Brian Vad Mathiesen, Aalborg Universitet Bygningers samspil med energisystemet: Energibesparelser og fleksibilitet Webinar online, 29. oktober 2020

1. Fremtidens vedvarende energisystem i 2045/2050
- IDAs Klimasvar mht. bygninger og varmeområdet
Brian Vad Mathiesen, Aalborg Universitet
Bygningers samspil med energisystemet: Energibesparelser og fleksibilitet
Webinar online, 29. oktober 2020
@BrianVad

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

3. Fokus på 1) teknologier der spiller godt
sammen og 2) industri, eksport og jobs

4. IDAs Klimasvar: ser frem mod 2045
Danmark bør opfylde målsætningen om 70 pct. CO2-reduktion i 2030 på en måde,
så den passer godt ind i at opnå 100 pct. vedvarende energi og CO2-neutralitet i
2045.
Det betyder:
• at vi frem til 2030 bør vælge de teknologier, som er hensigtsmæssige for at kunne
tage de næste skridt i årene efter 2030.
• at vi frem til 2030 bør have fokus på at udvikle de nye teknologier, som vi får brug
for i næste omgang, også selvom de ikke nødvendigvis gør den store forskel i
2030.

5. IDAs Klimasvar: - en del af Europa
Danmark bør opfylde målsætningerne om vedvarende energi og CO2-reduktion på en måde, så
det passer ind i, at resten af Europa og i sidste ende, at resten af verden kan gøre det samme.
Det betyder:
• at vi skal forholde os til Danmarks andel af bl.a. den internationale fly- og skibstransport og
bidrage til at nedbringe klimagasser fra disse transportformer, også selvom de ikke er med i
FN-måden at opgøre vores forpligtigelser på.
• at vi skal holde os inden for Danmarks andel af verdens bæredygtige biomasse ressourcer.
• at vi skal bidrage med vores andel af både fleksibilitetsydelser og reservekapacitet på el-nettet
i en europæisk sammenhæng.

8. 8
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

9. Smart Energy Systems
Download rapport:
www.EnergyPLAN.eu/IDA
D E N F Ø R S T E P L A N F O R
1 0 0 % V E D V A R E N D E
E N E R G I I D A N M A R K M E D
B R U G E L E K T R O F U E L S

10. 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)

11. 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)

12. 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
• Små individuelle varmepumper kan ikke bidrage
omkostningseffektivt til integration af vedvarende energi. Det kan
reducere nogle peak-forbrug.
• 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

13. 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%)

14. Eksisterende distributionsnet

17. IDAs Klimasvar: 4 sektorer og 5 temaer

20. Varmeområdet i IDAs Klimasvar
• Energieffektivitet
• Besparelser i alle bygninger (12 pct. i 2030 og 30 pct. i 2045)
• gradvis 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.

22. Sektorintegration
IDAs Klimasvar opnår synergi og fleksibilitet fra sektorintegration:
Integration og lagring af vedvarende energi:
• Store varmelagre på i alt 112 GWh.
• Udnyttelse af de eksisterende naturgaslagre og etablering af brintlagre på i alt 40 GWh.
• Overkapacitet på elektrolyseanlæg svarende til en 50 pct. udnyttelse.
• Udnyttelse af sæsonafhængig overkapacitet på varmepumper samt elkedler for 700 MW.
• Udnyttelse af batterier (14 GWh) i el-køretøjer vha. intelligent opladning.
• Fleksibelt elforbrug (primært indenfor døgn) på ca. 2,5 TWh