Understanding the requirements for integration of intermittent renewable electricity in low CO2 emitting power systems with CCS

Samenvatting

Om de lange termijn klimaatdoelstellingen te halen zal in de elektriciteitssector de CO2-uitstoot op grote schaal moeten worden verlaagd. Variabele hernieuwbare energiebronnen zoals wind- en zonnestroom zijn van groot belang voor een CO2-vrij energiesysteem. Het variabele en gedeeltelijk onvoorspelbaar karakter van deze energiebronnen vereist meer flexibiliteit om de systeemstabiliteit te handhaven. In deze studie is de inzet van mogelijke maatregelen onderzocht. De studie toont aan dat een hogere penetratie van wind- en zonnestroom de totale systeemkosten verhoogt, met name door de relatief hoge investeringskosten en integratiekosten van wind- en zonnestroom. Het alternatief met aardgasgestookte centrales met deels CO2 -afvang en -opslag in het 80% scenario was goedkoper. De totale systeemkosten kunnen worden verminderd door de inzet van vraagrespons (2-3% kostenreductie), extra interconnectiecapaciteit tussen de verschillende Europese regio’s (0-1% kostenreductie) en het tijdelijk onbenut laten van (een deel van de) windenergie in tijden van lage elektriciteitsvraag (2% kostenreductie in het 80% scenario).

Projectdoelstelling

Het evalueren van de effectiviteit van vijf mogelijke maatregelen, voornamelijk die maatregelen die de kosten kunnen verminderen om het variabele aanbod van wind- en zonnestroom te integreren in het elektriciteitssysteem, teneinde in de toekomst een CO₂-vrij energiesysteem te kunnen realiseren.

Projectbeschrijving

Voor de evaluatie is gebruik gemaakt van het simulatiemodel PLEXOS. In dit model werd, voor het jaar 2050, het West-Europese elektriciteitssysteem dat in 6 regio’s is ingedeeld per uur gesimuleerd. Vervolgens werden er in het model drie scenario's om de CO2-uitstoot met 96% te verminderen en de betrouwbaarheid van het systeem te behouden onderzocht. De scenario’s hadden ieder een ander aandeel hernieuwbaar in de elektriciteitsmix: respectievelijk 40%, 60% en 80% van de jaarlijkse duurzame stroomopwekking. Dit komt overeen met 22%, 41% en 59% van de jaarlijkse stroomopwekking door wind- en zonnestroom.

Resultaten
De studie toont aan dat een hogere penetratie van wind- en zonnestroom de totale systeemkosten verhoogt. Met de aannames uit dit onderzoek, stijgen de totale systeemkosten met 12% tussen het 40% en 80% scenario. De belangrijkste redenen zijn de relatief hoge investeringskosten en integratiekosten van wind- en zonnestroom. Het alternatief met aardgasgestookte centrales met deels CO2 -afvang en -opslag in het 80% scenario was goedkoper. 

Uit het onderzoek bleek dat de totale systeemkosten kunnen worden verminderd door: 

1. De inzet van vraagrespons (2-3% kostenreductie);
2. Extra interconnectiecapaciteit tussen de verschillende Europese regio’s (0-1% kostenreductie ten opzicht van de huidige interconnectiecapaciteit); 
3. Het tijdelijk onbenut laten van (een deel van de) windenergie in tijden van lage elektriciteitsvraag (2% kostenreductie in het 80% scenario en vergelijking met een scenario zonder die mogelijkheid).  

Publicatie
Het volledige onderzoek “Least-cost options for integrating intermittent renewables in low-carbon power systems” is gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift, Applied Energy (januari 2016) http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.09.090

Ook is er een webinar georganiseerd, de informatie staat hier:
https://www.globalccsinstitute.com/insights/authors/WebinarOrganiser/2015/10/14/ccs-least-cost-options-integrating-intermittent-renewables-low-carbon-power-systems?author=MTc1OTM%3D