PM - Systemnytta av energieffektivisering i Gävle kommuns byggnader

Transkript

1 + PM - Systemnytta av energieffektivisering i Gävle kommuns byggnader Mattias Bisaillon & John Johnsson, Profu

2 Sammanfattning Enligt Gävle kommuns miljöstrategiska program skall energianvändningen minskas och energi skall användas effektivt. Till detta skall Gävle kommun som geografiskt område vara klimatneutralt år Energieffektivisering och förnybar energianvändning är därmed nödvändigt för att uppnå kommunens övergripande mål. Strategin anger vidare att energieffektivisering utan helhetsperspektiv kan leda till behov av fossil el från Europa. Som två delmål i strategin har angetts att: - Energianvändningen 1 i Gävle kommunkoncerns fastigheter skall effektiviseras med 20% från 2009 till Fjärrvärmen skall vara fossilbränslefri Med utgångspunkt från målen i strategin studeras i detta projekt effekterna av en 20%-ig effektivisering i de kommunala fastigheter (Gavlegårdarna och Gavlefastigheter) som är anslutna till fjärrvärme. Effektiviseringen antas ske med två olika strategier som utvärderas i jämförelse med ett referensfall: - Referensfall: Utfall utan åtgärder - Energibesparing i fastigheter: Kombination av fastighetsåtgärder som innebär att både värme- och elförbrukningen i fastigheterna minskar med 20% under alla perioder av året. - Installation av värmepumpar: Installation av värmepumpar med en omfattning som motsvarar att fastigheternas totalt inköpta energi (värme+el) minskar med 20%. Med värmepumpar minskar den inköpta värmen, men samtidigt ökar elkonsumtionen i jämförelse med referensfallet. Syftet är att belysa hur de två strategierna bidrar till Gävles långsiktiga mål. Analysen görs på en övergripande nivå där de båda fastighetsbolagens fastighetsbestånd analyseras utifrån genomsnittliga värden för respektive fastighetsbestånd. Analysen ger därmed ett övergripande utfall och kan med fördel kompletteras av fortsatta fördjupade studier där individuella analyser görs av respektive kommunala fastighetsbolags fastigheter. I analysen beräknas hur primärenergianvändningen 2 och klimatpåverkande utsläpp (fossila CO 2 - utsläpp och övriga växthusgasutsläpp) påverkas av de två strategierna i jämförelse med referensfallet. Till detta beräknas de ekonomiska konsekvenserna för kommunkoncernen, vilket avser det sammanlagda ekonomiska utfallet för Gävle Energi, Gavlegårdarna och Gavlefastigheter. I Tabell 1 (se nästa sida) sammanfattas resultaten kring de två strategiernas utfall i jämförelse med referensfallet. 1 Här ingår även verksamhetsel. 2 För att kunna jämföra olika energislag används konceptet Primärenergi, vilket förklaras närmare i bilaga B. 2

3 Tabell 1 De två strategiernas utfall i jämförelse med referensfallet. Intervallet i utfallet för primärenergi och klimatpåverkande utsläpp beror på två olika ansatser för modellering av elproduktion som påverkas utanför Gävle. Se även bilaga B för förklaring av konceptet Primärenergi. Primärenergi Klimatpåverkande utsläpp Merkostnad Koncern (MSEK/år) GWh/år Procentuell förändring Ton CO2-ekv./år Procentuell förändring Energibesparing % % 46 Värmepumpar % % 34 Sammanfattningsvis kan vi konstatera att Energibesparing i fastigheter leder till minskad primärenergianvändning och minskade klimatpåverkande utsläpp. Installation av värmepumpar leder till en tydlig ökning av primärenergianvändningen och de klimatpåverkande utsläppen, framförallt på grund av att elbalansen (produktion konsumtion av el i Gävle) tydligt försvagas i Gävle. Den ekonomiska analysen visar att båda alternativen för energieffektivisering innebär tydliga merkostnader ur koncernperspektiv. De investeringar 3 som görs innebär för höga kapitalkostnader i förhållande till de kostnadssänkningar som kan uppnås med valda antaganden. Följande slutsatser kan också dras från analysen: - De två strategierna innebär båda minskade fjärrvärmeleveranser och minskad fjärrvärmeproduktion. Detta innebär samtidigt minskade drifttider för kraftvärmeverken i Gävle, vilket i sin tur innebär att elproduktionen i Gävle minskar och mer el måste produceras utanför kommunen. - Fjärrvärme- och elproduktionen i Gävle domineras helt av klimatbra bränslen med låga klimatpåverkande utsläpp (trädbränslen och RT-flis) eller inga klimatpåverkande utsläpp (spillvärme och rökgaskondensering). Dessa bränslen har dessutom låg primärenergianvändning. - Strategiernas effekt på elbalansen i Gävle (produktion konsumtion av el i Gävle) dominerar effekten på primärenergianvändning och på de klimatpåverkande utsläppen. Att elen får så stor betydelse beror på de klimatbra bränslena i Gävles fjärrvärme- och elproduktion. - Med Energibesparing i fastigheter kommer elbalansen förstärkas något i Gävle. Framförallt beror detta minskad elkonsumtion (främst i fastigheterna). Därmed undviks annan elproduktion utanför Gävle i motsvarande grad, vilket minskar primärenergianvändningen och de klimatpåverkande utsläppen. Strategin innebär vidare en merkostnad på 46 MSEK/år ur koncernperspektiv. - Med Installation av värmepumpar och minskade fjärrvärmeleveranser fås en motsatt effekt. Elbalansen i Gävle försvagas tydligt, framförallt på grund av minskad elproduktion i kraftvärmeverken i Gävle och ökad elkonsumtion i fastigheterna. Detta leder till tydligt ökad 3 Det bör noteras att investeringarna vid Energibesparing i fastigheter är baserade på uppskalning av erfarenheter från åtgärder i ett fåtal av bolagens fastigheter, vilket innebär att dessa uppskattningar är förhållandevis grova. 3

4 primärenergianvändning och ökade klimatpåverkande utsläpp. Denna strategi innebär en merkostnad på 34 MSEK/år ur koncernperspektiv. 4

5 Innehållsförteckning Sammanfattning... 2 Innehållsförteckning Inledning Beräkningsfall, metodik och centrala data Beräkningsfall Metodik Centrala data och förutsättningar Resultat Energiflöden Klimatpåverkande utsläpp Ekonomiskt utfall Bilaga A Hur beräknar man klimatpåverkan från elanvändning och elproduktion? Bilaga B Primärenergi vad är det?

6 1. Inledning Bakgrund Enligt Gävle kommuns miljöstrategiska program skall energianvändningen minskas och energi skall användas effektivt. Till detta skall Gävle kommun som geografiskt område vara klimatneutralt år Energieffektivisering och förnybar energianvändning är därmed nödvändigt för att uppnå kommunens övergripande mål. Strategin anger vidare att energieffektivisering utan helhetsperspektiv kan leda till behov av fossil el från Europa. Som två delmål i strategin har angetts att: - Energianvändningen 4 i Gävle kommunkoncerns fastigheter skall effektiviseras med 20% från 2009 till Fjärrvärmen skall vara fossilbränslefri Projektet Med utgångspunkt från målen i strategin studeras effekterna av en 20%-ig effektivisering i de kommunala fastigheter (Gavlegårdarna och Gavlefastigheter) som är anslutna till fjärrvärme. Effektiviseringen antas ske med två olika strategier som utvärderas i jämförelse med ett referensfall: - Referensfall: Utfall utan åtgärder - Energibesparing i fastigheter: Kombination av fastighetsåtgärder som innebär att både värme- och elförbrukningen i fastigheterna minskar med 20% under alla perioder av året. - Installation av värmepumpar: Installation av värmepumpar med en omfattning som motsvarar att fastigheternas totalt inköpta energi (värme+el) minskar med 20%. Även i detta fall antas som en förenkling att den inköpta energin minskar med 20% under alla perioder av året. Med värmepumpar minskar den inköpta värmen, men samtidigt ökar elkonsumtionen i jämförelse med referensfallet. I analysen beräknas hur primärenergianvändningen 5 och klimatpåverkande utsläpp (fossila CO 2 - utsläpp och övriga växthusgasutsläpp) påverkas av de två strategierna i jämförelse med referensfallet. Till detta beräknas de ekonomiska konsekvenserna för kommunkoncernen, vilket avser det sammanlagda ekonomiska utfallet för Gävle Energi, Gavlegårdarna och Gavlefastigheter. 4 Här ingår även verksamhetsel. 5 Begreppet primärenergi förklaras och illustreras i Bilaga B 6

7 2. Beräkningsfall, metodik och centrala data 2.1 Beräkningsfall Baserat på data från Gävle Energi har normaliserade värden för år 2013 utnyttjats för att beskriva de kommunala fastigheternas totala konsumtion av fjärrvärme och el. Erhållna data är uppdelade på Gavlegårdarna respektive Gavlefastigheter. I analysen görs ingen individuell analys av alla de olika fastigheter som respektive kommunala fastighetsbolag har. Istället beskrivs respektive fastighetsbestånd på en övergripande nivå utifrån ett genomsnittligt sk E-värde 6 (vilket används som en del i fjärrvärmepriset): - Gavlegårdarna: E-värde (genomsnittligt) på 85 - Gavlefastigheter: E-värde (genomsnittligt) på 64 Referensfall: Referensfallet beskriver utfallet utan åtgärder och illustreras på årsbasis när det gäller totala energiflöden för Gavlegårdarna och Gavlefastigheter i Figur 1. De kommunala fastigheternas värmebehov försörjs genom fjärrvärme som levereras av Gävle Energi. Även behovet av el antas levereras av Gävle Energi. Av det totala värmebehovet står Gavlegårdarna för 200 GWh och Gavlefastigheter för 60 GWh. När det gäller elbehovet är motsvarande fördelning 28 respektive 32 GWh. [GWh] Energibehov enligt normaliserat 2013 Fjärrvärme 260 Fjärrvärme ƞ= 100% Värmebehov 260 El 60 0 VP ƞ= 300% 0 Totalt inköpt energi: = 320 GWh Övrigt elbehov 60 Figur 1 Värme- och elbehov för Gavlegårdarna och Gavlefastigheter, Referensfall 6 E-värdet bestäms av medelvärmeeffekten i kw under de två senaste årens perioder november-mars, normalårskorrigerat 7

8 Energibesparing i fastigheter: Detta fall illustreras på årsbasis när det gäller totala energiflöden för Gavlegårdarna och Gavlefastigheter i Figur 2. Jämfört med referensfallet antas åtgärder genomföras som sänker värme- och elförbrukningen med 20 %. [GWh] Energibehov enligt normaliserat 2013 Fjärrvärme 208 Fjärrvärme ƞ= 100% Värmebehov 208 El 48 0 VP ƞ= 300% 0 Totalt inköpt energi: = 256 GWh (- 20 % jämfört med referensfall) Övrigt elbehov 48 Figur 2 Värme- och elbehov för Gavlegårdarna och Gavlefastigheter, Energibesparing i fastigheter Installation av värmepumpar: Detta fall illustreras på årsbasis när det gäller totala energiflöden för Gavlegårdarna och Gavlefastigheter i Figur 3. Jämfört med referensfallet så installeras värmepumpar som innebär att elförbrukningen ökar. Samtidigt levererar dessa värmepumpar värme som innebär att förbrukningen av fjärrvärme minskar. Som framgår av figuren minskar den totalt inköpta energin (fjärrvärme och el) med 20 % jämfört med referensfallet. För att kompensera för elen till värmepumparna måste den inköpta mängden fjärrvärmen minskas ytterligare. [GWh] Energibehov enligt normaliserat 2013 Fjärrvärme 164 Fjärrvärme ƞ= 100% Värmebehov 260 El VP ƞ= 300% 96 Totalt inköpt energi: = 256 GWh (- 20 % jämfört med referensfall) Övrigt elbehov 60 Figur 3 Värme- och elbehov för Gavlegårdarna och Gavlefastigheter, Installation av värmepumpar 8

9 I analysen har antagits att en mix av värmepumpar installeras (1/3 bergvärmepumpar, 1/3 luft-vatten värmepumpar och 1/3 frånluftsvärmepumpar) vars genomsnittliga COP 7 uppgår till 3 på årsbasis. Vi antar en blandning av värmepumpar eftersom det rör sig olika typer av fastigheter, olika geologiska och lokala förhållanden och där vissa saknar vattenburet uppvärmningssystem. Även här bör dock betonas att analysen gjorts på en övergripande nivå för fastighetsbestånden som helhet, dvs det har inte gjorts en individuell analys av vilken värmepump som skulle passa bäst till varje enskild fastighet. Det bör också noteras att vi förenklat antagit att värmepumparna klarar hela effektbehovet året runt i de fastigheter de installeras. Detta är en följd av den grundläggande förenklingen (se kapitel 1) att den inköpta energin minskar med 20% under alla perioder av året. 2.2 Metodik Klimatpåverkande utsläpp och primärenergi Analysen utgår från en kartläggning av de energiflöden (och i vissa fall även materialflöden) som påverkas av en organisation (t ex ett företag eller en kommun) och dess verksamhet. I analysen inkluderas både direkta klimatpåverkande utsläpp (dvs sådana utsläpp som sker direkt från organisationens verksamhet) och indirekta utsläpp (dvs sådana utsläpp som påverkas av organisationens verksamhet). Ett indirekt utsläpp är t ex utsläpp från produktion och distribution av bränslen som används i Gävle. De totala utsläppen summeras eftersom klimatpåverkande utsläpp har en global påverkan oavsett var de sker. Samma metodik används för att beräkna primärenergianvändningen baserat på primärenergifaktorer som används för att räkna om konsumerad energi till primärenergi. I Profus analyser används olika modeller för att utvärdera energi- och/eller materialflöden samt deras effekter på klimatpåverkande utsläpp ur ett systemperspektiv: - Martes: Modell för analys av fjärrvärme-, ång-, kraftvärme- och fjärrkylaproduktion - Markal: Modell för analys av det nordeuropeiska elproduktionssystemet Analysen i denna studie använder data om energiflöden i beräkningsfallen enligt avsnitt 2.1. Vidare simuleras fjärrvärmeproduktionen i Gävle med hjälp av Martes-modellen baserat på data erhållet från Gävle Energi. När det gäller fjärrvärmeproduktionen så kan man konstatera att bägge strategierna för energieffektivisering innebär minskade fjärrvärmeleveranser och därmed minskad fjärrvärmeproduktion jämfört med referensfallet. De klimatpåverkande utsläppen och primärenergianvändningen utvärderas ur ett övergripande systemperspektiv. Detta innebär att även förändringar som sker utanför Gävle på grund av förändringar i Gävle inkluderas i analysen. Ett exempel på detta är att vi inkluderar produktion och distribution av bränslen. Ett annat exempel är att vi inkluderar påverkan på den nordeuropeiska 7 En värmepumps verkningsgrad mäts i värmefaktor, även kallad COP (Coefficient Of Performance), och avser hur mycket värmeenergi som genereras per tillförd elenergi. Om 1 kwh el ger 3 kwh värmeenergi har värmepumpen en värmefaktor på 3 (COP 3). 9

10 elproduktionen till följd av att elbalansen (elproduktion elkonsumtion) förstärks eller försvagas i Gävle. För utsläpp och primärenergianvändning från elproduktion utanför Gävle används två olika alternativ: 1) Profus beräkning av långsiktig Nordeuropeisk marginalelproduktion samt 2) Nordisk residualmix. Dessa alternativ beskrivs kortfattat i bilaga A. Det bör noteras att för den långsiktiga marginalproduktionen ingår uppströms utsläpp från produktion och distribution av bränslen som används för elproduktionen, men för den nordiska residualmixen inkluderas enbart skorstensutsläpp, dvs de utsläpp som sker när bränslen används för att producera elen. Ekonomi För de ekonomiska konsekvenserna beräknas utfallet från fastighetsbolagens respektive Gävle Energi perspektiv, vilket sammanförs till ett koncernperspektiv. I analysen inkluderas endast de kostnader och intäkter hos respektive aktör som påverkas av de olika fallen (dvs detta är inte nettoresultat för bolagen/koncernen som helhet). Den ekonomiska utvärderingen genomförs för ett typår med följande centrala förutsättningar: års priser års produktionsstruktur i fjärrvärmesystemet (vilket innebär att all olja är utfasad och ersatt med bio-olja) - För investeringar används den årliga kapitalkostnaden i form av en annuitet baserat på kalkylränta och ekonomisk livslängd Vidare används gällande elnätstaxor och fjärrvärmepriser mellan Gävle Energi och fastighetsbolagen. För elnätstaxan används en genomsnittlig taxa för respektive fastighetsbestånd, medan för fjärrvärmepriset används de genomsnittliga E-värden som beskrivs under avsnitt 2.1. Gävle Energis produktionskostnader för fjärrvärme beräknas i Martes-modellen. För elnätet används en förenklad genomsnittlig kostnad från Gävle Energi på 70 kr/mwh, vilken tar hänsyn till elnätsförluster och kostnader för leveranser till Gävle Energis elnät. 2.3 Centrala data och förutsättningar Fjärrvärmeproduktionen beskrivs och studeras i Martes med hjälp av en databas som uppdaterats i samråd med Gävle Energi. Detta har t ex inneburit justering av värmeeffekter och tillgänglighet för olika anläggningar men också justeringar av bränslepriser i linje med de centrala antagandena enligt ovan. När det gäller fjärrvärme- och elproduktionen från Bomhus Energi så kan det enligt Gävle Energi eventuellt finns ytterligare kapacitet tillgänglig för Gävle Energi, men detta har inte inkluderats i 10

11 beräkningarna pga av att omfattningen är osäker i dagsläget. Bomhus Energi ägs till hälften av Gävle Energi och BillerudKorsnäs. Anläggningen ligger inne på BillerudKorsnäs område i Gävle och utgör en komplex integration i industriprocessen. Gävle Energi har en andel av den totala elproduktionen vid anläggningen och det är denna andel som inkluderats i analysen. För att beräkna primärenergianvändningen och LCA-utsläppen för respektive bränsle används i första hand Miljöfaktaboken och Värmemarknadskommitténs överenskommelse. För den ekonomiska analysen gäller följande centrala förutsättningar för 2015: - Elpris ( råkraftpris ): 260 kr/mwh - Elcertifikatpris: 165 kr/mwh - Elcertifikatkvot: 14,3 % - Elskatt: 294 kr/mwh Utöver detta antas Gävle Energi göra ett prispåslag på elpriset på 10 kr/mwh för att täcka sina försäljningskostnader. Detta ger en total elkostnad, exklusive elnätskostnader och moms, på 588 kr/mwh. När det gäller investeringar i energibesparande åtgärder har dessa uppskattats av Gavlegårdarna till 1000 MSEK och av Gavlefastigheter till 200 MSEK. Det bör noteras att investeringarna är baserade på uppskalning av erfarenheter från åtgärder i ett fåtal av bolagens fastigheter, vilket innebär att dessa uppskattningar är förhållandevis grova. Den ekonomiska livslängden har antagits till 50 år för 50 % av investeringen och till 40 år för resterande 50 % av investeringen. För att beräkna den årliga kapitalkostnaden har kalkylräntan 4,5 % använts. Investeringskostnader för olika former av värmepumpar har bedömts av Profu till i genomsnitt kr/kw (baserat på den genomsnittliga mixen av 1/3 bergvärmepumpar, 1/3 luft-vatten värmepumpar och 1/3 frånluftsvärmepumpar). Observera att dessa investeringskostnader gäller vid investering i existerande flerbostadshus, vilket är fallet i denna studie. Totalt, givet förutsättningarna i denna studie, ger detta en investering på knappt 380 MSEK. Den ekonomiska livslängden har antagits till 20 år och samma kalkylränta (4,5 %) som för energibesparande åtgärder har använts för att beräkna den årliga kapitalkostnaden. 11

12 3. Resultat 3.1 Energiflöden I Figur 4 redovisas de tillförda bränslena för Gävle Energis fjärrvärme- och elproduktion i de olika fallen. De tillförda bränslena minskar i de två energieffektiviseringsfallen eftersom behovet av fjärrvärme minskar i fastigheterna. Noterbart är minskningen av de tillförda bränslena helt övervägande består av bränslen som genererar låga klimatpåverkande utsläpp (trädbränslen och RTflis) eller inga klimatpåverkande utsläpp (spillvärme och rökgaskondensering). Utöver detta sker en liten minskning i användningen av el. Totalt, alla fall GWh/år Referensfall Energibesparing Värmepumpar 0-20 Bioolja -40 El -60 Trädbränslen Förändring jämfört med Referensfall (OBS! annan y-skala) -80 RT-flis Rökgaskondensering -100 Spillvärme Referensfall Energibesparing Värmepumpar Bioolja El Trädbränslen RT-flis Rökgaskondensering Spillvärme Figur 4 Tillförda bränslen för Gävle Energis fjärrvärme- och elproduktion (GWh/år). I Figur 5 (på nästa sida) redovisas elproduktion och elkonsumtion för Gävle Energi och de kommunala fastighetsbolagen i de olika fallen. Gävle Energi har både elproduktion (i sina kraftvärmeverk) och elkonsumtion (genom leverans från Korsnäs elpannor). Som framgår av bilden är elproduktionen för Gävle Energi betydligt större än elkonsumtionen. Men elproduktionen minskar också betydligt mer än elkonsumtionen för Gävle Energi i energieffektiviseringsfallen. Det beror på att den minskade fjärrvärmeefterfrågan leder till ett minskat underlag för att köra kraftvärmeanläggningar, vilket i sin tur resulterar i minskad elproduktion. För fastigheterna minskar elkonsumtionen i fallet med Energibesparing medan den ökar i fallet med Värmepumpar (jämför även avsnitt 2.1). Sammantaget innebär detta att elbalansen (elproduktion elkonsumtion) förstärks något i Gävle i fallet med Energibesparing jämfört med referensfallet. Den sammanlagda minskningen av elkonsumtionen hos fastigheterna och Gävle Energi är något större än minskningen av elproduktion hos Gävle Energi. Eftersom elbalansen förstärks något i Gävle kan annan elproduktion utanför Gävle undvikas i motsvarande grad. 12

13 Fallet med Värmepumpar innebär en tydlig försvagning av elbalansen. Detta är en effekt framförallt av ökad elkonsumtion i värmepumparna men också av minskad elproduktion från Gävle Energi. Eftersom elbalansen försvagas i Gävle måste annan elproduktion utanför Gävle öka sin produktion i motsvarande grad GWh/år Totalt, alla fall Förändring jämfört med Referensfall (OBS! annan y-skala) Referensfall Energibesparing Värmepumpar Referensfall 0 Energibesparing Gävle Energi, Värmepumpar -20 produktion -40 Gävle Energi, konsumtion Fastigheter, konsumtion Elbalans 10 0 Gävle Energi, produktion Gävle Energi, konsumtion Fastigheter, konsumtion Elbalans = Elproduktion - elkonsumtion Figur 5 Elproduktion och elkonsumtion hos Gävle Energi och de kommunala fastighetsbolagen (GWh/år). I Figur 6 (på nästa sida) illustreras vad de olika energiflödena innebär för förbrukningen av primärenergi. I analysen inkluderas primärenergi för tillförda bränslen för Gävle Energi och för elen räknas primärenergin på nettobehovet av el, dvs den extra elproduktion som behöver produceras utanför Gävle för att elkonsumtionen hos Gävle Energi och fastighetsbolagen skall tillgodoses 8. Utfallet i Figur 6 beror på vilken antagande som görs för den alternativa elproduktionen utanför Gävle. Men oavsett metod så kan man dra samma slutsatser, dvs att energibesparing leder till något minskad primärenergianvändning jämfört med referensfallet, medan värmepumparna leder till tydligt ökad primärenergianvändning. Från beräkningarna kan man konstatera att förändringarna av de tillförda bränslena enligt Figur 4 har liten effekt på resultatet. Det är istället förändringar av elproduktion hos Gävle Energi och elkonsumtion hos fastighetsbolagen (enligt Figur 5) som helt dominerar resultaten för primärenergianvändningen. Orsaken till att storleken på staplarna blir större i fallet med nordisk residualmix är att denna år 2013 (vilket är den valda mixen i beräkningarna) består till 35 % av kärnkraft som har högst primärenergi/producerad el. I långsiktig marginalel ingår ingen kärnkraft (se även bilaga A). Detta förklarar högre effekt på primärenergianvändningen med värdering enligt nordisk residualmix. 8 Vi inkluderar alltså ingen primärenergi för Gävle Energis elproduktion eftersom denna primärenergi redan inkluderas genom de tillförda bränslena enligt Figur 4. 13

14 Totalt, alla fall GWh/år 160 Långsiktig marginalel 140 Nordisk residualmix Referensfall Energibesparing Värmepumpar Förändring jämfört med Referensfall (OBS! annan y-skala) Långsiktig marginalel Nordisk residualmix Referensfall Energibesparing Värmepumpar Figur 6 Primärenergibehov (GWh/år) för Gävle Energi och de kommunala fastighetsbolagen 3.2 Klimatpåverkande utsläpp I Figur 7 och Figur 8 redovisas hur de klimatpåverkande utsläppen påverkas av de två alternativen jämfört med referensfallet. Precis som i fallet med primärenergi är det behovet av elproduktion utanför Gävle som får störst genomslag på resultaten. Utsläppen minskar något på grund av att de tillförda bränslena till Gävle Energis fjärrvärme- och elproduktion minskar. Men dessa bränslen har låga klimatpåverkande utsläpp (trädbränslen och RT-flis) eller inga klimatpåverkande utsläpp (spillvärme och rökgaskondensering). I fallet med Energibesparing innebär den förstärkta elbalansen i Gävle att utsläpp från annan elproduktion utanför Gävle kan undvikas. I fallet med Värmepumpar, där elbalansen försvagas i Gävle, ökar istället utsläppen från elproduktion utanför Gävle. Minskade utsläpp Ökade utsläpp ton CO2-ekv./år Energibesparing Värmepumpar Netto: Netto: Bioolja El Trädbränslen RT-flis Rökgaskondensering Spillvärme Figur 7 Klimatpåverkande utsläpp, förändringar jämfört med Referensfall, långsiktig marginalel 14

15 Minskade utsläpp Ökade utsläpp ton CO2-ekv./år Energibesparing Värmepumpar Netto: Netto: Bioolja El Trädbränslen RT-flis Rökgaskondensering Spillvärme Figur 8 Klimatpåverkande utsläpp, förändringar jämfört med Referensfall, nordisk residualmix Skillnaden mellan figurerna är antagandet av elproduktionen utanför Gävle, där den nordiska residualmixen har lägre specifikt utsläpp än långsiktig marginalel. Man bör dock notera att den nordiska residualmixen inte inkluderar uppströms utsläpp, dvs utsläpp från produktion och distribution av de bränslen som används för produktion av elen. 3.3 Ekonomiskt utfall I Tabell 2 - Tabell 5 redovisas utfallet för det typår (se avsnitt 2.2 Metodik) som används för de ekonomiska beräkningarna. De tre första tabellerna beskriver utfallet för Gavlegårdarna, Gavlefastigheter och Gävle Energi medan den sista tabellen ger koncernperspektivet, vilket motsvarar summan av varje post i de tidigare tabellerna. Observera att i dessa tabeller gäller att positiva siffror = intäkter och negativa siffror = kostnader. Till exempel är fjärrvärmepriset en intäkt för Gävle Energi medan det är en kostnad för Gavlegårdarna och Gavlefastigheter. På detta sätt kan tabellerna summeras för att ge koncernperspektivet (t ex blir fjärrvärmepriset ett nollsummespel ur koncernperspektiv). Notera också att varje post avrundad till hela MSEK. För Gavlegårdarna (se Tabell 2 på nästa sida) innebär den minskade fjärrvärmeförbrukningen minskade kostnader för fjärrvärme jämfört med referensfallet. I fallet med Energibesparing så minskar även kostnaderna för el. Men för att uppnå dessa kostnadsminskningar krävs en relativt stor investering vars årliga kapitalkostnad är betydligt större än kostnadsminskningarna. Netto ger detta en ökad kostnad för Gavlegårdarna på 26 MSEK/typår i fallet med Energibesparing. I fallet med Värmepumpar uppnås större kostnadsminskningar genom att fjärrvärmeförbrukningen minskar i större grad och att investeringen är mindre. Dock ökar elförbrukningen vilket ger ökade elkostnader och utöver detta tillkommer kapitalkostnader för värmepumparna. Netto ger detta en minskad kostnad på 1 MSEK/typår. 15

16 Tabell 2 Ekonomiskt utfall för Gavlegårdarna. OBS! I dessa tabeller gäller att positiva siffror = intäkter & negativa siffror = kostnader. Varje post avrundad till hela MSEK. MSEK/typår Referensfall Energibesparing Värmepumpar Fjärrvärme Produktionskostnader Pris El El, exkl elnät Elnät, förluster & omkost Elnät, taxa Investeringar Årlig kapitalkostnad TOTALT TOTALT, jämfört med Referensfall För Gavlefastigheter (se Tabell 3) fås samma typ av resultat när det gäller minskade fjärrvärmekostnader och förändrade elkostnader som för Gavlegårdarna. I fallet med Energibesparing är dock investeringen relativt sett mindre än för Gavlegårdarna, vilket netto innebär en total kostnadssänkning på 2 MSEK/typår. I fallet med Värmepumpar balanseras kostnadsminskningar och kostnadsökningar, vilket ger ett oförändrat resultat jämfört med referensfallet. Tabell 3 Ekonomiskt utfall för Gavlefastigheter. OBS! I dessa tabeller gäller att positiva siffror = intäkter & negativa siffror = kostnader. Varje post avrundad till hela MSEK. MSEK/typår Referensfall Energibesparing Värmepumpar Fjärrvärme Produktionskostnader Pris El El, exkl elnät Elnät, förluster & omkost Elnät, taxa Investeringar Årlig kapitalkostnad TOTALT TOTALT, jämfört med Referensfall 2 0 För Gävle Energi (se Tabell 4 på nästa sida) innebär den minskade produktionen av fjärrvärme och el minskade produktionskostnader. Samtidigt minskar dock fjärrvärmeintäkterna i större grad. För elen får man netto mindre intäkter i fallet med Energibesparing medan de ökar i fallet med Värmepumpar eftersom en större mängd el säljs och man därigenom får större intäkter via elnätstaxan. Sammantaget försämras resultatet tydligt för Gävle Energi, med 23 respektive 35 MSEK/typår. 16

17 Tabell 4 Ekonomiskt utfall för Gävle Energi (inklusive Elnät). OBS! I dessa tabeller gäller att positiva siffror = intäkter & negativa siffror = kostnader. Varje post avrundad till hela MSEK. MSEK/typår Referensfall Energibesparing Värmepumpar Fjärrvärme Produktionskostnader Pris El El, exkl elnät Elnät, förluster & omkost Elnät, taxa Investeringar Årlig kapitalkostnad TOTALT TOTALT, jämfört med Referensfall Slutligen summeras de föregående tabellerna för att i Tabell 5 få fram koncernperspektivet. Här kan noteras att både fjärrvärmepriset och elnätstaxan blir ett nollsummespel ur koncernperspektiv. De poster som återstår och dominerar blir produktionskostnaden för fjärrvärme, kostnaderna för el och den årliga kapitalkostnaden för respektive investering. Som framgår av tabellen innebär bägge alternativen för energieffektivisering innebär tydliga merkostnader ur koncernperspektiv. Merkostnaden för Energibesparing uppgår till 46 MSEK/typår och för Värmepumpar 34 MSEK/typår. Det är dock möjligt att kostnadsökningar i varierande grad kan omsättas till hyresökningar, vilket i så fall skulle innebära att merkostnaderna i motsvarande grad istället skulle tas av hyresgästerna. Tabell 5 Ekonomiskt utfall för Koncernen (summan av Tabell 2 Tabell 4). OBS! I dessa tabeller gäller att positiva siffror = intäkter & negativa siffror = kostnader. Varje post avrundad till hela MSEK. MSEK/typår Referensfall Energibesparing Värmepumpar Fjärrvärme Produktionskostnader Pris El El, exkl elnät Elnät, förluster & omkost Elnät, taxa Investeringar Årlig kapitalkostnad TOTALT TOTALT, jämfört med Referensfall

18 Bilaga A Hur beräknar man klimatpåverkan från elanvändning och elproduktion? En ofta diskuterad fråga inom energisektorn är hur man ska beräkna miljöpåverkan från elproduktion och då i synnerhet klimatpåverkan från elproduktionen. Det finns flera föreslagna och använda metoder där var och en har sina fördelar och brister. Metoderna används för att presentera elproduktionens klimatpåverkan i olika sammanhang. Exempelvis hur stor är klimatpåverkan från det svenska elsystemet eller vilken klimatnytta får vi av att investera i nytt vindkraftverk eller vilken klimatpåverkan ger en bergvärmepump. En förändring i elproduktionen och/eller elkonsumtionen ger ofta en tydlig förändring i klimatpåverkan och miljövärderingen av el får därför en central roll i arbetet med klimatutvärderingar. Inte minst gäller detta för energiföretag som ofta har både en stor elproduktion och elkonsumtion och dessutom stora möjligheter att förändra både produktion och konsumtion. Att frågan debatteras ofta inom energisektorn beror på olika saker. Framförallt hittar man orsakerna i att det är olika frågor som ska belysas och att det därigenom behövs olika metoder för att beräkna utsläppen från elsystemet. Det finns inte en miljövärderingsmetod som fungerar generellt för alla frågor. I denna bilaga diskuteras kortfattat skillnaderna mellan några vanligt förekommande metoder och också i vilka sammanhang som dessa kan vara användbara. Mer information om olika värderingsmetoder återfinns exempelvis i [1, 2, 3 och 4]. Elsystemet Vi har idag en gemensam nordeuropeisk elmarknad och det sker ett stort elutbyte mellan framförallt de nordiska länderna. Möjligheten att köpa och sälja el över nationsgränserna har succesivt ökat i takt med att överföringskapacitet har byggts ut. Den tidigare nationella elmarknaden har därmed blivit en internationell elmarknad. Detta behöver man beakta när man studerar miljöpåverkan från elsystemet. Enda tillfället när det numera kan vara relevant att studera miljöpåverkan från enbart det svenska elsystemet är när frågan är just att presentera miljöpåverkan från den samlade svenska elproduktionen. Elsystemet består av flera vitt skilda typer av produktionsanläggningar. Ofta delas dessa upp i grupperna baskraft och marginalkraft och ibland även i grupperna reglerbar och icke reglerbar kraft. Baskraftsanläggningarna har generellt sett höga fasta kostnader och låga rörliga kostnader. Baskraften prioriteras först i produktionsmixen och får därmed lång utnyttjningstid. Exempel på baskraft är vattenkraft och kärnkraft. Marginalkraften är baskraftens motsats, d.v.s. anläggningar med hög rörlig kostnad som endast utnyttjas när baskraften inte räcker till. Exempelvis kondensanläggningar för kol, olja eller naturgas. Den viktigaste reglerbara kraften i Sverige är vattenkraft och en typisk icke reglerbar elkraft är vindkraft. Det finns även flera andra typer av produktionsanläggningar, exempelvis kraftvärmeverken i våra svenska fjärrvärmesystem. Värderingsprinciper för olika frågor Det man först måste skilja på är två principiellt helt olika användningsområden. Det ena området rör frågor och analyser som avser att presentera miljöpåverkan från elsystemet som helhet. För dessa frågor är det relevant att använda så kallade bokföringsmetoder för att beskriva miljöpåverkan. Kännetecknade för dessa metoder är att de utgår från olika typer av genomsnittsvärden för hela 18

19 elproduktionen. Nedan beskrivs dessa under rubriken Medelel. Det andra området rör frågor om hur enskilda förändringar eller företaget som helhet påverkar utsläppen från elsystemet. För dessa frågor är det relevant att beskriva den faktiska alternativa elproduktionen med hjälp av konsekvensanalyser. Kännetecknade för dessa metoder är att de studerar hur marginalelproduktionen förändras. Nedan beskrivs dessa under rubriken Marginalel. Marginalel Om man vill studera konsekvenser av en specifik förändring och det rör en ökad eller minskad elkonsumtion/elproduktion så bör man utnyttja en marginalelbetraktelse. Om vi exempelvis ökar elkonsumtionen marginellt kommer detta enbart att påverka marginalelproduktionen i elsystemet, d.v.s. det produktionsslag med högst rörlig produktionskostnad kommer öka sin produktion för att möta den ökade efterfrågan (övrig kraftproduktion med lägre produktionskostnad utnyttjas redan fullt ut). Även en relativt stor förändring som t.ex. att stänga av ett större kraftvärmeverk i ett fjärrvärmesystem är att betrakta som en marginell förändring för det sammankopplade nordeuropeiska elsystemet. Det finns några olika metoder för att bedöma miljöpåverkan från marginalelproduktionen. Den viktigaste skillnaden mellan dessa metoder är om man ska studera marginalelen på kort eller lång sikt. På kort sikt studeras hur marginalproduktionen förändras med den befintliga produktionskapaciteten och på långt sikt tar man även hänsyn till nyinvesteringar i ny produktionskapacitet. En annan skillnad är om man anser att det räcker med en enkel och grov approximation eller om man anser att man behöver en mer omfattande beräkning för marginalelen. Den enkla approximationen brukar innebära att man väljer en eller några få anläggningstyper som man vet står för en stor andel av marginalproduktionen, exempelvis naturgaskondens eller en mix av kol-, oljaoch naturgaskondens. Den mer omfattande beräkningen innebär att man studerar med hjälp av modeller hur marginalproduktionen förändras under året och under kommande år. Modellberäkningarna visar att det finns flera olika typer av anläggningar som mer eller mindre står för marginalproduktionen under ett helt år. Vid tidpunkter med låg efterfrågan kommer även förnyelsebar elproduktion att utgöra marginalproduktionen vilket får betydelse när CO2-utsläppen ska beräknas. Prognosberäkningar visar även att elsystemet på grund av befintliga och kommande styrmedel kommer att utvecklas till att bli allt mer förnyelsebar i framtiden. Ett framtidsperspektiv för elproduktionen är relevant att studera eftersom många av de förändringar som föreslås och bedöms ur ett klimatperspektiv hos ett företag kommer att ha en lång ekonomisk livslängd. Det finns med andra ord en dynamisk effekt på både kort och lång sikt som ska beaktas när man beräknar systemets marginalelproduktion. Den dynamiska effekten syns även tydligt i Figur 9. I de beräkningar som presenteras här så används en långsiktig marginalel som är beräknad med hjälp av omfattande modellanalyser, d.v.s. den alternativa elproduktionen utgörs av den långsiktiga nordeuropeiska marginalelproduktionen. Metoden benämns även ibland som den dynamiska förändringseffekten eftersom den under ett antal år studera hur elsystemet anpassar sig på grund av en förändring (störning) i elefterfrågan (eller elutbudet). Ett problem som tillkommer när man studerar den långsiktiga marginalelen är att vi inte på förhand vet hur elsystemet kommer att utvecklas framöver. Man kan både tänka sig en utveckling där vi kraftigt kommer att anpassa elproduktionen på grund av högt ställda klimatambitioner men också en mer konservativ utveckling med relativt lågt ställda klimatambitioner. Den klimatvärdering som är ett genomsnittsvärde av dessa 19

20 två utvecklingar. Genom att använda den långsiktigaa marginalelen blir bedömningar giltiga för en lång period framöver. I miljövärdering har marginalelen beräknats för en period mellan 2015 och Mer information om långsiktig nordeuropeisk marginalelproduktion återfinns i [1, 2 och 3]. I dessa publikationer diskuteras även alternativa värderingsmetoder för elproduktionen. Metoden beskrivs framförallt i [2, 3] och beräknade utsläppsvärden i [5]. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Långsiktig marginalelproduktionsmix Marginal electricity production in the electricity grid of northern Europe. 0% Högt utsläpp High Låg klimatambition Lågt Low utsläpp The high and low alternatives are assumptions based on results from a scenario analysis with the MARKAL model (Elforsk 2008:30). The results shows average marginal electricity production for the period Wind Biofuels Natural gas Coal +CCS Coal Hög klimatambition kg kg CO2/MWh CO2-ekv./MWh el el (varav uppströms 120 kg CO2-ekv./MWh el) 400 kg CO2/MWh el 500 kg CO2-ekv./MWh el (varav uppströms 100 kg CO2-ekv./MWh el) Medel: 625 kg CO2-ekv./MWh el Figur 9 Två beräkningar för marginalelsproduktionen i det nordeuropeiska elsystemet med hög respektive låg nivå i användningen av fossila bränslen. De två resultaten är valda utifrån en scenarioanalys med Markalmodellen [3]. Resultaten visar medelvärdet för marginalelproduktionen för perioden [5]. Medelel Ett genomsnittsvärde för hela elproduktionen bör användas om syftet är att redovisa hela elproduktionens klimatbidrag inom ett geografiskt område och när detta värde sedan är en delsumma för ett större geografiskt område. Detta är ofta fallet när en region eller nation ska redovisa sitt totala bidrag. Dessa redovisningar är en bokföring av faktiska utsläpp och de ska även vara adderbara. Summan av de enskilda utsläppen från flera anläggningar, regioner eller nationer ska vara lika med de totala utsläppen för det system som ska beskrivas. Att summera marginalelproduktionen från flera delsystem är poänglöst och ger ett helt oanvändbart värde. Det finns flera olika varianter av medelel. Vanligt förekommande är svensk eller nordisk medelel. Svensk medelel används numera sällan eftersom elsystemet är ihopkopplat med flera andra länder (se tidigare diskussion). Nordisk medelel är däremot vanligt förekommande. Värdena för medelel är relativt enkla att beräkna med hjälp av nationell statistik för den totala elproduktionen. En variant på medelel som används är den så kallade nordiska residual-mixen. Denna variant är snarlik nordisk medelel med den skillnaden att man räknar bort så kallad ursprungsmärkt el. Kvar till miljövärderingen finns alla övrig el. Eftersom den ursprungsmärkta elen är förnyelsebar så ger den nordiska residualmixen en högre klimatpåverkan än den nordiska medelelen. Den nordiska residualmixen för år 2013 presenteras i Figur 10 och beskrivs mer utförligt av Energimarknadsinspektionen [6] och Svensk Energi [7]. 20