Fremme investeringer og effektiv drift• Sikre at biogas "slider" ned af lærekurven• Facilitere eksport/import - "grøn værdi" over grænsen• Sikre at alle miljømæssige fordele og ulemper er medregnet

15.November 2018

Biomethane

Manure treatment

Biogas production + upgrading

FIT for manure

Technology neutral auction for green gases

+ Certifikat

Highlights….

Hvor vil gas være vigtig i transitionsfasen??

•Behov for at balancere sol og vind• Gas et excellent brændsel til dette formål• Transmissionforbindelser kan gøre ganske meget….

•I perioder med lav vind behøver vi back-up• Centrale og/eller decentrale kraftværker, der kører på gas?• Korte perioder = Gasturbiner?

•Sæson- og langtidslagring• På kort sigt behøver vi måske ikke gas…

•Gas i Industri, Transport and Varme• Hybrid case til opvarmning er interessant• Den tunge transport

15.November 2018

Tak for jeresopmærksomhed

Professor Poul Erik MorthorstSystems Analyses Division

DTU Management Engineeringe-mail: pemo@dtu.dk

15.November 2018