Hvordan møter vi klima- og miljøutfordringene?

Hvordan møter vi klima- og miljøutfordringene? Foredrag ved kurset Klima- og miljøforvaltning for landbruksforvaltningen i Vikenfylkene Arrangør: Senter for etter- og videreutdanning, UMB Quality Hotel og Resort, Sarpsborg 2008-10-23 Petter Hieronymus Heyerdahl, Institutt for matematiske realfag og teknologi, UMB Under noen av lysbildene er det utfyllende kommentarer eller beregninger

Dagens tekst Energibærere i Norge Hvilke fornybare energikilder har vi? Noen tanker rundt bioenergi og drivstoff Kan jeg bidra? Fornybar fremdrift Fremtidens drivstoff er 2 Finnes det konklusjoner?

Totalt sluttforbruk av energi i Norge etter energibærer i 2007 Kilde: ssb UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP 3

BIOENERGI, RESSURSER OG BRUK UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP 4

CO 2 og litt kjemi C 12 + O 16 O 16 Forbrenning Fotosyntese O 16 C 12 O 16 12 + 32 = 44 Eller: 1 kg C + 2.7 kg O 2 = 3.7 kg CO 2 UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP 5

Hvor mye CO 2 binder trær? Tørrstoff i tre: Gran 380 kg/fm 3, furu 440, bjørk 500 (kalles basisdensitet) Sammensetning i tørrstoff: 50% C, 43% O, 6% H Innhold av C blir derfor: Gran 190 kg/fm 3, furu 220, bjørk 250 For å binde 1 kg C trengs 3.7 kg CO 2 1 fm 3 gran binder 190 kg 3.7 kg CO 2 = 700 kg CO 2 1 fm 3 furu binder 220 kg 3.7 kg CO 2 = 800 kg CO 2 1 fm 3 bjørk binder 250 kg 3.7 kg CO 2 = 900 kg CO 2 Skogen i Norge med røtter binder årlig netto ca. 24 millioner tonn CO 2 Norge slipper for tiden ut ca 50 millioner tonn CO 2 per år 6 Et hus av tre binder 10 20 tonn CO 2. Tilsvarer utslipp fra en bil i 5 10 år

Energimarkeder i Norge hvor biomasse kan ta andeler Privat romoppvarming og varmt vann, el. Næringsbygg oppv., el. Industri damp/vann, el. 14 TWh 13 TWh 6 TWh Bensin og diesel 4 900 mill liter 49 TWh Fyringsoljer og parafin 1 000 mill liter 10 TWh Båt (fylt i norske havner) 1 800 mill liter 18 TWh Fly 900 mill liter 9 TWh Reduksjonskarbon ind. 940 000 tonn 10 TWh 7 Til sammen 130 TWh 86 TWh ~ 8.5 milliarder liter

FINNES DET NOK BIOMASSE? UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP 8

Biomasse til energi Industri og privat til sammen i dag: Mulig økt uttak og høsting uten å true artsmangfoldet : 16 TWh 30 TWh (Avfall fra storsamfunn, industri, bioproduksjon og foredling, tre, biogass, deponigass skogsbrensel, grot, halm, kornavrens...) Vi kan tredoble bruk av bioenergi i Norge til 45 TWh (NVE 7/2003 og NVE P06 037) 9 Men det er ikke nok: Andre kilder må inn: Sol, vann, varmepumpe, vind, bølge, tidevann, jordvarme, saltkraft Øke fokus på energikvalitet: Rett energi på rett plass Øke verdikjedeeffektiviteten Viktigst: Bruk mindre.

Konklusjon biomasseressurser Det er ikke nok biomasse til alle gode formål Den vi har må brukes smart UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP 10

VERDIEN AV BIOVARME UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP 11

Kan jeg bidra? Jeg kjøper pelletskamin, flisanlegg eller vedovn og minsker strømforbruket i huset med 10.000 kwh Da kjøper jeg 10.000 kwh mindre fra nettet Kullkraft er dyrest å lage og sjaltes ut først. Min kamin fører til at det lages 10.000 kwh mindre kullkraft 10.000 kwh kullkraft slipper ut 10 tonn CO 2 (1 kg/kwh) En vanlig bil slipper ut ca. 160 g CO 2 per km 10.000 kg/0.16 (kg/km) = 60.000 km! 12 Å bytte ut 10.000 kwh strøm med for eksempel bioenergi reduserer utslipp tilsvarende 4 års bilkjøring Svar: Ja, du kan bidra, dessuten er det enkelt

Bjørg og Eivind Strøm på Lesteberg gård i Vestby bidrar. 84 plassers barnehage gått fra strøm og olje til biovarme. Støttet av Innovasjon Norge 13 Varmer 7 hus 1500 m 2 300.000 kwh Investering 700.000 kr Varmepris 30øre + MVA

Bjørg og Eivinds bidrag Råstoff: 130 fm 3 = 400 lm 3 tørrgran, rydde- og tynningsvirke Erstatter 200.000 kwh elkraft. Sparer 200 tonn CO 2 Erstatter 100.000 kwh oljefyrt varme. 10 tonn olje brenner til ca. 30 tonn CO 2 Omleggingen reduserer årlige utslipp på ca. 230 tonn CO 2 Tilsvarer 1 400 000 km bilkjøring eller 100 biler á 14 000 km per år 14

Bioenergi erstatter elkraft - Bidrag fra en boligblokk En boligblokk har 100 leiligheter á 60 m 2 som varmes med strøm 7000 kwh romvarme og 3000 kwh varmt vann = 10 000 kwh per leilighet = 1 000 000 kwh for hele bygget Så settes det inn biovarmeanlegg Anlegget er CO 2 -nøytralt og erstatter 1 000 000 kwh strøm CO 2 -utslipp reduseres med 1000 tonn per år Anta at en fyrsentral med pelletsbrenner koster 2.5 millioner kr 15 Det utgjør 25 000 kr per leilighet

Bioenergi erstatter elkraft i boligblokk en leilighet Energikostnad strøm...: 80 øre/kwh 10 000 kwh = 8000 kr Pelletsvarme ut av ovnen.: 45 øre/kwh 10 000 kwh = 4500 kr 10 år med røde tall, Barrierestudiet, Enova, 2007 Besparelse per leilighet per år...= 3500 kr Installasjon av vannbåren varme i leiligheten, ca. 30.000 kr + Din andel av pelletsanlegget....25.000 kr Total investering per leilighet.55.000 kr 16 Med årlig innsparing kr 3500, 7 % rente og 20 års nedbetaling kan lånet være på kr 37.000 Må ha støtte på kr 18.000 som er 33 %.

Gode vedovner er her bør få økt utbredelse Gassifiseringsovn for ved med naturlig nedovertrekk Virkningsgrad over 90 % Varme: 70 % vann, 30 % luft 17 wallnoefer.it

Regjeringens mål er inntil 14 TWh ny biovarme. Hva er det verdt? Eksempel på mulig fordeling av energien: 4 TWh biovarme erstatter olje reduserer 1.2 mill tonn CO 2 10 TWh biovarme erstatter strøm reduserer 10 mill tonn CO 2 Dette tilsvarer mer enn hele den norske Kyotoforpliktelsen Teknologien finnes Biomassen finnes Behovet er der Mest effektive bruk av biomasse 18 Råd: Begynn på mandag

Konklusjon varme Å erstatte strømoppvaring med biovarme gir størst reduksjon av utslipp (1 kg CO 2 /kwh), men krever en del ombygginger Å erstatte oljefyring med biovarme er logisk, er enklere, men har litt mindre virkning enn strøm ( 0.3 kg CO 2 /kwh) Bioenergi godt egnet - for større anlegg drevet profesjonelt (skoler, større bygg, boligblokker) - der brenslet har meget lav pris - egen ved i god ovn Varmepumper godt egnet for mindre anvendelser - eneboliger El-oppvarming med smart styring vil få en rolle i fremtidens lavenergiboliger 19 El-oppvarming må ut av sløsehus ENØK er best. Ref: EURELCTRIC 2007: The Role of Electricity

Biodrivstoff i Norge. Råstofftilgang setter grenser Vi har 30 TWh ledig biomasse OED strategi for bioenergi: 14 TWh ny biovarme innen 2020 Dette krever ca. 18 TWh biomasse Da har vi igjen 12 TWh ledig biomasse Dette kan gi 6 TWh biodrivstoff = 600 millioner liter Bil, fly og båt i dag = 7500 millioner liter fossilt drivstoff Altså under 10 % biodrivstoff fra norske ressurser 20 Vi må ha høyere ambisjoner: 100 % fornybar transport

Vi må flytte fokus fra biodrivstoff til fornybar fremdrift % Hvor lang tur kjører du? Akkumulert: 6 18 30 46 66 83 100 21 Over 80 % av turene er egnet for el-bil Reisevaneunderøkelsen TØI, 2005

Rett energi på rett plass. 1.25 kwh/km Biodrivstoffabrikk 40 % effektivitet 0.5 l diesel /mil = 0.5 kwh/km Elbil 0.18 kwh/km 22 0.25 kwh/km Pelletfabrikk 80 % effektivitet 90% 0.18 kwh/km Biovarme frigjør strøm til drift av elektrisk bil Biomassen utnyttes 5 ganger bedre

Frigjort strøm driver elbiler 4 favner ved Vannmagasinene er strømlageret 5 elbiler (50.000 km) 13 lm 3 flis 10.000 kwh 10.000 10.000 2.6 tonn pellets 23 Brennverdier: Ved: 1.6 fm 3 /favn, 2200 kwh/fm3, η = 0.65 Flis: 300kg/lm3, 3.5 kwh/kg, η = 0.75 Pellets: 4.700kWh/kg, η = 0.8

Varmepumpe frigjør strøm som driver elbiler 10.000 10.000 kwh kwh Varmepumpe 15.000 15.000 10.000 5 Elbiler (50.000 km) 5000 Peugeot 106 Electric 24 I en bolig settes det inn en varmepumpe som erstatter 15.000 kwh med elvarme. Varmepumpen bruker 5000 kwh strøm, men frigjør netto 10.000 kwh strøm. 10.000 kwh strøm kan drive en elbil 50.000 km per år. Elektrisk energi har alt for høy kvalitet til å brukes til noe så enkelt som å gi varme.

Bilen kjører et år på 15 m 2 solpaneler Nettet er det store batteriet 2000 kwh 1 Elbil (10.000 km) 25 Strømproduksjon: 150 kwh/m2 per år. Her er det ikke snakk om frigjøring av strøm, men ny produksjon

Lokaltrafikk og arbeidsreiser kan tas med elbil Think Kewet Buddy Peugeot Partner Jiayuan JY-6356 Null CO 2 -utslipp dersom strømmen kommer fra vind, vann, sol, bølge, biokraft eller er frigjort fra oppvarming Null utslipp lokalt 50% el-bil-km i Norge halverer utslipp og vil kreve kun 6 TWh el. Dette er fint, men: Problem 1: Kort kjørelengde, må ha to biler 26 Problem 2: Dyre batterier, tør ikke kjøpe Mercedes 12 seter

Løsning: To biler i en. Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV. Strøm til daglig fra store batterier bensin på langtur % fornybar 10% Vanlig bil 90% fossil bio 10 Hybrid bil 90% fossil 10% 10 PHEV30km 30% fossil 60% av km på strøm 10% 70 PHEV100km 10% 90% av km på strøm 90 10% PHEV100km 90% av km på strøm bio 100 27 GM, Toyota, Ford, Volvo/Saab kommer med PHEV om 2-5 år Kilde: Ciborowski, Peter, et al: Air Emissions Impacts of PHEV in Minnesota s Passenger Fleet. Plug-in Hybrid Task Force, Minnesota Pollution Control Agency, March 2007.

BYD F6, kinesisk PHEV100km kommer i 2008. Strøm på turer under 100 km bensin på langtur Plug-in Hybrid Electric Vehicle: Hybrid med store batterier Lades fra nettet til vanlig Strøm fra bensindrevet generator slår inn på langtur PHEV100km bruker 10-15 % bensin gjennom året Bensinmotoren går optimalt siden den med konstant belastning driver en generator 28 100 km på jernbaserte batterier 430 km på bensin 70 % lading på 10 minutter full lading fra kontakt over natten På dashbordet er det to knapper: Trykker du på den ene kjører du for 10 kr/mil med eksos Trykker du på den andre kjører du for 1.50 kr/mil, utslippsfritt. Om to år: Masseproduksjon ren elektrisk BYD e6 300km

Volvo C30 PHEV110km Li polymer batteri El-motorer i hjulene Flexifuel motor Kommer innen 5 år Samarbeid med SAAB Batterier 29 Generator Motor i alle hjul

Ford Escape PHEV50km 30 50 km på strøm gir 0.2 liter/mil i snitt. 70 80 % redusert forbruk drivstoff 20 stk leveres Southern California Edison for test i trafikk fra 2007 Batteri: 10 kwh lithium ion

6 tonns elektrisk lastebil 31 ZeroTruck er bygget på et 2008 Isuzu N Serie chassis. Litium polymer batterier gir 160 km kjørelengde. www.electrorides.com Levering i Los Angeles august 2008

Smith i England har laget elbiler i 80 år 32 150 200 km på en lading 3.5 4.6 tonn lasteevne Lithium-Ion Jern-Fosfat batteri tåler klattlading 8 timers ladetid

Serie hybridbuss. Hjulene drives kun med elektromotor. Strøm fra generator med forbrenningsmotor. Senere brenselcelle. Daimler Benz, Citaro, 20 km på strøm Batterier på taket (19 kwh) Lader ved bremsing og utfor Stille og luktfri inn og ut fra holdeplass 33 20-30% redusert forbruk Etanol, biogass, brenselcelle, biodiesel

Bedre batterier kommer Silisium nanostrenger i stedet for grafitt i anoden kan gi 1000 km på en lading. Mulig produksjon om 5 år Amanuensis Yi Cui og kolleger ved Stanford University Stanford Report, December 18, 2007 Elbiler gjenvinner mye av bremseenergien. Da betyr bilens vekt mindre. 34 Luftmotstand og rullemotstand betyr mer. Tyngre biler er sikrere.

Ultrakondensator erstatter kjemisk batteri Lagrer 8 ganger så mye energi som blybatterier for sammevekt 0.02 % tap per 30 dager (bly 1 %) Zenn i Canada har kjøpt rettigheter til kondensatoren EEstor, Texas 52 kwh, 160 kg. Kjørelengde 350 700 km pr lading 35

Precer lettbil. Drevet av pelletsfyrt stirlingmotor 1-2 kg pellets per mil www.precer.com UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP 36

Fremtidens drivstoff er strøm Strøm har mange fornybare kilder: Vann, vind, sol, bølge, bio, jordvarme, ENØK, varmepumpe Mange kilder gir sikker transport Flytende drivstoff har bare to: Fossil C og biologisk C følsomt El kan gi langt mer enn 10 % fornybar fremdrift i 2020 All veitransport i Norge trenger kun 10 % av vannkraften 37 Begynn nå og avlast sjokket når drivstoffprisene tar av

Trenger vi ikke biodrivstoff da? Jo, biodrivstoff brukes der alternativer ikke finnes: Fly Tog uten strøm Ferger og båt Tungtransport og langtransport Disse markedene er mye større enn det vi kan dekke med biomassen vi har i Norge Hvorfor bruke biodrivstoff i bilmarkedet 38 som er det eneste marked der strøm er på vei som alternativ?

Nøkkelen Stasjonær produksjon av av energi, stasjonær bruk bruk av av energi må sees i sammenheng og og transport 39

Konklusjon: Det er ikke nok biomasse til alle gode formål. Biomassen må brukes smart: Bytt ut el-varme og oljefyring med biovarme - best bruk av ressursene og størst CO 2 -gevinst - frigjør store mengder strøm - avlaster nettene og reduserer behov for gasskraft Fremtidens drivstoff er strøm. Start innføring av elbiler nå - best bruk av ressursene og størst CO 2 -gevinst - stille og null lokale utslipp - har mange kilder sikker forsyning - kan komme mye lenger enn 10 % fornybar fremdrift i 2020 - konkurrerer ikke med mat 40 Bruk biodrivstoff der alternativer ikke finnes Fordelt energi sikrer demokrati