systems analysis in management engineering · 2018. 11. 27. · professor poul erik morthorst....
TRANSCRIPT
![Page 1: Systems Analysis in Management Engineering · 2018. 11. 27. · Professor Poul Erik Morthorst. Systems Analyses Division. DTU Management Engineering. e-mail: pemo@dtu.dk. 15.November](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051822/5fec9b644da53e24711d3370/html5/thumbnails/1.jpg)
FutureGas- De første foreløbige resultater
Professor Poul Erik MorthorstSystems Analysis Division
![Page 2: Systems Analysis in Management Engineering · 2018. 11. 27. · Professor Poul Erik Morthorst. Systems Analyses Division. DTU Management Engineering. e-mail: pemo@dtu.dk. 15.November](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051822/5fec9b644da53e24711d3370/html5/thumbnails/2.jpg)
15.November 2018
Ny IPCC Rapport
• Temperaturen er steget 1 0C det sidste århundrede
• Pt stiger temperaturen med 0,2 0C per årti
• Vi når 1,5 0C niveau'et 12-34 år fra nu
1,50C niveau'et
• 45% CO2 reduktion i 2030 sammenlignet med 2010
• Nul CO2-emissioner i 2050
20C niveau'et
• 20% CO2 reduktion i 2030 sammenlignet med 2010
• Nul CO2-emissioner i 2070
The Emissions Gap Report 2017om Paris-aftalen
• Der vil være et significant emissionsgab i2030
• Forpligtelserne dækker kun 1/3 af de nødvendige reduktioner for at opfylde1,5 0C målet “Seventeen of the 18 warmest years on
record have all been during this century" - Petteri Taalas
Hvordan kan gassen hjælpe os med at
opnå de nødvendige drivhusgas-reduktioner?
![Page 3: Systems Analysis in Management Engineering · 2018. 11. 27. · Professor Poul Erik Morthorst. Systems Analyses Division. DTU Management Engineering. e-mail: pemo@dtu.dk. 15.November](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051822/5fec9b644da53e24711d3370/html5/thumbnails/3.jpg)
Centrale spørgsmål
• Kan vi producere og bruge gas uden væsentlige drivhusgas-emissioner?
• Udslip af metan kan være en show-stopper!
• Hvordan skal vi bruge den vedvarende gas i energisystemet?
• Skal VE-gasser injiceres i gas-nettet eller skal vi bruge dem på anden måde?
• …herunder skal vi opgradere eller metanisere?
• …og skal vi bruge gas-nettet som vi gør i dag?• Kan vi fuldt udnytte det eksisterende net?• ….eller skal vi afgrene og lave separate del-net?
• Hvilke muligheder og begrænsninger giver/sætter energisystemet for den fremtidige anvendelse af gas?
• Det vil vores energimodeller give svar på…..
15.November 2018
![Page 4: Systems Analysis in Management Engineering · 2018. 11. 27. · Professor Poul Erik Morthorst. Systems Analyses Division. DTU Management Engineering. e-mail: pemo@dtu.dk. 15.November](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051822/5fec9b644da53e24711d3370/html5/thumbnails/4.jpg)
15.November 2018
Metan-udslip fra maritim anvendelse
Methane Slip Operation [%]
2010 2016Dual-fuel engines 8 4.1Dedicated gas engines 4.4 2.3High Pressure Direct Injection HDPI 0.4Sources: Calculation from Dejene Assefa Hagos based on Stenersen and Thonstad 2017 / Corbett et al. 2015
Source: Schnack and Krüger 2015
![Page 5: Systems Analysis in Management Engineering · 2018. 11. 27. · Professor Poul Erik Morthorst. Systems Analyses Division. DTU Management Engineering. e-mail: pemo@dtu.dk. 15.November](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051822/5fec9b644da53e24711d3370/html5/thumbnails/5.jpg)
Resultat fra WP2 - gaskedler
15.November 2018
![Page 6: Systems Analysis in Management Engineering · 2018. 11. 27. · Professor Poul Erik Morthorst. Systems Analyses Division. DTU Management Engineering. e-mail: pemo@dtu.dk. 15.November](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051822/5fec9b644da53e24711d3370/html5/thumbnails/6.jpg)
Emission fra gaskedler - best case/worst case
15.November 2018
Relative CH4 loss for 2,5 Wh/ss1000 2000 6000 10000 15000 20000 35000
Heat dem. 5000 0,07% 0,14% 0,42% 0,70% 1,05% 1,40% 2,45%kWh/year 10000 0,04% 0,07% 0,21% 0,35% 0,53% 0,70% 1,23%100% eff 15000 0,02% 0,05% 0,14% 0,23% 0,35% 0,47% 0,82%
20000 0,02% 0,04% 0,11% 0,18% 0,26% 0,35% 0,61%25000 0,01% 0,03% 0,08% 0,14% 0,21% 0,28% 0,49%
Relative CH4 loss for 1 Wh/ss1000 2000 6000 10000 15000 20000 35000
Heat dem. 5000 0,02% 0,04% 0,12% 0,20% 0,30% 0,40% 0,70%kWh/year 10000 0,01% 0,02% 0,06% 0,10% 0,15% 0,20% 0,35%100% eff 15000 0,01% 0,01% 0,04% 0,07% 0,10% 0,13% 0,23%
20000 0,01% 0,01% 0,03% 0,05% 0,08% 0,10% 0,18%25000 0,00% 0,01% 0,02% 0,04% 0,06% 0,08% 0,14%
![Page 7: Systems Analysis in Management Engineering · 2018. 11. 27. · Professor Poul Erik Morthorst. Systems Analyses Division. DTU Management Engineering. e-mail: pemo@dtu.dk. 15.November](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051822/5fec9b644da53e24711d3370/html5/thumbnails/7.jpg)
Reduktion af UHC emission under opstart og nedlukning-Erfaringer fra gasmotorer
Opstart Nedlukning
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
00:00:00 00:07:12 00:14:24 00:21:36 00:28:48Time
UH
C /
ppm
Original settingsModified 1 (UHC focus)Modified 2 (NOx focus)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
00:00:00 00:03:36 00:07:12 00:10:48 00:14:24Time
UH
C /
ppm
Original settings
Modified 1 (UHC focus)
Modified 2 (NOx focus)
Kilde: Faster CHP gas engine start with less emission, Project report 2. DGC report R0710. 2010.
15.November 2018
Konklusion på metan-udslip
• Vi skal have fokus på metan-lækage• Vi kan forventeligt nedbringe metan-
udslip på en række områder• Der kan være anvendelser, hvor vi må
undlade at bruge gas
![Page 8: Systems Analysis in Management Engineering · 2018. 11. 27. · Professor Poul Erik Morthorst. Systems Analyses Division. DTU Management Engineering. e-mail: pemo@dtu.dk. 15.November](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051822/5fec9b644da53e24711d3370/html5/thumbnails/8.jpg)
Hvad gør vi med VE-gassen?
15.November 2018
Distribution af renset, men ikke konditioneret VE gas
• Injection af VE gas i mindre målestok i gas-nettet
• Forsyne større forbrugere direkte med VE-gas
• Modificere (dele af) eksisterende net• Tilpasse net og apparater til en anden gaskvalitet (VE- gas
kvalitet)• Afgreninger af nettet
![Page 9: Systems Analysis in Management Engineering · 2018. 11. 27. · Professor Poul Erik Morthorst. Systems Analyses Division. DTU Management Engineering. e-mail: pemo@dtu.dk. 15.November](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051822/5fec9b644da53e24711d3370/html5/thumbnails/9.jpg)
Grøn gas i transmissions-systemet
Den basale ide:
•Transmissions systemet er gas-systemets motorvej. Der er høj gennemstrømning.
•Derfor kan betydelige mængder af gas injiceres og gennem fortynding opnår vi en tilfredstillendekvalitet
Er det tilfældet?
15.November 2018
![Page 10: Systems Analysis in Management Engineering · 2018. 11. 27. · Professor Poul Erik Morthorst. Systems Analyses Division. DTU Management Engineering. e-mail: pemo@dtu.dk. 15.November](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051822/5fec9b644da53e24711d3370/html5/thumbnails/10.jpg)
Biogas injiceret i transmissios-systemet
Spec. NG(2016)
BiogasPossibleshare
(vol.)
Wobbe index MJ/m3(n)(25/0 °C) 47.5 54.8 24.6 24%
CO2 2.5% 0.99% 40% 4%
Relative density, max 0.7 0.64 0.94 20%
Svarende til 2.1 % på energi basis
15.November 2018
![Page 11: Systems Analysis in Management Engineering · 2018. 11. 27. · Professor Poul Erik Morthorst. Systems Analyses Division. DTU Management Engineering. e-mail: pemo@dtu.dk. 15.November](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051822/5fec9b644da53e24711d3370/html5/thumbnails/11.jpg)
Flows i det danske transmissions-system
15.November 2018
Injicering af VE-gas
• Flow i det danske transmissionsnet tillader kun injicering af små mængder renset (men ikke
opgraderet) VE-gas
![Page 12: Systems Analysis in Management Engineering · 2018. 11. 27. · Professor Poul Erik Morthorst. Systems Analyses Division. DTU Management Engineering. e-mail: pemo@dtu.dk. 15.November](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051822/5fec9b644da53e24711d3370/html5/thumbnails/12.jpg)
Hvad så med direkte brug hos store forbrugere?
15.November 2018
![Page 13: Systems Analysis in Management Engineering · 2018. 11. 27. · Professor Poul Erik Morthorst. Systems Analyses Division. DTU Management Engineering. e-mail: pemo@dtu.dk. 15.November](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051822/5fec9b644da53e24711d3370/html5/thumbnails/13.jpg)
Store forbrugere-Industri
15.November 2018
Direkte anvendelse af VE-gas
• Kun få storforbrugere har en varighedskurve, der gør direkte
anvendelse interessant• Må vurderes i hvert enkelt tilfælde
![Page 14: Systems Analysis in Management Engineering · 2018. 11. 27. · Professor Poul Erik Morthorst. Systems Analyses Division. DTU Management Engineering. e-mail: pemo@dtu.dk. 15.November](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051822/5fec9b644da53e24711d3370/html5/thumbnails/14.jpg)
Afgrening af net
Case – Jebjerg• Et distributionsnet og et biogas-anlæg
Biogas
15.November 2018
![Page 15: Systems Analysis in Management Engineering · 2018. 11. 27. · Professor Poul Erik Morthorst. Systems Analyses Division. DTU Management Engineering. e-mail: pemo@dtu.dk. 15.November](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051822/5fec9b644da53e24711d3370/html5/thumbnails/15.jpg)
Omkostninger
Forced: All domestic boilers are replaced instantaneouslyContinuously: Domestic boilers are replaced successively at end of technical lifetimeContinuously/flare: Domestic boilers are replaced successively at end of technical lifetime, surplusbiogas is flaredBiogas upgrading: As today – Reference case
15.November 2018
![Page 16: Systems Analysis in Management Engineering · 2018. 11. 27. · Professor Poul Erik Morthorst. Systems Analyses Division. DTU Management Engineering. e-mail: pemo@dtu.dk. 15.November](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051822/5fec9b644da53e24711d3370/html5/thumbnails/16.jpg)
Resultater af forskellige scenarier
15.November 2018
Separate net
• Det er billigere at opgradere end at omstille apparater og net
• Opgraderingen er mere fleksibel
![Page 17: Systems Analysis in Management Engineering · 2018. 11. 27. · Professor Poul Erik Morthorst. Systems Analyses Division. DTU Management Engineering. e-mail: pemo@dtu.dk. 15.November](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051822/5fec9b644da53e24711d3370/html5/thumbnails/17.jpg)
Omkostninger ved produktion af VE-gas
15.November 2018
![Page 18: Systems Analysis in Management Engineering · 2018. 11. 27. · Professor Poul Erik Morthorst. Systems Analyses Division. DTU Management Engineering. e-mail: pemo@dtu.dk. 15.November](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051822/5fec9b644da53e24711d3370/html5/thumbnails/18.jpg)
Transport fuel mix
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
LATESPRINT MARATHON
PJ
Milestone years
Transport fuel mix
Natural gas
MGO
LPG
LNG
Kerosene
HFO
Gasoline
Biogasoline
Electricity
Diesel
Biodiesel
Upgraded biogas
15.November 2018
Highlights….
![Page 19: Systems Analysis in Management Engineering · 2018. 11. 27. · Professor Poul Erik Morthorst. Systems Analyses Division. DTU Management Engineering. e-mail: pemo@dtu.dk. 15.November](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051822/5fec9b644da53e24711d3370/html5/thumbnails/19.jpg)
Hybrid case: Elektrisk varmepumpe plus gas-kedel
Gaskedel dækker 9,6% af varmeforbruget
15.November 2018
Highlights….
![Page 20: Systems Analysis in Management Engineering · 2018. 11. 27. · Professor Poul Erik Morthorst. Systems Analyses Division. DTU Management Engineering. e-mail: pemo@dtu.dk. 15.November](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051822/5fec9b644da53e24711d3370/html5/thumbnails/20.jpg)
Foreløbigt resultat – støtte af biogas• Støttesystem for biogas
• Krav• Fremme investeringer og effektiv drift• Sikre at biogas "slider" ned af lærekurven• Facilitere eksport/import - "grøn værdi" over grænsen• Sikre at alle miljømæssige fordele og ulemper er medregnet
15.November 2018
Biomethane
Manure treatment
Biogas production + upgrading
FIT for manure
Technology neutral auction for green gases
+ Certifikat
Highlights….
![Page 21: Systems Analysis in Management Engineering · 2018. 11. 27. · Professor Poul Erik Morthorst. Systems Analyses Division. DTU Management Engineering. e-mail: pemo@dtu.dk. 15.November](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051822/5fec9b644da53e24711d3370/html5/thumbnails/21.jpg)
Hvor vil gas være vigtig i transitionsfasen??
•Behov for at balancere sol og vind• Gas et excellent brændsel til dette formål• Transmissionforbindelser kan gøre ganske meget….
•I perioder med lav vind behøver vi back-up• Centrale og/eller decentrale kraftværker, der kører på gas?• Korte perioder = Gasturbiner?
•Sæson- og langtidslagring• På kort sigt behøver vi måske ikke gas…
•Gas i Industri, Transport and Varme• Hybrid case til opvarmning er interessant• Den tunge transport
15.November 2018
![Page 22: Systems Analysis in Management Engineering · 2018. 11. 27. · Professor Poul Erik Morthorst. Systems Analyses Division. DTU Management Engineering. e-mail: pemo@dtu.dk. 15.November](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051822/5fec9b644da53e24711d3370/html5/thumbnails/22.jpg)
Tak for jeresopmærksomhed
Professor Poul Erik MorthorstSystems Analyses Division
DTU Management Engineeringe-mail: [email protected]
15.November 2018