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Bouacida, Ines; Berghmans, Nicolas
Institut du developpement durable et des relations internationales - Iddri, 41, rue du Four, 75006 Paris (France)2021
Institut du developpement durable et des relations internationales - Iddri, 41, rue du Four, 75006 Paris (France)2021
AbstractAbstract
[en] Bringing the European energy system to climate neutrality by 2050 will call for substantial transformations to the energy system, including a sharp decrease in the consumption of natural gas. This shift could require very significant changes to today's gas infrastructure and might jeopardise the cost-effectiveness of investments in gas infrastructure, constituting stranded assets. This study aims to identify key challenges delineating the impacts of carbon neutrality on the gas system. First, it investigates how the role of gas is depicted in existing deep decarbonization scenarios, and then identifies the potential consequences on the gas network. It focuses on the cases of France and Germany. Our analysis suggests that the gas infrastructure could be significantly affected by carbon neutrality. The key determinants for gas infrastructure needs are heat demand, the role of gas in transportation, the relationship between gas and electricity and the degree of substitution of natural gas with low-carbon gas. Although decarbonization pathways draw different pictures for 2050, it is highly likely that technical adaptation to the existing network will be needed to accommodate for the transport of biomethane and hydrogen, while the redefinition of demand through space might require the geographical redistribution of the distribution network. To optimise system costs and to ensure that carbon neutrality is achieved, integrated multi-energy infrastructure planning both at the national and European level is paramount. Deep decarbonization scenarios suggest that the role of gas in the energy system will drastically change between 2030 and 2050. Unabated natural gas demand should be phased-out and replaced with low-carbon gas (methane or hydrogen). Total volumes of gaseous carriers should decrease; however the gas system could continue to play a key role at moments of high energy demand or low renewable electricity production. As a consequence, the service provided by gas networks will increasingly evolve towards providing capacity for the security of supply in a more integrated and low-carbon energy system. Deep decarbonization scenarios show significant differences between France and Germany, especially with regards to the respective role of gaseous carriers and the contribution of imports to gas supply. However, national decarbonization scenarios tend to leave out neighbour countries' role in their own decarbonization. Integrated, long-term infrastructure planning requires more cooperation between member states regarding their vision of the role of gas and hydrogen in the European energy system. Deep decarbonization scenarios consistently show a lack of detail regarding the development of end uses of gas in a climate-neutral energy system while important transformations are taking place, from the development of transport applications to the reduction or phase-out of gas use in buildings. These knowledge gaps need to be addressed for the adequate planning of gas transport, distribution and storage infrastructure. Existing decarbonization scenarios aiming for net neutrality do not take into account the economic consequences of carbon neutrality on the gas system. Yet these impacts could be significant and involve extra costs for the energy system. Better studying them would help avoid sunken costs for infrastructure assets and slowing down decarbonization of the energy supply. In particular, long-term scenarios should consider potential stark reductions to imported methane and to gas demand in the distribution network as early as 2030. (authors)
[fr]
Amener le systeme energetique europeen a la neutralite carbone d'ici 2050 necessite d'y apporter des transformations considerables, notamment en procedant a une forte reduction de la consommation de gaz naturel. Cette evolution pourrait exiger des changements tres significatifs des infrastructures gazieres actuelles et ainsi de compromettre le rapport cout-efficacite des investissements dans les infrastructures gazieres, constituant des actifs echoues. Cette etude vise a identifier les principaux defis lies aux impacts de l'objectif de la neutralite carbone sur le systeme gazier. Elle examine la maniere dont le role du gaz est presente dans les scenarios de decarbonation profonde existants, puis elle identifie les consequences potentielles sur le reseau de gaz. Elle se concentre sur les cas de la France et de l'Allemagne. Notre analyse indique que les infrastructures gazieres pourraient etre considerablement affectees par la neutralite carbone. Les determinants cles pour les besoins en infrastructures gazieres sont le volume de la demande en chaleur, le role du gaz dans les transports, l'interaction entre gaz et electricite et le degre de substitution du gaz naturel par du gaz bas-carbone. Il est tres probable que des adaptations techniques doivent etre apportees au reseau existant pour qu'il permette le transport du biomethane et de l'hydrogene, tandis que la redefinition de la demande au niveau spatial pourrait necessiter un reequilibrage geographique du reseau de distribution. Pour optimiser les couts du systeme et garantir l'atteinte de la neutralite carbone, la planification integree des infrastructures au niveau multi-energies a l'echelle nationale et europeenne, est primordiale. Les scenarios de decarbonation profonde suggerent que le role du gaz dans le systeme energetique changera drastiquement entre 2030 et 2050. La demande restante en gaz naturel devrait etre eliminee et remplacee par du gaz bas-carbone (methane ou hydrogene). Le volume total des vecteurs gazeux dans le systeme diminuerait, mais le systeme gaz pourrait continuer a jouer un role clef a des moments de grande demande en energie ou de faible production d'electricite renouvelable. Par consequent, le service fourni par les reseaux de gaz evoluera vers une fonction capacitaire pour la securite d'approvisionnement dans un systeme integre et bas-carbone. Les trajectoires de decarbonation montrent de profondes differences entre la France et l'Allemagne, en particulier en ce qui concerne les roles respectifs des vecteurs gazeux et la contribution des importations a l'approvisionnement en gaz. En outre, ces trajectoires ont tendance a laisser de cote le role des pays voisins dans leur propre decarbonation. La planification integree, a long terme, des infrastructures demande une cooperation renforcee entre etats membres de l'Europe concernant leur vision du role du gaz. Les strategies de decarbonation visant la neutralite carbone souffrent invariablement d'un manque d'informations detaillees quant aux usages finaux du gaz dans un systeme energetique neutre en carbone, alors que des transformations profondes ont lieu, du developpement des usages usages dans les transports a la reduction ou l'elimination du gaz dans les batiments. Il est necessaire de remedier a ce manque de donnees pour proceder a la planification adequate des infrastructures de transport, de distribution et de stockage pour le gaz. Les scenarios de decarbonation a long terme existants ne prennent pas suffisamment en compte les consequences economiques de la neutralite carbone sur le systeme gazier. Pourtant, elles pourraient etre importantes et impliquer des couts supplementaires pour le systeme. Mieux les etudier contribuerait a eviter des couts echoues pour les actifs d'infrastructure et de ralentir la decarbonation de l'approvisionnement en energie. En particulier, les scenarios a long terme devraient envisager de fortes reductions des importations de methane et de la demande dans le reseau de distribution des 2030. (auteurs)Original Title
Neutralite carbone en Europe: defis futurs pour les infrastructures de gaz - Etude No. 01/21.
Primary Subject
Secondary Subject
Source
Jan 2021; 55 p; ISSN 2258-7535;
; 87 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses

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