Noen fremtidsbilder - drivkrefter og resultater. Et notat satt sammen for bruk i arbeidet med Energ21-strategien Hans Otto Haaland

Transkript

1 Noen fremtidsbilder - drivkrefter og resultater Et notat satt sammen for bruk i arbeidet med Energ21-strategien Hans Otto Haaland s. 1

2 Noen fremtidsbilder - drivkrefter og resulater 1 Bakgrunn Om prosessen Sentrale fremtidsbilder 3 2 Hva driver utviklingen? 4 3 Mulige løsninger på sannsynlige utfordringer Resultater fra sentrale studier Lavutslippsutvalget: Et klimavennlig Norge IEA: Energy Technology Perspectives IPCC: Mitigation of Climate Change Teknologioversikt basert på flere scenarier 15 1 Bakgrunn 1.1 Om prosessen 1. Mange ulike krefter er med på å forme fremtiden. Scenariene tar utgangspunkt i flere av disse drivkreftene og herav utledes ett eller flere fremtidsbilder. Fremtidsbildene gir mange forslag til svar på to av Energi21s mest sentrale spørsmål: Hvilke utfordringene vil vi møte og hva må til for å løse dem? 2. Disse løsningene er noen ganger, men langt fra alltid, tilgjengelige for oss i dag. Neste trinn kan være å stille spørsmålet: Hvor ligger F&U-oppgavene? Hva er det vi ikke kan nok om og hvilke teknologier må utvikles videre før markedet tar dem i bruk? Lignende øvelser er gjort i EPRIs Electricity Technology Roadmap, der 14 såkalte Limiting Challenges er identifisert, og hvor nødvendig forskningsinnsats er spesifisert for Critical Capabilities. 3. Hvor ligger Norges behov og muligheter? s. 2

3 1.2 Sentrale fremtidsbilder Hans Otto Haaland og Sverre Gotaas har satt sammen en gruppe som har sett nærmere på en del fremtidsscenarier utarbeidet både for norske, europeiske og globale forhold. Et kort sammendrag fra hver av disse er vedlagt. De følgende tre studier anses å være de mest sentrale for Energi21s videre arbeid: Lavutslippsutvalgets Et klimavennlig Norge, NOU 2006: 18, International Energy Agency (IEA) Energy Technology Perspectives Scenarios Strategies to 2050, Intergovernmental Panel on Climate Change, 1. Working Group I Report "The Physical Science Basis" 2. Working Group II Report "Impacts, Adaptation and Vulnerability" 3. Working Group III Report Mitigation of Climate Change" Alle utgitt i 2007, s. 3

4 2 Hva driver utviklingen? Økonomisk vekst / globalisering Økonomisk vekst er henger sammen med forhold som f.eks. befolkningsutvikling, energipriser, innovasjonsgrad, tilgjengelighet på arbeidskraft etc. Graden av internasjonalt samarbeid og den videre globaliseringen er også en viktig faktor. Sosiale forskjeller, lokale verdier og nasjonal proteksjonisme oppgis i flere scenarier som grunner til at globaliseringsprosessen stopper opp, andre ser for seg en verden som samarbeider åpent på alle felter. Sistnevnte resulterer gjerne i økt økonomisk vekst, høyere innovasjonsgrad, velfungerende energimarkeder og etablerte systemer for begrensninger av klimagassutslipp. I følge Lavutslippsutvalgets Referansebane vil Norge fortsatt ha en stor og åpen handel med nær sagt alle andre land. Andre bilder: I scenariet Flags skisserer Shell en fremtid der globaliseringen stopper opp på bakgrunn av drivkrefter som sikkerhet og sosial rettferdighet. Økte nasjonale barrierer og nasjonal opportunisme medfører reduksjon i økonomisk vekst, lavere innovasjonsgrad, et oljemarked som fungerer dårlig og en Kyotoprosess i oppløsning. Shell har også et scenario kalt Open Doors som går i motsatt retning, her er fokus på sikkerhet byttet ut med effektivitet. Global økonomisk vekst varierer fra 2,6 % i Flags til 3,8 % i Open Doors Internasjonale energipriser Utviklingen av olje og gassprisene varierer mye i de ulike scenariene. For eksempel kan man se for seg at økt politisk uro og få funn medfører økte energipriser. Strengere utslippskrav og et marked for karbon kan også medvirke til høyere priser. Scenarier med lavere økonomisk vekst kan imidertid gi lavere energibehov som igjen medfører lavere priser. Lavutslippsutvalgets Referansebane mener at oljeprisen vil stabiliseres på 230 kr. pr. fat fra 2008 (tilsvarende om lag 30 USD/fat med dagens valutakurs). Dette er høyere enn gjennomsnittlig oljepris de siste 15 årene, men betydelig under dagens prisnivå. Klimapolitiske satsninger Flere scenarier begrunner sterkere klimapolitiske satsninger med store klimaforandringer som skremmer folk til handling. Andre scenarier ser for seg at man ikke greier å få til et globalt samarbeid på området, men at enkelte land likevel forsøker å gjøre en innsats for å begrense utslippene. I Lavutslipputvalgets Intet lederskap scenario går mesteparten av klima-innsatsen til å forbrede seg på klimaendringene. I scenariet Sterk klimapolitisk s. 4

5 satsing skisserer de derimot et effektivt kvotesystem der flere land velger å regulere egne utslipp ved å innføre personlige kvoter for innbyggerne. Eksempler: Vattenfall konkluderer i rapporten Curbing Climate Change med at etablering av globale rammebetingelser er den viktigste forutseningen for å få et samfunn med bærekraftig utslipp av klimagasser. Electric Power Research Institute (EPRI) ser i sin Electricity Technology Roadmap helt bort fra rammebetingelser og konkluderer med at teknologiske nyvinninger kan være nøkkelen til en bærekraftig verden. Befolkningsframskrivninger Statistisk Sentralbyrås fremskrivninger fra 2005 antyder at Norges befolkning rundt 2050 vil ligge på mellom 5 og 7 mill. mennesker. I følge EUs WETO-H2 studie forventes verdens befolkning å øke til 8,9 mrd innen 2050, for så å stabiliseres i løpet av de neste 50 år. Fra 2030 går synker befolkningsantallet i flere deler av verden. Tilgang på arbeidskraft Tilgang på arbeidskraft er et viktig tema særlig i vestlige land som opplever stagnerende fødselsrater og en stadig eldre befolkning. Økt produktivitet, arbeidsmigrasjon og samarbeid over landegrensene kan virke i positiv retning. Eksempel: Norge i Verden: Fremtidsbilder 2030 som ble utarbeidet av BI for NHO, ser økt arbeidsmigrasjon som en viktig grunn til at den fryktede eldrebølgen med mangel på pleie og omsorgspersonell samt mangelen på realfagskompetanse ble løses på en mykere måte i 2030 enn man fryktet i Teknologiske gjennombrudd De ulike scenariene gjør forskjellige vurderinger av innovasjonsgrad, hvor raskt ny teknologi taes i bruk og bruk av for eksempel kjernekraft, CO2-fangst og lagring, fornybar energi, hydrogen, forbedrede metoder for utvinning av olje og gass og utbedringer av overføringsnettet. De fleste av disse teknologiene i større eller mindre grad inkludert i de ulike teknologimiksen scenariene er basert på. Eksempler Forskningsrådets foresightarbeid Energi inneholder seks ulike scenarier. Et teknologiskift som går igjen i flere av scenariene knytter seg til at hydrogen som energibærer får et reelt gjennomslag. Dette innebærer at man får utviklet kostnadseffektive løsninger for produksjon, lagring og konvertering. EUs World Energy Technology Outlook 2050 (WETO H2) inneholder et scenario basert på store gjennombrudd i hydrogenforskningen. Det anmerkes i scenariet at gjennombruddene vurderes som svært optimistiske. s. 5

6 Energieffektivitet/energibehov Forbedret energieffektivitet kan skyldes strukturelle og teknologiske endringer, og dessuten endringer i befolkningens verdier og livsstil. Videre er det vanlig å se at vekst i energibruk og vekst i BNP ikke lenger følger hverandre i det et samfunnet når et visst utviklingspunkt der det blir mer servicebasert og dermed mindre energikrevende. Lavutslippsutvalget forutsetter også at den samlede etterspørselen etter energivarer i Norge er vesentlig lavere enn den økonomiske veksten. Andre bilder: Eurelectric har utviklet scenarier som alle inkludert baseline forutser en reduksjon i energibehovet i EU fra en topp rundt 2030 grunnet effektivisering. Derimot viser alle scenarier en økning i elektristetsbehovet frem mot s. 6

7 3 Mulige løsninger på sannsynlige utfordringer Basert på fremtidsbildene som kommer frem, kommer studiene med forslag til løsninger på utfordringene vi sannsynligvis vil møte. 3.1 Resultater fra sentrale studier Her presenteres bakgrunn og resultater fra de tre sentrale studiene nevnt over. I tillegg gis en oversikt i tabellform over teknologier og løsninger fremkommet i disse og i andre studier Lavutslippsutvalget: Et klimavennlig Norge Formål med scenariet: Hovedformålet er å se på alternative løsninger for å redusere utslippene av klimagasser i Norge. Mange av disse løsningene griper direkte inn i den nasjonale energiforsyningen, og noen griper indirekte inn (transport). Kort beskrivelse av hovedakser for scenariet (evt scenariene): Drivkreftene er klimaeffektene og politikken. To hovedakser: 1) Referansebane frem mot 2050 Forutsetningene i Referansebanen er business as usual. De samlede utslippene øker med omtrent 25 prosent, en svakere årlig vekst enn vi har hatt historisk. Utslipp fra gasskraftverk tar mer eller mindre over rollen til petroleumssektoren med hensyn på klimagassutslipp. Utslippene fra prosessindustrien reduseres svakt. Betydningen av transport øker. I Referansebanen i 2050 har man dermed fire omtrent jevnstore utslippskilder; gasskraft, prosessindustri, transport og en samlekategori av petroleumsvirksomhet, oppvarming, jordbruk og avfall. 2) Lavutslipssbane Forutsetningene i det siste scenariet er at man til en viss grad har fått på plass teknologiske gjennombrudd, men også at man har iverksatt tiltak basert på kunnskap og teknologi man allerede har. Lavutslippsbanen er en helhetsløsning bestånde av i alt 15 tiltak (se resultater). Tiltakene retter seg i hovedsak mot spesifiserte og store utslippskilder, med unntak av to mer grunnleggende tiltak som utvalget ser på som en forutsetning for at de øvrige tiltakene skal bli realisert. s. 7

8 Resultater Utvalgets helhetsløsning (Lavutslippsbane): Kilde til utslipp Tiltak Grunnleggende tiltak 1: Iverksetting av en langsiktig nasjonal innsats for klimainformasjon - en vedvarende Klimavettkampanje. God og saklig faktainformasjon om klimaproblemet og hva som kan gjøres. 2: Satsing på utvikling av klimavennlige teknologier gjennom langsiktig og stabil støtte til Lavutslippsutvalgets teknologipakke. Denne teknologipakken har hovedvekt på teknologier for CO 2 -fangst og -lagring, vindkraft (spesielt til havs), pellets- og rentbrennende ovner, biodrivstoff, solceller, hydrogenteknologier, varmepumper og lavutslippsfartøy. Transport 3: Innfasing av lav- og nullutslippskjøretøy som hybridbiler, lette dieselbiler, elbiler og brenselcellebiler. 4: Innfasing av CO 2 -nøytralt drivstoff som bioetanol, biodiesel, biogass og hydrogen. 5: Reduksjon av transportbehovet gjennom bedre logistikk og byplanlegging. 6: Utvikling og innfasing av lavutslippsfartøy. Oppvarming 7: Energieffektivisering i bygg gjennom strengere bygningsstandarder, miljømerking og støtteordninger. 8: Overgang til CO 2 -nøytral oppvarming ved økt bruk av biomasse, bedre utnyttelse av solvarme, varmepumper, o.l. Jordbruk og avfallsdeponier avfallsdeponier og utnyttelse av dette til energiformål. Innsamling av metangass fra gjødselkjellere og 9: Prosessindustri 10: Iverksetting av CO 2-fangst og -lagring fra industri med store punktutslipp. Gjennomføring av prosessforbedringer i kraftkrevende 11: industri. Elektrifisering av sokkelen og en økt andel av anleggene Petroleumsvirksomhet 12: plassert på land. Utbygging av mer «ny fornybar» kraft gjennom utbygging av Elektrisitetsproduksjon 13: vind- og småkraft. 14: Iverksetting av CO 2-fangst og -lagring fra gass- og kullkraftverk. Opprusting og effektivisering av elnettet for å redusere tap i 15: nettet og gi mindre kraftverk lettere tilgang. I tillegg til disse hovedsakelige teknologisk baserte tiltakene, peker utvalget på viktigheten av å: s. 8

9 Arbeide for en global klimaprotokoll for ytterligere utslippsreduksjoner som inkluderer alle land og kilder, og støtte opp om det internasjonale arbeidet med å utvikle kvotehandelssystemene. Arbeide spesielt for å inkludere utslippene fra internasjonal luftfart og utenriks sjøfart i internasjonale avtaler om utslippsreduksjoner. Bidra til teknologiutvikling innen klimanisjer der Norge har særlige fortrinn. Framskaffelse av slike teknologier vil bidra til utslippsreduksjoner i utlandet. s. 9

10 3.1.2 IEA: Energy Technology Perspectives Formål med scenariet: Etter møtet i Gleneagles juli 2005, ba G8-lederne IEA utarbeide ulike energiscenarier som utgangspunkt for utarbeidelser av strategier for en ren, smart og konkurransedyktig energifremtid. Studien vurderer teknologier på tvers av sektorer og evaluerer hvordan de sammen kan utgjøre en forskjell. Fokus på teknologier innen kraftproduksjon, transport, bygninger og industri. Kort beskrivelse av hovedakser for scenariet (evt scenariene): Tre scenarier analyseres: Baseline Scenario Accelerated Technology Scenarios (ACT) TECH Plus scenario For ACT og TECH Plus scenariene gjelder: o Betydningen av FoU, pilotprosjekter og markedsintroduksjonstiltak analyseres o Incentiver I størrelsesorden 25 USD/tonn CO2 for lavkarbon-teknologier er implementert over hele verden fra 2030 o Scenariene er forskjellige når det gjelder antagelser for sentrale teknologier (TechPlus mest optimistisk) Resultater o Størstedelen av energibehovet dekkes fremdeles av fossile energikilder i 2050 o Globale CO2-utslipp kan komme ned på dagens nivå innen 2050 o Veksten i global bruk av olje og el kan halveres o En teknologiportfolio vil være nødvendig o Energieffektivisering er en forutsetning og topp-prioritet o CO2 fangst og lagring er en sentral mulighet ved kraftproduksjon o Transportsektoren representerer en stor utfordring på lang sikt s. 10

11 Figuren viser globale klimagassutslipp for de tre sceariene % ACT Scenarios Other Buildings Transport % +21% +27% Industry Transformation % Power Generation Baseline 2030 Baseline 2050 Map No CCS Low Efficiency TECH Plus 2050 Figuren under viser hvilke sektorer som har størst potensial for reduksjoner i klimagassutslipp. Industry 10% Energy & feedstock effic. 6% Materials & products effic. 1% Process innovation 1% Cogen. & steam 2% Buildings 18% Space heating 3% Air conditioning 3% Lighting, misc. 3.5% Water heat., cooking 1% Appliances 7.5% Transport 17% End-use efficiency 45% Power Gen 34% Coal to gas 5% Nuclear 6% Fossil fuel gen. eff 1% CCS 12% Hydro 2% Biomass 2% Other renew. 6% Fuel economy in transport 17% Biofuels in transport 6% CCS in fuel transformation 3% CCS in industry 5% Fuel mix in building 5% and industry 2% s. 11

12 3.1.3 IPCC: Mitigation of Climate Change Formål med scenariet: FNs klimapanel ble grunnlagt av FNs miljøprogram og Verdens meteorologiorganisasjon i 1988, og har som formål å frembringe best mulig faglig kunnskap om klimaendringer. Den fjerde hovedrapporten til FNs klimapanel består av fire delrapporter: 1. Den vitenskapelige forståelsen av klimaendringer 2. Virkningene av klimaendringer for natur og samfunn og tilpasningstiltak 3. Tiltak og virkemidler for å bekjempe klimaendringer og redusere utslipp av klimagasser 4. En synteserapport som trekker sammen konklusjonene fra de tre delrapportene om de spørsmål som er mest relevant for utforming av framtidig klimapoitikk (kommer november 07). Her presenters de viktigste resultatene fra den 3. rapporten, Mitigation of Climate Change. Kort beskrivelse av hovedakser for scenariet (evt scenariene): Delrapporten presenterer tiltak og virkemidler for å redusere utslipp av og øke opptak av klimagasser. Forskerne gir vurderinger av utslippstrender, tiltak og virkemidler i ulike sektorer fram mot og etter Resultater Uten tiltak mot klimagassutslippene forventer FNs klimapanel en ytterligere vekst i utslippene på prosent i perioden Ny teknologi og mer effektiv energibruk har ikke kunnet oppveie effekten av økonomisk effekt og befolkningsøkning. Utslipp fra energiforsyning og transport øker mest Forskning kan stimulere teknologiutvikling og redusere kostnader Tiltak og utslippskutt kan ikke komme i én sektor alene. FNs klimapanel har tatt for seg sju ulike sektorer for å vise reduksjonspotensialet og kostnadene: s. 12

13 Behov for omstilling og investeringer i energisektoren Noen utslippskutt vil kreve større investeringer. I energisektoren ser klimapanelet for seg investeringer i størrelsesorden milliarder amerikanske dollar fram til Aktuelle tiltak: Overgang fra kullkraft til gasskraft Utbygging av kjernekraft Overgang til fornybare kilder for oppvarming og energi (vannkraft, solenergi, vindkraft, geotermisk energi og bioenergi) CO2-håndtering Høyere effektivitet når det gjelder forsyning og distribusjon Kraftvarmeproduksjon Fornybar energi vil kunne utgjøre prosent av energiproduksjonen. Lønnsomme klimakutt i bygningssektoren Det er stort potensial for å redusere utslippene av klimagasser fra eksisterende og nye bygninger. Det største potensialet for kutt med lavere kostnad enn 20 amerikanske dollar per tonn CO2 (eller en gitt mengde av andre klimagasser med tilsvarende oppvarmingspotensial som ett tonn CO2) finner vi i bygningssektoren. Eksempler på tiltak: energieffektiv belysning og utnyttelse av dagslys, energieffektive varme- og kjøleanlegg, bedre isolasjon, solenergi, gjenvinning av HFK fra kjølere mv. s. 13

14 Verdifulle og vanskelige transportkutt Det er mange muligheter for tiltak i transportsektoren, men effekten av tiltakene kan bli motvirket av veksten i sektoren. Gjennomføring av tiltak i transportsektoren møter også mange barrierer, som forbrukerpreferanser og manglende politiske rammeverk. Eksempler på tiltak: mer drivstoffeffektive biler, hybridbiler, renere dieselbiler, biodrivstoff, utbygging av kollektivtransport, bedre areal- og transportplanlegging. Stort potensial i industrien Det er stort potensial for å redusere utslippene av klimagasser fra industrien, først og fremst fra energiintensiv industri. Verken i industriland eller i utviklingsland er tilgjengelige tiltak og virkemidler fullt ut tatt i bruk. Eksempler på tiltak: energigjenvinning, effektive elektriske sluttbrukerteknologier, tiltak mot N2O, PFK og SF6, og CO2-håndtering i sement-, gjødsels- og metallindustri. Omstilling i jordbruk og skogbruk Omstilling i jordbruk og skogbruk kan med lave kostnader bidra betydelig til både å redusere utslippene og binde mer CO2 til jord og skog. Eksempler på tiltak: Opptak av CO2 i jord, tiltak for redusert N2O og CH4, produksjon av bioenergi, redusert avskoging, etablering av ny skog, bruk av treprodukter. Avfallstiltak koster lite Utslipp fra avfall utgjør mindre enn fem prosent av de globale utslippene, men tiltak i denne sektoren har relativt lave kostnader og kan bidra positivt til utslippskutt. Eksempler på tiltak: gjenvinning av metan, energiutnyttelse i avfallsforbrenning, kompostering, avfallsminimering. s. 14

15 3.2 Teknologioversikt basert på flere scenarier Viktigheten av de ulike teknologiene som fremkommer er avhengig av forutsetningene scenariet bygger på. Det er likevel klart at de fleste kjente fornybare energiteknologier, neste generasjon kjernekraftverk, hybridbiler, CO2-fangst og lagring, samt en rekke energieffektive teknologier på sluttbrukersiden, og på sikt også hydrogen, alle vil ha en plass i fremtidens energibilde. Resultatene som er mest relevant for Energi21: Teknologier for energiproduksjon Teknologier for overføring og lagring av energi Sluttbrukerteknologier Annet Teknologier for energiproduksjon Varmepumper Solceller Solvarme Biomasse Vannkraft Vind Geotermisk kraft Bølgekraft Lokal produksjon av kraft, varme, kjøling Brenselceller Avfallsforbrenning med energiutnyttelse Kjernekraft Gasskraft Kullkraft med CO2-håndtering Kraftvarmeproduksjon Teknologier for overføring og lagring av energi Hydrogen Opprusting og effektivisering av elnettet Systemer for toveiskommunikasjon i nettet Sluttbrukerteknologier Energieffektivisering i bygg gjennom strengere bygningsstandarder, miljømerking og støtteordninger Lavenergi/eergieffektiv belysning Bygningsrelatert teknologi og systemer Bedre termiske isolasjonssystemer s. 15

16 Gjennomføring av prosessforbedringer i kraftkrevende industri. Effektive motorer og tilhørende systemer Effektive elektroteknologier i industrien Transport Plug-in hybride kjøretøy Lav- og nullutslippskjøretøy som hybridbiler, lette dieselbiler, elbiler og brenselcellebiler CO 2 -nøytralt drivstoff som bioetanol, biodiesel, biogass og hydrogen Reduksjon av transportbehovet gjennom bedre logistikk og byplanlegging Utvikling og innfasing av lavutslippsfartøy Annet CO2-fangst og lagring s. 16