supported by res-h/c modelling for industry 2 nd project meeting london, 10 march 2009 luuk...

Supported by

www.res-h-policy.eu

RES-H/C modelling for industry

2nd Project Meeting

London, 10 March 2009

Luuk BeurskensEnergy research Centre of the Netherlands (ECN)

www.res-h-policy.eu 2


Contents

• Industry point of view for RES-H/C• A closer look at temperature levels in industry• Back-up solution: estimating energy per temperature level• Constraints limiting the maximum potential• Conclusions



Industry point of view on RES-H/C (based on NL) (I)

• For choice of locating industry “energy” is of secondary importance. More important are logistics and licensing for example. The subject “Renewable energy” is not in vocabulary of industrialists.

• “Energy-integrated industrial zones” are interesting from an energy perspective, but drawback is mutual dependence. Besides, this most often regards residual heat from fossil origin: not relevant for RES-H/C discussion.

• Some industries have residual streams from biogenic origin available. However: added value is much higher in other sectors than (local) energy production.



Industry point of view on RES-H/C (based on NL) (II)

• Preliminary conclusion:

• Renewable energy has a very bad starting position in the industry sector



Approach for Industry modelling

1. Determine consumption of heat and cold in industry: base year = 2005/6

2. Extrapolate to 2030 (based on PRIMES most recent scenario)

3. Determine maximum heat and cold consumption per temperature level

4. Determine energy carriers used per temperature level

5. Determine cost of conventional energy carriers

6. Determine cost of renewable energy carriers

7. Determine cost benefit ratio

8. Apply criteria for determining penetration under certain policy assumptions



Approach for Industry modelling

1. Determine consumption of heat and cold in industry: base year = 2005/6 OK

2. Extrapolate to 2030 (based on PRIMES most recent scenario) OK3. Determine maximum heat and cold consumption per temperature

level USE SAME APPROACH FOR ALL COUNTRIES4. Determine energy carriers used per temperature level TRICKY!5. Determine cost of conventional energy carriers OK6. Determine cost of renewable energy carriers OK7. Determine cost benefit ratio OK8. Apply criteria for determining penetration under certain policy

assumptions EXPERT JUDGEMENT INVOLVED – NO HARD CRITERION



A closer look at temperature levels in industry (I)

• Temperature levels in industry

Level Temperature rangeH5 Above 600°CH4 Between 200 and 600°CH3 Between 100 and 200°CH2 Between 65 and 100°CH1 Below 65°CC3 Between +10 and +15°CC2 Between -30 and +10°CC1 Below -30°C

Losses Several temperature levels



A closer look at temperature levels in industry (II)

• Matching of temperature levels to technologies

Level Temperature range Bio

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cold

sto

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H5 Above 600°C xH4 Between 200 and 600°C xH3 Between 100 and 200°C x x xH2 Between 65 and 100°C x x xH1 Below 65°C x x x x xC3 Between +10 and +15°C x x xC2 Between -30 and +10°C xC1 Below -30°C

Losses Several temperature levels



Back-up solution: estimating energy per temperature level• Data from a uniform and mutual consistent source:

Odyssee Indicators, http://www.odyssee-indicators.org• Information for all 27 EU Member States• Information on energy use in 14 industry sectors• Additional assumptions needed for:

─ Share of heat in total energy use─ EU-wide uniform temperature levels per industry sector─ Allocate conventional energy carriers to temperature level

• >> this exercise has been performed for all countries



Austria (draft data, Mtoe)

Indicator Temperature range Indu

stry

Man

ufac

turin

g In

dust

ries

Che

mic

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dust

ry

Prim

ary

Met

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rt E

quip

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dust

ries

Rub

ber

And

Pla

stic

s

To

tal

H5 Above 600°C 0,2 0,0 0,2 0,6 0,6 0,5 0,7 n.a. n.a. 0,0 0,0 n.a. 0,0 0,0 0,0 n.a. 0,0 0,0 n.a. 17%H4 Between 200 and 600°C 0,1 0,0 0,2 0,2 0,2 0,2 0,3 n.a. n.a. 0,0 0,0 n.a. 0,0 0,0 0,0 n.a. 0,0 0,0 n.a. 8%H3 Between 100 and 200°C 0,3 0,3 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 n.a. n.a. 0,3 0,8 n.a. 0,3 0,2 0,2 n.a. 0,2 0,2 n.a. 21%H2 Between 65 and 100°C 0,4 0,7 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 n.a. n.a. 0,2 0,5 n.a. 0,8 0,7 0,5 n.a. 0,5 0,4 n.a. 33%H1 Below 65°C 0,1 0,3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. n.a. 0,1 0,2 n.a. 0,2 0,1 0,2 n.a. 0,2 0,2 n.a. 9%C3 Between +10 and +15°C 0,0 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. n.a. 0,0 0,0 n.a. 0,1 0,0 0,1 n.a. 0,1 0,1 n.a. 4%C2 Between -30 and +10°C 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. n.a. 0,0 0,0 n.a. 0,2 0,0 0,0 n.a. 0,0 0,0 n.a. 1%C1 Below -30°C 0,0 0,0 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. n.a. 0,0 0,0 n.a. 0,0 0,0 0,0 n.a. 0,0 0,0 n.a. 1%Losses Several temperature levels 0,1 0,0 0,0 0,1 0,1 0,1 0,1 n.a. n.a. 0,1 0,2 n.a. 0,1 0,1 0,0 n.a. 0,0 0,0 n.a. 6%

Total 1,2 1,4 0,8 1,1 1,2 0,9 1,4 n.a. n.a. 0,6 1,5 n.a. 1,5 1,2 1,1 n.a. 1,1 0,9 n.a. 100%



Greece (draft data, Mtoe)


stry

Man

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g In

dust

ries

Che

mic

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dust

ry

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t

Oth

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dust

ries

Rub

ber

And

Pla

stic

s

To

tal

H5 Above 600°C 0,1 0,0 0,1 0,2 0,1 0,2 0,4 0,5 n.a. n.a. 0,0 n.a. 0,0 0,0 0,0 n.a. n.a. 0,0 n.a. 20%H4 Between 200 and 600°C 0,1 0,0 0,2 0,1 0,0 0,1 0,2 0,2 n.a. n.a. 0,0 n.a. 0,0 0,0 0,0 n.a. n.a. 0,0 n.a. 10%H3 Between 100 and 200°C 0,2 0,2 0,1 0,0 0,0 0,0 0,1 0,1 n.a. n.a. 0,4 n.a. 0,2 0,1 0,1 n.a. n.a. 0,2 n.a. 19%H2 Between 65 and 100°C 0,2 0,4 0,1 0,0 0,0 0,0 0,1 0,1 n.a. n.a. 0,2 n.a. 0,5 0,4 0,2 n.a. n.a. 0,5 n.a. 31%H1 Below 65°C 0,1 0,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. n.a. 0,1 n.a. 0,1 0,1 0,1 n.a. n.a. 0,2 n.a. 8%C3 Between +10 and +15°C 0,0 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. n.a. 0,0 n.a. 0,0 0,0 0,0 n.a. n.a. 0,1 n.a. 3%C2 Between -30 and +10°C 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. n.a. 0,0 n.a. 0,1 0,0 0,0 n.a. n.a. 0,0 n.a. 1%C1 Below -30°C 0,0 0,0 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. n.a. 0,0 n.a. 0,0 0,0 0,0 n.a. n.a. 0,0 n.a. 1%Losses Several temperature levels 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1 0,1 n.a. n.a. 0,1 n.a. 0,0 0,1 0,0 n.a. n.a. 0,0 n.a. 6%

Total 0,7 0,9 0,6 0,4 0,2 0,4 0,8 1,1 n.a. n.a. 0,8 n.a. 0,9 0,7 0,4 n.a. n.a. 1,0 n.a. 100%



Lithuania (draft data, Mtoe)


stry

Man

ufac

turin

g In

dust

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Che

mic

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dust

ry

Prim

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Met

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s

Tra

nspo

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quip

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Oth

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dust

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And

Pla

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s

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tal

H5 Above 600°C 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. 0,1 n.a. n.a. 0,0 0,0 n.a. 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. 6%H4 Between 200 and 600°C 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. 0,0 n.a. n.a. 0,0 0,0 n.a. 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. 4%H3 Between 100 and 200°C 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. 0,0 n.a. n.a. 0,0 0,1 n.a. 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. 24%H2 Between 65 and 100°C 0,1 0,1 0,0 0,0 0,0 n.a. 0,0 n.a. n.a. 0,0 0,0 n.a. 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,0 n.a. 41%H1 Below 65°C 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. 0,0 n.a. n.a. 0,0 0,0 n.a. 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. 13%C3 Between +10 and +15°C 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. 0,0 n.a. n.a. 0,0 0,0 n.a. 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. 5%C2 Between -30 and +10°C 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. 0,0 n.a. n.a. 0,0 0,0 n.a. 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. 2%C1 Below -30°C 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. 0,0 n.a. n.a. 0,0 0,0 n.a. 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. 1%Losses Several temperature levels 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. 0,0 n.a. n.a. 0,0 0,0 n.a. 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. 5%

Total 0,2 0,2 0,1 0,0 0,0 n.a. 0,2 n.a. n.a. 0,1 0,2 n.a. 0,2 0,2 0,2 0,1 0,1 0,1 n.a. 100%



Netherlands (draft data, Mtoe)


stry

Man

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g In

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Met

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Min

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Cem

ent I

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try

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Mac

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ed M

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s

Tra

nspo

rt E

quip

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Oth

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ber

And

Pla

stic

s

To

tal

H5 Above 600°C 0,4 0,0 0,4 1,1 1,4 0,1 1,3 n.a. 1,5 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 17%H4 Between 200 and 600°C 0,2 0,0 0,6 0,5 0,6 0,0 0,5 n.a. 0,6 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 8%H3 Between 100 and 200°C 0,6 0,6 0,4 0,2 0,3 0,0 0,3 n.a. 0,3 0,3 1,3 0,3 0,6 0,5 0,4 0,4 0,4 0,3 0,6 21%H2 Between 65 and 100°C 0,9 1,5 0,2 0,2 0,3 0,0 0,3 n.a. 0,3 0,2 0,8 1,0 1,4 1,6 1,1 1,1 1,1 0,8 0,4 34%H1 Below 65°C 0,2 0,6 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. 0,0 0,1 0,3 0,2 0,3 0,3 0,4 0,4 0,4 0,3 0,1 9%C3 Between +10 and +15°C 0,1 0,3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1 0,0 0,2 0,2 0,2 0,2 0,0 3%C2 Between -30 and +10°C 0,0 0,0 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. 0,0 0,0 0,0 0,0 0,3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1%C1 Below -30°C 0,0 0,0 0,2 0,0 0,0 0,0 0,0 n.a. 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1%Losses Several temperature levels 0,2 0,0 0,1 0,2 0,3 0,0 0,3 n.a. 0,3 0,1 0,3 0,2 0,1 0,3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1 6%

Total 2,5 3,0 2,1 2,3 2,8 0,2 2,6 n.a. 3,1 0,7 2,5 1,7 2,8 2,7 2,2 2,2 2,1 1,5 1,2 100%



Poland (draft data, Mtoe)


stry

Man

ufac

turin

g In

dust

ries

Che

mic

al In

dust

ry

Prim

ary

Met

als

Ste

el In

dust

ry

Non

Fer

rous

Met

als

Non

Met

allic

Min

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s

Cem

ent I

ndus

try

Gla

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dust

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Woo

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ry

Pap

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rintin

g In

dust

ry

Pul

p A

nd P

aper

Indu

stry

Foo

d In

dust

ry

Tex

tile

And

Lea

ther

Indu

stry

Mac

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ry

Fab

ricat

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s

Tra

nspo

rt E

quip

men

t

Oth

er In

dust

ries

Rub

ber

And

Pla

stic

s

To

tal

H5 Above 600°C 0,4 0,0 0,4 1,0 1,1 0,7 1,3 1,6 1,6 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 19%H4 Between 200 and 600°C 0,2 0,0 0,5 0,4 0,4 0,3 0,5 0,6 0,6 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 9%H3 Between 100 and 200°C 0,5 0,5 0,4 0,2 0,2 0,1 0,3 0,3 0,3 0,7 1,4 0,3 0,6 0,5 0,4 0,4 0,4 0,4 0,8 21%H2 Between 65 and 100°C 0,8 1,4 0,2 0,2 0,2 0,1 0,3 0,3 0,3 0,4 0,8 0,8 1,4 1,4 1,1 1,1 1,1 1,0 0,5 32%H1 Below 65°C 0,2 0,5 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1 0,3 0,1 0,3 0,2 0,4 0,4 0,4 0,4 0,2 9%C3 Between +10 and +15°C 0,1 0,3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1 0,0 0,2 0,2 0,2 0,2 0,0 3%C2 Between -30 and +10°C 0,0 0,0 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1%C1 Below -30°C 0,0 0,0 0,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0%Losses Several temperature levels 0,2 0,0 0,1 0,2 0,2 0,1 0,3 0,3 0,3 0,1 0,3 0,1 0,1 0,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,2 7%

Total 2,4 2,7 1,8 2,0 2,2 1,4 2,6 3,1 3,2 1,4 2,8 1,4 2,9 2,4 2,2 2,1 2,1 1,9 1,6 100%



United Kingdom (draft data, Mtoe)


stry

Man

ufac

turin

g In

dust

ries

Che

mic

al In

dust

ry

Prim

ary

Met

als

Ste

el In

dust

ry

Non

Fer

rous

Met

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Met

allic

Min

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s

Cem

ent I

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try

Gla

ss In

dust

ry

Woo

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Pap

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g In

dust

ry

Pul

p A

nd P

aper

Indu

stry

Foo

d In

dust

ry

Tex

tile

And

Lea

ther

Indu

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Mac

hine

ry

Fab

ricat

ed M

etal

s

Tra

nspo

rt E

quip

men

t

Oth

er In

dust

ries

Rub

ber

And

Pla

stic

s

To

tal

H5 Above 600°C 1,1 0,0 0,7 3,3 3,9 0,9 3,2 4,7 3,6 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 19%H4 Between 200 and 600°C 0,5 0,0 1,1 1,3 1,6 0,4 1,3 1,9 1,4 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 9%H3 Between 100 and 200°C 1,3 1,4 0,7 0,7 0,8 0,2 0,6 0,9 0,7 1,8 2,7 0,3 1,4 1,5 1,0 1,0 1,4 1,3 2,8 21%H2 Between 65 and 100°C 1,9 3,5 0,4 0,7 0,8 0,2 0,6 0,9 0,7 1,1 1,6 1,0 3,6 4,4 2,4 2,5 3,4 3,3 1,7 32%H1 Below 65°C 0,5 1,4 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,4 0,5 0,2 0,7 0,7 1,0 1,0 1,4 1,3 0,6 9%C3 Between +10 and +15°C 0,2 0,7 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,4 0,0 0,5 0,5 0,7 0,7 0,0 3%C2 Between -30 and +10°C 0,0 0,0 0,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,7 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1%C1 Below -30°C 0,0 0,0 0,4 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0%Losses Several temperature levels 0,4 0,0 0,2 0,7 0,8 0,2 0,6 0,9 0,7 0,4 0,5 0,2 0,4 0,7 0,0 0,0 0,0 0,0 0,6 7%

Total 6,0 7,0 3,7 6,7 7,8 1,8 6,4 9,4 7,1 3,7 5,4 1,6 7,2 7,3 4,8 5,0 6,8 6,6 5,6 100%



Constraints limiting the maximum potential

• Once the total energy demand per temperature level are known, these can be matched to the technologies suitable for that level.

• However, other circumstances limit the realisable potential for RES-H/C technologies in industry:─ Sector-specific requirements─ Non-financial barriers─ Power and capacity requirements─ The existing energy technologies in place (wait for natural

moment for replacement)─ Cost-benefit ratio─ Etc.



Conclusions

• RES-H/C and industry are not natural allies • RES-H/C technologies perform best at their own,

technology-specific, temperature level• By applying generic assumptions, data from the

Odyssee Indicator project allow to estimate energy demand in industry subdivided into temperature level

• Assumption: fuels used in each temperature level have same distribution as in overall industry mix

• Additional, country-specific assumptions on suitability of RES-H/C options, further limit the potential



Thank you for your attention

supported by res-h/c modelling for industry 2 nd project meeting london, 10 march 2009 luuk...

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