Biodrivstoff fram mot potensialer og anvendelsesområder

Transkript

1 Biodrivstoff fram mot potensialer og anvendelsesområder Biomasse er biologisk materiale fra levende eller nylig døde organismer, som trær, avlinger, gress, matavfall, røtter m.m. I sammenheng med energirelaterte sammenhenger inkluderes ofte også avfall. Biodrivstoff er drivstoff bestående av eller laget fra fornybare biologiske råmaterialer. Biodrivstoff kan være flytende (bioetanol og biodiesel) eller i gassform (biogass). Det er mange typer råmaterialer som kan inngå, og dette gjør at spørsmålet om hva biodrivstoff er kan virke litt komplisert. Plantene som dyrkes har gjerne et høyt innhold av sukker, stivelse eller oljer. Dette kan for eksempel være sukkervekster, mais, raps og soya, eller skog, tare eller rester fra jordbruksproduksjon som halm eller maisplanter. Råstoff for biodrivstoff omfatter også bruk av avfallsressurser som frityrolje, mat- og biologisk industriavfall og mindre sortert avfall. Verden produserer i dag ca TWh/år biomasse til mat, fôr og fiber. I tillegg kommer TWh/år bioenergi, hovedsakelig varmeproduksjon (IEA ). Klimapanelet har derfor, gjennom en spesialrapport fra , foretatt en ekspertgjennomgang av all tilgjengelig vitenskapelig litteratur om biomassepotensial for energiproduksjon. Det er imidlertid stor usikkerhet knyttet til markedsmessige og politiske vilkår, og er svært avhengig av hvor mye man klarer å øke produksjon av mat og fôr, samt tre- og tremasseprodukter. Figur 1: Potensial for bioenergi frem mot KildeIPCC IEA World Energy Outlook IPCC 2011 Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation special report of the Intergovernmental Panel on Climate Change

2 2 Det er mange forutsetninger og hensyn som knyttes opp til hva som er biomassepotensialet. IPCC spesialrapport skal ha hensyntatt politisk rammeverk som sikrer god styring av arealbruk og store forbedringer i jordbruksproduksjonen. Den tar også hensyn til begrensninger i tilgang på vann, beskyttelse av biologisk mangfold, forringelse av jord og konkurranse med matproduksjon. Figuren over illustrerer dette. Rester fra skog- og matproduksjon og organisk avfall er med liten usikkerhet estimert til rundt TWh/år (innenfor et intervall fra TWh/år), men hva som vil og bør ende opp som energi er mer usikkert. Fra annen skogbruksaktivitet er estimatet TWh/år. Overskuddsarealer, bedret produksjon på eksisterende land og beiteland er lavt estimert til TWh/år, og vannknappe, marginale og degraderte områder kan utgjøre et potensial på TWh/år. Med store forbedringer i teknologi og jordbruksproduksjon antas dette å utgjøre et potensial på TWh/år. Til sammen utgjør dette det tekniske potensialet, og det krever stor politisk innsats for at det skal realiseres. Det er derfor realistisk å se for seg en lavere bruk av biomasse. Med tidligere nevnte begrensninger i bruken, konkluderer derfor rapporten med at det realistiske potensialet er TWh/år fram mot Potensialet for økt bruk av biomasse er altså stort, og det er realistisk å se for seg at det nesten er mulig å doble bruken av biomasse uten konkurranse med mat eller skogbruksaktiviteter. Som nevnt er det mange faktorer som påvirker hva potensialet er og hva det kan være, - under gitte forutsetninger og hensyn. Biomassepotensialet vil derfor alltid være gjenstand for diskusjon og debatt. Det kan derfor være lurt å ta for seg studier som er gjennomført med visse kriterier til grunn. En vitenskapelig studie 3, publisert høsten 2013, har sett på det globale biomassepotensialet under EUs bærekraftskriterier (RED 2009/28/EC). Her konkluderes det med at ut fra et teoretisk potensial på TWh/år, er det om lag 10 %, eller TWh/år, som kan utnyttes uten å komme i konflikt med bærekraftshensyn. Dette inkluderer ikke rester fra skog- og matproduksjon, og akvatisk biomasse. Biodiversitet, skogvern og krav til klimaeffekt er kravene som ekskluderer mest areal (29 %). Studiet har ekskludert alt areal brukt til matproduksjon i år 2000 og for å unngå iluc-problematikken. Det er imidlertid grunn til å anta at verden på sikt vil trenge mer jordbruksareal, - i tillegg til økt produktivitetsvekst, for å fø en voksende befolkning. Når og hvor mye er imidlertid gjenstand for diskusjon. Studiet har heller ikke med rester fra skog- og matproduksjon som, i følge IPCC sin spesialrapport, kan utgjøre et betydelig potensial. Uavhengig av hvilke biomassepotensial som legges til grunn er det rom for en betydelig økning i bruk av biomasse uten å komme i konflikt med ulike bærekraftshensyn. Dersom vi ser på potensialet fram 3 Schueler, V., Weddige, U., Beringer, T., Gamba, L. og Lamers, P. Global biomass potenials under sustainability restrictions defined by the European Renewable Energy Directive 2009/28/EC. GCB Bionergy (2013) 5 p

3 3 mot 2030 må vi legge til grunn at det er lavere enn mot Det er kortere tid til 2030, og derfor mindre usikkert hva som er mulig å få til. Studien som tar utgangspunkt i EUs bærekraftskriterier, - samt legge til noe av potensialet for rester fra skog- og matproduksjon ( TWh), er dermed naturlig og konservativt. I tillegg kan man se for seg, slik IEA har gjort, at bruken av biomasse til varme vil gå ned, noe som frigjør biomasse til andre formål. I følge IEA brukes det ca TWh til transport globalt i dag, - ca. 17 % av verdens energiforbruk. Drivstoffbehovet i ulike sektorer vil avhenge av hvordan teknologiutviklingen vil være og innslaget av elektrisitet og hydrogen. I tabellen under er sektorene med færrest alternativer på kort og mellomlang sikt skilt ut. Alle tall i TWh. Sektor Forbruk i dag Økning Forbruk 2035 Luftfart Marin bunkring Veifrakt Annen transport Totalt Figur 2: Energiforbruk globalt i transportsektoren i dag og i Kilde: IEA. Teoretisk sett ville vi kunne konvertert all transport til biodrivstoff gitt dagens forbruk. Det vil imidlertid ta tid å øke produksjonen av biomasse og transportbehovet i verden er også økende. Biodrivstoff konkurrerer også med biomasse til andre formål. Ser vi på de mest krevende delene av transportsektoren å konvertere til andre fornybare drivstoff, luft-, sjøfart og tungtransport utgjør dagens energibehov TWh, økende til TWh i I overskuelig framtid vil biodrivstoff derfor kunne dekke et stort behov, - selv om vi ikke når det antatte potensialet på TWh. I dette notatet er det fokusert hovedsakelig på bruk av biomasse til biodrivstoff, og det viser at det er teoretisk mulig å minimum øke biomasseproduksjonen tilsvarende dagens energiforbruk i transportsektoren. Samtidig er det behov for å ta inn noen ytterligere faktorer. For det første er det ikke gitt at hele energipotensialet kan omsettes til biodrivstoff. Alle vekster vil ikke være like godt egnet og gi like høyt utbytte gjennom en produksjon av biodrivstoff. Selv om det er grunn til å forvente betydelige forbedringer i produksjonsteknologiene, så vil det være et energitap i prosessene. Det er ikke gitt at man vil kunne klare å utnytte overskuddsenergi fra prosessene. På den andre siden er det mulig å se for seg endringer i hva som dyrkes i dag og hvordan disse vekstene brukes. I dag brukes det ca TWh bioenergi, og ifølge IEA er dette stort sett bioenergi som brukes til varme. Utviklingen i produksjon av fornybar energi, som vind og sol, bedre bygningsteknikk og økende velstand, tilsier at det er mulig å se for seg en reduksjon i bruken bioenergi til varme, men befolkningsvekst og utfasing av fossil oppvarming virker samtidig i motsatt retning. Uansett hvilke krefter som virker sterkest er det grunn til å se for seg en nedgang i bruken av bioenergi til oppvarming. Det skyldes at bruken av bioenergi til varme i dag skjer med teknologiske løsninger med lav virkningsgrad, eksempelvis åpen ild til matlaging i utviklingsland. Her ligger det store

4 4 forbedringspotensialer, - også mht. andre aspekter enn de energimessige, i en overgang til bedre forbrenning eller nye løsninger som solenergi. Videre vil en utfasing av fossil oppvarming ofte innebære at eventuelle løsninger med bioenergi til oppvarming er mer moderne og med høyere virkningsgrad. Forholdet er dermed neppe en til en når et gammelt kullkraftverk eller oljedrevet fjernvarme erstattes med en ny løsning med forbrenning av biomasse. Biodrivstoffets fordel i transportsektoren er at den i stor grad kan benytte eksisterende infrastruktur, brukes i eksisterende transportflåte og blandes med fossilt drivstoff. Dette gjør at den raskt kan bidra til en utfasing av fossilt. Samtidig har det skjedd en svært positiv teknologiutvikling for kjøretøy som benytter elektrisitet og hydrogen. Disse utslippsfrie energibærerne vil være et bedre alternativ enn forbrenningsmotorer med biodrivstoff og ha lavere utslipp, - der det er teknisk mulig. Teknologiene utnytter også mer av energi til framdrift for kjøretøyet enn det forbrenningsmotoren klarer. Dette gjør at det vil være bra å «prioritere» disse teknologiene sterkere der det er mulig. Uavhengig av hvordan vi antar at utviklingsbanen for bioenergi til oppvarming vil bli, så er det ikke gitt at vi bør erstatte all energibruken i transportsektoren med biodrivstoff. Dette skyldes at biomasse er en mer begrenset ressurs enn fornybar energi fra vind, vann og sol. Biomasse har unike egenskaper ved å være en leverandør av fornybart karbon til materialer, kjemi og prosesser. Det er derfor viktig å ha et bredere bruksperspektiv enn bare energi. Samtidig er det visse deler av transportsektoren som foreløpig ikke har andre alternativer til fossilt drivstoff enn biodrivstoff. Dette gjelder luft, skip og tungtransport. Norge er et land som er rikt på naturressurser av alle slag, men sammenlignet med mange andre land utgjør det dyrka og dyrkbare arealet vårt en liten andel. Selvforsyningsgraden av mat baserte på norske ressurser er 43 % ifølge tall fra Helsedirektoratet 4. Selv om det er store ambisjoner knyttet til å øke produksjonen, så vil det i Norge som ellers i verden være slik at mat har forrang. Selv om det kan ligge et potensial i noe bedre utnyttelse av rester og sidestrømmer fra jordbruksproduksjon, er potensialet begrenset. Figur 3: Biomassepotensialet i Norge. Kilde: Rambøll/NMBU for NVE, Potensialet knyttet til biodrivstoffproduksjon fra avfall er betydelig større enn dagens produksjon, men begrenset i en større sammenheng. Norge er et lite land med en spredt befolkning. 4

5 5 Miljødirektoratet har anslått et realistisk potensial for biogassproduksjon i Norge til 2,1 TWh 5, som er i overkant av estimatene til rapporten «Bioenergi i Norge» (Rambøll og NMBU 2014). 32 % av ressursgrunnlaget er fra husdyrgjødsel, 22 % fra industriavfall og 14 % fra matavfall. Selv om det vil være mulig med betydelig økning i produksjon av biodrivstoff fra husholdnings- og næringsavfall o.l. er det ikke her Norge har sine største biomasseressurser. Skogen utgjør den store biomasseressursen i Norge. Tilveksten er i dag betydelig større enn avvirkningen i skogen og denne utviklingen er ventet å fortsette. Hogstavfall er lite utnyttet. Det realistiske biomassepotensialet er anslått til 16,5 17,2 TWh, og det er da tatt hensyn til gjeldende miljørestriksjoner, økt skogvern, at avvirkningen er innenfor balansekvantumet og gjeldende energipriser. Det teoretiske potensialet er høyere, og inneholder arealer som i dag ikke er økonomisk drivverdige. På lengre sikt kan havet bli en stor kilde for biomasseproduksjon i Norge og det kan her ligge et stort potensial for biodrivstoff. I tidligere nevnte rapport er det antatt at alger kan bli kommersielt fram mot 2030, men potensialet er foreløpig bare anslått til 0,7 TWh. Prismekanismer spiller inn og figuren under viser kostnadene knyttet til ulike ressurser. Samlet sett viser den at det er mulig å tilgjengeliggjøre ca. 20 TWh bioenergiressurser til en kostnad under 30 øre/kwh. Figur 4: Ressurskostnader for bio. Kilde: Rambøll/NMBU for NVE, Halmressursen er trukket ut av dette tallet for å unngå dobbeltelling

6 6 Det omsettes ca. 2,4 milliarder liter diesel og 1,1 milliarder liter jet-fuel i Norge i dag. Basert på trenden fra er det forventet en økning i energibruken i transportsektoren. I oversikten hentet fra arbeidsgrunnlaget for Nasjonal Transportplan har luftfarten et energiforbruk på ca. 8 TWh og øker til ca. 11 TWh og skipsfart 10 TWh og økende til 17 TWh i Med utgangspunkt i dagens biomassepotensiale vil det ikke være mulig å dekke all energiforbruk i disse to sektorene med biodrivstoff produsert på norsk biomasse. Når vi i tillegg må ta med tungtransport blir bildet mer tydelig. Figur 5: Energibruk til norsk transport Kilde: Civitas for NTP. Potensialet for økning i produksjon av biomasse er stort både internasjonalt og nasjonalt. Samtidig skal biomasse spille mange roller inn i et samfunn uten bruk av fossil energi og råstoff. På kort sikt vil det gi store klimakutt og være bærekraftig tilgang på biomasse til å erstatte fossilt drivstoff med biodrivstoff i alle transportsegmenter, men det bør stimuleres til en overgang til helt utslippsfrie alternativer. Utviklingen innenfor el- og hydrogenkjøretøy bør derfor være bestemmende på lang sikt for hvor mye biomasse det er behov for i transportsektoren.

7 7 De områdene hvor det er mest krevende å ta i bruk utslippsfritt drivstoff bør ha størst fokus på en overgang til biodrivstoff. Dette gjelder fly, skip og tungtransport. På sikt vil det være her biodrivstoff kan, skal og bør brukes. Norge har ikke nok nasjonale biomasseressurser til å erstatte dagens eller morgendagens energibehov i transportsektoren. Det vil være behov for importert biodrivstoff både på kort og lang sikt. Dette gjelder selv med en storstilt overgang til el- og hydrogenkjøretøy på vei, - slik teknologien ser ut i dag. På lengre sikt, - etter 2030, kan det tenkes at alger vil kunne bidra med en stor produksjon i Norge, men det er foreløpig for usikkert til å si noe sikkert om.