Fjernvarme: samfunnsøkonomiske

problemstillinger

Presentasjon for NF 4.desember 2008

Svein Roar Brunborg

Hovedtema

• Fjernvarme og systemeffekter• Resultater fra modellsimuleringer • Behov for analysemetoder• Nettregulering og konkurranse i

varmemarkedet• Kalkulasjonsrente og risiko• Regionale kraftsystemplaner• Behov for videre arbeid

Marginale tap i distribusjonsnett

• Øker overproporsjonalt med effektbelastning

• Elektrisk oppvarming kommer på toppen av elspesifikt forbruk

• 15–25 % marginaltap på kalde vinterdager?

• 80 % av tapene kan skyldes oppvarming

marginaltap i distribusjonsnett

0

5

10

15

20

25

30

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

Effektbelastning

Systemeffekter i sentralnettet

• Marginaltap varierer mellom over- og underskuddsområder

• Marginaltapets størrelse varierer fra +/- 10%

• Mer fjernvarme betyr systemmessig det samme som innmating av elektrisitet i sentralnettet

• Analyser av fjernvarme på nasjonalt nivå vil utviske systemeffektene

Marginaltap i ulike punkt i sentralnettet (vinter, eksempel)

-12,00 %

-10,00 %

-8,00 %

-6,00 %

-4,00 %

-2,00 %

0,00 %

2,00 %

4,00 %

6,00 %

8,00 %

10,00 %

Systemeffekter i sentralnettet

• Marginaltap i underskuddsområder har en klar sommer/vinter profil

• Siste 10 års milde vintre kan undervurdere systemeffekten av fjernvarme i underskuddsområder

Gjennomsnittlige marginaltap gjennom året i Osloområdet for årene 1998-2006

-3,50 %

-3,00 %

-2,50 %

-2,00 %

-1,50 %

-1,00 %

-0,50 %

0,00 %

1 2 3 4 5 6

2 mnd

taps%

Systemeffekter i sentralnettet

• Marginaltap varierer lokalt

• Marginaltap varierer med årstid

• Systemeffektene ”vannes ut” gjennom tariffene

• Redusert rasjoneringsrisiko

Verdien av systemeffekter oppstår i et komplekst samspill mellom fjernvarme og kraftsystemet

Hvordan fungerer kraftsystemet?

M

Tilbudskurve

Etterspørselskurve

Ps

Vannkraft

Kull

Kjernekraft

Gass

Konsumentoverskudd

Produsentoverskudd

Pris

Mengde

Beregning av systemeffekter

• 1,5 TWh mer fjernvarme reduserer kostnadene i kraftsystemet med ca 700 millioner kroner årlig

• 0,8 TWh fjernvarme i Østlandsområdet reduserer prisene i dette området med 0,5 øre/kWh

• Verdien av fjernvarme kan ligge i området 40-45 øre/kWh

• Og i tillegg: kapitalkostnader i elnett…

.Hvor forsvinner den sparte elektrisiteten

-100

0

100

200

300

400

500

600

SVE DK FIN TYS POL NED ØST SWT FRA ITA BLE SPA POR CZE SLO UNG SLO GRE BUL ROM UK

SEFAS rapport (effekt på rasjonering av 1TWh mindre fjernvarme)

11,112,4

25,2

8,3

12,6

10,29,4

7,5

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

2005 Basecase Utenfjernvarme

Effektivis. Utveksling Termisk300

Termisk400

Termisk500

Gje

nn

om

sn

ittl

ig r

as

jon

eri

ng

(G

Wh

/år)

SEFAS rapport (effekt på priser av 1 TWh mindre fjernvarme)

3,85

3,92

4,15

3,79

3,91

3,813,78

3,75

3,50

3,60

3,70

3,80

3,90

4,00

4,10

4,20

2005 Basecase Utenfjernvarme

Effektivis. Utveksling Termisk300

Termisk400

Termisk500

Gje

nn

om

snit

tsp

rise

r (E

uro

Cen

t/kW

h)

Svakheter ved systemberegninger..

..kan i begrenset grad ta hensyn til…

• ..marginaltap i distribusjonsnettet

• ..marginaltap i sentralnettet

• ..asymmetrisk tapseffekt

• ..samspillet mellom variasjon i tap og variasjon i kraftpriser

Likevel viser beregningene tydelige samfunnsmessige gevinster av fjernvarme

Behov for analysemetoder

• Modeller for vannkraftsystemet• Modeller for sentralnettet• Modeller for regional- og distribusjonsnett• Fjernvarmens systemeffekt krever simultan

optimalisering mellom alle disse modellene• Tankekors at vi ikke har arbeidsmetoder som

gjør det mulig å lage fullgode analysere

Gjennom forenklinger kan det utvikles praktiske arbeidsmetoder?

Konkurranseforholdene i varmemarkedet

• Bruk av elnettet til varmeformål har alltid vært konkurranseutsatt

• Netteier må ta høyde for usikkerhet i avkastning på tilleggsinvesteringer ved fastsetting av nettariff

• ”sunk cost” - et bedriftsøkonomisk problem

Kostnader for elvarme må ikke veltes over på brukere uten elvarme

Nettregulering og varmemarkedet

• Nettariffer må signalisere reelle, marginale kostnader for både kapital og tap

• Nødvendig å skille varmeformål og el spesifikk bruk i monopolkontrollen

• ..eller stille krav til tariffene

• Toveiskommunikasjon legger et grunnlag for kontinuerlig tariffering

Hvordan var det i ”gamle” dager?

• Abonnerte på maks effekt til lav pris, men høy overforbrukstariff

• Fungerte i praksis som prising etter tilnærmet marginal systemkostnad

• Energimelding i 1980 fjernet systemet

• Pga overkapasitet på effekt ble flat kraftpris antatt å gi bedre insentiv til energiøkonomisering … ?

Kapitalkostnader ved utvidelse av nettkapasitet

Kapitalkostnader per levert kWh

marginal kapitalkostnad vs brukstid

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

1 2 3 4 5 6 7 8 9

øre

/kW

h

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

tim

er

marginal konstant brukstid

Hvilken kalkulasjonsrente skal brukes?

Hovedprinsipper:• Konjunkturfølsomhet• Risiko og tilpasningsevneViktige egenskaper ved fjernvarme:• Infrastruktur for varme i sentrale strøk• Stordriftfordeler i fleksibilitet og energiomdanning• Kostnadseffektiv opsjon for nye løsninger

Bør kalkulasjonsrenten beregnes eksplisitt for hvert enkelt anlegg?

Regionale kraftsystemplaner

• Intensjoner om prinsipiell likebehandling av investeringer i nett, produksjon og forbruk

• Lokale energiutredninger har en uklar rolle• Uforpliktende vurdering av tiltak på brukersiden

sammenlignet med tiltak i nett og produksjon• Fører til asymmetri i investeringsprioriteringer• Optimaliserer ikke ENOVAs tiltaksportefølje i

relasjon til nettinvesteringer

Resultat: svak konsistens i myndighetstiltak

NVEs, ENOVAs og Statnetts roller

NVE: • Utforming av monopolkontrollen• Krav til kraftsystemplaner og lokale energiutredninger • Konsesjonsbehandling av fjernvarmeENOVA:• Utformer støttekriterier for både fjernvarme og andre

elektrisitetsreduserende tiltak• Nasjonal oversikt over tiltaksmuligheter på forbrukssidenStatnett:• Beregner marginaltap i ulike markedssituasjoner• Har et operativt, nasjonalt systemansvar• Vurderer lønnsomhet av investeringer i sentralnettet

Behov for videre arbeid

• Forbedre arbeids- og analysemetoder for verdivurdering av fjernvarme

• Vurdere kalkulasjonsrente eksplisitt for hvert anlegg?• Beregne kapital- og marginaltapskostnader for hhv

elvarme- og elspesifikke formål i aktuelle fjernvarmeområder

• Videreutvikle monopolkontrollen for å skille mellom varmemarked og elspesifikt forbruk

• Definere nye krav til regionale ”energisystemplaner” og lokale energiutredninger

• Etablere et samspill mellom ENOVA og regionale kraft- eller energisystemplaner

Har vi råd til å forbedre arbeidsmetodene?

• 50 – 60 TWh elektrisk oppvarming

• Politiske mål kan bety at en stor andel må dekkes av fjernvarme / vannbåren varme

• Hvor mye investeres per kWh?

• Hvor mye offentlig støtte skal tildeles?

• Nytteverdien: noen titalls milliarder kroner investeres mer effektivt via bedre allokering av offentlig støtte

Hva skjer i det langsiktige perspektivet?

• Elektriske panelovner gir oppvarming til romtemperatur med en teoretisk virkningsgrad på 7 %

• Varmepumper kan tredoble virkningsgraden

• Ved økt energiknapphet og høye priser vil vi velge mer termodynamiske løsninger

• Fjernvarme er termodynamisk et strategisk riktig valg på lang sikt