Prosjekter. Klimaregnskap for aluminium og Hydros klimamål

Transkript

1 Prosjekter RAPPORT Side: 1 av 10 Utarbeidet av : Sjefsingeniør, HMS og kvalitet Sign. : Leif Ongstad Verifisert av : Head of Climate Office Sign. : Bjørn Kjetil Mauritzen Godkjent av : Prosjektleder Sign. : Torkil Tyvold INNHOLD 1 Innledning Klimaregnskap for produksjon av aluminium Hovedtrinnene i produksjonen Klimaregnskap for verdens aluminiumsproduksjon og for Hydro Effekten av resirkulering Fordeler ved å benytte aluminium i visse produkter Unike materialegenskaper Aluminium i transportmidler Aluminium i bygninger Aluminium i emballasje Hydros strategi for å bli «karbon-nøytral» Forholdet til nasjonale målsettinger EU s kvotehandelssystem Forholdet til kraftbalansen i Norden og Europa Referanser... 10

2 Side: 2 av 10 1 Innledning Selv om produksjon av aluminium og produkter av aluminium medfører betydelige utslipp av klimagasser, kan fordelene ved metallets egenskaper mer enn oppveie utslippene når metallet betraktes i et livsløpsperspektiv. Et klassisk eksempel som viser hvordan aluminium har egenskaper som utkonkurrerer andre metaller er en bil som kan gjøres lettere ved å erstatte stål med aluminium og som derfor vil bruke mindre bensin, diesel eller elektrisitet. Over bilens levetid vil vektreduksjonen føre til mindre utslipp totalt sett enn om tradisjonelt stål benyttes, til tross for at produksjon av aluminium medfører større produksjonsutslipp enn stål. Og det er mange slike eksempler. I dette vedlegget er det gjort en oppsummering av de utslippene som er knyttet til produksjon av aluminium «fra vugge til grav» (eller helst «fra vugge til gjenbruk»), og av de besparelsene som kan være knyttet til å erstatte andre materialer med aluminium i ulike anvendelser. Det er også vist hvordan resirkulering påvirker disse beregningene. Hydros produksjon er allerede i dag blant de mest effektive med hensyn til å minimere utslippene i produksjonsfasen, men ambisjonen er å bli enda bedre, slik at selskapet som helhet vil være klimanøytralt i 2020, når det tas hensyn til bruksfordelene. Det er gjort sammenlikninger mellom Hydro og andre store produsenter, og ulike scenarier for å nå selskapets klimamålsetting er vist. 2 Klimaregnskap for produksjon av aluminium 2.1 Hovedtrinnene i produksjonen Figur 1 viser hovedtrinnene i produksjon av aluminiumsprodukter og de viktigste innsatsfaktorene. Bauksitt er hovedråstoffet og utvinnes i hovedsak i åpne dagbrudd i tropiske strøk. Hydros viktigste bauksittgruve er Paragominas i det nordlige Brasil. Det er en forutsetning for driften at områder som avskoges for å åpne for gruvedrift, skal gjenplantes med naturlig, lokal vegetasjon. Hydro har inngått en avtale med Universitetet i Oslo og brasilianske myndigheter og institusjoner om å forbedre gjenplantingsprogrammet for Paragominas. i, ii Det går med 4-7 tonn bauksitt for å produsere 2 tonn alumina, som igjen gir ca. 1 tonn aluminium. Figur 1: Hovedtrinnene i aluminiumsproduksjon

3 Side: 3 av 10 Alumina produseres med den såkalte Bayer-prosessen, der varm lut brukes til å løse opp aluminiumholdige mineraler i bauksitten. Uløselige stoffer filtreres fra, og aluminiumhydroksid felles ut ved avkjøling av luten. Filterkaken vaskes og kalsineres i en stor, roterende ovn til aluminiumoksid, mens luten gjenbrukes. Restproduktet fra bauksitten er et rødt, jernholdig slam (rødslam), som filtreres, vaskes for å gjenvinne lut, og deponeres i et sikret avfallsdeponi. iii Petrolkoks og bek er de viktigste råstoffene for å lage anoder. Petrolkoks er et restprodukt fra oljeraffinering, mens bek er et biprodukt fra produksjon av koks eller gass fra steinkull. Anoder produseres ved å blande koks og bek og støpe massen ut i store blokker. Disse blir så kalsinert ved høy temperatur i en anodebrennovn, slik at den ferdige anoden er fri for flyktig tjære. Anoderester, som er resirkulert fra elektrolysen, blir også brukt i anodeproduksjonen. På den måten sikres mest mulig effektiv utnyttelse av ressursene. Aluminium produseres ved elektrolytisk reduksjon i store elektrolyseceller. Typisk går det med ca. 2 kg alumina, 0,4 kg anodekull og kwh elektrisk kraft for å produsere en kilo aluminium. Støpeproduktene ut fra et aluminiumsverk er i hovedsak ekstruderingsbolter, valseblokker, tråd og barrer (ingots). Disse mellomproduktene går så til videre fabrikasjon av profiler, plater, folie, kabel og støpte produkter. Til slutt ender aluminium opp i en lang rekke produkter som vi benytter oss av hver dag. Mest typisk er kanskje deler til biler, fly og tog, men også strukturelle deler til bygninger, elektriske kabler, kjøkkenutstyr, sportsutstyr og drikkebokser er viktige bruksområder. 2.2 Klimaregnskap for verdens aluminiumsproduksjon og for Hydro I figur 2 er utslippene av klimagasser fra de ulike produksjonstrinnene sammenstilt med ett datasett som viser de offisielle gjennomsnittsverdiene for verden utenom Kina, og ett datasett for Hydro i Norge. Figur 2: Utslipp av klimagasser i tonn CO 2 -ekv. pr tonn aluminium (ingot) produsert på verdensbasis og for Hydro i Norge. (Indirekte utslipp er knyttet til kraftproduksjon for smelteverkene)

4 Nr.: Rev.: Dato: Side: PRO-F M av 10 Det fremgår at Hydros produksjon i Norge ligger bedre an enn verdens gjennomsnitt på de fleste områder, men det som gjør den største forskjellen, er bidraget fra indirektee utslipp knyttet til kraft-produksjon. verk (eller eierandeler i verk) er noe basert på vannkraft (Canada), noe på Hydros kraftpool i Norge er nær 100% vannkraftbasert. I Hydros utenlandske gasskraft (Qatar) og en mindre andel hovedsakelig på kullkraft (Slovakia, Tyskland og Australia). 2.3 Effekten av resirkulering Aluminium lar seg lett resirkulere, og energiforbruket ved omsmelting er bare 5 % av energiforbruket ved primærproduksjon. En regner at opptil 90% av all aluminium som går ut på markedet innenfor bygnings- og transportsektorene vil bli resirkulert, mens retur-raten for drikkebokser ligger på rundt 60%. iv På grunnn av lang levetid for de fleste produktene som lettest lar seg resirkulere, og en rask vekst i etterspørselen av nye produkter, så utgjør imidlertid resirkulert (brukt) aluminiumm bare rundt 20% av innsatsen i nye produkter. Nedenståendee figur viser massestrømmene i verdens aluminiumskjede for v Figur 3: Verdens massestrømmer for produksjon og resirkulering av aluminium (2011) Denne figuren viser også at 75% av all aluminium som noen gang er blitt produsert siden 1888, fortsatt er i bruk, noe av det etter mange runder i resirkulering. Denne mengden av aluminium i bruk utgjør en energibank for fremtidig bruk og gjenbruk. Spriket mellomm andelen av resirkulert metall i nye produkter (rundt 20% %) og andelen som forventes resirkulert utgjør en utfordring i et klimaregnskap. Mange klimaregnskaps- Dette modeller tar bare hensyn til resirkulert innhold, og ikke til det som vil bli resirkulert. «straffer» aluminium i forhold til materialer med høyere omløpshastighet og/eller mindre vekst i markedet. Resirkuleringsgraden er høyest for produkter av en viss størrelse (bygningsartikler og bildeler (opp mot 90%) fordi resirkulering da har god lønnsomhet. For emballasjee for drikkevarer (øl- og mineralvannsbokser) er resirkuleringsgraden høy (90%) i de landene som har tilrettelagt gode retur- og panteordninger, men relativt lav (30%) i land uten slike

5 Side: 5 av 10 ordninger. For tynn folie er resirkulering mulig, men teknisk og økonomisk vanskelig. Men folie som havner i søppelforbrenning gir et positivt energibidrag i forbrenningen, og det er et uutnyttet potensiale for å gjenvinne aluminium fra asken fra forbrenningsanlegg. vi 3 Fordeler ved å benytte aluminium i visse produkter 3.1 Unike materialegenskaper Aluminium har unike egenskaper som for visse bruksområder gir en fordel i bruksfasen i forhold til et klimaregnskap. Lav vekt: Aluminium har en tetthet på 2,7 g/cm 3, som er 1/3 av tettheten for stål. Når aluminium legeres med mindre mengder tilsatsmetaller, kan man få styrkemessige egenskaper som konkurrerer med stål. Når dette utnyttes i transportmidler, reduseres energiforbruket på grunn av lavere vekt. Korrosjonsbestandighet: Aluminium danner raskt en tynn film av aluminiumoksid på overflaten, som beskytter metallet mot videre korrosjon. Denne egenskapen bidrar til at produktene lever lenger og med mindre behov for vedlikehold enn konkurrerende materialer. Dette bidrar til mindre klimagassutslipp. God ledningsevne: I forhold til vekt har aluminium dobbelt så høy ledningsevne som kobber, og blir derfor i utstrakt grad brukt i elektriske kraftkabler og linjer. Høy refleksjon: Aluminium blir mye brukt i lysarmatur på grunn av sin høye evne til å reflektere lys og varme. Dette bedrer energiutnyttelsen. Lys- og lufttett, uten lukt og smak, ikke giftig: Aluminium kan valses ned til folie med en tykkelse på under 0,007 mm, tilsvarende 1/7 av tykkelsen på et hårstrå. Når folien er så tynn brukes den i emballasje som preserverer mat- og drikkevarer på en effektiv måte. Lav vekt sparer transportenergi, og preserveringen medfører redusert kjølebehov for for eksempel drikkevarer, og gir lengre holdbarhet og dermed mindre tap av mat- og drikkevarer som blir bedervet. Formbarhet: Aluminium kan lett formes i kompliserte former som kan utnyttes i for eksempel bygningskonstruksjoner, hvor bl.a. lang levetid er en fordel. I moderne «passivhus» kan aluminium i stor grad utnyttes i husenes energisystemer (solfangere) og til solskjerming (redusert kjølebehov). I det etterfølgende er det vist noen regneeksmpler som viser hvordan disse fordelene kan gi netto besparelser i et klimaregnskap i forhold til bruk av andre materialer. 3.2 Aluminium i transportmidler På verdensbasis står transportsektoren for ca. 19% av energiforbruket og en tilnærmet like stor andel av CO 2 -utslippene. Redusert vekt av biler, tog og fly betyr mindre energibehov til fremdrift. I en beregning gjort av IFEU vii fremkommer følgende: 100 kg vektreduksjon for en gjennomsnittsbil vil over levetiden redusere bensinforbruket med 800 liter. Tilsvarende CO 2 -reduksjon er i underkant av 1900 kg 100 kg aluminium kan erstatte 200 kg stål Korrigert for forskjellen i klimagassutslipp i produksjon av aluminium og stål blir netto utslippsreduksjon ca kg over bilens levetid.

6 Side: 6 av 10 Potensialet i hele verdens transportsektor ble anslått til en utslippsreduksjon på 220 millioner tonn pr. år (tilsvarende 4 ganger Norges utslipp) forutsatt realistiske scenarier for overgang til aluminium. Etter at denne studien ble gjort, har teknologiutviklingen gjort det mulig og realistisk med enda høyere andel aluminium i biler. Bruk av aluminium i karosseriet var tidligere forbeholdt enkelte luksusbiler, men det er nå en klar tendens til at bilfabrikanter tør å ta slik teknologi i bruk også i middelklasse-segmentet. Dette vil øke potensialet for reduserte klimagassutslipp vesentlig. 3.3 Aluminium i bygninger Bygninger står for 40% av verdens energikonsum, og energieffektive bygninger er derfor av avgjørende betydning for å redusere energiforbruket og CO 2 -utslippene. Aluminium har egenskaper som kan utnyttes i mange sammenhenger for å redusere energiforbruket i bygninger, for eksempel: Avanserte fasadeløsninger med integrering av solskjerming, solceller og ventilasjon Fasadekledning og vinduer med lang levetid og lite vedlikehold Klimagevinstene ved bruk av aluminium i bygninger er vanskelig å kvantifisere, fordi det er mange konkurrerende materialer, og det stadig skjer en utvikling av nye bygningskonsepter. En beregning for tyske klimaforhold viste at bruk av solskjermer av aluminium ga en nettogevinst i form av redusert kjølebehov i bygg allerede etter mindre enn ett års drift. viii Man kan imidlertid oppnå tilsvarende med andre materialer, og da blir det andre kriterier som tilsier valg av aluminium (eks. holdbarhet, lite vedlikehold, pris). Men regnestykket viser at klimabelastningen i produksjonsfasen i dette tilfellet blir ubetydelig i forhold til gevinsten i bruksfasen. Hydro deltar aktivt i forskjellige fora for å utvikle bygningskonsepter som kan klassifiseres som «passiv-hus» eller «pluss-hus». Et forsøkssenter i Wicona i Tyskland har vært i drift i flere år med netto produksjon av kraft ut på nettet. Kontorkomplekset på Kjørbo i Sandvika ble nylig ferdig renovert, og forventes å bli en nettoprodusent av energi. ix Bruk av aluminium er en viktig del av disse løsningene. 3.4 Aluminium i emballasje Bruk av aluminium i øl- og mineralvannsbokser kan gi en positiv klimagevinst forutsatt at man har effektive returordninger. Gevinsten knytter seg primært til lavere vekt, som under transport reduserer energiforbruket. Dette kan mer enn oppveie høyere energiforbruk for å produsere emballasjen med aluminium. En tysk studie ga følgende rangering av ulike typer drikkevareemballasje: x

7 Side: 7 av 10 Figur 4: CO 2 -utslipp i kg pr liter drikkevare Beregningen er følsom for gjennomsnittlig kjørelengde og for resirkuleringsgraden for aluminium. Bruk av aluminiumsfolie i emballasje for mat- og drikkevarer er gunstig i forhold til holdbarhet. Folien er tett, og medfører at for eksempel frukt-juice kan lagres lenge ved romtemperatur i stedet for å måtte kjøles ned. Det trengs bare 1,5 gram folie i en 1-liters drikkekartong. Hvis bruk av aluminium medfører 4 dagers lagring i romtemperatur i stedet for i kjølerom, så spares 117 gram CO 2 -utslipp knyttet til kjøling. Om man ganger dette opp Hydros produksjon av folie for mat- og drikkeemballasje, så er den potensielle besparelsen 2 millioner tonn CO 2 per år. Et minst like viktig aspekt er at god matpreservering medfører mindre kasting av mat som blir bedervet. Det er anslått at rundt 20% av verdens menneskeskapte CO 2 -utslipp er knyttet til matproduksjon. FNs matvare- og jordbruksorganisasjon (FAO) anslår at matavfallet å utgjøre 1/3 av den globale matproduksjonen. xi Noe av dette tapet er knyttet til dårlig preservering, og økt bruk av aluminiumsemballasje vil bidra til å redusere dette tapet. 4 Hydros strategi for å bli «karbon-nøytral» Hydro har en ambisjon om å bli karbon-nøytrale i Målsetningen bygger på tre elementer: Reduksjon av egne utslipp og lavere energiforbruk Økt resirkulering av skrap Utslippsreduksjoner i bruksfasen av aluminium Utbygging på Karmøy vil bidra positivt mot denne målsetningen. Bruk av fornybar vannkraft og lavere energiforbruk er viktige elementer for å oppnå karbon nøytralitet. Videre kan

8 Side: 8 av 10 erfaringer og teknologiutvikling fra pilotprosjektet bidra til å gjøre Hydros øvrige verk mer energieffektive i fremtiden. 5 Forholdet til nasjonale målsettinger Norges klimamålsettinger er svært ambisiøse, og inneholder både mål om reduksjoner i nasjonale utslipp og bidrag til å redusere globale utslipp. I «Klimameldingen» xii, som danner grunnlaget for et tverrpolitisk «klimaforlik», heter det blant annet: «I tråd med klimaforliket vil den norske klimapolitikken være innrettet mot følgende overordnede mål: Innenfor Kyoto-protokollens første forpliktelsesperiode, vil Norge overoppfylle Kyotoforpliktelsen med 10 prosentpoeng. Norge skal fram til 2020 påta seg en forpliktelse om å kutte de globale utslippene av klimagasser tilsvarende 30 pst. av Norges utslipp i Norge skal være karbonnøytralt i Som en del av en global og ambisiøs klimaavtale der også andre industriland tar på seg store forpliktelser, skal Norge ha et forpliktende mål om karbonnøytralitet senest i Det innebærer at Norge skal sørge for utslippsreduksjoner tilsvarende norske utslipp i 2030.» Dessverre vil en utbygging på Karmøy slå negativt ut i det nasjonale regnskapet, med en utslippsøkning på nærmere 0,5 millioner tonn ved full utbygging. Videre er det slik at de tiltakene i utlandet som kan gi Norge regnskapsmessig «karbon-kreditt» er begrenset til konkrete prosjekter med en klar sammenheng mellom tiltak og utslippsreduksjon. Økt bruk av aluminium vil ikke kunne gi den type kreditter i det nasjonale regnskapet. Etterspørselen etter aluminium vil imidlertid ikke bli noe mindre om man ikke bygger ut på Karmøy, og det er da overveiende sannsynlig at ny kapasitet vil bli bygget ut i land med som produserer aluminium med et høyere CO 2 fotavtrykk enn Norge. Utslippsøkningen knyttet til energiproduksjonen vil da kunne bli mange ganger større enn den direkte utslippsøkningen ved produksjon på Karmøy («karbonlekkasje»). Dette er illustrert i figur 5: Figur 5: CO 2 -utslipp (i tonn) knyttet til produksjon av tonn aluminium på Karmøy sammenliknet med gass- eller kullbasert produksjon.

9 Side: 9 av 10 En klimapolitikk som bare tar hensyn til det nasjonale regnskapet vil derfor kunne ha som konsekvens at de globale utslippene øker 4-8 ganger mer enn om man satser på vannkraftbasert produksjon i Norge. 6 EU s kvotehandelssystem Aluminiumsindustrien ble i 2013 en del av EUs kvotehandelssystem (ETS) og er dermed kvotepliktig. På grunn av faren for «karbonlekkasje» til land som ikke har kostnader knyttet til CO 2 -utslipp, har industrien fått frikvoter. Karbonlekkasje innebærer at industri stenger eller flytter til regioner som ikke har, eller har lavere, kostnader knyttet til utslipp av klimagasser. Dersom produksjon flyttes til regioner med mindre klimavennlig produksjon kan resultatet bli høyere globale CO 2 -utslipp. Frikvotene tildeles industrien på bakgrunn av benchmarks satt av EU, noe som innebærer at de som slipper ut mer enn «benchmark» vil måtte betale for dette i form av å kjøpe kvoter for å gjøre opp forskjellen mellom «benchmark» og faktiske utslipp. I inneværende periode vil mengden frikvoter gradvis reduseres (-1,74 % per år), noe som gradvis vil svekke EUs industri konkurransemessig dersom andre land og regioner ikke innfører en kostnad på CO 2 -utslipp. 7 Forholdet til kraftbalansen i Norden og Europa Full utbygging på Karmøy vil medføre en økning i det innenlandske elektrisitetsforbruket på 4 Twh, eller rundt 3% av Norges normalproduksjon. Produksjonen av kraft kan variere med +/ % i forhold til et normalår, avhengig av nedbør og tilsig. Etterspørselen varierer også noe i forhold til avvik fra normaltemperaturen. Dette gjør at Norge i noen år er nettoimportør av kraft, mens vi i noen år er nettoeksportør. En forbruksøkning i Norge vil redusere eksporten fra Norge, eller øke importen dersom vi er i en importsituasjon. I et kort tidsperspektiv vil effekten av økt kraftforbruk i Norge bli: Vannverdien i Norge vil stige, slik at det må høyere pris til i omkringliggende områder før handelen skal snu fra import til eksport På en vanlig dag vil antall timer i lavlast med import øke I dagens situasjon vil dette typisk være kullkraft I virkeligheten er dette mer komplekst, pga. sterkt varierende sol- og vindkraft, og start/stop kostnader for kullkraft Detaljerte modellsimuleringer med fin tidsoppløsning må til for å kvantifisere effekten. På lengre sikt kan investeringer både på tilbudssiden og etterspørselssiden endres av økt kraftforbruk i Norge, på grunn av økte kraftpriser: Etterspørselen faller marginalt i de mest prisfølsomme segmentene Tilbudet av både kommersiell termisk kapasitet (kullkraft eller gasskraft) på markedsvilkår og subsidiert fornybar produksjon kan øke Kommersiell termisk kapasitet kan øke som følge av høyere kraftpris Fornybar kraftproduksjon kan øke dels som følge av økte kraftpriser og dels dersom høyere forbruk gir økt politisk bestemte produksjonsvolumer Men de totale CO 2 utslipp i EU er gitt gjennom EU s CO 2 -kvotesystem (ETS), slik at kun prisen på CO 2 -kvoter kan påvirkes av økt kraftforbruk i Norge, ikke de totale utslippene.

10 Side: 10 av 10 CO 2 utslippene kan bare øke dersom økt kraftforbruk fører til at skruen strammes mindre til (dvs. at utslippskvotene øker) i neste ETS-periode som følge av mer forbruk. Modellsimuleringer som Hydro Energi har gjort tilsier at et merforbruk i Norge på 4 TWh kan gi en utslippsøkning på 1 millioner tonn CO 2 i Europa, hvis en slik forbruksøkning utløser en økning i kvotevolumet. Hvis kvotevolumet fastholdes, vil effekten på CO 2 -utslipp være null. 8 Referanser i /Set-ambitious-goals---yet-take-into-account-how-demanding-they-are/ ii %20Annual%20Report% final.pdf iii iv v IAI: Aluminium Recycling, OEA Congress, Duesseldorf, February (2013) vi EAA Fact sheet, februar Alu_recovery_bottom_ashes_FEB14.pdf vii IFEU: Energy savings by lightweighting (2004) viii Klimawirkungen des Material- und Produktstroms von Hydro Aluminium Rolled Products ix x Life cycle assessment of various packaging systems for beer. IFEU, mai xi FAO (2011) Global Food Losses and Food Waste: xii Meld. St. 21 ( ), Norsk klimapolitikk