ENERGIFRAMSYN SVERIGE I EUROPA. Energi 2050 närmare solen RAPPORT FRÅN PANELEN FÖR LÅNGSIKTSFRAMSYN

Transkript

1 ENERGIFRAMSYN SVERIGE I EUROPA Energi 2050 närmare solen RAPPORT FRÅN PANELEN FÖR LÅNGSIKTSFRAMSYN

2 Energiframsyn Sverige i Europa är ett IVA-projekt, vars syfte har varit att ge underlag för en bred diskussion om möjligheter och problem på energiområdet för en hållbar utveckling av det svenska samhället. Projektets tidsperspektiv är 20 år med utblickar 50 år framåt. Energiframsyn Sverige i Europa riktar sig till beslutsfattare i vid mening inom förvaltning, näringsliv och forskning, men avser även att sprida insikt och kunskaper till en vid krets av intresserade på central, regional och lokal nivå. Under 2002 har drygt ett hundratal personer från privat näringsliv, forskning och offentlig sektor arbetat dels i fyra s k paneler där de studerat och diskuterat framsynsområden dels i olika grupper, som på olika sätt haft anknytning till projektet. Det huvudsakliga arbetet har genomförts inom de fyra panelerna 1. Panelen för systemframsyn 2. Panelen för användarframsyn 3. Panelen för strukturframsyn 4. Panelen för långsiktig framsyn Resultatet har redovisats i fyra panelrapporter och en syntesrapport. Inom projektet har också producerats populärt hållna faktarapporter Olja tillgång och prisutveckling Vattenkraften i Sverige El och kraftvärme från kol, naturgas och biobränsle Vindkraft till lands och till sjöss Överföring och lagring av energi Energianvändning i bebyggelsen Gas och kol tillgång och prisutveckling Kärnkraft idag och i morgon El och värme från solen Ekonomiska styrmedel inom energiområdet Energianvändning i industrin Energianvändning i transportsektorn Sammansättning av panelen för långsiktsframsyn Minoo Akhtarzand, Vattenfall Sveanät AB (ordförande) Peter Axegård, STFI Anna Bergek, LångEn-utredningen, tidigare Chalmers Tekniska Högskola Harry Frank, ABB Corporate Research Harald Haegermark, Elforsk AB Mats Leijon, Uppsala Universitet Thomas Levander, Energimyndigheten Peter Lindblad, Uppsala Universitet Eva Lindroth, Stockholms Universitet Göran Svensson, Vattenfall AB Leif Magnusson, EnerGia (panelprojektledare)

3 FÖRORD Islutet av år 2001 startades projekt Energiframsyn inom IVA. V år panel, Panelen för långsiktig framsyn, har haft ansvar för en utblick mot det långsiktiga 50-årsperspektivet och vägen dit. Som utgångspunkt för sitt arbete har panelen haft två scenarier, klimatet i fokus 2050 och klimatet en faktor bland flera 2050, som fastställts av styrgruppen. Under utredningsperioden har panelen träffats nio gånger samt haft ytterligare ett antal möten i mindre grupper. Målet har varit att ta vara på alla panelmedlemmars kunskaper och erfarenhet så långt som detta varit möjligt. Vi har varit eniga i många avseenden men även haft olika uppfattningar i många frågor. Den rapport vi presenterar är en sammanfattning av de diskussioner vi fört under arbetets gång och är ett underlag som vi alla ställer oss bakom. Vi har i vårt arbete koncentrerat oss mycket på den befintliga och den kommande teknikutvecklingen och dess betydelse för framtiden. Vi har även diskuterat demografiska förändringar och andra samhällsfrågor och deras påverkan på den tekniska utvecklingen. Vi har medvetet valt att inte bestämma oss för några specifika tekniska lösningar utan beskriver i stället ett stort antal olika energitekniska lösningar som vi anser kan vara möjliga val under de kommande åren. Vi anser att marknaden med sin ekonomiska drivkraft, politiken och samhället i övrigt under de närmaste 50 åren kommer att vara styrande i valet av olika energitekniska lösningar. Under de senaste åren har tillverkningen av nya elektriska apparater ökad markant samtidigt som det satsas mycket på effektivare energianvändning i ny teknik. Vi tror att denna trend kommer att fortsätta framöver och balansera energianvändningen i Sverige så att den trots tillväxt och ökad välfärd kommer att vara av ungefär samma storlek som idag. Till slut vill jag uttrycka min stora glädje över att ha fått delta i detta viktiga projekt. Det har varit mycket stimulerande och givande att få möjlighet att få lära känna så många kompetenta personer inom och utanför projektet. Därför vill jag passa på att framföra ett stort tack till alla panelmedlemmar för det fina engagemanget och deras insatser, och särskilt rikta ett stort tack till vår projektledare Leif Magnusson som har dragit det stora lasset och med sin erfarenhet och kunskap underlättat vårt arbete. Minoo Akhtarzand Panelordförande, långsiktig energiframsyn I VA ENERGI 2050 NÄRMARE SOLEN 1

4 Innehåll Sammanfattning 3 VÅRA UTGÅNGSPUNKTER 7 ENERGIANVÄNDNINGEN 2050 Har effektiviseringar balanserat ökad konsumtion? 10 ENERGITILLFÖRSEL Systemskiften och teknikgenombrott 16 Klimatet i fokus och vägen fram till 2050 EL OCH VÄTGAS ÄR DE VIKTIGASTE ENERGIBÄRARNA! 29 Klimatet en faktor bland flera och vägen fram till 2050 VIA NATURGAS MOT FÖRNYBART 38 REFLEXIONER OCH SLUTSATSER 44 Utgivare: Kungliga ingenjörsvetenskapsakademien, IVA Bearbetning: Maria Holm Reportage Grafisk form och illustrationer: Ann-Christin Reybekiel, Reybekiel Form AB Tryck: Markaryds Grafiska AB, 2003 Rapporten kan beställas från IVA, Box 5073, Stockholm, eller från bokh@iva.se. Den finns även som pdf-fil på IVAs hemsida samt på 2 IVA ENERGI 2050 NÄRMARE SOLEN

5 SAMMANFATTNING Panelen för långsiktig framsyn har haft som uppgift att visa två framtidsbilder för år 2050 och beskriva utvecklingen dit. Att förutsäga utvecklingen i ett så långt perspektiv är en omöjlig uppgift. Vi har lagt störst vikt vid teknikutvecklingen och vilka möjligheter ny teknik kan ge inom olika delar av samhället, men berör även mer allmänna frågor kring utvecklingen i samhälle och politik. EN OPTIMISTISK SYN PÅ FRAMTIDEN Tillväxt, ökat välstånd och effektivare energianvändning Energiframsynens båda scenarier beskriver en gynnsam utveckling för Sverige och Europa med fortsatt tillväxt, ett ökat välstånd, ökad konsumtion och ökat resande. Befolkningen ökar måttligt och i hela Europa sker en fortsatt koncentration till växande regioner. Ökad konsumtion och tillväxt ger ökad användning av energi. Samtidigt finns det starka krafter som verkar i motsatt riktning. Ny teknik ger nya möjligheter; klimat-, miljö- och hälsokrav driver på och effektiv användning av energi är för alla industriländer världen över en viktig del i en strategi för minskad sårbarhet. Utvecklingen inom IT, den nya biologin samt nano- och materialteknik lovar stora möjliga effektiviseringar. Miniatyrisering och bärbarhet kräver energisnål teknik. IT förändrar produktionssystemen och nya och lätta material ger förutsättningar att sänka vikten och därmed bränsleförbrukningen vid transporter. I bebyggelsen ger styr- och mätteknik, diodbelysningar, effektiva och smarta fönster och energisnål elektronik stora möjligheter till effektiviseringar. En följd är att kylbehovet i lokaler minskar samtidigt som ökade krav på bekvämlighet kan leda till mer luftkonditionering och komfortvärme i bostäder. Bebyggelsen förändras sakta, men inom 50 år kommer en stor del av bebyggelsen att vara ny eller ha förnyade värmesystem. Industrin går mot ökad förädling och ett ökat inslag av tjänster. För stora delar av tillverkningsindustrin gäller som för bebyggelsen att det finns stora effektiviseringsmöjligheter till I skogsindustrin kan ny processteknik i så kallade kombinat ge möjligheter att utnyttja råvaran bättre och att leverera kemikalier, bränslen och el vid sidan om cellulosaprodukter som papper, kompositer, förpackningar m m. En stor ökning väntas för alla typer av resor och varutransporter. Krav på minskade utsläpp och minskad bränsleförbrukning väntas leda till en övergång till hybridfordon, både med förbränningsmotorer och med bränsleceller. Rena drivmedel och nya drivsystem kan ge en halvering av bränsleförbrukningen och en kraftig minskning av fordonens utsläpp. IVA ENERGI 2050 NÄRMARE SOLEN 3

6 ENERGITILLFÖRSEL Några systemskiften och möjliga teknikgenombrott Flera aktuella utvecklingar kan på olika sätt förändra energisystemen. Panelen lyfter särskilt fram tre systemskiften som kan få stor betydelse, men som också kräver ett samspel mellan olika energiaktörer, samhälle och energianvändare. I USA, Japan och Europa görs stora satsningar på vätgas och bränsleceller för fordon och elproduktion för att minska klimatgasutsläpp och beroende av importerade bränslen. Koldioxidinfångning lovar med dagens bedömningar kunna ske med en måttlig kostnadsökning och ge en "koldioxidfri" elproduktion med kol och naturgas. Det tredje skiftet är en öppning av elnäten med hjälp av IT för ett samarbete mellan stora aktörer och småskaliga leverantörer och användare. El blir en allt viktigare energibärare. Panelen tar upp möjlig produktion av el från bränsleceller, solceller, vågkraft, bioenergi och fusion vid sidan om kommentarer till tekniker som vattenkraft, vindkraft, ny kärnkraft m fl. Naturgas blir i Europa den viktigaste energibäraren under en omställning mot en förnybar energiförsörjning, där vätgas på sikt kan få en central roll som energibärare. Vätgasen kan framställas från naturgas vilket redan idag görs i stor skala inom kemiindustri men på sikt kommer den att kunna framställas mer eller mindre direkt ur solenergi genom bl a elektrolys med förnybar el, artificiell fotosyntes eller biologiska processer. KLIMATET I FOKUS 2050 En framtidsbild där förnybar el och förnybara bränslen samt effektiviseringar ger kraftigt minskade koldioxidutsläpp I Europa liksom hela den industrialiserade världen har det i detta scenario skett stora förändringar i energianvändning och energitillförsel. Internationellt harmoniserade styrmedel för att minska utsläppen har lett till en betydande effektivisering och omställning. Energipriserna har ökat, men effektiviseringar och miljövinster reducerar kostnadsökningarna. Ett el-, sol- och vätgassamhälle växer fram i tätbefolkade och utvecklade regioner i världen. Vätgas distribueras i gasnät i större städer eller regioner och används som drivmedel samt som bränsle för el- och värmeproduktion. De flesta nya personbilar som säljs drivs med vätgas. På många håll i världen, och även i mer glest befolkade delar av Europa, används dock flytande drivmedel i såväl förbränningsmotorer som bränsleceller. El produceras ur många källor: fossila bränslen, sol, vind, vatten, vågor, biobränslen, vätgas och kärnkraft. Fossila bränslen används fortfarande för värme- och elproduktion och för att driva fordon på olika håll i världen. I utvecklade länder används de tillsammans med koldioxidinfångning i stora kraftverk och för framställning av drivmedel. I Europa är det främst naturgas som används. I Sverige är den totala energianvändningen av ungefär samma storlek som vid sekelskiftet trots en ökad materiell standard, ökat resande och ökad produktion. Ökningarna har balanserats av effektiviseringar genom ny teknik. Den största förändringen är en stark övergång till förnybar energi för transporter och en utfasning av olja för uppvärmning. 4 IVA ENERGI 2050 NÄRMARE SOLEN

7 Uppvärmningen inom fjärrvärmenäten sker nästan helt med biobränslen och avfall, och utanför fjärrvärmenäten med biobränslen eller värmepumpar. För elproduktionenutgör vattenkraft en bred bas, medan biobränsle från kraftvärme ger ett viktigt tillskott. För ytterligare tillskott finns flera alternativ: havsbaserad vindkraft, ny kärnkraft, import, vågkraft, solceller, kraftvärme från vätgas/bränslecell eller naturgaskombi samt utbyggd vattenkraft. År 2050 sker i stort sett ingen elproduktion med fossila bränslen och därmed koldioxidutsläpp. Naturgas används i anslutning till dagens gasnät. Olja och gasol används marginellt, främst i ugnar inom industrin. Skogsindustrin har blivit en nettoleverantör av såväl el som bränslen. Drivmedlen är både importerade koldioxidfria från naturgas (vätgas), och inhemska förnybara från förgasning och rötning av bioråvaror och avfall. KLIMATET EN FAKTOR BLAND FLERA 2050: En framtidsbild med fortsatt fossilberoende men med riktning mot förnybart via naturgas Ekonomisk och teknisk utveckling har även i detta scenario inneburit stora förändringar i energisystemen. Ny teknik har givit stora effektiviseringar, samtidigt som energianvändningen och i synnerhet elanvändningen stigit kraftigt inom en del områden. Den främsta skillnaden mot det föregående scenariot är att det inte funnits lika starka drivkrafter för förändring och för en övergång till förnybar energi. Biltätheten är hög och resor och transporter har ökat kraftigt sedan sekelskiftet. Miljö- och hälsokrav samt trängsel har dock drivit fram effektiva fordon med små utsläpp. Även i detta scenario växer användningen av solbaserad energi och vätgas, även om utvecklingen gått långsammare än i Klimatet i fokus. Teknikutveckling och strävan efter minskat beroende av importerad energi i USA och Europa har drivit på. I Europas energitillförsel 2050 har naturgas en central roll, både för el- och värmeproduktion och för produktion av drivmedel. En viktig kraft i utbyggnaden av naturgas har varit att minska beroendet av importerad olja, en annan har varit möjligheten att bygga ut kraft-, kraftvärme- och värmeproduktion i både stor och liten skala, och en tredje kraven på hög luftkvalitet i tätbefolkade regioner. I Europa svarar stora gaskombikraftverk och kolkraftverk för en stor andel av elproduktionen. Förnybar el, t ex vind-, solcells- och biobränslebaserad, har en begränsad men växande marknadsandel. Fordonen drivs med flytande och gasformiga drivmedel från naturgas eller från biologisk råvara som förgasats. Det som särskilt kännetecknar det svenska energisystemet är en stor användning av naturgas i kraftvärmeverk, kopplat till en stor utbyggnad av fjärrvärme. Naturgasnät har byggts ut i centrala Sverige, medan biobränsle används i kraftvärme och fjärrvärme utanför gasnäten. Den svenska elförsörjningen har vattenkraft som bas. El från naturgaskombi samt kraftvärme i fjärrvärmenät och vid industri ger viktiga tillskott. Ett begränsat men växande bidrag kommer från vind, vågor och sol. IVA ENERGI 2050 NÄRMARE SOLEN 5

8 Slutsatser och reflexioner Panelens viktigaste slutsats är att det finns flera vägar att klara en framtida uthållig energiförsörjning till en rimlig kostnad utan att hota tillväxt och välfärd. Solen tillför jorden energi långt utöver såväl dagens som en framtida förväntad energianvändning. Det går att klara utmaningarna genom att politik och samhälle formar spelregler och incitament för energisystemen i vid mening så att samhälle och näringsliv satsar på utveckling och infrastruktur globalt, i Europa och i Sverige. Ett par slutsatser för Sverige är att drivmedel för transporter är en nyckelfråga i svenskt klimatarbete, och att bioenergi kan klara värmeproduktionen. Alternativet är naturgas. Under en övergångstid kommer fossil energi att behövas. Miljökonsekvenserna kan minskas genom att bebyggelse, industri och transporter använder energin mer effektivt, och genom en övergång till rena bränslen, motorer och elproduktionstekniker. Panelen har försökt måla upp en positiv bild av framtiden vilket är vanligt i denna typ av arbete. Det är en bild där alltför utstickande "spetsar" slipats av. Att förutsäga framtiden är omöjligt, och att måla dystra framtidsbilder är inte heller lockande. Panelen har inte fördjupat sig i konsekvenser av terror och politiska konflikter. Inte heller har vi haft någon gemensam uppfattning om huruvida integrationen av Europa vänder mot ökad nationalism och fragmentisering eller tvärtom, och vi har inte heller berört frågan om en eventuell återreglering som en motreaktion till avregleringar och fria marknader. Dessa frågor behandlas i systempanelens och strukturpanelens rapporter. Energifrågor, inte minst kärnkraft, har haft en stor plats i den svenska diskussionen under de senaste decennierna. Vid panelens möten har det naturligtvis funnits skillnader i uppfattning i många frågor, t ex om hur länge olja och naturgas räcker, hur mycket el vi kommer att använda i framtiden, om ny kärnkraft samt om utbyggnad av i dag skyddade älvar. Rapporten avslutas med några kommentarer till områden som vi, med mer tid, gärna skulle gett en fylligare behandling. 6 IVA ENERGI 2050 NÄRMARE SOLEN

9 VÅRA UTGÅNGSPUNKTER Energiframsynen har som huvuduppgift haft att diskutera energisystemen för de kommande 20 åren. Panelen för långsiktig framsyn har dock haft ett längre perspektiv, 50 år, för att kunna belysa möjliga utvecklingar inom en tidsram som medger stora förändringar även i tröga system som bebyggelse och infrastruktur. Panelens uppgift har varit att utveckla de två scenarierna klimatet i fokus och klimatet en faktor bland flera. Den väsentliga faktorn som skiljer scenarierna är utsläppen av klimatgaser, där internationellt harmoniserade åtgärder resulterat i en halvering av koldioxidutsläppen i Europa i scenariot klimatet i fokus. Avsikten är inte att visa den mest önskade bilden eller den bild panelen anser vara mest sannolik, utan att ge underlag för diskussion och ökad insikt om energisystemen. Energiframsynen har ett i första hand svenskt och europeiskt fokus. Energifrågorna och de stora utmaningarna är dock globala, även om vi i Sverige har möjlighet att välja utvecklingsväg och att på sikt försörja oss själva med energi. Utmaningar för ett långsiktigt hållbart energisystem Tillgång till energi är i den industrialiserade världen en förutsättning för försörjning och välfärd och i fattiga länder en förutsättning för utveckling. Den stora användningen av fossila bränslen i olika typer av förbränning hotar klimatet och skadar miljön. Den stora utmaningen är att utveckla ett långsiktigt hållbart energisystem. Energi är dock trots sin stora betydelse en ofta förhållandevis liten faktor ur ekonomisk synpunkt. Många beslut som fattas har betydelse för energisystemen och förutsätter tillgång till energi, men helt andra faktorer kan vara avgörande för utvecklingen. Dagens energisystem har ett starkt inslag av fossila bränslen. På lång sikt finns det många andra möjligheter att klara energiförsörjningen. Solen tillför jorden stora mängder energi, långt utöver de mänskliga behoven. Det finns många alternativa sätt att fånga, lagra och överföra solenergi till el och olika bränslen. Det finns två huvudvägar att minska utsläppen av klimatgaser: att använda energi effektivare och att gå över till energisystem som inte ger utsläpp av klimatgaser, dvs system som använder förnybar energi eller som fångar in klimatgaserna så att de inte når atmosfären. Förbränning av bränslen i motorer och olika typer av pannor och eldstäder ger dessutom andra utsläpp som på olika sätt innebär hot mot miljö och hälsa. Det handlar oftast om lokala problem som skapas av urbanisering och ökande trängsel. Europa går mot ett ökat beroende av importerad energi. Olja har en stor roll i uppvärmning, kol i elproduktion och för transporter är bensin och diesel de helt dominerande bränslena. I vilken mån kommer naturgas att kunna ersätta olja och kol, och hur säker blir tillförseln? Svenska särdrag är en god tillgång till inhemskt producerad el från vattenkraft och kärnkraft samt till biobränslen för uppvärmning. Men vad ska ersätta dagens kärnkraft när den tjänat ut? Och hur långt räcker våra biobränsletillgångar? IVA ENERGI 2050 NÄRMARE SOLEN 7

10 I uthållighet ingår också en social dimension. En stor del av världens befolkning lever i fattigdom och använder mycket lite energi, men den teknik de använder ger stor miljöpåverkan. Vilka möjligheter finns att ge alla människor i en växande värld tillgång till mat, vatten, värme och transporter utan att äventyra klimat och miljö? Även i Europa och Sverige finns sociala dimensioner. Hur utvecklas regionerna? Vilken betydelse har energisystemen för glesbygd och landsbygd, för energitillförsel och lokal sysselsättning? Vilken roll kan bioenergin få för försörjningen på den svenska landsbygden? Nya förutsättningar för Sverige och Europa Den politiska och ekonomiska utvecklingen förändrar ständigt förutsättningarna för energisystemen. I Europa pågår ett arbete mot harmoniserade regelverk och för att öppna energimarknaderna. Energiföretagen har blivit större och gränsöverskridande och näten för såväl el som gas byggs ut. Energi i synnerhet elförsörjningen har haft karaktären av en nationell strategisk angelägenhet men blir som en följd av avregleringar och privatiseringar alltmer lik andra teknikområden när det gäller förutsättningar för utveckling och investering. I europeisk politik har försörjningstryggheten blivit uppmärksammad i "Grönboken" som EU-kommissionen gav ut år Importberoendet väntas växa från dagens cirka 50 procent till 70 procent inom ett par decennier TWh 30 Europeisk energianvändning 20 Europeisk energiproduktion 10 Nettoimport Europa går mot ett öka beroende av importerad energi. Källa: EUs Grönbok om tillförselsäkerhet Bioenergi och naturgas är två av de vägar som pekas ut för att minska importberoendet. En tredje är gemensamma satsningar på forskning och utveckling av alternativ energi och effektiv energianvändning. I övrigt väntas naturgas från Nordsjön, Ryssland och norra Afrika kunna bidra till ett minskat beroende av olja från Mellanöstern. Det svenska energisystemet är en liten del av ett stort internationellt energisystem, även om det fortfarande finns ett stort nationellt handlingsutrymme. Inom transportområdet är vårt internationella beroende starkt. Drivmedlen är importerade och såväl svensktillverkade som importerade fordon utvecklas för en internationell marknad. Trots detta finns ett utrymme för lokala lösningar i kollektivtrafik och fordon för 8 IVA ENERGI 2050 NÄRMARE SOLEN

11 ren tätortstrafik där det är möjligt att välja miljövänliga drivmedel och drivsystem. Svensk eltillförsel är idag i huvudsak inhemsk med vattenkraft och kärnkraft som dominerande källor. De stora kraftföretag som verkar inom Sverige är dock internationella, vilket kan väntas leda till ökad handel och utjämning av elpriser inom Europa. Elanvändningen är naturligtvis inhemsk, men den teknik som används är på många sätt global. Apparater, vitvaror, belysningar och maskiner liksom industrins processutrustning utvecklas för en internationell marknad. Därtill följer vårt sätt att leva och konsumera samma mönster som i andra delar av den industrialiserade världen. Värmeproduktion och -användning är självfallet lokal till sin natur. Även här finns en internationell dimension, exempelvis om Europa utvecklar en gemensam energi- och skattepolitik. Industrin är starkt beroende av utvecklingen i andra länder, inte minst eftersom produkterna i hög grad exporteras. Det sker en stark omvandling av produktionssystemen mot ett ökat inslag av tjänster samt mot ökad globalisering och förflyttning av storskalig tillverkning till länder med låga tillverkningskostnader. Var anläggningarna lokaliseras och vilken teknik som används beror av många faktorer, där kostnad och tillgång till el och annan energi bara är en av många förutsättningar. De allt öppnare gränserna i ett växande Europa ger också stora kommersiella möjligheter för industrin. Svenska företag är vana vid internationellt arbete och kan finna nya marknader för energiteknik, i synnerhet inom styrkeområden som bioenergi och elproduktion. En konsekvens av avregleringar och privatiseringar är att förutsättningarna för finansiering av storskalig teknisk utveckling har förändrats. Kommer sådan teknisk utveckling i framtiden att kunna bedrivas i samarbete mellan starka köpare och leverantörer på det sätt som tidigare skett inom kraftindustri och telekommunikationer, eventuellt i förening med statliga FoU-stöd? Finns det möjligheter till motsvarande satsningar på europeisk nivå? Teknikvalet styrs av incitamenten Att ersätta dagens system med mer förnybara och miljövänliga alternativ kommer att kräva investeringar i såväl kunskap som ny teknik och infrastruktur. Panelen ser många möjliga vägar att utveckla framtida och mer uthålliga energisystem. Hur det framtida energisystemet kommer att se ut och vilken teknik som kommer att används avgörs av de incitament som finns för aktörerna. Det kommer att krävas politiska åtgärder för att skapa dessa incitament, och det handlar om många olika typer av styrmedel och åtgärder: skatter, avgifter, handel med utsläppsrätter och certifikat, introduktionsstöd till ny teknik, stöd till forskning, utveckling och demonstration, lagar, föreskrifter och normer, information och utbildning. Detta kommer att åtminstone inledningsvis innebära ökade kostnader jämfört med dagens. Men även en fortsatt användning av fossila bränslen kommer att kräva insatser från regeringar och från EU: för att ta itu med luftföroreningar i tätbebyggda områden för att underlätta en utbyggnad av ledningsnät för att skapa ökad försörjningstrygghet. IVA ENERGI 2050 NÄRMARE SOLEN 9

12 ENERGIANVÄNDNINGEN 2050 Har effektiviseringar balanserat ökad konsumtion? Energiframsynens båda scenarier beskriver en gynnsam utveckling för Sverige och Europa med fortsatt tillväxt, ökat välstånd, ökad konsumtion och ökat resande. Befolkningen ökar måttligt, och det sker en fortsatt koncentration till växande regioner i hela Europa. Panelen har i sin diskussion lagt stor vikt vid energianvändning inom olika områden av samhället. Vi har diskuterat samhällsutveckling, systemfrågor och utveckling av el- och gasnät, men vi vill här hänvisa till rapporterna från systempanelen och strukturpanelen för en mer fördjupad diskussion. Den utveckling av energianvändningen fram till 2050 som vi skisserar är i stora drag gemensam för de båda scenarierna. Människorna demografi, livsstil, konsumtion Gemensamt för hela Europa är att andelen pensionärer ökar och att landsbygden avfolkas medan det sker en fortsatt inflyttning till städer och vissa regioner. Dessa regioner utvecklas mot nät av noder eller centra som på sikt kan väntas knytas samman med snabba regionaltåg och trafikleder. Vår livsstil och våra värderingar kommer säkerligen att förändras efter hand. Panelen har räknat med att vi fortsätter i riktning mot ökad konsumtion samt mot ökad efterfrågan på bekvämlighet i form av luftkonditionering och uppvärmning på uteplatser osv. En ökad konsumtion leder till ökad handel på en global marknad för livsmedel, kläder och konsumtionsartiklar. Detta ökar i sin tur transportbehoven. Fritidsresor förväntas fortsätta att öka, med alla olika slags transportmedel, och resmålen (för eko - och upplevelseturism) ligger långt bort. De många aktiva pensionärerna väntas stå för ett markant inslag i det ökade resandet. Resor till och från arbetet blir längre när tätortsregionerna växer. Ökad trafik och trängsel driver sannolikt på en utveckling mot ökat kollektivresande. Det ovan diskuterade gäller för hela Europa, med en eftersläpning för "kandidatländerna" i Östeuropa. En bild gällande Sverige är att det sker en fortsatt inflyttning till regionerna Stockholm/Uppsala/Mälardalen, Öresundsområdet och västra Götaland medan resten av landet har en negativ befolkningsutveckling och som en följd av detta även en ökande andel äldre. Utanför tillväxtregionerna kommer sysselsättningen främst att finnas inom jordbruk, skogsbruk och basindustri (främst skogsindustri) samt turism. Bilden kan naturligtvis ha andra inslag och det finns många frågor som panelen inte hunnit diskutera. Vad betyder integrationen av nya länder i Europa? Hur utvecklas in- och utvandring? Och hur ser egentligen den framtida svenska staden ut? En stor andel enfamiljshus och utspridd bebyggelse, eller en koncentration till "noder" med flerfamiljshus? 10 IVA ENERGI 2050 NÄRMARE SOLEN

13 Tekniken ger stora förändringar i energianvändningen På 50 år hinner mycket hända. Med dagens allt snabbare utveckling inom tekniska nyckelområden är det svårt att blicka mer än några år framåt. Tekniken ger oanade möjligheter, men samtidigt finns det stora trögheter inte minst då det gäller infrastruktur som kan ta många år att bygga och som fortlever i flera decennier. Vi har försökt göra översiktliga sammanfattningar av de möjligheter vi ser idag inom några aktuella teknikområden samt hur dessa på lång sikt kan påverka energianvändningen. IT: allestädes närvarande och uppkopplade datorer Datorerna och deras komponenter utvecklas mot ständigt ökande kapacitet och ständigt minskande dimensioner. De utvecklingslinjer som i dag är tydliga är: att datorer kommer att finnas överallt för att styra, övervaka och kommunicera det är redan idag möjligt att trådlöst koppla samman datorer och utrustningar och överföra data med höga hastigheter, att minnena får allt större kapacitet och blir allt mindre, att människa-maskinkommunikationen kommer att förändras kraftigt t ex mot röst- och rörelsestyrning och tunna bildskärmar (digitala papper), att ny sensorteknik med hög data- och kommunikationskapacitet kan öka effektiviteten på en mångfald olika sätt; i byggnader, transportsystemen och apparater. Denna utveckling kan påverka energianvändningen och energisystemen på många sätt. Persondatorer, bildskärmar, elektronikutrustningar och apparater kommer att kräva mindre energi både i drift och i viloläge. Mobilitet kräver låg elförbrukning för att klara kylningen och för att batterierna eller bränslet till de framtida små bränslecellerna ska räcka tillräckligt länge. Mobil teknik och dataöverföring med hög hastighet kommer också att leda till nya arbetsformer och ökande produktivitet, och sannolikt även minska antalet resor i tjänsten och till och från arbetet. Det är i dag en vanlig uppfattning att behovet av papper ständigt fortsätter att öka, bland annat för att den information som tas hem via nätet ofta skrivs ut. Men på lång sikt med bra bildskärmar, med utbyggda mobila bredbandskommunikationer, med framtidens Internet och med intelligenta sökagenter kan det mycket väl bli så att pappersanvändningen minskar inte bara för utskrifter utan också för direktreklam och tidningar. Det finns dock även en utveckling som går mot fler apparater och hjälpmedel, hemma likaväl som arbetet. Tekniken utvecklar nya produkter vi inte visste att vi behövde. Mobila nät kräver sändningsutrustning, Internet kräver data- och kommunikationscentraler osv. Balansen mellan effektivisering och ökad användning är svår att ange. För världen som helhet kommer datoranvändning och mobila kommunikationer att växa kraftigt, men för Europa kanske effektiviseringen ändå väger över i ett 50-årsperspektiv. Några undersökningar av elanvändningen inom IT och kommunikationer (ICT) redovisades vid en konferens anordnad av IEA Bedöm- IVA ENERGI 2050 NÄRMARE SOLEN 11

14 ningar för USA, Tyskland och Holland pekar mot att elanvändningen inom ICT inklusive hemdatorer, Internet och mobiltelefoni väntas nå 5 procent av den totala elanvändningen år Samtidigt pekade man vid konferensen på betydelsen av ICT för att effektivisera inom administration, logistik mm, vilket kommer att minska energianvändningen i stort. Servrar Kopiatorer PC och arbetsstationer Bildskärmar och displayer Telenätverk Datornätverk Skrivare Övrigt UPS Fördelningen av elanvändningen för IT och telekommunikationsutrustningar inom näringsliv och förvaltning i USA år Totalt förbrukades 97 TWh, mindre än 3 procent av USAs totala elanvändning. Källa: Department of Energy (DOE), A.D. Little. Nano-, bio-, och materialteknik: miniatyrisering, lätta, starka material Forskningen inom IT, elektronik, fysik, biologi och kemi har närmat sig varandra alltmer. I den pågående utvecklingen skymtar många olika tekniker som kan få stor betydelse för energianvändningen. Nanotekniken startade med ett visionärt fokus på framtida möjligheter att bygga upp material och produkter genom att sätta samman atomer och i molekyler i stället för att som i dag bearbeta och forma material. I dag ligger fokus på tillämpningar inom elektronik och materialteknik för utveckling av allt mindre datorer och minnen. Biotekniken har starkt ökat kunskapen om biologiska system och material. Gentekniken ger förhoppningar om förädling av växter och träd mot ökad avkastning och ökat innehåll av önskade komponenter på sikt kanske viktiga delar av produktionsprocessen flyttas från fabriken till plantan. Enzymtekniken har idéer om helt nya och effektiva processer för framställning av biobaserade material och för förändring cellulosafibrer så att de kan användas i lätta, starka och förnybara kompositer. Några möjligheter är: lätta och förnyelsebara material i bilar, förpackningar och många andra typer av produkter minskar behovet av transportbränslen, material som kan ersätta stål och aluminium innebär möjligheter att minska energianvändningen för framställning av metall, funktionella förpackningar som skyddar innehållet kan minska svinnet i livsmedelskedjan och ge stora energi- och välfärdsvinster. 12 IVA ENERGI 2050 NÄRMARE SOLEN

15 Stora effektiviseringsmöjligheter i bebyggelsen Den successiva och ständigt pågående förnyelsen och renoveringen av fastigheter leder till en fortsatt effektivisering av energianvändningen. Enligt panelen för användarframsyn är stora effektiviseringar möjliga redan på 20 års sikt. På 50 års sikt finns det utrymme för ytterligare stora förbättringar i de befintliga fastigheterna. Många tekniker kan bidra: närvarostyrning av värme, ljus och klimat, smarta fönster som kan minska utstrålning eller instrålning och därmed minska uppvärmnings- eller kylbehov samt diodbelysningar som kan ge en kraftig minskning av elanvändning för belysningar. Vidare kan solceller och bränsleceller ge lokal elförsörjning till apparater medan solvärme minska behovet att tillföra värme från yttre källor. En motsatt utveckling är, som redan nämnts, efterfrågan på ökad bekvämlighet: luftkonditionering i bostäder, elslingor i golv, ökad belysning men solceller kan på sikt lösa elbehovet lokalt. Billig trådlös kommunikation, lokala datanät och intelligenta lösningar med koppling till enskilda apparater och belysningar gör att smarta bostäder och kontor så småningom blir verklighet, med väsentligt utökade möjligheter till styrning av belysning, komfort osv. Inflyttning till städer kräver nya bostäder, nya arbetslokaler, ny infrastruktur i övrigt inklusive nya kollektiva färdmedel. Moderniseringarna minskar det totala behovet av energi för dessa funktioner. Ökad förädling och mer tjänster inom industrin En allmän bild av den industriella utvecklingen i ett 20-årsperspektiv finns i IVAs Teknisk Framsyn. De framtida tillförselkedjorna utvecklas mot masstillverkning i stor skala där det är billigast samt kundanpassad sluttillverkning nära slutkunderna. IT kommer att leda till stora förändringar i såväl förädlingskedjor som företag. En stor andel av industrins tillverkning väntas flytta från Västeuropa till länder med mer gynnsamma förutsättningar. Om denna bild slår in har svensk tillverkning om 50 år i hög grad flyttats ut. I tillväxtregionerna finns lätt industri som sysslar med slutmontage och individuell anpassning av de masstillverkade produkterna. Tjänster, handel, förvaltning och utbildning dominerar i de tre stora svenska regionerna. Ur energianvändningssynpunkt finns det dock ingen avgörande skillnad mellan lätt industri och tjänsteföretag båda behöver värme, kyla, ljus och el till apparater för de anställda. Inom näringslivet i stort väntas energianvändningen enligt panelen inte förändras särskilt mycket under 50-årsperioden. Elanvändningen ökar, men det finns goda förutsättningar för effektiviseringar genom att belysning, ventilation och inomhusklimat styrs av närvaro och efter behov så som tidigare diskuterats för bebyggelsen. Det är svårt att förutsäga vad slags ny industri som kan tillkomma. Nanoteknik, materialteknik, bioteknik, energiteknik? Och hur påverkar det energianvändningen? IVA ENERGI 2050 NÄRMARE SOLEN 13

16 Ny processteknik inom basindustrin En generell synpunkt är att materialanvändningen i Europa stagnerar; vi har i stort sett byggt samhället med sina hus och sin infrastruktur. Basindustrin växer därför på andra håll i världen, nära de växande marknaderna. I Europa går den i stället mot ökad förädling. Ökad återvinning innebär vidare att det behövs mindre andel jungfruligt material och att det blir en alltmer lokal produktion nära marknaderna, centralt i Europa. Detta kan om 50 år få stor betydelse för Sverige och Sveriges energianvändning där basindustrin står för en stor elanvändning. Enligt panelens bild finns svensk pappers- och massaindustri kvar om 50 år, med fortsatt koncentration mot stora anläggningar och med en utveckling mot de kombinat som beskrivs på sid 22. Stålindustrin väntas bli alltmer skrotbaserad och elberoende, med en fortsatt specialisering och utveckling mot förädling. Elanvändningen ökar, men samtidigt sker en fortsatt effektivisering och en minskad användning av fossila bränslen. Detta är i synnerhet en följd av en övergång till direktgjutning av band, stänger och tråd med dimensioner nära slutprodukterna samt vidarebearbetning utan mellanliggande avsvalning varmt flöde som minskar behovet av stora s.k. ämnesugnar, i dag olje- eller gasoleldade. Kanske kommer även ett genomslag för nya stålframställningsprocesser som kan ersätta masugnarna? Ökat resande och ökade transporter Som redan noterats förutses en fortsatt ökning av privatresor med bil och flyg. Fordonsparken växer ständigt, i Sverige, i Europa och i synnerhet i de folkrika delar av världen som får ett växande välstånd. Även järnvägsresandet ökar, med ökad pendling i tätortsregioner och som alternativ till flyg för måttligt långa resor. I det framtida tjänste- och produktionssamhället kommer ökade kontakter att leda till ökat behov av att träffa nya människor (Teknisk Framsyn panel 4). Men för träffar inom projekt och etablerade nätverk kommer kontakter via IT och telekommunikation att spela en stor roll om 50 år. De svenska persontransporterna väntas alltså fortsätta öka starkt, men med en mättnad på sikt på grund av trängsel. Tiden sätter gränser för hur mycket man hinner resa, och en stor andel äldre i befolkningen kan kanske också minska det totala resandet på sikt. Godstransporterna ökar också ständigt, i Sverige liksom i hela Europa. Ökad förädling och ökande andel tjänster i näringslivet leder till minskad vikt men fortsatt stor volym i transporterna. Samtidigt sker en betydande effektivisering i transportkedjorna genom ökat vikt-/volymutnyttjande, nya samarbetsformer mellan industri och logistikföretag, samarbete mellan järnvägsföretagen samt nya lösningar på tätorternas distribution. Distributionssystemen kan genom Internethandel komma att utvecklas mot att många konsumtionsvaror körs ut till hemmen, vilket främst blir ett alternativ till handeln i stora köpcentra. 14 IVA ENERGI 2050 NÄRMARE SOLEN

17 Miljökrav ger nya drivmedel och nya kraftkällor Dominansen av personbilar för persontransporter och lastbilar för godstransporter väntas bestå även på mycket lång sikt. Trängsel på vägar och flyg kan dock komma att driva fram en utveckling med snabbtåg och samordning mellan olika transportslag. Både person- och godstransporter väntas utvecklas till dörr till-dörrtjänster som alternativ till resor och tranporter egen bil. Det kommer enligt de bilder som målas upp internationellt att ske stora förändringar i fordonsparken. Miljökrav väntas i städerna driva på en övergång till först drivmedel med små emissioner (naturgas, biogas, etanol) och senare till hybriddrift. Det görs redan nu stora satsningar på utveckling av effektiva och rena förbränningsmotorer, bränsleceller och hybridfordon för att klara krav på små utsläpp i tätbefolkade områden och för att kunna använda andra drivmedel än bensin och diesel. USA, Japan och Europa har varit drivande, men även i folkrika länder som Kina och Indien ökar trycket. Ny teknik och strävan efter effektiv produktion driver också på. El tar över för allt fler funktioner ( plattform" med eldrift och drive by wire ) då den väntas ge billigare tillverkning på sikt. Elhybriddrift vinner även eftersom den ger lägre bränsleåtgång. Batteriteknik kan ge nya möjligheter att optimera kraftkällans driftssätt och storlek, och lätta kompositer gör det möjligt att minska fordonsvikten avsevärt.bilen] Lastbilar och arbetsmaskiner kan dock för lång tid framöver förväntas drivas med dieselmotorer, men med rena bränslen för att klara krav på låga utsläpp av partiklar och kväveoxider. IT- och telekommunikationsteknik kommer att kunna förändra transportsystemen i många avseenden. Trafikleder och tätorter och fordonen kan få system för trafikstyrning. Fordonen styrs automatiskt på vägar och gator med stor trafik för att minska trängseln och öka kapaciteten samt för att minska bränsleförbrukningen och utsläppen genom att skapa ett trafikflöde med jämn fart. Detta gäller i synnerhet i områden med tät befolkning i Europa, men även i de tre stora tätortsregionerna i Sverige. Elanslutning för styrning m m Styrning av fordon och drivsystem Infästning av kaross Bränslecellsystem Hjulmotorer Källa: GM IVA ENERGI 2050 NÄRMARE SOLEN 15

18 ENERGITILLFÖRSEL Systemskiften och teknikgenombrott Idagens europeiska energisystem domineras energitillförseln av olja, kol och naturgas som används för elproduktion, uppvärmning och transporter. I Sverige har vi en förhållandevis stor andel av bioenergi för uppvärmning och för processvärme, samt vattenkraft och kärnkraft för elproduktion. Transportbränslena är desamma som i hela världen, dvs bensin och diesel. En allmän bild av den väntade utvecklingen och ett gemensamt antagande i panelens scenarier är att el- och gasnäten byggs ut över hela Europa. Gasen kommer från källor i Nordsjön, Ryssland och norra Afrika. I det europeiska elnätet väntas en stark tillväxt av små kraftvärmeanläggningar drivna med naturgas, liksom sol- och vindkraftverk. På 50 års sikt kommer vi fortfarande att använda dagens energislag för att tillgodose Europas energibehov, men det finns många ytterligare optioner varav en del är på god väg redan i dag medan andra har lång väg kvar till en eventuell introduktion. En genomgång av alla energitekniker här skulle leda långt. Panelen vill hänvisa till de faktarapporter som tagits fram inom Energiframsynen för dagens olika energitillförselsätt, se rapportens baksida. Faktarapporterna beskriver förutsättningar, kostnader, miljöaspekter mm med utblickar mot de kommande decennierna. Nedan kommenteras främst några systemskiften som kan få stor betydelse, några teknikgenombrott som kan ge stora tillskott samt några som kan ge möjliga tillskott till den inhemska energiförsörjningen. Det finns utöver dessa flera andra och i flera fall mer närliggande och etablerade alternativ, som spillvärme från industri, solvärme samt geotermi (som är ett annat ord för jordvärme). Med värmepumpar kan även värmekällor med låg temperatur få betydelse. Geotermi är ett alternativ under utveckling och prov på olika håll i Europa och världen, och som på Island redan används för elproduktion. I Sverige pågår borrningar för en anläggning som ska försörja Lund med fjärrvärme samt i TWh En skiss av Europas energianvändning enligt EUs Grönbok om tillförselsäkerhet Övrigt Kärnkraft Naturgas 5000 Olja Fasta bränslen (kol/biobränsle) IVA ENERGI 2050 NÄRMARE SOLEN

19 Kärnkraft brutto 168 Vattenkraft 79 Elimport 5 Värmepump 7 Biobränslen mm 97 Naturgas, gasol 8 Oljeprodukter 195 Kol 26 Total tillförsel 585 TWh Total slutlig användning 392 TWh Värmeförlust kärnkraft 111 Nätförluster mm (varav el 11) Utrikes 39 Källa: Statens Energimyndighet, Energiläget 2001 Bostäder, service m m 144 Industri 156 Inrikes transporter 92 Totalt El 134 Förnybart bränsle 98 Fossilt bränsle ca 160 El 75 Fj ärrvärme 36 Bioenergi 11 Olja 26 El 56 Fj ärrvärme 5 Bioenergi 57 Olja 19 Naturgas, gasol 14 Kol, koks 16 El 3 Bensin 47 Diesel 31 Flygbränsle 11 Mälaren för eventuella värmeleveranser till Stockholmsområdet. Energitillförsel är självfallet starkt kopplad till användningen. Den statistik som finns för energianvändningen handlar ju egentligen om energitillförsel till olika användare samt vilka energibärare som används. En diskussion om framtidens energisystem hamnar lätt i beskrivningar av nya tekniker som ska ersätta de gamla när dessa tjänat ut. Men även för etablerad teknik, eller för sådana tekniker som tidigare avförts av ekonomiska skäl, kan utvecklingen av t ex datateknik, material, krafthalvledare eller batterier förändra förutsättningarna och ge nya möjligheter TRE SYSTEMSKIFTEN SOM KAN FÅ STORA KONSEKVENSER Vätgas och bränsleceller De energibärare som används i dag kommer till övervägande del från fossila bränsleråvaror. I sökandet efter morgondagens energikällor och energibärare riktas stort intresse mot vätgas, särskilt som den kan produceras med hjälp av solenergi och därmed användas för att lagra solenergi. Vätgas (H 2 ) är en framtida, miljömässigt ren energibärare. Vätgas används redan i dag i stor omfattning inom kemisk industri samt som bränsle för rymdfarkoster. Gasen framställs normalt ur naturgas. Den kan transporteras i rörledningar, och lagras i gasform under högt tryck eller i flytande form vid mycket låg temperatur. Skälet till att vätgas diskuteras som en av de möjliga stora energibärarna i framtiden är inte vätgasen i sig utan utvecklingen av bränslecellen, framför allt den så kallade PEM- (proton-exchange-membrane) bränslecellen. Bränslecellen förbrukar vätgas och syrgas och bildar elektricitet och vatten. I dag finns inga kommersiella produkter med vätgas och bränsleceller, men under de närmaste åren kommer vi att få se ett flertal demonstrationsprojekt för att prova tekniken, utveckla systemen och helt enkelt se hur alltsamman fungerar. I Sverige kommer bränslecellsbussar för vätgas i flera större städer. De stora biltillverkarna utvecklar bränslecellsbilar, varav de första kommer ut på vägarna under de närmaste åren anges ofta som det år då de första kommersiella bränslecellsbilarna når IVA ENERGI 2050 NÄRMARE SOLEN 17

20 marknaden. Produktionsteknik, prestanda, driftssäkerhet, livslängd och funktion vid låga temperaturer är några av de områden där tekniken behöver utvecklas för att bränslecellsbilar ska kunna konkurrera ekonomiskt och nå en bred acceptans. Bränsleceller kan även drivas med flytande drivmedel, men kompletteras då med en reformer som omvandlar drivmedlet till väte. Detta kan bli ett alternativ speciellt för fordon, eftersom flytande drivmedel är lättare att hantera, distribuera och lagra än gas. Bränsleceller för elproduktion i fasta anläggningar finns kommersiellt tillgängliga, men även de behöver utvecklas innan de kan få en bredare användning. Små bränsleceller går även att använda i mobila applikationer som t ex mobiltelefoner och portabla datorer. De ger möjligheter till betydligt längre kontinuerlig drift än dagens batterier. Framställningen av vätgas är på kort sikt inget problem. Både fossila bränslen och elektricitet kan användas i beprövad, känd och kommersiell teknik. Intressantare är dock den mångfald av olika sätt som finns att tillverka förnyelsebar vätgas. Man kan tala om förnyelsebar vätgas från förnybar el, biologiska system eller förgasning av biomassa. Kopplat till förnybar el blir vätgas ett sätt att lagra elektricitet eftersom el då kan genereras vid behov i en bränslecell. Andra biologiska system använder biomassa och antingen biologiska eller termokemiska system för att bryta ner biomassan till användbar vätgas. Ett mer långsiktigt alternativ är artificiell fotosyntes. Elektrokemisk Biologisk Termokemisk Elektrolys med hjälp av el från: Vindkraft Solceller Vattenkraft Syrefri nedbrytning Fermentation Fotobiologi Förgasning Pyrolys Förnyelsebar Vätgas Olika vägar att tillverka förnyelsebar vätgas. Solens energi kan användas, antingen i fotokemiska eller i fotobiologiska system, till att spjälka vatten i protoner och elektroner som sedan tillsammans bildar vätgas. Energimängden i det solljus som under ett år strålar in över Sverige är cirka kwh (kilowatt-timmar) per kvadratmeter, oavsett om det gäller Skåne, Mälardalen eller Norrbotten. Man kan tänka sig en anläggning, en solapparat, som producerar ett bränsle med en fullt realistisk verkningsgrad på 15 procent. Den energimängd man får ut per kvadratmeter solapparat motsvarar då energibehovet för en normalvillas räknat per kvadratmeter boyta. Om hela taket på en enplansvilla täcktes med denna solapparat, skulle alltså villan bli i stort sett självförsörjande. I den större skalan motsvarar våra transportsystems energibehov produktionen från sådana solapparater motsvarande 70 kvadratmeter per person och år. Mindre än 0,2 procent av Sveriges totala yta skulle alltså 18 IVA ENERGI 2050 NÄRMARE SOLEN