1 Livssyklusvurdering: Havvindmøller og biodrivstoff EBL Produksjonsteknisk konferanse Gardermoen, 12. mars 2008 Professor Edgar Hertwich NTNU, Program for industriell økologi og Miljøsystemanalyse as
2 Oversikt Kort om industriell økologi og Miljøsystemanalyse Livssyklusvurdering Oversikt over kraftproduksjon Case I: Havvindmøller Case II: Biodrivstoff Oppsummering Introduction
3 Program for industriell økologi Forskningsprogram PhD-utdanning Miljøsystemanalyse med fokus på miljøkonsekvenser av energisystemer, bygd infrastruktur, og klimapolitikk Miljøledelse, implementering og miljøpolitikk Strategisk design Internasjonal MSc-program Undervisning i flere siv.ing.-programmer Livssyklusanalyse, Energi og miljøkonsekvenser
4 MiSA Miljøsystemanalyse as Foretningsidé: Gjennomføring av anvendt miljøsystemanalyse for bedrifter og organisasjoner Utvikling av problemtilpassede miljøstyringsverktøy og klimakalkulatorer Partnere: Johan Pettersen, PhD i industriell økologi Christian Solli, siv.ing. i kjemisk prosessteknikk Edgar Hertwich, PhD i energi og ressurser (Berkeley) 4
5 Livssyklusvurdering Life cycle assessment Avfallshandtering Produktion Miljø Helse Ressurser Transport Bruk LCA = Systematisk kartlegging og vurdering av helse-, miljø- og ressurskonsekvenser gjennom hele livssyklus til et produkt, fra ressursutvinning til avhenting Introduction
6 Case I Flytende vindmølle Sway konsept: flytende havvindmølle med torsjonslegg I park med 40 møller á 5MW 50 km fra kysten 53 % capacity factor ABB omformer Nexans sjøkabel Jan Weinzettel Christian Solli Marte Reenaas Edgar Hertwich Case I: Sway
7 Prosessflytdiagram Case I: Sway
8 Comparison of offshore wind power and NGCC abiotic depletion global warming human toxicity fresh water aquatic ecotox. terrestrial ecotoxicity photochemical oxidation acidification eutrophication 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Impact category Case I: Sway natural gas floating windmill standard windmill (%)
9 Bidrag til global oppvarming 12 g CO 2 eq/kwh Stål for torn: 47 % Kabelproduksjon: 14 % Kromstål for vindturbin: 13 % Resirkulering: minus 19 % Case I: Sway
10 Bidrag til menneskelig toksisitet 69 g 1,4-DB eq/kwh Kopper: 71 % i kabel: 43 % i generator: 25 % resirkulering: -29 % Kromstål: 30 % Stål for tårnet: 17% Case I: Sway
11 Havvindmøller - konklusjoner Relativt lite bidrag til global oppvarming Mye materialbruk her er miljøeffekter Økt utslipp av toksiske substanser Resirkulering er viktig Case I: Sway
12 Case II: Biodrivstoff 1. I prinsippet kommer karbon i planter fra atmosfæren karbonnøytral ved forbrenning 2. Det trengs energi til planting, høsting, omdanning 3. Planting påvirker karboninnhold i stående biomasse og i jord karbonlagring i økosystem må tas med 4. Planting av biomasse fortrenger matproduksjon fører til avskogning og økt ressursbruk i matproduksjon Case II: Biofuels
13 Beskrivende LCA R. Bright K. Røraas A.H. Strømman 2. generasjon biodrivstoff fra trevirke Biokjemisk omdanning Baseline yield, 2000: 221 kg EtOH/t tørr trevirke Future yield, 2010: 278 kg EtOH/t tørr trevirke Termokjemisk omdanning Base yield: 306 kg EtOH/t trevirke Bilproduksjon LCA av VW Golf Sammenligning med bensin og 1. generasjon biodrivstoff Case II: Biofuels
14 Plant Location Fuel Chain Logistics - Biomass to Namsos - Road transport - Ethanol to Mongstad - Barge tanker - E85 to Middle Norway - Barge tanker - Road transport -Rail - Pipeline (low alloyed steel) Source: SSB Case II: Biofuels
15 Bioethanol fra norsk skog er et svært godt alternativ til bensin i Norge GWP [g CO2 eq/km] AP [mg SO2 eq/km] Car manfct & maint Car operation Car Disposal Fuel chain Car manfct & maint Car operation Car Disposal Fuel chain Ethanol Wood NO Ethanol US Ethanol Wood NO Ethanol US Ethanol RER Ethanol RER Ethanol CN Ethanol CN Ethanol BR Ethanol BR Fossile petrol Fossile petrol 0 50 100 150 200 250 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 VW Golf A5 1.4TSI DSG Case II: Biofuels US - Corn RER - Rye CN Sweet Sorghum BR - Sugar cane and sugar molasse Kompilert av Kristian Røraas og Anders H. Strømman basert på: Niels Jungbluth et.al (2007), Life cycle inventories of Bioenergy Ryan Bright (2007), Life Cycle Assessment of Wood Based Biofuels Volkswagen AG, Konserforschung Umwelt Produkt (2007), Der Golf - Umweltprädikat
16 Endringsorientert LCA Beskrivende LCA er statisk ikke ta med seg forandringer i karbon lageret i økosystemet Endringsorientert LCA jobber med senarioer Forandringer i arealbruk, for eksempel gjennom omdanning av beitmark eller skog til mais- eller sukkerproduksjon (direkte arealeffekt) Forandringer i arealbruk gjennom skifte av eksisterende landbruk til drivstoffproduksjon omdanning av andre område til jordbruk (indirekte arealeffekt) Case II: Biofuels
17 Direkte arealeffekt Righelato* & Spracklen, Science, 17 Aug 2007 Case II: Biofuels
18 Biodrivstoff indirekte arealeffekt Basert på en agrarøkonomisk modell viser Searchering et al. (Science 29 feb 08) at indirekte arealeffekter fører til en betydelig frigjøring av karbon bunnet i økosystem Bioetanol fører til en økning av drivhusgassutslipp sammenlignet med bensin med +93 % for korn (USA) og +50 % for sukkerrør (Brasil) Case II: Biofuels
19 Konklusjon Vindenergi kan gi betydelige miljøfordeler, også havvindmøller Det er uklart hvor store konsekvenser gjennom utslipp av økotoksiske kjemikalier er Første generasjon biodrivstoff fører til en økt miljøbelastning og bør stoppes umiddelbart En grundig miljøsystemanalyse (før tiltak settes i gang!) kan hjelpe å unngå dyre feilgrep
20 Takk for oppmerksomheten! Edgar Hertwich www.misa.no www.ntnu.no/indecol