4DHフォーラム国際シンポジウム
10月20日（金）東京

脱炭素社会に向けたスマートエネルギーシステムと4GDH
Professor Henrik Lund
Aalborg Universitet

Henrik Lund, オールボー⼤学, デンマーク

ユトランド/デンマーク(2022):• 約50％の風力発電•世界における洋上発電の高いシェア•電力の30～50％をCHPで供給•>地域熱供給は50%以上•> 天然ガス供給におけるバイオガスは30%2050年までに100％再生可能エネルギーまたは気候ニュートラル経済を目指す......しかし、どうやって......？

エネルギーシステム分析モデル

Import/Exportfixed andvariable

www.EnergyPLAN.eu
Hydro water

Hydro
storageHydro
power plant

Electricity
storagesystemRES
electricity

Coolingdevice

PP

Fuel

Heat
pump andelectricboiler

CHP

Boiler

CoolingdemandHeatdemandHeatstorage

RES heat
H2 storage

Electricitydemand

Electrolyser
Transport
demandCars

Industry

Processheatdemand包括的なスマートエネルギーシステムアプローチ

スマートエネルギーシステム：
すべてのスマートグリッドを1時間ごとにモデリングし、相乗効果を特定する！
…さらに、さまざまな種類のエネルギー貯蔵の影響を特定する！

エネルギー貯蔵

熱貯蔵
1-4 €/kWh(出典：Danish TechnologyCatalogue, 2012）

エネルギー貯蔵：価格と貯蔵効率
価格

貯蔵効率

熱

ガス

揚水発電
175 €/kWh

価格

貯蔵効率

(出典: : Electricity Energy Storage
Technology Options: A White Paper Primer
on Applications, Costs, and Benefits.
Electric Power Research Institute, 2010）

電気

液体燃料

石油タンク
0.02 €/kWh(出典: Dahl KH, Oil tanking
Copenhagen A/S, 2013: OilStorage Tank. 2013）

天然ガスの地下貯蔵
0.05 €/kWh(出典 Current State Of and Issues Concerning
Underground Natural Gas Storage. Federal
Energy Regulatory Commission, 2004 ）デンマークのエネルギー貯蔵容量(現状)デンマークの石油貯蔵

デンマークのガス貯蔵
デンマークの熱貯蔵

2050年再エネ100％でのデンマークのエネルギー貯蔵容量

デンマークの石油貯蔵
デンマークのH2貯蔵
デンマークのガス貯蔵

デンマークの熱貯蔵

デンマークの電気貯蔵既存のグリッド(供給網)
既存のグリッド(MW 実稼働容量)

天然ガス
天然ガス

地域熱供給
地域熱供給

電気
電気

www.4DH.dk

住宅への熱供給用の水素..???
水素(効率=0.65）

電気暖房(COP=1)5,300 戸3,500戸

風力タービン
15 MW

ヒートポンプ(COP=3)

風力タービン
15 MW

スマートエネルギーシステム
地域熱供給

16,000 戸

風力タービン
15 MW+25,000 戸

風力タービン15 MW

スマート ヒーティング ヨーロッパ

熱ロードマップ・ヨーロッパ

IDAの提言：気候変動に関する欧州での状況
デンマークは再生可能エネルギーと二酸化炭素削減という目標を何らかの形で達成すべきであり、欧州の他の地域が同様に取り組んでいくという状況にも合致している。
したがって:• 国連による国ごとのCO2排出量の計算方法にはまだ含まれていないが、デンマークは国際航空と国際海運のシェアを含めるべきである。
• デンマークは、世界におけるバイオマスの持続可能な利用のシェアを超えないようにすべきである。
• デンマークは、欧州の電力供給に風力と太陽光を組み込むために、柔軟性と予備能力の面で貢献すべきである。

IDAの気候変動への提言 2024
デンマークが気候中立になる方法-国際航空・海運におけるデンマークのシェアを含める-世界の持続可能なバイオマス資源に占めるデンマークの割合の範囲内- 2050年の気候中立目標を2045年には達成する-農業、LULUFC、プロセスにおける活動と協調する完全に脱炭素化したデンマーク(シナリオ)
2045

2045

バイオマスシナリオ

2045
概要:

(153 PJ minus
eksport 13 PJ =140 PJ svarende
til 23 GJ/capita)

ヒートプラン・デンマーク2021

Varmeplan Danmark 2021
Brian Vad Mathiesen, Henrik Lund, Steffen Nielsen, Peter Sorknæs, Diana Carolina Moreno Saltos og Jakob Z. Thellufsen
Aalborg Universitet

なぜ熱プラン・デンマーク2021なのか?
熱セクターはどのように政策目標に貢献することができるのか？
• 2030年までに温室効果ガスを70％削減• 2050年にデンマークを気候ニュートラルにする
主な問い :• 熱の省エネと熱供給のバランスは？
• 地域熱供給を導入すべき地域はどこで、個別熱供給を導入すべ
き地域はどこか。
• 個別熱供給とする判断は何に基づくべきか。
• どの熱源から地域熱供給がされるべきか。
• 革新的な挑戦とは？
例) 第4世代地域熱供給、スマートメーター、デジタル化、Power2X、データセンター、地熱など• エネルギー供給全体の柔軟性という点で、熱セクターはどのように貢献するのがベストか？

22

23

4つの主要なポイント•

建築物ストックの省エネは重要である。低コストと低燃費を実現するためには、省エネルギーと再生可能エネルギーのバランスがとれていなければならない。つまり、32～36％の省エネを実現するためには、建物のエネルギー改修に引き続き注力することが重要である。

•

既存の都市部で天然ガスや石油を燃料とする個別ボイラーが段階的に廃止され、新たな都市部ができるとともに、地域熱供給は熱市場の63～70％までに拡大されるべきである。地域熱供給エリア外では、太陽熱を利用した個々のヒートポンプで熱を供給する。この組み合わせが、最もエネルギー効率が高く、柔軟な解決策となる。

•

地域熱供給では、より低温の第4世代地域熱供給への移行に焦点を絞るべきである。これにより、地中熱、排熱、大型ヒートポンプを最も低コストで効率的に利用することができる。

•

今後の低炭素エネルギーシステムでは、地熱や産業、データセンター、Power-to-Xからの廃熱を大いに活用できる可能性がある。こうした潜在的な可能性を活用すべきである。

Marginal cost [DKK/kWh]• 建築物ストックの省エネは重要

Renovation

限界費用

建築物ストックの36～40％の省エネ• 省エネとエネルギー効率、再生可能エネルギーの適切なバランスとは。
• 金融的には、36％でバランス（年間11億～13億デンマーク・クローネの節約）。
• 熱の省エネを40％にすることで、限界追加費用面でもバイオマスへの負荷を減らすことができる。

Heat production

Energi savings [kWh]エネルギー削減

65350

300

60250
55200
50150

45

100405035030-50

25-100-150

20

0%

10%

20%
Level of heat savings

Biomasseforbrug

30%

Samlede omkostninger

40%

地域熱供給を63%〜70%に拡大させるべきである•

現在：地域熱供給に接続されている現在の建物（～50%）•高密度化：地域熱供給指定地域の全建物（～59 % ）•最小限の拡張： 熱密度15kWh/m2以上の都市部への拡張（～63%）•望ましい拡張： 熱密度10kWh/㎡以上の都市部への拡張（～70 % ）•最大限の拡張： 熱密度5kWh/m2以上の都市部への拡張（～74 % ）天然ガスの転換:•260,000戸を地域熱供給へ•

115,000戸をヒートポンプへ

石油ボイラーへの転換:•44,000戸を地域熱供給へ•

70,000戸をヒートポンプへ

バイオマスボイラーへの転換:•74,000戸を地域熱供給へ•

183,000戸をヒートポンプへ第４世代(低温)地域熱供給

地域熱供給では、低温の第４世代地域熱供給への移行に焦点を絞るべきである。
地熱、廃熱、大型ヒートポンプや既存または新規の蓄熱設備による効率的な電化が、最も低コストかつ効率的に供給できる。

地熱と余剰熱の大きな可能性

今後のエネルギーシス
テにおいては、地熱や産業、データセンター、PtXからの排熱が大きな可能性を秘めている。これらを活用していくべきである。

全体的なソリューションの一部
熱セクターの変化

熱プラン・デンマーク2021のマップがオンラインで入手可能
Findes på hjemmesiden:
https://energymaps.plan.aau.dk/
4種類の地図:1. 都市部における熱消費2. 地域熱供給拡大シナリオ
3. 産業廃熱
4. 地域熱供給の「無料」ベースロードマップ

https://vbn.aau.dk/da/projects/varmeplan-danmark-2021-en-klimaneutral-varmeforsyningwww.henriklund.eu

www.4DH.dk

詳しくはこちら:https://www.energyplan.eu/book2/
www.energyplan.eu/SmartEnergyEurope

www.heatroadmap.eu
www.EnergyPLAN.eu
www.energyplan.eu/smartenergysystems/