TIMES-DK

TIMES-DK er et avanceret beregningsværktøj, der anvendes til at bygge scenarier for energisystemet i Danmark. Modellen dækker energiforbrug i alle sektorer i Danmark. Den har en detaljeret repræsentation af el- og fjernvarme sektoren, bygninger, industri samt transport og kan dermed belyse målsætninger og politiske virkemidler på tværs af alle sektorer. Den inkluderer det danske energiafgiftssystem, så ændringer og det tilhørende provenu kan beregnes. Baseret på input om brændselspriser, teknologipriser og politiker (f.eks. støtte, afgifter, regulering), finder modellen den billigste kombination af teknologier i alle sektorer. Seneste tilføjelse er en simpel repræsentation af emissioner af andre drivhusgasser end CO2 fra jord- og skovbrug samt strålingseffekt fra fly, således at modellen nu inkluderer alle direkte udledte klimagasser i Danmark.

Modellen er udviklet i samarbejde mellem DTU, COMETS projektet og Energistyrelsen. Der er et fortsat samarbejde mellem Energistyrelsen og Energy Modelling Lab om den løbende udvikling og forbedring af modellen.

VIGTIGE FORUDSÆTNINGER

Energiaftalen 2018

Alle partiernes scenarier bygger oven på Energiaftalen fra 2018, hvorfor resultater for de forskellige partier ligger tæt frem til 2030. Dette inkluderer aftaler om havvind udbygning, begrænsning af landvind, de eksisterende bilafgifter etc.

Økonomisk fremskrivning

Fremskrivning af sektorenes økonomiske aktivitet frem til 2050 er baseret på Finansministeriets konvergensprogram, samt ELModelBolig’s fremskrivning af elapparater per husstand og DREAM gruppens fremskrivning af boligareal. Dette er de samme kilder, som anvendes til Energistyrelsens basisfremskrivning. Udviklingen i de enkelte sektorers økonomiske aktivitet oversættes i modellen til en efterspørgsel efter energitjenester (m2 opvarmede boliger, procesenergi i tre temperatur intervaller, transportarbejde for personer og gods, antal elektriske apparater i boliger osv.)

Brændselspriser

Her bruger vi Energistyrelsens fremskrivning af brændselspriserne for Danmark.

Teknologiudvikling

Når man kigger frem til 2050 er den teknologiske udvikling vigtig for resultatet. Modellen indeholder en fremskrivning af alle energikonverteringsteknologiers effektivitet og omkostninger, hvor det antages, at der vil ske en fortsat udvikling. Data er baseret på Energistyrelsens teknologikataloger og internationale kilder (ex. på teknologier: biler, kedler til industri, havvind, solceller, naturgasfyr til boliger, vaskemaskiner,……).

Markeder

Der antages perfekte markeder for de ”varer”, som handles i modellen (el, fjernvarme og brændsler). Det betyder bl.a. at de som agerer i markederne har fuld information om alle relevante forhold, og markedsprisen er defineret som den marginale pris i hvert tidsskridt. Modellen kan handle el og brændsler på et globalt marked – for el dog begrænset af transmissionsforbindelser og antaget elpris i de omkringliggende lande.

Drivhusgasser

Modellen regner kun på drivhusgasudledninger i Danmark og dermed ikke hvad dansk el-eksport evt. fortrænger i andre lande. Al CO2 udledning fra energikonvertering indgår i modellens optimering, mens lattergas og metan fra landbruget, CO2 optag i skov og strålingseffekt fra fly indgår i modellen, men ikke er inkluderet i omkostningsminimeringen. Det betyder at effekter på de øvrige klimagasser, som følge af forskellige politikker, er baseret på videnskabelige studier og så lagt manuelt ind i modellen. Både international skibs- og flytrafik er inkluderet, og den danske del beregnes ved at transportarbejdet, energiforbrug og emissioner fordeles ligeligt mellem Danmark og destinationslandet.

Fjernelse af potentielle barrierer i alle scenarier

Modellen er fri til at investerer i de teknologier, som er nødvendige for at energisystemet kan møde efterspørgslen efter energitjenester i fremtiden. Det betyder bl.a. at det antages, at der afsættes områder til ny havvind, solceller og andet arealkrævende, og dermed at hvad der måtte være af barrierer afhjælpes. Stigningen i antallet af elbiler og ellastbiler kræver udbygning med offentlige ladestandere, hvilket modellen gør efter behov uden at afvente en politisk beslutning. På samme måde antages det, at potentialet af overskudsvarme fra industrien kan udnyttes i fjernvarmenettet, hvis det kan betale sig.

Landbrug, skovbrug og strålingseffekt fra fly

Det antages at Danmark fortsætter rejsning af skov i hht. beslutning i Folketinget fra 1989 om at Danmarks skove skal dække 20-25 % af det samlede areal i 2100. I dag er 14 % dækket af skov og i alle scenarier er der antaget en basis skovrejsning svarende til en lineær udvikling fra i dag til 2100. Mht. CO2 lagring ved udtag af specielle jorde og plantning af skov eller energiafgrøder er anvendt tal fra Århus universitet. (se specielt notat om disse antagelser).

Fly er specielt skadelige for klimaet fordi de udleder højt oppe i atmosfæren. Hvis et fly bruger fossile brændsler, så er deres klimaeffekt 2,7 gange effekten ved jordoverfladen. Denne ekstra effekt kalder vi strålingseffekten, da den først og fremmest skyldes vanddamp fra udstødningen, som reflekterer varmestrålingen tilbage til jorden (altså forstærker drivhuseffekten).

Adfærd i modellen

Brugeradfærd er svær at repræsenterer i en matematisk optimeringsmodel. Her er økonometrisk modeller bedre egnet, til gengæld mangler de den nødvendige teknologiske detalje til at se hvordan målsætninger kan nås. Der er stor forskel på den økonomiske horisont for en almindelig borger, der overvejer at købe nyt fyr eller efterisolere sin bolig og store energiselskaber, som investerer i nye kraftværker. For persontransport har vi indført et tidsbudget samt begrænsninger på infrastruktur til at repræsentere forbrugernes valg mellem transportformer. I alle sektorer har vi indført såkaldte Hurdle Rates, der repræsenterer den tidshorisont investorerne har. Indtil nu bruges 10% i alle sektorer og for alle investeringer, men modellen har mulighed for at variere dette for sektorer og teknologier.

MODEL SPECIFIKATIONER

Model type

TIMES-DK er en såkaldt optimeringsmodel med endogene investeringer, dvs. modellen finder selv ud af hvad der skal investeres i og hvornår. Den matematiske formulering sikrer at modellen finder den billigste løsning for hele energisystemet givet de begrænsninger brugeren har defineret. Modellen har såkaldt fuldt fremsyn, dvs. den kan se alle antagelser og teknologiske udviklinger fra i dag frem til 2050. Derfor kan den tage hensyn til hvornår nye effektive teknologier forventes at blive tilgængelige.

Sektorer

TIMES-DK har 5 hovedsektorer: husholdninger, transport, el og varme, forsyning og industri. Industrisektoren dækker alle erhverv og er underopdelt i 12 hovederhverv.

Geografi og tid

TIMES-DK dækker Danmark og er geografisk delt op i Vest Danmark og Øst Danmark. Disse to regioner er hver underopdelt i tre varmeforsyningsområder; centrale, decentrale og individuelle. Året er opdelt i 32 tidsskridt, som er udvalgt til at dække alle driftssituationer i energisystemet, dvs. nogle tidsskridt repræsenterer situationer med lav vindproduktion og højst elforbrug og visa versa. Det er valgt at køre med forholdsvis få tidsskridt for at holde regnetiden nede.

Teknologier

Det er en teknologirig model, som forsøger at repræsenterer de energikonverterende og -forbrugende teknologier tilpas detaljeret til at kunne vurdere om systemet kan fungere i praksis samt at kunne beregne de samlede omkostninger ved at drive hele energisystemet. Der er mere en 3000 teknologier i modellen og det kan følges ned til de enkelte teknologier hvor meget der investeres i over scenarieperioden.

BEGRÆNSNINGER

Alle modeller er en forsimplet repræsentation af virkeligheden og derfor er der selvfølgelig ting der ikke er med og områder den ikke kan sige noget om.

Makroøkonomiske effekter (eksport/import, beskæftigelse, etc.)

Modellen holder ikke styr på makroøkonomiske effekter, dvs. hvordan forskellige industrier påvirkes økonomisk af politiske tiltag. Hvis der indføres en afgift på f.eks. et brændsel, så antages det, at afgiften implementeres på en måde, så industriens konkurrenceevne ikke forværres relativt. Dvs. modellen kan ikke se om politikker skubber virksomheder til udlandet. Den siger heller ikke noget direkte om hvordan scenarier påvirker beskæftigelse eller hvordan investeringer i energisystemet konkurrerer med sundhedsudgifter o.lign. Men da modellen anvender en økonomisk fremskrivning fra Finansministeriet som basis, så sikrer dette at grundlæggende sammenhænge er overholdt som udgangspunkt.

Påvirkning fra udlandet

Danmark er en lille åben økonomi i et stort internationalt marked og derfor har det stor betydning for modelresultaterne hvad der antages om udviklingen i nabolande og resten af verden. Der antages ikke ændrede påvirkninger fra udlandet i forskellige scenarier.

VALIDERING

For at validere modellen sammenligner vi resultater med andre lignende modeller, med statistik og litteratur

Kalibrering

Modellen er kalibreret til basisåret 2015. Dvs. det sikres den kan gengive energiforbruget, brændselsforbrug og CO2-udledninger i det historiske år.

Sammenligning med andre modeller

Vi sammenligner bl.a. med Energistyrelsen modelkørsler, men også med mere detaljerede sektormodeller. Vi kører en detaljeret bilvalgsmodel ved siden af for at tjekke TIMES-DK’s resultater omkring valg af biltyper og elsystemmodellen Balmorel, der dækker Nord Europa til at tjekke el-handel og elpriser.

Kommentarer fra kollegaer

Ligeså vigtigt er kommentarer fra kollegaer i Danmark, som arbejder med energisystemmodeller.

TIMES VÆRKTØJET

TIMES modelværktøjet er udviklet i et samarbejde under det Internationale Energiagentur (IEA) gennem mere end 30 år. Det anvendes i mere end 70 lande til analyser fra by- til globalt niveau. Samarbejdet som hedder ETSAP (iea-etsap.org) er et såkaldt teknologiprogram under IEA som Danmark har været medlem af i mange år og lige nu er 22 lande og to internationale energivirksomheder aktive samt et utal af universiteter og forskningsinstitutioner. Kenneth Karlsson fra Energy Modelling Lab er Operating Agent for ETSAP og koordinerer dette samarbejde inklusiv forskningsprojekter.

TIMES modeller er bredt anvendt og bruges bl.a. af IEA til deres Energy Technology Perspective (ETP)-rapporter, af World Energy Council (WEC) til deres scenarier, af EC Joint Research Centre i Petten Holland (JRC) til analyser for kommissionen. Flere modelteams bruger også TIMES modeller til scenarieberegninger for IPCC.