ENERGIX-Stort program energi

Europas energisystem er i rask endring, med utfasing av fossile kraftverk og en kraftig vekst i uregulerbar fornybar kraft. Norge står i en særstilling med sin store andel regulerbar vannkraft og med økt utvekslingsskapasitet til resten av Europa vil fleksibilitet bli viktigere og mer verdifullt også i Norge. Hovedmålet med Flexelterm har vært å analysere hvordan samspill mellom kraftsystemet og termisk energi kan gi økt lønnsomhet i utnyttelsen av nasjonale energiressurser og bedret forsyningssikkerhet. Vi har blant annet sett på mulighetene for å benytte mer fornybar kraft i fleksible termiske systemer for å gi bedre balanse i kraftsystemet, mer effektiv innfasing av fornybar kraft og reduserte kostnader i varmeproduksjonen. Selv om bruk av fjernvarme i Norge har økt markant de siste årene, er utbredelsen vesentlig mindre enn i de andre nordiske landene. Samlet produksjon av fjernvarme i Norden er ca. 120 TWh, hvorav ca. 4 prosent produseres i Norge. Særtrekk i Norge gjør at fjernvarme av naturlige årsaker vil ha en lavere utbredelse enn i de øvrige nordiske landene. Fortetting av eksisterende fjernvarmeanlegg og flere nærvarmeanlegg vil være de viktigste vekstområdene for fleksible varmeanlegg i Norge de neste årene. På nordisk nivå vil økt bruk av biomasse og fornybar kraft gi endringer i fjernvarmesektoren. Fleksibiliteten i oppvarmingssektoren består i at man anvender elektrisitet i oppvarmingssystemet når kraftprisen er lav og for eksempel biobrensel når kraftprisen er høy. Anlegg for kombinert kraft- og varmeproduksjon (CHP) kan i tillegg produsere elektrisitet når kraftprisen er normal eller høy. Vi har anvendt en detaljert analysemodell for det nordiske kraft- og fjernvarmesystemet, og våre analyser viser en årlig elkjelbruk i fjernvarmeanleggene i Norden på ca. 10 TWh i et normalår. I et normalår øker gjennomsnittlig nordisk kraftpris med ca. 5 prosent på årsbasis sammenlignet med et scenario hvor vi utelukker bruk av el i fjernvarme. I et vått år øker elforbruket med 16-17 TWh og kraftprisen øker med opptil 40 prosent som følge av bruken i fjernvarmesektoren. I kalde perioder er elkjel lite konkurransedyktig i et fjernvarmeanlegg og brukes bare sporadisk. Prisøkningen er derfor svært marginal i tørrår. Resultatene viser en systemmessig og samfunnsøkonomisk gunstig utnyttelse av elektrisitet: Høy utnyttelse når krafttilbudet er høyt og prisene er lave og vice versa når krafttilbudet er lavt og prisene er høye. Utnyttelsen av fleksibilitetsmulighetene i nær- og fjernvarmesystem kan sannsynligvis spare samfunnet for store investeringer i mindre modne og mer kostbare løsninger som batterier og fleksible husholdningsapparater. Siden inntektene ved kraftsalg i markedet øker mest for de fornybare kraftteknologiene, vil en slik fleksibel bruk av elektrisitet i varmesektoren også innebære redusert behov for støtte til ny fornybar kraftproduksjon for å oppnå europeiske mål. Bruk av elkjeler i nær- og fjernvarme bestemmes av kostnaden for bruk av el sammenlignet med prisen på andre brensler. Fremtidige kraftpriser gjør at elkjeler vil kunne erstatte bruk av fossil spisslast. I normale nedbørsår vil bruk av biokjeler være mer lønnsomt enn elkjeler størsteparten av tiden, mens i våte år vil bruk av elkjeler redusere bruken av biomasse. I et varmepumpebasert fjernvarmesystem hvor varmepumpen dekker 60 prosent av effektbehovet og 90 prosent av varmeleveransene, vil bruk av en supplerende elkjel redusere bruken av gass fra 10 prosent til 2 prosent og gi økt lønnsomhet. Bruk av termisk lager er en annen mulighet i fjernvarmeanlegg som bidrar til økt fleksibilitet. Med dagens rammevilkår er investering i både elkjel og lager i et biobasert anlegg mindre lønnsomt enn investering kun i lager eller kun i elkjel. Lager alene reduserer behovet for fossil spisslast, men gir ikke samme fleksibilitet mot kraftmarkedet som elkjel. Nettariffer utgjør en vesentlig del av kostnadene ved bruk av el i et fjernvarmeanlegg, og utformingen av nettleien påvirker derfor hvilke brensler som brukes til enhver tid i et fleksibelt varmeanlegg. Fra et systemperspektiv er det ønskelig at nettleien ikke motvirker fleksibel respons på kraftprisene, men heller bidrar til høyere bruk når kraftprisen og nettlasten er lav, og lavere bruk når kraftprisen og nettlasten er høy. Resultatene viser at fleksibel bruk av elkjeler er sensitiv for innretningen på nettleien og at dagens tariffer gir bruk av elkjel som i for liten grad harmonerer med utfordringene i kraftmarkedet. Systemeffekter bør derfor tas vurderes ved utforming av tariffer for fleksibel el-bruk. Fleksibiliteten som termiske system kan bidra med er særlig viktig i regioner med sårbar kraftforsyning, samt i regioner med stort kraftoverskudd, mye uregulert kraftproduksjon og begrenset overføringskapasitet. I Norge er målrettede virkemidler nødvendig for å styrke fjernvarmens rolle og dermed redusere avhengigheten av direkte el-baserte oppvarmingssystemer med lite fleksibilitet.

Prosjektets skal gi kunnskap som bidrar til et effektivt samspill mellom termiske energi og kraftsystemet. Tilgangen på fornybar kraft varierer mye, og vil variere enda mer i framtiden ved en videre utbygging av vindkraft og uregulert vannkraft. Fleksible termiske systemer kan bruke kraft i perioder med store kraftoverskudd, og erstatte kraftforbruket med biobrensel, eventuelt selv produsere kraft (CHP), i situasjoner med mindre tilgang på fornybar kraft Prosjektets hovedmål er å analysere hvordan et fle ksibel samspill mellom kraftsystemet og termisk energi kan gi økt lønnsomhet i utnyttelsen av nasjonale energiressurser og bedret forsyningssikkerhet. Prosjektet vil omfatte hele det nordiske energisystemet, men med størst vekt på Norge. Hovedmålet nås gj ennom delmål innen kartlegging av nødvendig teknologiutvikling av termiske systemer, analyser av samspillseffekter i det nordiske energimarkedet og av behov for endringer i regulatoriske bestemmelser og incentiver for å få en effektiv miks av fornybar ene rgiproduksjon i framtidens smarte energisystem. Prosjektet gjennomføres som et samarbeidsprosjektet mellom sentrale aktører innen kraft, varme og system/nett i samarbeid med FOU partnere i Norge, Danmark og Sverige. Operativ kompetanse fra bransjen vil s ammen med FOU-kompetanse på internasjonalt nivå skal sikre relevans og kvalitet i prosjektet. Resultatene vil bidra til en mer effektiv ressursbruk og bedre samspillet mellom energibærere i framtidens energisystem med med større innslag av uregulerbar energi. Prosjektet er det første som gjør en en helhetlig og detaljert analyse av samspillet mellom kraftsystemet og termisk energi på nasjonalt og nordisk plan. Prosjektet vil bidra til innovasjon gjennom bedre teknologi- og investeringsbeslutninger, b edre utnyttelse av nasjonale energiressurser og et grunnlag for bedre rammevilkår tilpasset fremtidens energisystem.