Professor Brian Vad Mathiesen, EE Talks, SYNERGI, 18.05.2020

1. Grøn genopretning efter Coronakrisen og energieffektivitets rolle
- Hvilken rolle spiller udviklingen i bygninger og opvarmning i 70 procent målet og frem
mod 2050?
Brian Vad Mathiesen, Aalborg Universitet
SYNERGI – EE Talks (online), 18. maj 2020
@BrianVad

2. 2
VI SKAL HAVE
TILLID TIL
VORES
INFRASTRUK-
TURFORVALT-
NING

3. Udfordringen
Fra 1990: 22% ned i energisektoren, 17% i landbruget men 13%
op i transport. Status 2018: cirka 52 mio. ton CO2-eq, Reduktion
pr år cirka 0,8 mio. ton CO2-eq pr år
2030 målsætningen på 70%:
- Fra 70,8 til 21,2 i mio. ton CO2-eq (uden fly ekstrabidrag)
- Reduktion pr år cirka 3 mio. ton CO2-eq fra 2020 (sats på et
mål på 20 mio. ton CO2-eq, da noget måske fejler)
2050 målsætningen netto nul:
- Reduktion pr år cirka 1,1 mio. ton CO2-eq fra 2030
Basisfremskrivning 2019, ENS
70% mål

4. 4
Biomasse
Solceller
Vindmøller
33 + 150 +
1040 PJ
~200 PJ 23 PJ >20 PJ >20 PJ ~13 PJ ~15 PJ (30-50 PJ)
Geotermi
Udvalgte danske VE Potentialer m.m.
Nuværende Primærenergiforbrug
Solvarme Datacentre
Traditionel
overskudsvarme Varmepumper

5. (sources: EnergyPLAN cost database)
Kul Gas Træpiller Landvind Offshore
vind
Husstands-
solceller
Store anlæg
- solceller
Markanlæg
- solceller
Hvad koster el i fremtiden?
21-16 øre/kWh

6. 6
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 4 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
Restpotentialer i Danmark:
60-100 PJ Træ, halm, biogas
og energiafgrøder

7. • 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 – hvad gør vi?
7
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) 34 GJ/capita
Energistyrelsens scenarioer fra 2014 35-45 GJ/capita

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

9. 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)

10. Varmelagre 6200 m3 Thermal
Storage
2500 €/MWh
(Skagen: 6200 m3
for 5.4 mio. DKK)
0.16 m3 Thermal
Storage
300.000 €/MWh
(Private house: 160 liter
for 15000 DKK)
200,000 m3 Thermal
Storage
500 €/MWh
(Vojens: 200,000 m3
for 30 mio. DKK)
0
50000
100000
150000
200000
250000
300000
350000
160 liter 4 m3 6200 m3 200.000 m3
Price(€/MWh)
Thermal storage: Price
and Size
4 m3 Thermal Storage
40,000 €/MWh
(Private outdoor: 4000 m3
for 50,000 DKK)

11. Hvad er en
”smart”
bygning?
• Byggeriets varmeforbrug skal reduceres med ~40%
• Kvantitativt: Hvis ikke, så øges presset på økonomi, biomasse
og vind (+ 58 PJ og 2 mia.kr./året)
• ~80 KWh/m2 i eksisterende byggeri. ~45-55 kWh i nyt byggeri
• Kvalitativt: Hvis ikke, skabes der barrierer for lavtemperatur-
fjernvarme og varmepumper (samt integration med fjernkøling)
• Der er brug for fokus på drifts-fasen og Smart Meters kan
hjælpe med at nedbringe el og varme forbruget + med at
fremme lav-temperatur opvarmning
• IKKE behov for hustandsbatterier. Det er ikke ”Smart” at
flytte forbruget i boligen. Det gøres billigere og bedre i
fællesskab.
Nye energikilder
- nye lagrings
muligheder
Bygningers
energimæssige
ydeevne
Bygningsdrift
og brugeradfærd
Download rapport:
www.EnergyPLAN.eu/buildings

12. Hvordan skal
bygningerne
opvarmes i
2050?
• Mere fjernvarme og flere varmepumper!
– i kombination med besparelser
- Fjernvarme i byområder (66%) og besparelser (~40%)
- Individuelle varmepumper i landområder (33%) og besparelser (~40%)

13. Nøgle biomasseteknologier i vedvarende
energisystemer
• Knap ressource – skal anvendes effektivt
• Højeste værdiskabelse vinder: Produkter, kemi, lægemidler, energiformål sidst i køen
• Biogas og forgasset biomasse bruges i industrien og fleksibelt kraft/varme (ikke methaniseret
men evt. opgraderet)
• Elbaserede transport biobrændsler (Electrofuels)
• Undgå ren varmeproduktion eller baseload – udnyt til kraftvarme
• Tænk affald og biomasse sammen
• En del ud som gas
• andet til materialer
• andet til forbrænding.
• Tænk affaldsforbrænding sammen
med geotermi
13
Mathiesen, B. V., Lund, R. S., Connolly, D., Ridjan, I., & Nielsen,
S. (2015). Copenhagen Energy Vision: A sustainable vision for
bringing a Capital to 100% renewable energy. Department of
Development and Planning, Aalborg University.

14. Gassystemet
• Udfasning af Naturgas (fra nu 37 TWh/år)
• Varmebesparelser, konvertering til fjernvarme (Hybridløsninger er ikke en udfasning og kan ikke til at løse
udfordringerne omkostningseffektivt)
• Industrien: Energieffektivisering, elektrificering, konvertering til biogas og 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). Gas er fyr dyrt at
bruge i opvarmning.
• Brint, CO2, syntese gas til elektrofuels samt lagring
• Nye gassystemer og mere viden er nødvendig.
• Hvilke mål har gassektoren?
• Hvor skal vi ikke bruge gas i 2030?
• Hvor stor er VE målet?

15. 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
• Det innovative
systemdesign er afgørende
for de samlede
omkostninger…
• 100% VE kan lade sig gøre
med lave/samme
omkostninger som nu

16. 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

17. Teknologiudvikling og politikeksempler
Teknologi Samfundsøkonomi Privatøkonomi Udfordring
Landvindmøller God Usikkerhed for investor ”Energy only” elmarkedet undersøtter
ikke langsigtede investeringer. Måske
kan PPA – men vi ved det ikke.
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

18. Nye sammenhængende analyser af
hvordan når vi 2030 målet viser klare
synergier.

19. Nye sammenhængende analyser af
hvordan når vi 2030 målet viser klare
synergier.

20. Varmeområdet i IDAs Klimasvar
• Energieffektivitet
• Besparelser i alle bygninger (12 pct. i 2030 og 30 pct. i 2045)
• radvis omlægning til 4G fjernvarme (halvt i 2030, helt i 2045)
• Anvendelse af bygningsreglementets renoveringsklasser som mål for renovering
• Sektorintegration
• Olie- og gasfyr afvikles inden 2030 og erstattes med fjernvarme og individuelle varmepumper
• Fjernvarme udvides til 63 pct. af varmebehovet, primært på bekostning af naturgasområder
• Individuelle varmepumper, primært udenfor eksisterende naturgasområder
• Overskudsvarme fra industri og datacentre
• Overskudsvarme fra elektrolyse anlæg
• Fjernvarme til biogasanlæg og industri - Store varmelagre, særligt i større fjernvarmenet
• Biomasse
• Træ, affald og biogas i kraft/varmeværker
• Træflis og halm i fjernvarmekedler
• Vedvarende energi
• 800 MW vindmøller til individuelle varmepumper
• 8-9 PJ solvarme til individuelle boliger til supplement af varmepumper
• 500 MW / 13-14 PJ geotermi til fjernvarme
• 500-600 MW vindmøller til store varmepumper i fjernvarmen
• 6-7 PJ solvarme til fjernvarme
• Teknologiske udfordringer
• Store sæson varmelagre, særligt i fjernvarmeforsyningen
• Geotermi
• Overgang til 4G fjernvarme systemer
• Overskudsvarme fra datacentre og elektrolyseanlæg til fjernvarme

21. Varmeområdet i IDAs Klimasvar, virkemidler
• Kravene til klimaskærmen i BR2018 er tilstrækkeligt mht. mål for
klimaskærmen til nybyggeri. Der er brug for mere fokus på de eksisterende
bygninger, bl.a. på, at de ved renoveringer overholder kravene i BR2018.
• Bygningsreglementet skal adskille produktion og forbrug fremover, så VE eller
varmepumper ikke kan tælle med som forbedringer i klimaskærmen. Der er
behov for en adskilt politik for klimaskærmen (BR), for solceller og for
udbredelse af fjernvarme/varmepumper. Fremtidige stramninger af BR skal
også have fokus på indlejret energi og CO2 i bygningsmaterialer og på at
bygningen understøtter god adfærd.
• Udvidelse af begrebet ”energieffektiv bygning” så der stilles krav til såvel
varmeforbrug (kWh/m2 ) som lavtemperatur forsyning (55 frem/25 retur) som
opvarmningsform (fjernvarme hvis muligt ellers varmepumpe).
• Et mål om 12-15 pct. besparelser i 2030 kræver at danskerne har meget
højere opmærksomhed på bygningernes energiforbrug ved planlagte
generelle renoveringer. Forbruget i bygninger skal reduceres med over 1,5
pct. pr år (mod en stigning pr. m2 de seneste 5 år). Indsatser og virkemidler
skal have særlig fokus på bygninger fra før 1980. Man kan overveje gratis
rådgivning til bygninger før 1980 samt i landområder
• Tilskud til energirådgivning i kombination med offentlig kaution for langfristede
lavt forrentede energirenoveringslån samt retskrav her på 100 pct. variable
tariffer (ingen fast del på fjernvarme). Kautionen skal også gælde for huse i
landområderne og kan betinges af energirådgivning.
• Belønning af energirenoverede bygninger enten via reduceret ejendomsskat
og/eller krav til opgradering ved salg. Oplysninger til nye ejere ved salg er
vigtige og bør fastholdes.
• Understøt renovering af almene boliger ved at øge landsbyggefondens
økonomiske ramme til renovering med krav om samtidig energirenovering.
• Øget statslig og kommunal integreret energiplanlægning skal inkludere
opgaver om at definere fjernvarmeområder samt fremme etablering og om
realisering af energibesparelser. Samt fjerne arealmæssige barriere for
geotermi, store varmepumper, store varmelagre ved kommunal prioritering af
arealer til nye energianlæg –særligt ved byudvikling af nye byområder.
• Fjernelse af barrierer for udnyttelse af overskudsvarme fra industri og
datacentre til fjernvarmen. Fjernelse af barrierer for udbygning med store
varmepumper i fjernvarmesystemerne (afgifter, elnettariffer og kraft/varme-
krav).
• Forbud mod olie- og gasfyr fra 2029. Forbud nye fyr fra 2021, evt. med
dispensationsmulighed hvis der er lavet en konkrakt om tilslutning af
fjernvarme.
• Justering af de samfundsøkonomiske beregningsforudsætninger, så de
indeholder en højere eksternalitetsomkostning for CO2 i tråd med Klimaloven.