29. marts 2012:
IEA's fleksibilitetsindeks - En ufuldstændig målestok
IEA: Balanceringskapacitet nok til 60 % vind energi i Danmark

Det internationale energiagentur, IEA, udsendte for nylig en redegørelse for energisituationen i Danmark [1]. Bedømmelsen er gennemgående positiv, men følgende passus måtte give anledning til undren: "The IEA own analysis suggests that penetration of variable renewable energy in Danish gross electricity demand could increase to more than 60% and still be balanced by existing flexible resources."

Meldingen er lidt bekymrende, fordi der faktisk er en hel der, der skal gøres, for at Danmark effektivt kan indpasse så meget variabel vedvarende energi (VRE). Det vil være synd, hvis denne opgave bliver undervurderet og dermed nedprioriteret.

Det viser sig, at udmeldingen bygger på en IEA rapport om beregning af et fleksibilitetsindeks[2]. Rapporten er resultatet af IEA's Grid Integration of Variable Renewables projekt (GIVAR). Det var projektets formål at opstille en forenklet metode til vurdering af, i hvilket omfang et givet område rummer fleksible ressourcer til balancering af VRE.

Der er beregnet 8 eksempler, herunder både hele det nordiske område (NordPool) og Danmark. Danmark fremstår som topscorer med et PVP (present VRE Penetration Potential of gross electricity demand) på 63 %. Lavest ligger Japan med et PVP på 19 %. Desværre omfatter eksemplerne ikke Tyskland eller Frankrig.

Det fremgår af kommentaren, at den danske fleksibilitet skyldes de mange udlandsforbindelser i forhold til landets ringe størrelse. For de øvrige områder beror fleksibiliteten primært på reguleringsmulighederne på områdets egne kraftværker.

Det er rapportens hovedkonklusion, at fleksibiliteten i alle de undersøgte områder er væsentligt højere, end de fleste regner med. Der er altså uden videre plads til en langt højere andel af VRE end den nuværende.

Forsøget på at udvikle et operationelt fleksibilitetsindeks er prisværdigt. Der er tydeligvis lagt et kæmpearbejde i metodens udvikling og i beregningen af eksempler. Rapporten er velskrevet og flot illustreret. Beregningerne betegnes som konservative på grund af tre formildende omstændigheder, som ikke indgår i modellen:
1. Variationer af belastning og VRE produktion kan være komplementære
2. Udglatning af VRE produktion som følge af geografisk spredning
3. VRE produktionen kan nedreguleres

Modellen har imidlertid mangler, som ikke kan opvejes af de formildende omstændigheder. Rapporten erkender nogle af disse begrænsninger. En vurdering af de danske resultater tyder på andre mangler.

Ingen hensyn til økonomi og miljø
IEA rapporten omfatter 4 hovedgrupper af virkemidler til balancering af VRE:
- Styrbare kraftværker
- Energilagring
- Samkøringsforbindelser
- Fleksibelt forbrug.

Alle virkemidler indgår på lige fod uden hensyn til økonomi og miljø. Dette er klart erkendt i rapporten. Projektets næste fase skal kaste lys over virkemidlernes relative økonomi.

Det er ikke nok, at det er teknisk muligt at få systemet til at køre med en masse vindkraft. Det er helt afgørende, at det, der skal fyldes i vindkraftens huller er både billigt og miljøvenligt. Balancering med ældre termiske kraftværker og almindelige gasturbiner (OCGT) kan ikke være en varig løsning. Dertil kommer, at den overskydende vindkraft ikke må spildes, men bør sikres den bedst mulige udnyttelse.

Derfor er de optimistiske konklusioner måske præmature, og der er grund til at imødese resultatet af projektets fase 2 med interesse.

Udlandsforbindelse er usikre ressourcer
Investeringer i et stærkere primærnet er blandt IEA rapportens klare anvisninger. Det skal der ikke sættes spørgsmålstegn ved. Derimod bør det understreges, at nettet er et transportmiddel, som sammen med markedssystemerne kan forbinde udbud og efterspørgsel mere effektivt. Nettet kan flytte balanceringsydelser, men det kan ikke selv generere dem.

De danske resultater kan tjene som eksempel. Udlandsforbindelserne indgår i beregningerne som en ressource på 5.440 MW (tabel 35). Det er uklart, hvad tallet omfatter. I 2011 var den maksimale samtidige importkapacitet på de 5 forbindelser 4.530 MW og den maksimale eksportkapacitet 5.475 MW. Den gennemsnitlige kapacitet i 2011 var 3.756 MW og 3.877 MW.

Danmark er et transitområde. Derfor er det helt utænkeligt, at danske markedsaktører kan få samtidig rådighed over de maksimale kapaciteter på alle forbindelser.

I nærheden af Danmark findes den største og bedst egnede balanceringskapacitet i Norge. På de danske forbindelser til Norge og Sverige var den maksimale samtidige importkapacitet i 2011 2.980 MW og den maksimale eksportkapacitet 3.440 MW. Gennemsnitsværdierne var 2.483 MW og 2.572 MW.

Selv disse værdier er for høje, for de skal deles med andre lande, først og fremmest Tyskland, der i 2011 havde 6 gange så meget effekt i vindkraft som Danmark.

I Tyskland og Danmark er der installeret meget vindkraft og dermed et stort behov for at købe reguleringsydelser. Et studie fra 2009 [3] viste overraskende en stor samtidighed for tysk og dansk vindkraft. Som følge af det er der en stærk korrelation mellem spotpriserne i Tyskland og Danmark. Tyskland og Danmark fungerer i praksis som ét markedsområde, som køber balanceringsydelser i Norge.

Ud fra denne virkelighed vil det være mere rimeligt at bedømme Tyskland og Danmark som et samlet område med en fælles pulje af forbindelser til Norge og Sverige. Den danske fleksibilitet vil ikke kunne være bedre end den tyske. Realistiske resultater for Danmark vil være meget lavere end vist i IEA rapporten (tabel 32 til 37).

Når samkøringsforbindelser indgår i en opgørelse af ressourcer til balancering, er det vigtigt at vide, om der er adgang til kapacitet til formålet i den anden ende af forbindelsen. Ellers kan forbindelsen ikke bidrage til balanceringen.

En ufærdig metode
Det danske eksempel viser, at IEA's FAST metode (Flexibility Assessment Method) ikke er egnet til bedømmelse af potentialet for balancering af VRE i et mindre område, som indgår i en større sammenhæng.

Primærnet og udlandsforbindelser har stor betydning, men de er ikke i sig selv ressourcer til balancering. Ressourcerne findes bagved forbindelserne og de kan ikke indgå med større effekt end den, som der kan opnås adgang til gennem forbindelserne. Denne størrelse vil variere med tid og internationale markedsforhold og kan altså ikke sammenfattes i et enkelt tal.

For et givet geografisk område bør der skelnes mellem interne og eksterne ressourcer. Ressourcerne bør rangordnes i forhold til både økonomi og miljøbelastninger.

Da der vil være international konkurrence om de eksterne ressourcer, bør en ordentlig analyse af balanceringen af VRE omfatte både de lande, som leverer balanceringsydelser, og de lande, som konkurrerer om at købe dem. Det kan blive en ganske omfattende opgave.

Intentionen var at lave en enkel metode til realistisk bedømmelse af et givet systems fleksibilitet. Det er endnu ikke lykkedes.

Referencer
1 - Energy Policies of IEA Countries - 2011 Review - Denmark
2 - Harnessing Variable Renewables - A Guide to the Balancing Challenge - IEA 2011
3 - Paul-Frederik Bach: Wind Power and Spot Prices, German and Danish Experience 2006-2009, Renewable Energy Foundation. London, 2009


Opdateret d. 13.5.2012