I to nyligt udkomne artikler har vi kigget nærmere på en elforsyning primært baseret på vind- og solenergi. Den første kiggede på variationerne i fremtidens energiforsyning baseret på de to kilder, men fremskrevet til IDA’s vision for 2045. Det så relativt urealistisk ud, fordi kravene til backup og/eller ”fleksibelt forbrug” bliver helt umulige at leve op til i praksis.
Den anden artikel tog så fat i spørgsmålet om omkostningerne ved de forskellige energikilder, hvor det oftest hævdes, at nu er sol og vind langt billigere end alle de andre. Det er på basis af de såkaldte LCOE-beregninger, ”Levelized Cost of Energy” (energiomkostningen over anlæggets levetid). Her blev det forsøgt at indregne omkostningerne med en backup baseret på et naturgasfyret kraftværk. Det ændrede billedet en del, nu var kun landvind (+ naturgas) marginalt billigere end den rene naturgas.
LCOE med overkapacitet af vedvarende
Backup med store mængder af naturgas er selvfølgeligt ikke sagen, hvis man vil opnå en reduceret CO2-udledning. Man kunne derfor få den idé at installere sol og vind med en højere effekt end den ønskede. Således giver (i følge Energistyrelsen) 1 MW landvind kun et udbytte på 3100 MWh, svarende til ca. 35 % af det teoretiske maksimum (hvis det altid blæste). Man kunne derfor tænke sig at installere 2 MW vindmøller, stadigvæk kun til en forsyning på én MW. Det ville så betyde, at en større del af strømmen ville komme fra møllerne, når de kørte under deres maksimale kapacitet. Omvendt, i de mere sjældne tilfælde hvor møllerne leverer mere end 50 % af deres kapacitet, måtte man så ”kassere” den overskydende strøm, f.eks. ved at standse møllerne. Men det kunne jo godt være, at det ikke blev så dyrt, og man ville kunne reducere forbruget af naturgas.
For at gennemføre beregningen har jeg taget tallene fra 2020, samlet af Søren Kjærsgård, hvor der er opgjort, hvor meget hhv. landvind, havvind og solcellerne leverede time for time. Tallene er så normaliseret, så det svarer til en effekt på 1 MW. Søren Kjærsgård når frem til et udbytte, der ligger lidt under Energistyrelsens, men her følger vi sidstnævntes tal for effektiviteten.
Tabel 1 viser resultatet, hvis man fordobler antallet af landbaserede vindmøller, stadigvæk med det formål at opnå en produktion på 1 MW. I venstre side er vist situationen med 1 MW møller, der gav en LCOE på 59,96 EUR/MWh. Fordobler vi antallet af møller, kan vi se, at produktionen stiger fra 3100 MWh til 5136 MWh. Havde vi fået fuldt udbytte af møllerne, skulle de have leveret 2 x 3100 = 6200 MWh. Det vil sige, at der tabes 1064 MWh, fra de perioder hvor møllerne kørte over 50 % af deres kapacitet. Investeringen i møllerne bliver selvfølgeligt dobbelt så stor, men da den er ret lav, bliver resultatet alligevel ikke værre end, at de øgede kapitalomkostninger opvejes af den besparelse vi får på brændstofforbruget. Vi ender på en LCOE på 59,73 EUR/MWh, hvilket er på samme niveau som løsningen med 1 MW vindmøller.
Man kunne jo så fristes til at bygge endnu flere møller, for at spare yderligere på gassen, og resultatet er vist i tabel 2. Her går det mindre godt. Vi får kun 6109 MWh ud af det, sammenholdt med de teoretiske 9300 MWh, dvs. at der skal kasseres 3191 MWh. Det er de vindstille dage, der driller, og som gør, at vindmøller alene aldrig kan dække hele årets forbrug løbende. Nu stiger LCOE så også til 64,83 EUR/MWh.
Tabel 3 svarer til tabel 1, men denne gang for havvindmøllerne. En fordobling af kapaciteten skulle her i princippet kunne dække hele årets forbrug på den ene MW. Sådan går det ikke. Fordoblingen af kapaciteten fra 1 til 2 MW giver 6274 MWh versus de 8800 MWh møllerne producerer, så der skal kasseres 2526 MWh. Økonomisk er det her oplagt en dårlig idé. De høje anlægsudgifter på havvinden slår igennem, og vi ender med en LCOE på 85 EUR/MWh, en stigning på ca. 16 EUR/MWh i forhold til løsningen med 1 MW møller, og der skal stadigvæk bruges store mængder af naturgas.
Tabel 4 er så en tilsvarende løsning med solenergien. Den giver så lidt energi, at en fordobling af antallet af solceller ikke giver noget nævneværdigt tab hen over året, 1962 – 1843 = 119 MWh eller 6 % af det teoretiske. Grundlæggende siger det noget om, at solceller på vores breddegrad nok ikke er særligt hensigtsmæssige. LCOE stiger med ca. 3 EUR/MWh, men der skal jo stadigvæk bruges store mængder af naturgas, og hele løsningen er totalt meningsløs.
Batterier
Selvom landvind har de laveste omkostninger, må det anses for helt urealistisk at opføre så mange møller i Danmark og derfor er vi nødt til at fokusere på havvinden. Her kunne man tænke sig at erstatte gaskraften som backup med batterier, som der jo skrives og tales meget om.
Vi vil således installere 2 MW havvind og bruge den overskydende strøm til at lade batteriet op, og derefter tappe fra batteriet, når der er vindstille eller for lidt blæst. Slutresultatet skal over året være en stabil forsyning på 1 MW, svarende til en samlet energimængde på 8784 MWh (2020 var skudår).
Fig. 1 viser situationen for batteriet hen over året. Om vinteren og foråret produceres der mere energi end der er brug for, og batteriet skal opsamle en betydelig energimængde. Den bliver så brugt henover sommeren og efteråret. På et tidspunkt kommer vi under nul, og først når året er omme, er batteriets beholdning igen ca. 0. Batteriets kapacitet skal svare til differencen mellem det højeste og det laveste tal, svarende til ca. 1000 MWh.
Et meget optimistisk bud på en fremtidig pris på batterier er på ca. 200 US$/kWh (her taler vi om store batterier til backup af strømforsyning, inkl. alle installationerne til køling, styring osv.). Det giver så en omkostning for 1000 MWh kapacitet på ca. 168 millioner EUR. Det er ca. 1,3 milliarder danske kroner. Det er med andre ord prisen på backup af 1 MW strømforsyning.
Tabel 5 viser den tilhørende LCOE-beregning, med en omkostning på knap 1300 EUR/MWh. Heri er ikke medregnet tab ved op- og afladning af batteriet, så i realiteten vil udgiften være endnu større. Men det er også ligegyldigt, LCOE er ca. 20 gange højere end i de øvrige tilfælde, og det understreger blot endnu en gang, at batterier ikke kan spille nogen rolle i energiforsyningen. Selv hvis prisen faldt til 100 US$/kWh, dvs. det halve, ville LCOE stadigvæk ligge på knap 700 EUR/MWh, eller 10 gange prisen i de andre scenarier.
Konklusion
De tre artikler her har endnu en gang afdækket, hvor vanskeligt – for ikke at sige umuligt – det er at basere en national energiforsyning på sol og vind. Økonomisk kan det ikke svare sig, når man medregner alle mulige følgeomkostninger, og rent teknisk er der ikke nogen fornuftige løsninger på, hvordan man regulerer sådanne stærkt variable energikilder til en moderne stabil elforsyning.
Man kan kun håbe på, at myndighederne, regeringerne og energiplanlæggerne får en forståelse af denne situation og vil ophøre med den hovedløse udbygning af sol- og vindenergi. Der skal fundamentalt andre løsninger på bordet, og valget af disse må jo bl.a. styres af, hvor bange man er for ”klimaforandringerne”. Da denne frygt er vildt overdrevet, har vi faktisk tid til at opstille fornuftige løsninger, både på kort sigt og til fremtiden længere ude. Man kunne jo tænke sig en konvertering til gaskraftværker i første omgang og senere lade den erstatte af kernekraft, med ny og mere fleksibel teknologi. Og hvem ved? På langt sigt bliver det måske fusionskraften, der vil være vores foretrukne energikilde.
Sol og vind kan aldrig blive andet end en kostbar og besværlig parentes i menneskehedens energiforsyning.
Danish