Scenarier for globale CO 2 -utslipp

Scenarier for globale CO 2 -utslipp Aage Stangeland, Bellona, 29. mai 2007 * Oppsummering Ifølge FNs klimapanel må globale CO 2 -utslipp reduseres med 50 til 80 prosent innen 2050 for å unngå at global oppvarming medfører katastrofale konsekvenser. Utviklingen i globale CO 2 -utslipp er sterkt avhengig av hvilke utslippsreduserende tiltak som iverksettes, og scenariene for CO 2 -utslipp i 2050 viser derfor sterkt varierende resultater. Dersom dagens utvikling fortsetter vil CO 2 -utslippene ifølge det Internasjonale Energibyrået (IEA) mer enn fordobles frem mot 2050. IEAs analyser viser videre at økt satsing på miljøvennlig teknologi kan medføre store utslippsreduksjoner slik at globale CO 2 -utslipp i 2050 kan bli 27 prosent lavere enn dagens utslipp. Ingen av IEAs scenarier indikerer at det er mulig med 50 til 80 prosent reduksjon i globale CO 2 -utslipp innen 2050. Tilstrekkelig reduksjon i globale CO 2 -utslipp vil derfor kreve langt sterkere tiltak enn det IEA legger til grunn i sine analyser. 1. Introduksjon Ifølge FNs klimapanel (IPCC) vil økte utslipp av klimagasser medføre at gjennomsnittlig globale temperatur øker med 1,1 til 6,4 o C i det 21. århundre [1]. En temperaturøkning på over 2 o C vil medføre alvorlige konsekvenser og ifølge FNs klimapanel bør det derfor iverksettes tiltak for å redusere globale CO 2 -utslipp med 50 til 80 prosent innen 2050 [2]. Konsekvensene av en for høy global oppvarming kan bli nedsmelting av isbreer, noe som vil redusere globale vann- og matressurser. Havnivået vil øke, og sammen med mer ekstremvær, flere tørkeperioder og mer oversvømmelser, vil dette resultere i 200 millioner klimaflyktninger. Økosystemer kan dø ut og 15 til 40 prosent av jordens arter står i fare for å bli utryddet [3,4, 5]. Det Internasjonale Energibyrået (IEA) har publisert flere rapporter med detaljerte analyser av fremtidig globalt energibehov og resulterende CO 2 -utslipp. I rapporten World Energy Outlook 2006 [6] analyseres verdens energibehov frem mot 2030 og scenarier for CO 2 -utslipp presenteres. I rapporten Energy Technology Perspectives 2006 [7] har IEA utført en grundig analyse på hvordan en storstilt satsing på miljøvennlig teknologi kan bidra til å redusere globale CO 2 - utslipp frem mot 2050. Ingen av disse rapportene tilsier tilstrekkelige reduksjoner i globale CO 2 -utslipp til å stabilisere klimaet. Dette paperet gir en analyse av IEAs scenarier for fremtidig energibehov og resulterende CO 2 -utslipp. Hensikten er å gi en oversikt over forventet utvikling i fremtidige globale CO 2 -utslipp ut fra forutsetningene som tas i disse scenariene. IEAs scenarier vil også bli sammenlignet med scenarier publisert av FNs klimapanel. Paperet vil videre gi en oversikt over hvilke utslippsreduserende tiltak IEA foreslår. Scenarier for globalt energibehov og globale CO 2 -utslipp presenteres i henholdsvis kapittel 2 og 3. En diskusjon av scenariene er gitt i kapittel 4 før konklusjoner presenteres i kapittel 5. * Dr. Aage Stangeland, Rådgiver i Bellona, Postboks 2141 Grünerløkka, 0505 Oslo, e-post: aage@bellona.no 1

2. Scenarier for energibehov 2.1. Referanse scenario (RS) og alternativt scenario (APS) Menneskeskapte CO 2 -utslipp er hovedsaklig et resultat av at vår energiproduksjon er basert på fossilt brensel. For å kunne forutsi fremtidige CO 2 -utslipp er det derfor nødvendig med en grundig analyse av fremtidig energibehov. IEA har etablert to scenarier for fremtidig energibehov [6], et referansescenario (Reference Scenario, RS) og et alternativt scenario (Alternative Policy Scenario, APS). RS er et business-as-usual -scenario hvor dagens utvikling forventes å fortsette frem mot 2030. IEA karakteriserer selv referansescenarioet, RS, som ikke-bærekraftig, fordi dette scenarioet vil medføre en kraftig økning i CO 2 -utslipp og et energibehov som overskrider ressursgrunnlaget. IEAs alternative scenario, APS, er derfor etablert for å identifisere hvor mye tiltak som i dag er under vurdering kan bidra til å gjøre verdens energiforsyning mer bærekraftig frem mot 2030. Disse tiltakene omfatter: Kraftig økning i produksjon av biodrivstoff. Mer bruk av biomasse til oppvarming i den vestlige verden. Etablere fiskale insentiver for å fremme fornybar energiproduksjon. Øke atomenergiproduksjon. Etablere direktiver for økt energieffektivitet i bygninger. Økt satsing på teknologier for å redusere utslipp fra kullkraft (ofte kalt Clean Coal). De to mest opplagte tiltakene for å redusere CO 2 -utslipp er økt satsing på energieffektivisering og økt produksjon av fornybar energi. I APS legges det til grunn en langt sterkere satsing på både energieffektivisering og fornybar energi enn i RS, noe som gjenspeiles i figur 1 hvor APS tilsier lavere energibehov enn RS. Primært energibehov (10 18 J/år) 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Globalt OECD ikke-oecd 1990 2000 2010 2020 2030 Figur 1 - Primært energibehov. Heltrukne linjer representerer IEAs alternative scenario (APS) og stiplete linjer representerer IEAs referanse scenario (RS). Det globale energibehovet er sterkt økende, blant annet på grunn av en kraftig befolkningsøkning samt en sterk økonomisk vekst i folkerike land som Kina og India. Ifølge RS forventes det 50 prosent økning i verdens energibehov innen 2030. APS tilsier betydelig mindre økning i energibehovet. Fra figur 1 ser man at veksten i energibehov hovedsakelig vil komme i den fattige del av verden, representert ved ikke-oecd land i figuren. 2.2. Energikilder De viktigste energikildene er i dag fossile brensler. Selv om det forventes en kraftig økning i fornybar energiproduksjon vil fossilt brensel fremdeles være den viktigste energikilden i 2030. Figur 2 viser hvor vi får energien vår fra både i dag og i 2030. Fra denne figuren ser man at de ulike energikildene vil ha nesten samme markedsandel i 2030 som i dag. Dersom IEAs alternative scenario, APS, legges til grunn vil fossilt brensel dekke 77 prosent av energibehovet i 2030. Det vil si kun en moderat nedgang fra dagens andel på 81 prosent. Fornybare energikilder som sol-, vind-, bølge-, tidevann- og geotermisk energi er representert som andre fornybare i Figur 2 og slike fornybare kilder har potensial til å tredoble sin markedsandel frem mot 2030. 2

Figur 2 - Primært globalt energibehov fordelt på energikilder. Til venstre: 2004. I midten: 2030 ihht. IEAs referansescenario (RS). Til Høyre: 2030 ihht. IEAs alternative scenario (APS). Arealet av kakene gjenspeiler forholdet mellom det totale energibehovet. Selv om dette innebærer en formidabel økning i fornybar energiproduksjon, betyr dette at markedsandelen kun øker fra 1 prosent i dag til 3 prosent i 2030 i henhold til APS. Den totale andelen fornybar energi, dvs. summen av vannkraft, biomasse, avfall og andre fornybare kilder kan kommer opp i 16 prosent i 2030 hvis APS legges til grunn. Dette innebærer at fornybar energiproduksjon ikke vil være tilstrekkelig for å dekke opp for det kraftig økende energibehovet. Frem mot 2030 vil det være et gap mellom potensialet for fornybar energi og det totale energibehovet. Dette gapet må fylles med fossilt brensel, og verden vil derfor være avhengig av fossilt brensel i lang tid fremover. 2.2. Energibehov fordelt på sektorer Energibehovet kan grovt sett deles inn i fire sektorer; kraftproduksjon, transport, industri og andre kilder (boliger, kontorbygninger, jordbruk, etc). Fra figur 3 fremgår det at energibehovet er størst i kraftsektoren. I tillegg forventes det kraftigst økning i energibehov i denne sektoren slik at kraftproduksjon i 2030 vil stå for 40 prosent av det primære energibehovet. En årsak til at kraftproduksjon øker sin andel er den store økonomiske veksten i flere tidligere u-land, noe som medfører et økende kraftbehov. Et eksempel er Kina som bygger ett nytt kullkraftverk hver uke [8]. Figur 3 - Primært globalt energibehov fordelt på sektorer. Data for 2004 er gitt i den venstre figuren og IEAs alternative scenario (APS) for 2030 er gitt til høyre. IEAs referansescenario (RS) har tilnærmet lik andelsfordeling som APS. Arealet av kakene gjenspeiler forholdet mellom det totale energibehovet. 2.3. Sammenligning av scenarier fra IEA og IPCC IEAs analyser er basert på et stort datagrunnlag for fremtidig energibehov i ulike sektorer og geografiske områder, og IEAs scenarier for energibehov og CO 2 - utslipp er de mest omfattende studiene som har blitt utført på dette området. IEA har imidlertid blitt kritisert for å anta for sterk økning i energibehov. I tillegg hevdes det fra flere hold at IEA ikke tar høyde fra det fulle potensialet for energieffektivisering og fornybar energiproduksjon. IEAs scenarier for energibehov bør derfor sammenlignes med tilsvarende scenarier utarbeidet av FNs klimapanel (IPCC). 3

IPCC har utviklet 40 ulike scenarier for energibehov og CO 2 -utslipp basert på ulike modeller for utvikling innen demografi, økonomi og teknologi [9]. IPCC har samlet sine resultater i fire hovedscenarier, og de to scenariene som tilsier henholdsvis høyest og lavest energibehov er sammenlignet med IEAs scenarier i figur 4. Fra denne figuren fremgår det at IEA og IPCC viser svært like trender både for fremtidig energibehov og fornybar energiproduksjon. Dette tyder på at IEA og IPCC har tilnærmet likt syn på fremtidig utvikling i globale CO 2 -utslipp. Energi (10 18 J/år) 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 IEA APS IEA RS IPCC A1 IPCC B2 Global fornybar energiproduksjon Globalt primært energibehov 2000 2010 2020 2030 Figur 4 IPCC og IEA scenarier for globalt primært energibehov. Kun scenariene A2 og B2 av IPCCs fire hovedscenarier er vist i figuren. 3. Scenarier for CO 2 -utslipp 3.1. Globale CO 2 -utslipp frem mot 2030 Dersom dagens utvikling fortsetter vil globale CO 2 -utslipp i 2030 være 48 prosent høyere enn i dag ifølge IEAs referansescenario, RS. Det alternative scenariet, APS, tilsier 26 prosent økning i CO 2 -utslipp i samme tidsperiode. Fra figur 5 fremgår det at mesteparten av økningen i CO 2 -utslipp vil skje i ikke-oecd-land, dvs. den fattigste delen av verden. Dette er en konsekvens av at mesteparten av økningen i energibehov også kommer i u-land. USA er i dag det landet med størst CO 2 - utslipp, men på grunn av Kinas store økonomiske vekst og hyppige etablering av nye kullkraftverk vil Kina passere USA som største CO 2 -utslipper rundt 2010. Dette fremgår av figur 6 hvor CO 2 -utslipp i USA, Kina og EU. Fra denne figuren ser man at CO 2 -utslippene i EU forventes å avta etter 2015 mens utslippene fortsetter å stige i USA og Kina. Globale CO2-utslipp (mrd tonn/år) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 Globalt OECD ikke-oecd 0 1990 2000 2010 2020 2030 Figur 5 - Globale CO 2 -utslipp. Heltrukne linjer representerer IEAs alternative scenario (APS) og stiplete linjer representerer IEAs referanse scenario (RS). CO2 -utslipp (mrd tonn/år) 12 10 8 6 4 2 0 EU USA Kina 1990 2000 2010 2020 2030 Figur 6 - CO 2 -utslipp i EU, USA og Kina. heltrukne linjer representerer IEAs alternative scenario (APS) og stiplete linjer representerer IEAs referanse scenario (RS). 3.2. Utslippsreduksjon ved innføring av miljøvennlig teknologi IEA har i rapporten Energy Technology Perspective [7] analysert hvordan miljøvennlige teknologier kan bidra til å redusere CO 2 -utslippene frem mot 2050. I scenariet som IEA har kalt ACT Map (ACcelerated 4

Tecnology Map) legges det opp til en ambisiøs, men realistisk, satsing på miljøvennlig teknologi for å redusere globale CO 2 -utslipp frem mot 2050. I tillegg til tiltak som ligger til grunn for APS scenariet, så forutsetter ACT Map scenarioet at følgende tiltak gjennomfores: Realisere potensialet innen energieffektivisering. Dette vil i seg selv utgjøre halvparten av reduksjonen i CO 2 -utslipp fra APS til ACT Map. Etablere CO 2 -håndtering. Mer kraftproduksjon fra naturgass på bekostning av kull. Ytterligere økning av satsing på atomkraft. Økt kraftproduksjon fra fornybare kilder som vannkraft, offshore og onshore vindkraft, biomasse, geotermisk energi og solceller. Etablere politiske og økonomiske virkemidler for å stimulere både forskning og utvikling samt demonstrasjon og kommersialisering av lovende teknologier. Innføring av hydrogen og brenselceller i transportsektoren samt ytterliggere økning i bruk av biodrivstoff. De politiske utfordringene knyttet til reduksjon av CO 2 -utslipp er større enn de tekniske utfordringene [10]. En forutsetning for å nå målsetningen til ACT Map scenariet er derfor at myndigheter etablerer forutsigbare og langsiktige politiske og økonomiske rammebetingelser for lavkarbonteknologiene beskrevet over. I et siste scenario, kalt TECH Plus [7], har IEA lagt til grunn et mer optimistisk syn på utviklingen av nye teknologier. TECH Plus scenariet er basert på de samme tiltak som ACT Map scenariet, men i TECH Plus antas den en vesentlig raskere teknologisk utvikling. Scenariet legger dermed til grunn en optimistisk utvikling av teknologier relatert til fornybare energikilder, hydrogen, brenselceller og kjernekraft. Av alle IEAs scenarier er TECH Plus det scenariet som tilsier lavest globalt CO 2 -utslipp i 2050. IEA betegner imidlertid dette scenariet som spekulativt siden det antas at teknologiske barrierer kan løses raskere enn i alle IEAs andre scenarier. 3.3. CO 2 -utslipp fra ulike sektorer Globale CO 2 -utslipp kan grovt sett deles inn i de samme fire sektorer som globalt energibehov, se figur 7. Fra denne figuren fremgår det at kraft- og varmeproduksjon stod for 48 prosent av globale CO 2 -utslipp i 2004, mens denne andelen kan reduseres betydelig frem mot 2050 ifølge IEA TECH Plus scenariet. Tiltakene for utslippsreduksjon har derfor størst potensial i sektoren for kraft- og varmeproduksjon. Figur 7. Globale CO 2 -utslipp fordelt på sektorer. Data for 2004 er gitt i den venstre figuren, mens IEAs TECH Plus scenario for 2050 er gitt til høyre. Arealet av kakene gjenspeiler forholdet mellom det totale energibehovet. (Kraft- og varmeproduksjon inkluderer her brenselkonvertering). 3.4. Globale CO 2 -utslipp frem mot 2050 CO 2 -utslipp frem mot 2050 er vist i figur 8. Fra denne figuren ser man at globale CO 2 - utslipp forventes å øke frem mot 2030. I referansescenariet, RS, forventes det en kraftig utslippsøkning også mellom 2030 og 2050. ACT Map og TECH Plus scenariene tilsier derimot lavere CO 2 -utslipp i 2030 enn i 2050. ACT MAP scenarioet tilsier globale CO 2 - utslipp i 2050 på samme nivå som dagens utslipp. Ifølge TECH Plus scenarioet vil CO 2 -utslippene i 2050 være på samme nivå som i 1990, det vil si rundt 27 prosent lavere enn i 2007. 5

Figur 8. Globale CO 2 -utslipp fra IEAs scenarier. Blå linje representerer APS frem til 2030 og deretter ekstrapolering frem til ACT Map estimatet for 2050. Rød linje er en ekstrapolering fra IEA APS i 2030 til TECH Plus i 2050. IPCC anbefaler 50 til 80 prosent reduksjon i globale CO 2 utslipp innen 2050. Dette er representert ved denne grønne linjen som tilsier 70 prosent reduksjon fra 2007 til 2050. Kun IEAs scenarier for CO 2 -utslipp er vist i Figur 8. FNs klimapanels scenarier for [1,2] globale CO 2 -utslipp viser imidlertid samme trender som IEA, dvs. stor variasjon frem mot 2050 på grunn av usikkerhet i hvilke politiske tiltak som vil bli iverksatt for å redusere CO 2 -utslippene. 4. Diskusjon Fra figur 8 fremgår det at IEAs mest optimistiske scenario, TECH Plus, tilsier langt høyere CO 2 -utslipp enn FNs klimapanels målsetning. Dette betyr at for å unngå katastrofale konsekvenser av global oppvarming må det innføres mye sterkere virkemidler og tiltak enn det IEAs scenarier forutsetter. Det kan diskuteres om IEAs scenarier er for konservative i vurderingen av potensialet til miljøvennlige teknologier. I siste rapport fra IPCC [11] fremheves CO 2 -håndtering som en viktig strategi for å redusere globale CO 2 - utslipp, og uttalelser fra IPCC tyder på at potensialet for CO 2 -håndtering er større enn det IEA legger opp til i sine scenarier. Bellona har vist at CO 2 -håndtering alene kan redusere globale CO 2 -utslipp i 2050 med 37 prosent i forhold til dagens utslipp [12], og dette er et større potensial for CO 2 - håndtering enn det IEA legger opp til. Det kan også diskuteres om IEAs scenarier er for konservative i vurderingen av potensialet for energieffektivisering og fornybar energi. Greenpeace hevder i en nylig publisert rapport at energieffektivisering og fornybar energi kan redusere globale CO 2 -utslipp med opp mot 50 prosent i forhold til dagenes utslipp [13]. Greenpeace hevder dermed at potensialet for energieffektivisering og fornybar energi er langt større enn det IEA forutsetter. Greenpeace er svært optimistiske i sine vurderinger, og det kan diskuteres om det er 6

realistisk å produsere så mye fornybar energi som de legger opp til, men Greenpeace s rapport er uansett en indikasjon på at IEA er vel konservative i vurderingen av fornybar energi. IEAs mest optimistiske scenario, TECH Plus, tilsier høyere CO 2 -utslipp fra transportsektoren i 2050 enn i dag. Dette er lite ambisiøst fra IEAs side, da det er fullt mulig med betydelige kutt i CO 2 -utslipp fra transportsektoren innen 2050. EUs teknologiplattform for hydrogen og brenselceller konkluderer med at hydrogen kan bli et viktig drivstoff med en markedsandel på opptil 50 prosent i 2050 [14]. Dersom hydrogen oppnår en slik markedsandel og hydrogenproduksjon kombineres med CO 2 -håndtering vil det gi betydelig reduksjon av CO 2 -utslipp fra transportsektoren. Det er stor usikkerhet i globale CO 2 - utslipp frem mot 2050 da utviklingen i globale CO 2 -utslipp i stor grad er avhengig av hvilke politiske tiltak som iverksettes. Det er imidlertid helt klart at sterkere tiltak enn det IEA legger opp til i sine scenarier er nødvendig for å nå IPCCs mål om 50 til 80 prosent kutt i globale CO 2 -utslipp innen 2050. 5. Konklusjon Dersom dagens utvikling fortsetter vil globale CO 2 -utslipp mer enn fordobles innen 2050 ifølge IEAs referansescenario. En slik utvikling er ikke bærekraftig, og det er derfor nødvendig å iverksette tiltak for å redusere utslippene. Globale CO 2 -utslipp kan reduseres ved å etablere politiske og økonomiske virkemidler som fremmer økt satsing på miljøvennlig teknologi. Ifølge IEAs mest optimistiske scenario, TECH Plus, kan globale CO 2 -utslipp i 2050 reduseres med 27 prosent i 2050 sammenlignet med dagens utslipp. Dette er imidlertid ikke tilstrekkelig til å nå FNs klimapanels målsetning om 50 til 80 prosent reduksjon av globale CO 2 - utslipp innen 2050. Sterkere virkemiler enn det IEA legger opp til er høyst nødvendig for å nå FNs klimapanels målsetning. Referanser 1 Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), Climate Change 2007: The Physical Science Basis, Summary for Policymakers, February 2007, http://www.ipcc.ch/spm2feb07.pdf. 2 Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), Climate Change 2001: Synthesis report. Cambridge University Press, Cambridge, UK, 2001, http://www.grida.no/climate/ipcc_tar/. 3 Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), Climate Change 2007: Impacts, Adaptation and Vulnerability, Summary for Policymakers, April 2007, http://www.ipcc.ch/spm13apr07.pdf. 4 Climate Change Information Kit. M. Wiliams (ed.). Published by UNEP and UNFCCC, 2002. 5 N. Stern, Stern Review: The economics of Climate Change, Cambridge University Press, October 2006, http://www.hmtreasury.gov.uk/independent_reviews/stern_revi ew_economics_climate_change/sternreview_ind ex.cfm. 6 International Energy Agency (IEA), World Energy Outlook 2006, OECD and International Energy Agency report, Paris, France, 2006. 7 International Energy Agency (IEA), Energy Technology Perspectives 2006, International Energy Agency report, Paris, France, 2006. 8 Polyteknisk forening, http://www.polyteknisk.no/referater/baerekraftig e_tanker_om_fremtidens_energiomlegging?ezs ESSIDpolytekn=41e49c91248718d5c308747093 cd24ff. 9 International Energy Agency (IEA), Emission Scenarios. 2000. Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Nebojsa Nakicenovic and Rob Swart (Eds.). Cambridge University Press, Cambridge, UK. 10 Stated by the Carbon Sequestration Leadership Forum (CSLF) meeting in London, November 2006, http://www.bellona.no/nyheter/teknisk_mulig_ men_politisk_vanskelig. 11 Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), Climate Change 2007: Mitigation of Climate Change, Summary for Policymakers, May 2007, http://www.ipcc.ch/spm040507.pdf. 12 A. Stangeland, A Model for the CO 2 Capture Potential, Bellona Paper, Oslo, Norway, 2006, http://www.bellona.no/filearchive/fil_paper_stan geland_-_ccs_potential.pdf. 7

13 Energy [r]evolution, Report from Greenpeace and European Renewable Energy Council (EREC), January 2007, http://www.greenpeace.org/international/press/re ports/energy-r-evolutionsummary 14 The EU Hydrogen and Fuel Cell Technology Platform (HFP). Strategic Research Agenda. 2005. https://www.hfpeurope.org/uploads/677/686/hf P-SRA004_V9-2004_SRA-reportfinal_22JUL2005.pdf 8