Tilbage til oversigt
Opgave 409 
Primært fag: fysik
matematik

Intro opgave til Stream

“
Vi får et religiøst forhold til varer; de giver os håb og trøst når livet er svært. De er en bro til vores drømme. De fejler (naturligvis), men efterlader dermed behov for en ny bro – flere varer = vækst. ... Erhvervelse af nye ting betyder noget for os alle. Gennem nyerhvervelser fortæller vi andre en historie om hvor vigtige vi er. Nyerhvervelser signalerer, at vi har fremgang og succes. Det giver håb. Og hvis vi skulle komme til at glemme eller overse vores lyst til nyerhvervelser, er der en hob af snedige reklamefolk, sælgere, investorer og politikere klar til at minde os om det. For at overbevise os med enkle budskaber om at bruge penge vi ikke har, på ting vi ikke behøver, for at gøre indtryk, der ikke vil vare ved, på folk, der ikke interesserer os.
Tim Jackson, i ”Prosperity without Growth” 2009 s. 100

Velkommen til Stream modellen

STREAM Light kan giver dig et hurtigt overblik over det kombinerede energisystem.
Stream light (*lite, den er gammel) modellen er en lineærberegningsmodel og ikke en ligevægtsmodel. Altså den beregner et resultat ved at løbe en algoritme(en række udregninger) igennem en gang, og giver derved et resultatet. Hvorimod en ligevægtsmodel ville prøve at finde den optimal løsning, altså regne det igennem flere gange og tilpasse ind til ligevægt var opnået.

I STREAM kan man ændre på priser på brændsler, vækst i forskellige sektorer, transport fordeling, elforsyningsfordelingen og meget mere.

Når modellen åbnes skal du huske at aktivere makroerne.

Opgaverne nedenfor fører dig gennem det grundlæggende på arket. Under denne øvelse skal du foretage ændringer i de gule celler fra STREAM Light-arket. For at besvare alle de forskellige spørgsmål kan du placere musen på bjælkerne i figurerne for at se konkrete resultater.

Hver opgave skal udføres separat. Derfor skal du fortryde ændringer efter hver ændring (f.eks. ved at bruge et nyt Excel-ark til hver opgave), inden du fortsætter med den næste.

Inden du starter med øvelsen, skal du aktivere indholdet fra sikkerhedsadvarslen.

Husk at trykke på knappen “ Put STREAM Light data into the model” et par gange efter enhver ændring, for at være sikker på at modellen er kalibreret og du kan se de rigtige resultater.

I denne vejledning har vi medtaget de virkninger, som de forskellige ændringer har i systemet, såsom i brændstofforbrug, ressourcepotentiale, drivhusgasemissioner, omkostninger eller i ethvert andet interessant aspekt. Du finder svar på opgaverne, men også en forklaring på de vigtigste resultater.

Forøg den årlige økonomiske vækst i den industrielle sektor til 2,5%

Den årlige økonomiske vækst defineres i STREAM som konstant - fra basisåret til året for de modellerede scenarier. Med andre ord er det en gennemsnitlig vækst mellem basisåret og scenariernes år fordelt ligeligt for hvert år imellem dem.

Prøv at ændre den økonomiske vækst i industrien til 2,5% fra basis året (2019) til scenarie året (2050).

En højere årlig økonomisk vækst i industrisektoren vil medføre et højere endeligt energiforbrug, som igen vil kræve et højere primært brændstofforbrug for at imødekomme den øgede efterspørgsel.

Før (2% årlig økonomisk vækst i den industrielle sektor):

Efter (2,5% årlig økonomisk vækst i den industrielle sektor):

Et højere brændstofforbrug kan betyde, at forbruget af nogle ressourcer kan være højere end det, der faktisk er tilgængeligt i landet. Nogle brændstoffer kan handles mellem lande, såsom fossile brændstoffer eller træpiller; der er dog andre brændstoffer, som ikke kan transporteres lange afstande, fx affald, gødning osv., og hvis deres forbrug overgår det nationale potentiale, skal du muligvis justere el-blandingen af ​​teknologier for at sikre, at du bruger det, der er tilgængeligt i landet.

Da det samlede primære brændstofforbrug stiger, gør mængden af ​​brændstof, der forbruges i landet, det også. Derfor øges den samlede årlige CO2-udledning, da systemet ikke er CO2-neutralt: flere fossile brændstoffer og affald forbrændes for at tilfredsstille en stigning i efterspørgslen og udlede mere CO2.
Ressourcer til rådighed og forbruget af ressourcer kan aflæses på grafen ‘Annual resources’.

Undersøg forskellen på det årlige forbrug af rå olie ('crude oil') ved 2% og 2,5% vækst i den industrielle sektor.

Rå olie eller ‘crude oil’ bruges til at lave andre brændsler på raffinaderier.

For at få et billede af hvor meget ekstra råolie der skal bruges, skal du regne PJ om til kg råolie.

Hint: find energy density, heat value eller brændværdien. Hold øje med enhederne.

Hvor mange ekstra kilo råolie skal der bruges?

Til sammenligning vejer Large Hadron Collider i Cern 38.000.000 kg

Forøg prisen på kul til 7 € / GJ i 2050-scenariet

Skift kun prisen i scenariet, på den måde er det lettere at sammenligne effekten af kulprisen.

Undersøg hvad en ændring i kul prisen gør ved efterspørgslen af det. Altså hvad sker der med forbruget af kul i scenariet vs referencen, når prisen stiger?

Udgifter:

Gennemfør årlig energibesparelse på 3% i boligsektoren (el-apparater og varme)

For at gennemføre besparelserne skal ændre den energibesparelsen i 2050 sammenlignet med nu, i de gule felter. Du må prøve dig frem til du rammer 3% årligt.
Gør det kun i scenariet, for at have noget at sammenligne med.

Højere energibesparelser i boligsektoren vil resultere i lavere endeligt energiforbrug i denne sektor og dermed et fald i det samlede primære brændstofforbrug i scenariet sammenlignet med referencen.

Brændselsforbrug:

Ressourcepotentiale:

NB: Råolie anvendes kun til transport og oliekedler til procesvarme i industrisektoren. Affaldsforbruget i kraftvarmeproduktionen er lavere nu end tidligere, og affaldsforbrændingen leverer ikke kun energi, men bruges også til at håndtere affald. Det kan være nødvendigt at øge andelen af forbrænding i el-sammensætningen for at sikre, at alt dansk affald kan bortskaffes.

CO2 - udledning:

Da der er mindre primært brændstofforbrug, er der en reduktion af CO2-udledning i scenariet sammenlignet med referencen. Der er mindre emissioner fra kraftvarmeproduktion og individuel opvarmning til boliger.

Omkostninger:

Højere energibesparelser i boligsektoren kræver højere udgifter for at opnå dem (fx mere isolering i huse, meget effektive elektriske apparater osv.). Disse ekstra udgifter kompenseres af lavere kapital-, drifts-, brændstof- og CO2-omkostninger, da energibehovet er lavere. Derfor er de samlede årlige omkostninger ved scenariet i forhold til referencen omkring 0,3% lavere.

Forøgelse i produktionen af elektricitet fra landvind til 34% i scenariet på bekostning af elektricitet fra kul

Efterspørgselsdækningen i cirklen skal være 100% for at dække hele el-behovet og forblive netto selvforsynende med elektricitet. Således skal du reducere andelen af elforbruget fra kul med den samme procentdel, som du øger produktionen fra vind på land.

Det endelige energibehov pr. sektor i STREAM forbliver uændret, da det ikke er en optimeringsmodel, og den ikke har pris-elasticitet i efterspørgslen, dvs. systemet kan ikke reagere på en ændring i energipriser, der stammer fra en ændring i andelen af ​​teknologier.

Der leveres mindre fjernvarme (DH) fra kraftvarmeværker, den manglende DH produceres i stedet af DH-kedler, der kun genererer varme. Nettoelektricitet og fjernvarmeproduktion ændres dog ikke, da der ikke genereres DH fra varmepumper eller el-kedler (hvilket ville øge efterspørgslen efter el, når der reduceres varme fra kraftvarmeværker).

Den installerede kapacitet i DH-produktionsteknologierne øges for at imødekomme DH-efterspørgslen, der ikke er dækket af kraftvarmeværker (kul CCS i dette tilfælde)

Den samlede installerede kapacitet af teknologi til produktion af elektricitet øges, da det i Flow Model antages, at driftstimer på landvindmøller med fuld belastning er lavere end CCS-anlæg til kul-kul. For at kunne levere den samme mængde elektricitet, er det derfor nødvendigt med en højere installeret kapacitet på landvindmøller sammenlignet med referencen, hvor elektriciteten er opfyldt af CCS-anlæg med kul.

Efterhånden som andelen af teknologier i elmixet, herunder kombineret varme- og kraftteknologi, ændres; det primære brændstofforbrug gør det. Mere vind udnyttes som ressource, mindre kul forbrændes, og der er behov for mere biomasse (halm, træaffald), som en del af varmen, der blev opfyldt af kul CCS CHP-anlæg i referencen, vil blive dækket af biomassekedler i scenariet. Resten af det samlede primære brændstofforbrug forbliver uændret.

Brændstofforbrug:

Ressourcepotintiale:

CO2 udledning:

Der er et lille fald i CO2-emissioner. Denne lille forskel skyldes, at CCS-teknologier fanger op til 90% af CO2-emissionerne (Se El-Tech-ark, CO2-fjernelsesgrad (kolonne P-R)); dog udsendes der stadig omkring 10% i atmosfæren. Ved at mindske brugen af kul-kraftvarmeværker minimeres emissioner derfor sammenlignet med kulvarmeværker uden tekonologi til opsamling af CO2, men de udsender stadig nogle drivhusgasser i atmosfæren.

I scenariet anvendes mere biomasse (halm, træaffald) sammenlignet med referencen; denne biomasse antages imidlertid at være CO2-neutral og vil ikke ændre den samlede CO2-udledning. Ellers, dvs. hvis du registrerer indirekte ændringer i arealanvendelse, når du dyrker biomasse, kan resultaterne være anderledes.

Udgifter:

De samlede årlige systemomkostninger for scenariet er højere end de samlede omkostninger for referencen. Brændstofudgifter falder, kapitalomkostningerne stiger dog og kompenserer ikke besparelserne.

Forøg andelen af elektricitet brugt til tog (passager- og godstransport) til 100% i 2050-scenariet