NOx avgift eller konvertering til gass

Transkript

1 Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet TPG Naturgass NOx avgift eller konvertering til gass Av Eirik Morell Trondheim, 16. november 2007

2 Sammendrag Ved å konvertere 65% av kyst trafikk og fiske sektoren til drift på Naturgass, vil vi kunne tilfredstille miljøkravne satt i Gøteborgprotokollen innen Merkostnadene i produksjon av gassferger forsvares økonomisk ved å se på forholdet mellom kapitalkostnaden og de årlige besparelser ved bruk av gass fremfor diesel. Med en oljepris på 90 USD/fat, og dagens skattesystem, vil prisen på LNG være i størrelsesorden 44% mindre enn MDO. Dette prisforholdet medfører at gassferger er å foretrekke over dieselferger når man vektlegger miljø og profitt. ii

3 Innhold 1 Innledning 1 2 NOx Utslippskildene Naturgass Produksjon Utslippstrender Drivstoffpris 11 5 Produksjonskostnader 13 6 Diskusjon 15 7 Konklusjon 16 Referanser 17 Appendiks A: Drivstoffpriser 18 Appendiks B: Produksjonskostnader LNG og MDO ferge 24 iii

4 1 Innledning Signering av omfattende miljøavtaler og dermed økende utslipp restriksjoner har medført at Norge fra 1. januar 2007 måtte innføre nok en avgift. Denne gang var det avgift på NOx som lyder 15 NOK/kg NOx. Norge har Europas høyeste utslipp av NOx noe som medfører at den nye NOx avgiften utgjør en betydelig utgiftspost for dem det gjelder. Det er da naturlig at utslippskildene søker alternativ teknologi som kan redusere utslippene samtidig gi dem profitt. Kyst trafikk og fiske sektoren blir i media fremstilt som utslipps versting og det er mye snakk om NOx reduksjon i denne sektoren. Denne rapporten tar høyde for å forklare kort om NOx avgiften, for så å se på hvordan Norge kan møte Gøteborgprotokollens krav. Videre, i kysttrafikk og fiske sektoren, se på hvorvidt det lønner seg å drive diesel drift og betale NOx avgiften, eller legge om drift til Naturgass og følgelig slippe NOx avgiften. 1

5 2 NOx Nitrogenoksider (NOx), også kalt nitrøse gasser, er en fellesbetegnelse for nitrogenmonoksid (NO), nitrogendioksid (NO2), dinitrogenoksid (N2O) og dinitrogentrioksid (N2O3). Norge er i henhold til Gøteborgprotokollen 1 av 1999 forpliktet til å redusere de årlige utslippene av svovel dioksid (SO2), nitrogenoksider (NOx), ammoniakk (NH3) og flyktige organiske forbindelser (VOC). Tabell 1: Oversikt over reduksjonskrav iht Gøteborprotokollen [9] Utslipp 1990 Utslipp 2006 Mål i 2010 Nødvendig reduksjon SO % NOx % NH % VOC % Som vi ser av tabell 1, har det foregått en reduksjon i utslipp av samtlige komponenter. NOx reduksjonen skyldes hovedsaklig utslippskutt fra veitrafikk og industri. Nedgang utslipp fra industrien skyldes innført tiltak for å redusere sine utslipp, produksjonsnedgang i visse næringer samt nedleggelse av et par nøkkelbedrifter. [7] Reduserte utslipp fra veitrafikken skyldes konkrete miljøtiltak, som kravet om katalysator på bensinkjøretøy fra Katalysatorandelen i bensinbilparken er fortsatt stigende og de tunge kjøretøyene har redusert sine utslipp på grunn av nyere avgasskrav. [9] Det foreligger en kraftig reduksjon i flyktige organiske forbindelser (VOC), noe som hovedsaklig skyldes ny teknologi som reduserer hydrokarbon utslipp fra lasting og lagring av råolje på Norsk sokkel. NOx-utslippene er redusert med 8,5% siden 1990, men utslippene må reduseres ytterlige med 20%, noe som tilsvarer tonn innen 2010, for at Norge skal klar å oppfylle forpliktelsen på tonn i Gøteborgprotokollen. 1 Gøteborgprotokollen blir betegnet som den mest avanserte internasjonale miljøavtalen hittil og trådte i kraft 17. mai

6 For å bidra til å oppfylle denne forpliktelsen ble det 1. januar 2007 innført en NOx-avgift. Denne er på 15 kroner pr. kg NOx. Av praktiske hensyn vil det være store enheter som omfattes av avgiften. I tillegg vil fakler på offshoreinstallasjoner og anlegg på land ilegges NOx-avgift. Avgiften foreslås geografisk avgrenset i tråd med Gøteborgprotokollen. Dette innebærer for eksempel at utslippene fra utenriks sjøfart og utenriks luftfart ikke blir omfattet av avgiften. [6] Regjeringen legger vekt på at utslippene av NOx reduseres uten at den økonomiske belastningen for næringene blir unødvendig høy. Enkelte berørte næringer vil derfor kunne motta omfattende kompensasjoner fra staten. 3

7 2.1 Utslippskildene De tre utslippskildene kysttrafikk og fiske, petroleumsvirksomhet og veitrafikk stod for tilsammen 79% av NOx utslippene i Resten av utslippene skyldtes i hovedsak bruk av olje til oppvarming av bygg og annen forbrenning, bruk av motor redskap og luftfart. Utslipp av NOx i Norge fra ulike kilder % 35% 30% 25% 20% 37% 15% 10% 24% 21% 18% 5% 0% Kysttrafikk og fiske Petroleumsvirksomhet Andre kilder Veitrafikk Figur 1: Norske utslipp av NOx fra ulike kilder, 2005 [9] Innenriks sjøfart og fiske stod for de største utslippene av NOx i 2006, med hele 37% av de samlede utslippene. Utslippene fra denne utslippskilden har økt vesentlig siden 1990 og ligger nå 13% over utslippsnivå i Av de 37% er 12% utslipp fra fiske, mens resten er fra kysttrafikk, ferger, hurtigbåter, forsyningsfartøy, mobile oljerigger og lignende. [9] 4

8 Detaljert oversikt over Norske NOx utslipp 250 Utslipp NOx, [tonn] Pet. virksomhet Andre kilder Veitrafikk Pet. virksomhet Andre kilder Veitrafikk Pet. virksomhet Andre kilder Veitrafikk Pet. virksomhet Andre kilder Veitrafikk Pet. virksomhet Andre kilder Veitrafikk Pet. virksomhet Andre kilder Veitrafikk Pet. virksomhet Andre kilder Veitrafikk Pet. virksomhet Andre kilder Veitrafikk Pet. virksomhet Andre kilder Veitrafikk Pet. virksomhet Andre kilder Veitrafikk Pet. virksomhet Andre kilder Veitrafikk 50 Kystrafikk og fiske Kystrafikk og fiske Kystrafikk og fiske Kystrafikk og fiske Kystrafikk og fiske Kystrafikk og fiske Kystrafikk og fiske Kystrafikk og fiske Kystrafikk og fiske Kystrafikk og fiske Kystrafikk og fiske Figur 2: Norske årlige utslipp av NOx fra ulike kilder [9] Petroleumsvirksomhet stod i 2006 for 24% av NOx-utslippene, noe som også gjør den til en viktig utslippskilde. Ikke bare på grunn av mengden utslipp, men siden utslippene har økt betraktelig, hele 65% siden Som nevnt over er innenriks sjøfart og fiske vår største utslippskilde til NOx, det er derfor mest naturlig å se på reduksjonstiltak i denne sektoren. Tiltak for å redusere disse utslippene kan eksempelvis være avgass-rensing, eller omlegging motorteknisk til gassdrift. 5

9 3 Naturgass Gass er en fellesbetegnelse for stoff som verken har bestemt form eller volum. Gass består av fritt bevegelige molekyler som fyller rommet hvor de befinner seg. I reservoarene på norsk sokkel finnes det gass både i fri form, som i gassfeltet Troll, og i oppløst form, som i oljefeltet Ekofisk. Når gassen befinner seg i fri form i reservoarene, omtales den som fri gass. Hvis gassen frigjøres fra oljen, blir den omtalt som assosiert gass. En fellesbetegnelse for fri og assosiert gass er naturgass. Naturgass er en naturlig miks av hydrokarbongasser som er sterkt kompressible og har stor ekspansjonsevne. Den består hovedsaklig av Metan (CH4) med mindre mengder Etan (C2H6), Propan (C3H8), Butan (C4H10) og Pentan (C5H12), samt urenheter som Karbondioksid (CO2) og Hydrogensulfid (H2S). Fri gass Volum, [BSm3] SLEIPNER ØST KVITEBJØRN OSEBERG KRISTIN GULLFAKS SØR FRIGG SLEIPNER VEST SNØHVIT ÅSGARD ORMEN LANGE TROLL Figur 3: Fri gass ressurser på norsk sokkel pr [3] 6

10 Den store fordelen med Naturgass som drivstoff er den store reduksjonen i karbondioksid (CO2) utslipp. Videre inneholder den ikke Svoveldioksid (SO2) som igjen betyr null SOx utslipp. Dette medfører igjen en reduksjon i NOx utslipp. Sammenligner man med en diesel motor reduseres NOx utslippene med ca 80% og CO2 utslippene med 30%. [1] Andre miljøfordeler er at du ikke vil forurense berggrunn eller vann ved søl/lekkasje av drivstoff. 7

11 3.1 Produksjon Produksjon av Naturgass skjer på faste eller flytende produksjonsplattformer samt ved bruk av undervannssystemer, hvor gassen blir transportert i land før den behandles. Gassen transporteres i rørledninger. (Ilandføringsterminaler og videre produksjon av LNG 3 foregår på Kårstø, Kollsnes, Tjeldbergodden og Hammerfest/Melkøya.) Størsteparten av Norsk produsert gass blir eksportert til Europa. Hvor land som Tyskland, Frankrike og England utgjør de største eksportmarkedene. Veldig lite av Norsk gass blir brukt i Norge Uoppdaget ressurser 4000 Avhengige ressurser i felt Avhengige ressurser i funn Mulige framtidig tiltak for økt utvinning Volum, [BSm3] Reserver Produsert Solgt og levert Totale gassforekomster Figur 4: Totale gassressurser på norsk sokkel pr [3] 3 Ved å fjerne de tyngste gass komponentene fra Naturgass og kjøle den ned til minus 163 grader ved atmosfærisk trykk, så får man Liquefied Natural Gas (LNG). Dette er formatet som brukes på gassferger. 8

12 3.2 Utslippstrender Ved å interpolere de totale utslipps dataene, kan vi anta at utslippsmål satt i Gøteborgprotokollen for utslipp av svoveldioksid (SO2) nåes innen Antar videre at Ammoniakk (NH3) og flyktige organiske forbindelser (VOC) fortsetter sine positive trender, altså innenfor Gøteborgprotokollens rammebetingelser. Siden både SO2, NH3 og VOC er i henhold til Gøteborgprotokollen, så velger vi å se videre på NOx utslippene. Ved å anta en lineær trend fra år 2002, vil vi i figur 5 se at NOx utslippene ikke vil kunne møte Gøteborgprotokollens utslippsmål før i SO2 NOx_interpol NOx Gøteborgprotokollens krav for NOx utslipp Utslipp, [tonn] Gøteborgprotokollens krav for SO2 utslipp År Figur 5: Norske NOx og SO2 utslipp Utslippsmengde NOx for år 2007 leses av figur 5 til å være tonn, som utgjør en reduksjon på 0,8 % fra

13 Naturgass har blitt brukt som marine drivstoff helt siden 1980 og er helt klart et naturlig valg når man ønsker å redusere NOx. [1] En omlegging av norsk kyst trafikk og fiske industri fra diesel til LNG vil gi en reduksjon av NOx utslipp på tonn 4. Dette vil være mer enn nok til å komme innenfor Gøteborgprotokollens rammebetingelser. Er det kun i kyst trafikken og fiske sektoren det skal kuttes, må 65% av fartøyene gå over til Naturgass for at Gøteborgprotokollens krav skal nåes. Noe som kommer tydelig fram i figur 6. Norske NOx utslipp ved konvertering av kyst og fiske sektoren til Naturgass Gøteborgprotokollens krav for NOx utslipp Utslipp, [tonn] % konvertert 65 % konvertert 0% konvertert År Figur 6: Norske NOx utslipp ved konvertering av kyst trafikk og fiske sektoren til drift på Naturgass 4 Regner med en NOx reduksjon på 80% 10

14 4 Drivstoffpris Marin Dieselolje (MDO) er det vanligste marine drivstoffet i dag. Det inneholder store mengder svovel og er generellt sett et lite rent produkt. På grunn av stort innhold av urenheter påvirkes prisen på MDO sterkt av utslipps avgifter. Naturgass har også vært brukt som marine drivstoff en god stund og er i motsetning til MDO det reneste fossile brenselet vi har. Som nevnt tidligere produseres Naturgass på faste eller flytende produksjonsplattformer samt ved bruk av undervannssystemer, hvor gassen blir transportert i rørledninger til land. Før den når forbrukeren må den gå igjennom en LNG-kjede. Den består av et produksjonsanlegg, transportenheter (skip, bil), mottaksanlegg og anlegg for videredistribusjon. Appendiks A tar for seg en prisene for MDO og LNG medberegnet avgifter samt utgiftene i forbindelse med en LNG-kjede. Prisene er ikke reelle, men har som formål å gi inntrykk av prisforholdet mellom LNG og MDO. 11

15 Basert på beregningene gjort i Appendiks A, kan vi fremstille drivstoffprisene som funksjon av råoljepris. Utslippsavgiftene gir et kraftig bidrag på MDO prisen, hvor NOx avgiften bidrar mest. Vi ser her en MDO pris som stiger 50% raskere enn LNG pris. Inntjeningspotensialet er større for LNG enn MDO og er proporsjonalt med drivstoff forbruket. LNG vs MDO (NOx og CO2 avgift inkl) 800 MDO pris Pris, [øre/sm3] LNG pris Råoljepris, [USD] Figur 7: LNG og MDO pris i øre/sm3 som funksjon av råoljepris, med CO2 og NOx avgift inkludert. 12

16 5 Produksjonskostnader Kostnadsforskjellene mellom en MDO og LNG ferge er primært rettet mot gasstank systemet. Kostnadsforskjellen mellom gass systemene for en stor ferge og en mindre ferge er liten, noe som medfører at merkostnaden ved en gass løsning avtar med økende ferge størrelse. Regelkravene til gassdrift tilsier redundante gass systemer, som innebærer dublering av komponenter og kostnader. Det er ingen teknisk grunn for at en ren gass motor skal være vesentlig dyrere enn en tilsvarende dieselmotor, så man kan anta at produksjonskostnadene vil avta med den teknologiske utviklingen. [4] 13

17 Basert på beregningene gjort i Appendiks B, kan vi fremstille produksjonskostnader for rene 5 gassferger som funksjon av fergekapasitet (PBE). 6 Siden dagens teknologi gir samme gass systemer på en stor ferge som på en liten, vil merkostnadene være prosentvis lavere for en stor ferge enn for en liten ferge. 250 LNG 200 MDO Pris, [mill NOK] Kapasitet, [pbe] Figur 8: Sammenligning av byggekostnader for LNG og MDO ferger Store ferger med høyt drivstoff forbruk forsvarer lettere de ekstra produksjonskostnadene, enn små ferger. [4] 5 I motsetning til dualfuel motorer som kan bruke både diesel og gass. 6 Personbilenhet (PBE) er en måleenhet som forteller noe om hvor mange personbiler en ferge kan ta. 14

18 6 Diskusjon Prisgrunnlag for LNG vil kunne variere betydelig. En ferge som opererer nær et LNG produksjonssted, eller et regionalt lager, vil kunne slippe flere ledd i LNG transportkjeden. Den faktiske LNG prisen vil alltid være en kommersiell avtale mellom partene og ikke være kjent for andre aktører. De estimerte byggekostnadene for LNG og MDO fergene er av generisk karakter og er ikke tall fra reelle byggeprosjekter. 15

19 7 Konklusjon Siste registrerte utslippsmålinger viser at svoveldioksid (SO2), ammoniakk (NH3) og flyktige organiske forbindelser (VOC) har trender i henhold til Gøteborgprotokollen. NOx utslippene på den andre siden har en trend som ikke tilfredsstiller målene som er satt for Norge må derfor redusere sine NOx utslipp på andre måter enn før. Kyst trafikk og fiske sektoren slipper ut størst mengder NOx i Norge, det er derfor naturlig at det er akkurat denne sektoren som må dra det største lasset for å nå målsetningen. Ved å konvertere 65% av denne sektoren til drift på Naturgass vil vi kunne møte Gøteborgprotokollens krav i år Med andre ord, det er ikke noe tvil om hva som må gjøres for miljøet sin del. Naturgass er helt klart det naturlige valget. Det er også økonomisk fornuftig å gå over til naturgass som drivstoff. Dagens oljepris på 90USD/fat medfører at MDO vil være hele 44% dyrere enn LNG. Dette betyr at konvertering til Naturgass vil gi et inntjeningspotensialet for drivstoff som er proposjonalt med drivstoff forbruket. Hvorvidt en gassferge kan forsvares økonomisk vil være avhengig av forholdet mellom produksjonskostnaden og de årlige besparelsene ved bruk av LNG fremfor MDO. Til tross for de ekstra kostnadene i produksjon så vil en gassferge, med dagens oljepris og skattesystem, kunne forsvare merkostnadene samt gi miljømessige gevinster og være billigere i drift. 16

20 Referanser [1] Dawid Zbaraza (2004). Natural gas use for on-sea transport. Internett. < jsg/studenter/diplom/dawidzbaraza2004.pdf> [Nedlastet 25 oktober 2007]. [2] ENOVA (2005). Framtidsbilde for norsk naturgassdistribusjon, [3] Oljedirektoratet (2006). Ressursregnskapet per Internett. < og -analyse/ ressregnskap 2006.htm.htm> [Nedlastet 16 oktober 2007]. [4] Per Magne Einang (2006). Fremtidsbilde for gassferger i norge. [5] Per Magne Einang (2006). Om bruk av naturgass i transportsektoren. [6] Runar Malkenes (2006). Nox avgiften. Internett. < > [Nedlastet 16 oktober 2007]. [7] Statistisk Sentral Byrå (2006). Utslippskrav snart nådd. Internett. < [Nedlastet 16 oktober 2007]. [8] Platts.com (2007). The world s leading provider of energy information. Internett. < [Nedlastet 16 oktober 2007]. [9] Statens forurensningstilsyn (2006). Sft. Internett. < [Nedlastet 16 oktober 2007]. 17

21 Appendiks A: Drivstoffpriser Antagelser Transport Følgende forutsetninger baseres på MARINTEKs modellverktøy for transportanalyser. [5, 2, 4] Mottaksanlegg 15 øre/sm3 Transport kostnader (skip,bil) 30 øre/sm3 LNG produksjon Ved å ta utgangspunkt i et anlegg som kan produsere opp til tonn LNG per år, kan man anta at produksjonskostanden kan komme ned i 50 øre/sm3 når man legger til grunn 80 % kapasitetsutnyttelse av anlegget. [4] Kostnader ved LNG produksjon Kostnader, [øre/sm3] Produksjonsvolum tonn anlegg Figur 9: Produksjonskostnader for LNG som funksjon av årlig produksjonsvolum [4] 18

22 NOx-avgift NOx avgift 15 kr/(kg NOx) Gjennomsnittlig NOx faktor medium speed 60 kg NOx/(tonn fuel) Tilsvarer økt drivstoff kostnad 900 kr/(tonn fuel) 105 øre/liter 104 øre/sm3 CO2-avgift Naturgass 47 øre/sm3 Marin Dieselolje (MDO) 80 øre/sm3 19

23 Gasspris For å finne en rimelig antakelse for gassprisen tas det utgangspunkt i gasspris hentet fra ved Zeebrugge. [8] Gass og oljeprisen korrigeres til nedre brennverdi 7 (LHV). Prisnivå på råolje settes til 30,60 og 90 USD/fat og antar lineær relasjon mellom disse. Dollar kursen holdes konstant på 7 NOK/USD. Oljepris 30 USD/fat 90 øre/sm3 Oljepris 60 USD/fat 170 øre/sm3 Oljepris 90 USD/fat 250 øre/sm3 Marin Dieselolje Oljepris 30 USD/fat 250 øre/sm3 Oljepris 60 USD/fat 420 øre/sm3 Oljepris 90 USD/fat 590 øre/sm3 7 Nedre brennverdi er den varmemengden som frigjøres ved forbrenning av petroleum ved konstant trykk og med det dannede vann i dampform. 20

24 Beregninger 30 USD/fat LHV Gasspris 90 øre/sm3 LNG produksjon 50 øre/sm3 LNG transport (skip,bil) 30 øre/sm3 LNG mottak 15 øre/sm3 Videre distribusjon/påslag 30 øre/sm3 CO2 avgift 47 øre/sm3 LNG pris 262 øre/sm3 Marin Dieselolje 250 øre/sm3 CO2 avgift 80 øre/sm3 NOx avgift 84 øre/sm3 MDO pris 414 øre/sm3 21

25 60 USD/fat LHV Gasspris 170 øre/sm3 LNG produksjon 50 øre/sm3 LNG transport (skip,bil) 30 øre/sm3 LNG mottak 15 øre/sm3 Videre distribusjon/påslag 30 øre/sm3 CO2 avgift 47 øre/sm3 LNG pris 342 øre/sm3 Marin Dieselolje 420 øre/sm3 CO2 avgift 80 øre/sm3 NOx avgift 84 øre/sm3 MDO pris 584 øre/sm3 22

26 90 USD/fat LHV Gasspris 250 øre/sm3 LNG produksjon 50 øre/sm3 LNG transport (skip,bil) 30 øre/sm3 LNG mottak 15 øre/sm3 Videre distribusjon/påslag 30 øre/sm3 CO2 avgift 47 øre/sm3 LNG pris 422 øre/sm3 Marin Dieselolje 590 øre/sm3 CO2 avgift 80 øre/sm3 NOx avgift 84 øre/sm3 MDO pris 754 øre/sm3 23

27 Appendiks B: Produksjonskostnader LNG og MDO ferge 200 PBE gassferge (17 knop) Gassfergen har ren gassdrift (2 motorer) og to LNG tanker. Estimerte byggekostnader LNG ferge 220 mill Estimerte byggekostnad MDO ferge 196 mill 110 PBE gassferge (17 knop) Gassfergen har ren gassdrift (2 motorer) og to LNG tanker. Estimerte byggekostnader LNG ferge 133 mill Estimerte byggekostnad MDO ferge 115 mill 75 PBE gassferge (16 knop) Gassfergen har ren gassdrift (2 motorer) og to LNG tanker. Estimerte byggekostnader LNG ferge 118 mill Estimerte byggekostnad MDO ferge 100 mill 24