BIOENERGI. -Teknologier, potensiale, utfordringer. Erik Trømborg, institutt for naturforvaltning

Transkript

1 BIOENERGI -Teknologier, potensiale, utfordringer Erik Trømborg, institutt for naturforvaltning

2 Plan for forelesningen Kort om utfordringer i det norske energimarkedet Hva er bioenergi? Teknologier Råstoff og potensialer Miljøeffekter Barrierer 2 Litt om utdanning innen fornybar energi ved UMB

3 Energibalansen i Norge Energikilde Produksjon av primære energibærere Innenlands nettoforbruk Innenlands varmemarked Innenlands transport Bioenergi 14,2 14,3 8,4 0,0 Fossile brensler 2560,0 100,0 10,0 59,4 Vannkraft 140,8 107,9 31,1 0,8 Total 2715,0 221,9 49,5 60,3 Kilde: SSB 2008 (2006 tall) 3

4 PJ Innenlands energiforbruk Renew ables except electricity Renew able electricity Non renw ables Source: Statistics Norway (2008)

5 5 PJ Energiforbruk per sektor 2006 Manufacturing, mining and quarrying Hydro electric power Fossil fuels Biofuels District heating Transport Households Other sectors Source: Statistics Norway (2008)

6 Norge sammenlignet med andre land i Europa 200 % 180 % 160 % 140 % 120 % 100 % 80 % 60 % 40 % 20 % 0 % Norge Sverige Danmark Finland Island Euro-området 6 Energiforbruk per capita i % av Norge Elforbruk av totalt energiforbruk El-forbruk per capita i % av Norge Kilde: Eurostat (2008)

7 1. KRAFTFORSYNINGEN HVA ER PROBLEMET? - Sterk avhengighet av vannkraft, stor årlig variasjon i produksjonen og begrenset overføringskapasitet mot utlandet - Midlere produksjon 120 TWh, kan variere fra 89 TWh til 150 TWh. Netto innenlands sluttforbruk i 2005 var 112 TWh. - Forventet forbruk i 2015 er 135,5 TWh (NVE) - Redusert produksjon kan kompenseres gjennom økt import og redusert forbruk. 7 Behov for økt kraftproduksjon og/eller redusert elektrisitetsforbruk for å øke forsyningssikkerheten.

8 2. NORGE SLITER MED KYOTOFORPLIKTELSENE SINTEF Energiforskning DEPT. OF ECOLOGY AND MANAGEMENT OF NATURAL RESOURCES (INA) 9

9 10 Utslipp av klimagasser i Norge Mill tonn CO2 ekvialenter Industri; 15,6; 29 % Petrolium; 13,3; 25 % Landstransport og luftfart; 12,8; 24 % Skipsfart; 2,6; 5 % Fiskeri; 1,3; 2 % Energiproduksjon; 0,4; 1 % Oppvarming av bygg; 2,3; 4 % Avfall; 1,3; 2 % Landbruk; 4,3; 8 % Kilde: St. melding nr 34:2007: Norsk klimapolitikk

10 Hva er bioenergi? Bioenergi er energi produsert av biologisk materiale (biomasse) Bioenergi er basert på fornybare ressurser og er CO2 nøytral ved at utslipp fra forbrenningen går inn i det biologiske kretsløpet. Det kan produseres varme, elektrisitet og drivstoff basert på biomasse. Bioenergi utgjør ca. 7% av det stasjonære energiforbruket i Norge. Biologisk sett kan produksjonen dobles. Varme produsert av ved i husholdningene og bruk av treavfall i skogindustrien er de viktigste kildene for bioenergi i Norge. 11 Skogen er den viktigste ressursen for økt produksjon av bioenergi i Norge. Bark, sagflis, tømmer og hogstavfall brukes til å produsere biobrensler som ved, flis, briketter og pellets.

11 12 Globale perspektiver på bioenergi Global energibruk Annen fornybar energi 5 % Bioenergi 15 % Ikke-fornybar energi 80 % Bioenergi er den største av de fornybare energikildene og den viktigste energikilden for 60% av jordens befolkning

12 Biomasse til energiproduksjon i Europa Bioenergi er tre ganger større enn vannkraft i Europa 70% av biomassen til energi til varmeproduksjon, 29% til elproduksjon og 1% til transport EU har mål om økning fra 5% til 20% fornybar energi, inkludert tredobling av bioenergi frem til 2020 Store biomasseressurser: TWh Potensialet for bioenergi i Europa (EU-25) Samlet norsk energiproduksjon inkl. olje og gass Jordbruk Skogråstoff Avfall Kilde: EEA 2006

13 Råstoff-/energikilder omdanning/teknologier og produkter/energitjenester DEPT. OF ECOLOGY AND MANAGEMENT OF NATURAL RESOURCES (INA) 14

14 15 Kommersielle teknologier for bioenergi i Norge opp til 2010 Oppvarming Punktoppvarming i eneboliger vedovner og pelletskaminer Konvertering av oljebrennere i eksisterende sentralvarmeanlegg Sentralvarmeanlegg i nye boliger Fjernvarmeanlegg til eksisterende bygninger med vannbåren varme og til nye bygninger (Fjernvarme er distribusjon og bruk av varmt vann via rørnett med minst tre kunder og et samlet årlig energibehov på mer enn 1 GWh) Kraftvarmeverk (CHP) basert på avfall.

15 OPPVARMING Netto energiproduksjon fra bioenergi i Norge ca 12 TWh. Ca 5 TWh i skogindustrien, 5TWh fra vedovner, 1 TWh fra avfall i fjernvarme og 1 TWh fra skogråstoff i fjernvarmeanlegg, pelletskaminer og biokjeler i sentralvarmeanlegg. Eksisterende vannbåren varme i tillegg til punktoppvarming med vedovner og pelletskaminer representerer det viktigste potensialet: Nytt potensiale Nyttiggjort bioenergi 2003 Sum 23 TWh Økning på 11 TWh tilvarer ca 5,5 mill fm 3 tømmer 16 0 Vedovn Biokjel i eneboliger Sentral varme - skogråstoff Fjernvarme - skogråstoff Biokjel i industrien Pelletskamin Skogindustrien Fjernvarme - avfall

16 17 BIOENERGI TIL ELPRODUKSJON Kilde: NVE/KanEnergi 2005 Fastbrensel i større anlegg, biogass i mindre - Lønnsomhet avhengig av store anleggsstørrelser (ca. 3-4 MW el med innfyrt effekt på minimum ca MW (fullasttimer > 6000 t)). - Varmeleveranser til industri som treforedling eller store fjernvarmeanlegg. - Høye varmepriser, f.eks. i konkurranse med olje/gass. - Lave brenselskostnader dvs. egne ressurser eller ressurser med lav alternativ verdi. Vannbåren varme, rimelig råstoff og andre rammevilkår enn i Norge, men nye CHP anlegg aktualiserer biokraftproduksjon også i Norge

17 18 Biodrivstoff 1. Generasjon (biodiesel og bioetanol): Laget av jordbruksprodukter (mais, raps, sukker eller fettholdig avfall Tilgjengelig på markedet i dag Begrenset råstoffpotensial i Norge Begrenset CO2 potensial Bekymringer rundt tilgang på råstoff, påvirkning på biodiversitet, effekt på matvarepriser 2. Generasjon (syntetisk biodiesel, etanol fra cellulose) Laget av råvarer som ikke brukes til mat (cellulose fra skogråstoff, avfall) Større CO2 potensial Ingen direkte konkurranse med mat Større potensial Teknologien er ikke kommersiell

18 Råstoff-drivstoff-bruk DEPT. OF ECOLOGY AND MANAGEMENT OF NATURAL RESOURCES (INA) 19

19 Råstofftilgangen ikke begrensende på bioenergiproduksjonen i Norge på kort sikt - fra 16 til 40 TWh Økt potensiale Dagens bruk 6 mill fm3 Økt tilgang: 65% skog 31% avfall 4% energivekster Rundvirke Hogstavfall Biprodukter fra skogindustrien Biprodukter fra jordbruket Energivekster Husholdningsavfall Industriavfall Data fra Bioenergiressurser i Norge, NVE KanEnergi/UMB TWh DEPT. OF ECOLOGY AND MANAGEMENT OF NATURAL RESOURCES (INA) 20

20 DEPT. OF ECOLOGY AND MANAGEMENT OF NATURAL RESOURCES (INA) 21

21 Miljøeffekter av bioenergi Bruk av bioenergi påvirker: Utslipp av drivhusgasseffekter (x/-) Partikkelutslipp (-) Biodiversitet (x/-) DEPT. OF ECOLOGY AND MANAGEMENT OF NATURAL RESOURCES (INA) 22

22 23 Hva kan skog og bruk av skogprodukter bidra med i klimasammenheng? Binding av CO 2 i skog via fotosyntesen Bærekraftig avvirkning og substitusjon når skogprodukter erstatter: 1. Fossilt brensel - dvs. direkte substitusjon 2. Materialer som er mer energiintensive i produksjonen og over livsløpet (stål, aluminium, sement, kunststoffer) dvs. indirekte substitusjon. Framtidsvisjon: Skogbasert bioenergiproduksjon med CO2- fangst

23 Hvor mye bidrar skog med i dag? 28,5 millioner tonn CO 2 netto binding i norske skoger (etter avvirkning og naturlig avgang) = 65 % av norske menneskeskapte CO 2 utslipp (53 % av klimagasser totalt) Livsløpsanalysene viser betydelige substitusjonsvirkninger: o o - Når stål erstattes med trekonstruksjoner, spares klimagassutslipp tilsvarende kg CO 2 -ekvivalenter per m 3 trevirke - Når skogsvirke brukes istedenfor fossilt brensel, spares CO 2 -ekvivalenter per m 3 trevirke Forlenget omløpstid, særlig aktuelt på lave boniteter med utholdende vekst Effekter på jordsmonnet er viktig for totalregnskapet 24

24 Globale perspektiver på skog og klima I de aller fleste industrialiserte land er situasjonen mye lik den i Norge dvs. netto binding. Den store forskjellen fins i fattige tropiske land med sterk avskogning. IPCC anslår denne avskogningen til i størrelsesorden 5800 millioner tonn CO 2 per år i dag. Nettobindingen i verdens skoger totalt er idag på ca 1000 millioner tonn CO 2 per år iflg. IPCC dvs. utenom avskogningen bindes årlig ca 7000 millioner tonn CO 2 netto (etter avvirkning og naturlig avgang). 25

25 26 Partikkelutslipp Vedfyring står for 60% av svevestøvutslippet i Norge Ved å bytte ut en tradisjonell vedovn med en ny rentbrennende, reduseres utslippet med mer enn 80 prosent Hvis alle gamle vedovner som er i bruk skiftes ut med nye rentbrennende, vil utslipp av svevestøv fra vedfyring i Oslo bli redusert med mer enn 60 prosent. På landsbasis ble 89 prosent av veden brent i tradisjonelle, lukkede vedovner vinteren 1999/2000. Bare 7 prosent av veden ble brent i nye, rentbrennende vedovner, mens 4 prosent ble brent i åpen peis I perioden oktober 2006 til og med september 2007 bidro vedfyring med 145 tonn svevestøv i Drammen. Til sammenligning bidro veitrafikken i kommunen med 40 tonn svevestøv i 2005

26 Miljøeffekter av økt uttak av skogressurser til bioenergi Biodiversitet I dag: moderat utnyttelse av skogressursene basert på standarder for bærekraftig skogbruk Økt avvirkning og økt bruk av hogstavfall gir mer intens bruk som påvirker det biologiske mangfoldet. Uttak av hogstavfall gir mer homogene habitater som påvirker sammensetningen av flora og fauna og påvirkning på jordsmonnet. Økt etterspørsel etter tømmer kan gi økt tynning av tette bestand - forbedring av habitatverdien. Produktivitet Uttak av biomasse innebærer eksport av næringsoffer. Lavest innhold i veden og høyest i krona. Uttaket påvirkes derfor av samlet uttak og i hvilken grad grener og topp blir igjen. Jorderosjon Jordsmonnet er sårbar og hogstavfall reduserer den direkte påvirkning av regn, sol og vind og vil dermed redusere faren for erosjon.. Vannkvalitet Hogstavfall og død ved påvirker vannets kretsløp og virker som filter for vannkvaliteten. Økt avvirkning/uttak påvirker vannets kretsløp. 27 Klimagassutslipp Redusert karbonbinding gjennom reduksjon i stående volum kan gi samlet negativ effekt

27 28 Energieffektivitet knyttet til 2. generasjons biodrivstoff Utfordringer: 1. Varmetap som er vanskelig å utnytte 2. Forbrenningsmotorer har svært lav effektivitet (8-12%) 3. Bare 5% av energien i trevirket ligger igjen på vegen

28 Barrierer for økt bruk av bioenergi i Norge Høye investeringskostnader for bioenergi/prisen på strøm Variasjon i kraftprisen Lite støtte til bioenergi Kompetanse Spotpris Oslo - NOK/MWh Jan 96 Jan 97 Jan 98 Jan 99 Jan 00 Jan 01 Jan 02 Jan 03 Jan 04 Jan 05 Jan 06 jan.07 jan.08

29 OPTIMAL BRUK AV BIOMASSERESSURSENE Konkurranse om råstoffet til varme, el og drivstoff samt fra skogindustrien Varmeproduksjon gir høyest energieffektivitet (75-90%) Marked og politikk gjør 4-5 mill m3/10 TWh økning i biovarme sannsynlig 15 TWh brutto/7-8 TWh netto til drivstoff ca 15% av transportforbruket i Norge El-biler svært effektive hybridbiler med plug-in og biodrivstoff fremtidens løsning? 30

30 31 References BOLKESJØ. T.F., TRØMBORG, E. & SOLBERG, B Bioenergy from the forest sector: Economic potential and interactions with timber and forest products markets in Norway. Scandinavian Journal of Forest Research, 21: Trømborg, E, Bolkesjø, T.F & Solberg, B. 2007: Impacts of policy means for increased use of forest-based bioenergy in Norway a spatial partial equilibrium analysis. Energy Policy 35 (2007) Trømborg, E, Bolkesjø, T. & Solberg, B. 2008: Biomass market and trade in Norway: Status and future prospects. Biomass and Bioenergy 32 (2008) Junginger, M; Bolkesjø, T; Bradley, D; Dolzan, P; Faaij, A; Heinimö, J; Hektor, B; Leistad, Ø; Ling, E; Perry, M; Piacente, E; Rosillo-Calle, F; Ryckmans, Y; Schouwenberg, P-P; Solberg, B; Trømborg, E; Walter AS, Wit, M; Developments in international bioenergy trade, Biomass and Bioenergy Vol 32, 2008 Trømborg, E. & Leistad, Ø Biomass market and trade in Norway: Status and future prospects. Country Report for IEA Task 40.

31 Utdanning innen fornybar energi ved UMB Ny bachelor i fornybar energi fra 2008 Tverrfaglig profil Stor søkning (138 på venteliste.) Stor interesse i næringslivet Helhetlig kompetanse innen fornybar energi med vekt på bioenergi, samt areal- og ressursforvaltning knyttet til ulike energiformer som vind- og vannkraft. Generell studiekompetanse Nytt masterprogram i fornybar energi fra 2010 Siv.ing i miljøfysikk og fornybar energi Masterutdanning i samfunnsøkonomi med spesialiseringsmulighet innen energiøkonomi 32

32 DEPT. OF ECOLOGY AND MANAGEMENT OF NATURAL RESOURCES (INA) 33