Förnybara energikällors inverkan på de svenska miljömålen

Transkript

1 Förnybara energikällors inverkan på de svenska miljömålen rapport 6391 november 2010

2 Förnybara energikällors inverkan på de svenska miljömålen Sverker Molander, Helen Ahlborg, Rickard Arvidsson, Linus Hammar, Duncan Kushnir, Are Wallin, Jenny Westerdahl NATURVÅRDSVERKET

3 Beställningar Ordertel: Orderfax: E-post: Postadress: CM Gruppen AB, Box , Bromma Internet: Naturvårdsverket Tel: Fax: E-post: Postadress: Naturvårdsverket, Stockholm Internet: ISBN ISSN Naturvårdsverket 2010 Elektronisk publikation Omslag: Byline: Lars-Olof Hallberg/N - Naturfotograferna

4 Förord Hållbara transport- och energisystem är avgörande för möjligheterna att nå långsiktiga miljömål. Naturvårdsverket arbetar bl.a. med att utveckla och utvärdera styrmedel och strategier som kan bidra till att alla miljökvalitetsmål nås. Förnybar energi är ett viktigt medel för att begränsa klimatpåverkan. Samtidigt har även förnybar energi negativa miljökonsekvenser och det är av största vikt att tidigt bedöma och minimera dessa. Denna rapport är ett första steg i arbetet att gemensamt för alla förnybara energislag analysera hur de påverkar de 16 svenska miljökvalitetsmålen. Var och ett av energislagen vindkraft, biobränslen, vattenkraft är tämligen väl studerade. Däremot finns inte någon samlad konsekvensanalys av förnybarhetsmålet till år 2020 eller de volymer förnybart som kan tänkas till år 2050 då visionen är att Sverige ska ha noll nettoutsläpp av växthusgaser. Syftet med rapporten är att översiktligt beskriva vilka konsekvenser olika förnybara energislag har på relevanta miljökvalitetsmål. Rapporten ska i första hand vara underlag för Naturvårdsverkets eget arbete med energi och miljö. I andra hand kan också rapporten ge länsstyrelser, kommuner och energisektorns aktörer en översikt över miljökonsekvenser av förnybar energi i olika faser av livscykeln. Rapporten har författats av forskarna vid Chalmers Sverker Molander, Helen Ahlborg, Rickard Arvidsson, Linus Hammar, Duncan Kushnir, Are Wallin, Jenny Westerdahl, vilka svarar för innehåll och slutsatser. Rapporten är framtagen på uppdrag av Naturvårdsverket, som inte nödvändigtvis delar slutsatserna. Från Naturvårdsverket har Tea Alopaeus, energi- och transportenheten, varit uppdragsansvarig. En intern referensgrupp har varit behjälplig med synpunkter under arbetets gång. Stockholm i november 2010 Naturvårdsverket 3

5 Innehåll FÖRORD 3 SAMMANFATTNING 5 SUMMARY 6 1 INLEDNING Syfte Metod och avgränsningar 8 2 VATTENKRAFT Kopplingar till miljömålen sammanfattning 14 3 VINDKRAFT Landbaserad vindkraft Havsbaserad vindkraft Kopplingar till miljömålen sammanfattning 22 4 SOLENERGI El från solceller Värme från solfångare Kopplingar till miljömålen sammanfattning 27 5 VÄRMEPUMPAR Kopplingar till miljömålen sammanfattning 33 6 BIOBRÄNSLEN Odlade biobränslen Biobränslen från avfall Trädbränsle Kopplingar till miljömålen sammanfattning 38 7 DISKUSSION OCH REKOMMENDATIONER 43 8 KÄLLFÖRTECKNING 46 4

6 Sammanfattning I denna rapport beskrivs olika förnybara energikällors negativa påverkan på de svenska miljömålen. Resultatet har presenterats i form av ett antal konceptuella bilder som länkar miljöpåverkan i energislagens livscykelsteg till specifika miljömål. De energislag som studerats är vattenkraft, vindkraft, tunnfilmssolceller, kiselbaserade solceller, solfångare, värmepumpar samt odlade biobränslen (såsom etanol och raps metylester), biobränslen från avfall (såsom biogas) och biobränslen från skogsråvara (såsom flis och pellets). Miljöpåverkan har inte kvantifierats i denna studie, och ingen jämförelse energislagen emellan har utförts. Vad som dock visats är att de ovan listade energislagen påverkar många svenska miljömål, och den påverkan kommer att växa om de aktuella svenska målen för förnybar energi förverkligas. Mer detaljerade studier kring de förnybara energislagens påverkan på miljömålen krävs således för att undvika negativ miljöpåverkan från förnybar energi i framtiden. Denna rapport har utifrån dagens vetenskapsläge kartlagt de viktigaste verkningarna på de svenska miljömålens uppfyllelse från förnyelsebar energiteknik, och utgör således en grund för ett sådant mer omfattande arbete. Avslutningsvis ges ett antal rekommendationer inför fortsatta studier på området. 5

7 Summary This report describes the negative impacts from renewable energy sources on the Swedish environmental objectives. The result is presented as a set of conceptual cause-effect diagrams showing the links between the life-cycles of the energy sources to specific environmental objectives. The energy sources covered in the report are hydro power, wind power, thin-film solar cells, silicon-based solar cells, heat pumps, biofuels from crops (such as ethanol and rape seed methyl ester), biofuels from waste (i.e. biogas) and biofuels from the forest (such as wood pellets and chips). No environmental impacts have been quantified in this report, and no comparisons between the energy sources have been performed. However, what has been shown is that the above mentioned energy sources may influence many of the Swedish environmental goals, and that this influence will increase if the current Swedish goals for renewable energies are realized. More detailed studies of the renewable energy sources influences on the environmental goals are thus required in order to avoid negative environmental impacts from future developments of renewable energy sources. This report has, based on current scientific knowledge, tried to point out the most important possible influences from renewable energy technologies, and is therefore a starting point for further studies. The report also gives some recommendations for further research. 6

8 1 Inledning Intresset för förnybara energikällor har ökat sedan exempelvis FN:s klimatpanels fjärde rapport och Stern-rapporten pekat ut de stora riskerna med klimatförändringar (IPCC 2006, Stern 2006). Den svenska regeringens mål är 50 procent förnybar energi till år 2020 och det ska gälla alla sektorer utom transportsektorn, där målet är 10 procent till 2020 (Regeringen 2008/09). Nyligen utförda beräkningar i den vetenskapliga litteraturen visar dessutom att vind-, vatten och solenergi har potential att förse hela världen med energi år 2030 (Jacobson och Delucchi 2009). Sverige har idag 16 miljömål som ska vägleda miljöarbetet (Miljömålsrådet 2009). De första 15 miljömålen antogs 1999, medan miljömålet Ett rikt växt- och djurliv antogs först i november Syftet med miljömålen är att främja människors hälsa, värna den biologiska mångfalden, ta tillvara kulturmiljöer, bevara ekosystemens produktionsförmåga och trygga en god hushållning med naturresurser. Tanken är att målen ska vara uppfyllda 2020, eller 2050 för miljömålet Begränsad klimatpåverkan. Miljömålen är även nedbrutna till delmål med olika indikatorer. För tillfället pågår ett arbete med att utvärdera och eventuellt förändra miljömålen, men sannolikt kommer inga av dessa förändringar att påverka förutsättningarna för denna rapport (Miljödepartementet 2009). Flera problem med förnybara energikällor som kopplar till miljömålen har uppmärksammats. Exempelvis kan biobränslet etanol beroende på råmaterial och andra förutsättningar avge mer växthusgaser under livscykeln än konventionell bensin (Farrell m.fl. 2006). Det står även klart att den utbyggnad av vattenkraft som skett i Sverige under 1900-talet gjort stora avtryck i miljön. Det är därför långt ifrån omöjligt att mål om minskad andel fossil energi, som är en förutsättning för att nå klimatmålet, kan komma att påverka andra miljömål negativt. Ett historiskt exempel på ett sådant fall är konstgödsel, som innebar en lösning på problem med utarmade jordar men kom att innebära problem med övergödning. En hållbar utfasning av fossila bränslen kräver insikter om hur förnybara energikällor påverkar samhället och naturen för att undvika att skapa nya, allvarliga miljöproblem. Denna rapport är en förstudie åt Naturvårdsverket och är en del av dess arbete att utvärdera förnybara energikällors miljöaspekter i ljuset av regeringens beslut om 50 procent förnybar energi till Syfte Syftet med denna rapport är att kartlägga hur olika förnybara energikällors påvisade negativa miljöpåverkan kan kopplas till de 16 svenska miljömålen, och därmed inverka på deras uppfyllande. 7

9 1.2 Metod och avgränsningar Denna rapport utgör en förstudie ämnad att ge en översiktsbild och identifiera kopplingar snarare än att väga olika förnybara energikällor mot varandra eller mot icke förnybara alternativ. Någon kvantifiering av energikällornas miljöpåverkan har därför inte gjorts. En ytterligare avgränsning är att fokus lagts på negativ miljöpåverkan; således anges inte positiva (främjande) kopplingar till miljömålen. De positiva miljöeffekterna av förnybara energikällor kommer ju främst av att de ersätter fossila energikällor. För att tala om miljöfördelarna med förnybar energi måste således en jämförelse mellan fossila och förnybara energislag utföras. Detta ingår dock inte i denna studie. Tekniker för att utnyttja olika förnybara energikällor befinner sig i markant olika utvecklingsstadier. Vattenkraft har stått för ungefär hälften av Sveriges elproduktion i årtionden. Odlingar av alger för att producera biobränslen är däremot en ny teknik som existerar endast i laboratorier eller möjligtvis pilotanläggningsskala. I denna rapport kommer endast energikällor som nått innovationsstadiet att inkluderas. Att nå innovationsstadiet innebär att det finns kommersiellt tillgänglig teknik på marknaden (Grübler 1996). Denna avgränsning görs av två skäl. Att även inkludera energikällor som ännu bara existerar i laboratorieskala eller i pilotanläggningar skulle innebära ett mycket stort antal, och det är oklart vilka av dessa som någonsin kommer att nå innovationsstadiet. Dessutom är det mycket svårt att i nuläget hitta tillförlitlig information om sådana energikällors påverkan på miljön. Vi vill dock understryka att denna exkludering av exempelvis algodlingar, vågkraft, Grätzelceller med mera inte på något vis innebär att vi ser dessa produkter som mindre lovande för framtiden eller fria från potentiell inverkan på miljömålen. Den här avgränsningen görs alltså med avseende på hur långt tekniken kommit mot kommersialisering. De förnybara energikällor som vi bedömer har nått innovationsstadiet är vattenkraft, vindkraft, tunnfilmssolceller, kiselbaserade solceller, solfångare, värmepumpar samt odlade biobränslen (såsom etanol och rapsmetylester 1 ), biobränslen från avfall (såsom biogas) och biobränslen från skogsråvara (såsom flis och pellets). Flera av miljömålen är dessutom sinsemellan länkade på ett komplicerat sätt. Exempelvis innebär avkall på miljömålet Giftfri miljö ofta i längden en påverkan på miljömålet Ett rikt växt- och djurliv. Det är här svårt att hitta självklara avgränsningar, men genomgående i rapporten har vi försökt att endast koppla miljöpåverkan till det miljömål som drabbas först i en tänkt händelsekedja. Sekundära effekter på ett visst miljömål som uppkommer då ett annat miljömål drabbas är alltså inte inkluderade. 1 Notera att fossil metanol ofta används vid tillverkning av rapsmetylester, varför det färdiga bränslet inte helt består av odlade biobränslen. Metanolen tillhör dock det fossila energisystemet, som inte inkluderas här, och därmed ses rapsmetylester som ett biobränsle i detta sammanhang. Det är heller inte otänkbart att i framtiden tillverka även metanolen från bioråvara. 8

10 Energianvändning i samband med exempelvis tillverkning, transporter och underhåll och därtill hörande energiemissioner 2 är en vanligt förekommande miljöpåverkan som har inneburit metodproblem. Dels beror energiemissionerna på vilka energikällor som används, vilket varierar världen över och det är inte alltid lätt att avgöra var ett visst råmaterial kommer att produceras eller vilka energikällor som kommer att användas i ett framtida energisystem. Dels genererar ju samtliga i rapporten inkluderade energikällor energi, och i många fall mer energi än vad som gick åt under livscykeln. Att inkludera energianvändning och energiemissioner som miljöpåverkan när tekniken i själva verket genererar nettoenergi är tveksamt. Dessutom skulle i många fall energiemissionerna minska om energin som använts hade kommit från förnybara energikällor istället, eftersom energiemissionerna från fossila bränslen ofta är högre och påverkar flera av de 16 miljömålen. Slutligen är det svårt att avgöra vilken riktning det framtida energisystemets utveckling kommer att ta, och därmed vilka energiemissioner som kan väntas i framtiden. Därför kommer energianvändning endast att påpekas med en asterisk (*) i figurerna, men inte kopplas till några miljömål. Följaktligen kommer energiemissioner alltså inte att inkluderas i anslutning till beskrivningarna av de olika förnybara energislagens inverkan på miljömålen. Metoden som kommer att användas för att koppla de förnybara energislagen med de svenska miljömålen är en syntes av livscykelanalys (LCA) och miljöriskanalys. LCA används för att bestämma miljöpåverkan från en produkt eller tjänst under sin livscykel, från vaggan till graven. De emissioner och den resursanvändning som sker i de olika stadierna i livscykeln (råvaruutvinning, transporter, förädling, tillverkning, användning, avfallshantering etc.) kvantifieras och kopplas sedan till olika miljöproblem genom en orsak-verkankedja. För mer information om LCAmetodik se exempelvis Baumann och Tillman (2004). I denna studie kommer dock endast de emissioner och resursanvändning från de förnybara energikällornas livscykler som relaterar till de svenska miljömålen att inkluderas, och ingen kvantifiering av dessa kommer som sagt att ske. Praxis vid tillämpning av LCA-metodik är att fokusera på de få större materialflödena, alltså de viktsmässigt större råmaterialen, konstruktionsmaterialen och emissionerna, exempelvis växthusgaser, försurande ämnen och vissa flytiga kolväten. Därför tenderar LCA-studier att bortse från de många små flödena, alltså olika kemikalier och metaller som förekommer i små volymer. Detta gör att kopplingarna mellan de olika förnybara energislagen och miljömålet Giftfri miljö möjligen är underskattat. De relevanta emissionerna och den relevanta resursanvändningen kommer sedan att betraktas som stressorer i en miljöriskanalys. I en miljöriskanalys kopplas 2 Med energiemissioner avses här livscykelemissioner av koldioxid, svaveldioxid, kväveoxider, kolmonoxid, flyktiga organiska kolväten med mera per kwh eller MJ, se exempelvis Uppenberg m.fl. (2001). Däremot betraktas inte utsläppt spillvärme/kylvatten som en energiemission. 9

11 stressorer (exempelvis toxiska ämnen) samman med skyddsobjekt (exempelvis människan, akvatiska organismer eller olika ekosystem) via en exponeringsväg. Exponeringsvägarna kan se olika ut beroende på stressorerna. För mer information om metodik i miljöriskanalys se exempelvis Öberg (2009) eller Suter (1993). Skyddsobjekten har avletts från de svenska miljömålen antingen genom att redan befintliga delmål och deras indikatorer utnyttjats för att definiera skyddsobjekt eller genom att i miljömålen implicita skyddsobjekt identifierats. Stressorerna från de förnybara energikällornas livscykler har kopplats till miljömålen via de miljömålsindikatorer som finns definierade för varje miljömål. I många fall har de existerande miljömålsindikatorerna inte upplevts tillräckliga för att beskriva miljöpåverkan, och då har egna indikatorer införts. Vi har dock försökt att i största möjliga mån hålla oss till de indikatorer som redan finns. Resultatet redovisas i form av ett antal konceptuella modeller med tillhörande beskrivning i text. Kriteriet för en koppling mellan en energikälla och ett miljömål har varit att kopplingen ska vara (1) beskriven i tillförlitlig (oftast vetenskapligt publicerad) litteratur och (2) fullt möjlig givet att den producerade energin används, men inte nödvändigtvis primärt produceras, i Sverige. Ingen kvantifiering varken av omfattningen av påverkan, eller av sannolikhet för kopplingar mellan energikällor och miljömål, har utförts i denna rapport. En kvantifiering av inverkan på miljömålen är en mycket omfattande uppgift vilken kräver ett avsevärt större faktaunderlag och antaganden om huruvida det är en nulägesbeskrivning eller ett framtidsscenario som avses. Vissa kopplingar i figurerna är alltså beroende av omständigheter, och därmed ovanliga eller mindre sannolika i normalfallet. Vi har i de beskrivande texterna försökt beskriva dessa förhållanden och indikerar dem även i figurerna, och avgränsar oss till att indikera att det finns kopplingar vilket innebär att om användningen av en viss energikälla ökar så kommer också påverkan på det aktuella miljömålet sannolikt att öka. Vad som därefter kan bedömas som stor eller liten påverkan relativt någon annan påverkan är ett mycket komplicerat och mångdimensionellt problem som svårligen kan lösas på något enkelt sätt. Hur värderar man förändrad landskapsbild på grund av fler vindkraftverk mot ökad spridning av bekämpningsmedel, som kan bli en följd av ökad biobränsleframställning? Sådana frågor diskuteras således inte i denna studie. Listan på kopplingar mellan stressorer från olika förnybara energislag och miljömålen är inte fullständigt heltäckande, då det inte är möjligt att täcka in all miljöpåverkan ens för en enda energikälla. Att istället fokusera på de kopplingar som enligt aktuell litteratur är tydligast innebär att denna rapport är preliminär det kan dyka upp nya stressorer som uppmärksammas när en ny energikälla får större spridning. Det är självklart så att det är bättre att genom riskanalyser och extrapolationer i förväg försöka få en uppfattning om kommande miljöpåverkan. Balansgången mellan att inkludera och inte inkludera vissa kopplingar har varit svår och vi har i vårt arbete försökt att inkludera även osäkra kopplingar. Dock har vi krävt att det skall finns tydliga indikationer i litteraturen för att en koppling skall etableras. 10

12 Notera att vi här heller inte gör någon jämförelse mellan förnybar och fossil energi. Som redan antytts finns det givetvis stora problem med fossil energi, och att en utfasning av fossil energi är nödvändig råder det knappast någon tvekan om. Det innebär dock inte att all slags förnybar energi alltid är bättre än vilken fossil energi som helst på alla sätt. Som visats av Farrell m.fl. (2006) gav exempelvis vissa typer av bioetanolproduktion upphov till större klimatpåverkan än konventionell bensin. För att undvika nya miljöproblem är det viktigt att kritiskt granska även alternativen till fossila bränslen, och denna rapport är en del av det arbetet och kan tjäna som en guide inför framtida, mer detaljerade studier. 11

13 2 Vattenkraft Vattenkraft innebär allmänt att vattnets lägesenergi uppströms i vattendragen tas till vara som rörelseenergi då vattnet faller nedströms. Genom att låta vattnet strömma genom generatorer kan el genereras. Grovt sett kan vattenkraften indelas i vattenkraft med olika slag av fördämningar och strömvattenkraft där man utnyttjar strömmande vatten utan fördämningar. Fördämningar kan här vara både konstruerade dammar eller innebära att en befintlig sjö regleras. Av elproduktionen i Sverige kommer ett normalår ungefär hälften från vattenkraft. Vattenkraften är relativt andra energikällor en mogen teknik som är nära sitt tak vad avser utvecklingspotential. En ökad elproduktion väntas framför allt ske genom effektiviseringar i befintliga vattenkraftverk samt genom att ta mindre vattenkraftverk i bruk. I systemet som analyseras ingår de processer som krävs för att leverera elenergi från vattenkraftverket. Systemgränsen för det tekniska systemet är därför satt till direkt efter turbinen. Därmed ingår inte distributionsnät med kraftledningar, ställverk och transformatorstationer eller andra elnätkomponenter som krävs för att elen ska nå användaren. Energianvändning som krävs för de olika processerna i vattenkraftens livscykel, till exempel dieselanvändning i transporter och arbetsmaskiner eller elanvändning i driften av vattenkraftverket inkluderas inte här i enighet med rapportens metod och avgränsning. Beskrivningen av vattenkraftens påverkan på miljömålen görs för vattenkraft med damm som exempel. Det som skiljer strömvattenkraftverk från vattenkraftverk med damm är att ingen damm krävs och därmed försvinner den miljöpåverkan som har med dammkonstruktion och vattenreglering på grund av uppdämning att göra. I övrigt kvarstår effekter orsakade av vattenavledning längs en del av vattendraget. Den litteratur som har använts är framför allt vetenskapliga artiklar men vi refererar också till rapporter som skrivits om vattenkraftens miljöpåverkan i Sverige, till exempel av Kungliga Ingenjörsvetenskapsakademien (2002). Vattenkraftens miljöpåverkan relaterar till de förändringar av vattendragens flöden, ekologiska funktion och upplevelsevärden som sker under installation och drift samt till anskaffningen och tillverkningen av det råmaterial och de komponenter som krävs för att konstruera vattenkraftverket. De råmaterial som krävs i större mängder är metaller, berg- och jordarter samt fossila bränslen. Metaller som behövs för tillverkning av armeringsjärn, dammluckor och andra konstruktionskomponenter i stål samt av turbinen för generation av el är huvudsakligen järn och legeringsmetaller som krom och nickel samt koppar. Det finns långt fler komponenter, med många olika ingående råmaterial, men dessa tas inte med i rapporten. Produktionen av cement till dammkonstruktionen kräver brytning av kalksten och lermineral som krossas och finmals och sedan bränns i ugnar, uppvärmda med kol och olja. För tillverkning av betong krävs därutöver makadam och naturgrus. 12

14 Anskaffningen av råmaterial är förknippad med energianvändning som ger luftemissioner och reningsprocesser som genererar avfall och olika emissioner. Från gruvdrift kan läckage av metaller ske från slagghögar och lakvattendammar till vattendrag. Brytning av kalksten leder till partikelutsläpp vilket har en åtminstone lokal påverkan på luftkvalitet. All form av uttag av resurser i dagbrott tränger undan habitaten för de arter som fanns på platsen tidigare. Täktverksamhet, som exempelvis avser uttag av naturgrus eller kalksten påverkar också förekomsten av grundvatten. Vid installationen av vattenkraftverket sker en avledning av vatten för att man ska kunna anlägga dammen. Därutöver sker också en bearbetning av marken på land. Även tillfartsvägar som krävs betyder att mark tas i anspråk. Det leder till att habitaten för de arter som lever där försvinner eller skadas. Konsekvenserna av att dämma upp vattendrag är välkända och allmänt beskrivna av bland annat Dynesius och Nilsson (1994), Kungliga Ingenjörsvetenskapsakademien (2002), och Nilsson m.fl. (2005). Dämningen av vattendragen innebär att strand- och våtmarksområden uppströms dammen dränks. Detta leder till att habitaten för de växter och djur som lever där försvinner och därmed även dessa arter. De stora dammarna återfinns också högre upp i vattensystemen, i fjällområden, där upplevelse och orörd natur värderas högt. Därutöver stagnerar flödet vilket möjliggör sedimentation av såväl finkornigare eroderat material som de näringsämnen som tidigare förts med strömmen. Till exempel förändras kisel/kväve-balansen vilket får effekter på bland annat förhållandet mellan olika arter av fytoplankton i kustvattnen och kopplar därför till problemet med övergödning i kustvattnen (Humborg m.fl. 1997). Den näringsfattigare miljön nerströms leder också till att produktionsförmågan minskar nerströms dammen, i och längs vattendraget (Nilsson m.fl. 2005). Det har även visats att dammar kan avge metan till atmosfären, åtminstone i de fall där stora landområden med mycket vegetation täckts med vatten (Kemenes m.fl. 2007). Generellt kommer förekomst av sedimenterat organiskt material att leda till utsläpp av metan genom mikroorganismers metabolism om syrefria förhållanden råder, och dessa metanutsläpp bidrar högst signifikant till vattenkraftens påverkan på global uppvärmning (Pacca m.fl. 2007). Uppdelningen av vattendraget i delar som åtskiljs av dammar, som ger barriäreffekter, leder till fragmentering av habitat. Det är väl känt att vattenkraftverk med dammar utgör vandringshinder för exempelvis laxfiskar och ålen (Penczak och Kruk 2000, Kungliga Ingenjörsvetenskapsakademien 2002). Ett reglerat vattendrag ger också minskad spridning av växter, både med avseende på mängd och artrikedom, och ger en minskad kontinuitet i växtligheten längs vattendragets stränder (Johansson m.fl. 1996, Andersson m.fl. 2000, Bonn m.fl. 2002). Den förlust av arter och individer av arter som sker i och med att fördämningar görs återhämtas inte i någon större utsträckning (Nilsson m.fl. 1997). Längs en sträcka nedströms dammen kommer vattendraget ha mycket låg vattenföring och därmed elimineras habitaten för de växter och djur som är beroende av de förutsättningar en större älv ger i termer av exempelvis mikroklimat. 13

15 Under drift och vid underhåll av vattenkraftverket kommer vattnet att regleras. Framför allt däms vattendragen upp på sommaren för att sedan tappas av under vinterhalvåret när behovet av el är störst. Detta innebär att vattendragens nivå och vattenflöde kommer att fluktuera på ett onaturligt sätt, vilket kan påverka förutsättningarna för ett antal naturligt förekommande arter i älvdalarna. Den ändrade flödesregimen gör att arter som anpassat sig till exempelvis årliga översvämningar, exempelvis vissa grodor och insekter, kan klara sig sämre efter att reglering har införts (Bonn m.fl. 2002, Bunn och Arthington 2002). Ändrade flödesregimer påverkar också bottenlevande organismer, både i art- och individantal (Hart och Finelli 1999), vilket i sin tur påverkar de fiskar som har bottenlevande organismer som föda. Snabba ändringar i flöden som utförs under drift för att möta svängningar i behov av el eller för att undvika överfyllda magasin när nederbörden är stor ökar risken för erosion och det ger även minskade möjligheter för till exempel isbildning om vintern (Kungliga Ingenjörsvetenskapsakademien 2002). Gällande nedmontering har inga större svenska vattenkraftverk nedmonterats ännu, och de beräknas hålla i åtminstone 100 år till. Mycket lite information har därför gått att finna om nedmonteringen, men tydligt är att den kan ge upphov till signifikanta emissioner av metan från de sediment som bildats under vattenkraftverkets livslängd (Pacca et al. 2007). 2.1 Kopplingar till miljömålen sammanfattning Anskaffning av metaller under konstruktionsfasen påverkar framför allt miljömålet Giftfri miljö genom läckage från slagghögar. Indirekt kan alltså även målet Levande sjöar och vattendrag samt målet Ett rikt växt- och djurliv påverkas. Brytningen av kalksten och naturgrus påverkar grundvattenförekomster och därmed miljömålet Grundvatten av god kvalitet. Lokalt kan brytning av kalksten påverka miljömålet Frisk luft genom partikelutsläpp. Vid all form av uttag av material från jordskorpan som sker i öppna dagbrott kommer biotoper att trängas undan vilket i många fall förmodligen är biotoper i skog eller i fjällmiljö, ibland inom områden där det finns vattendrag och därför påverkas sannolikt även miljömålen Levande skogar, Storslagen fjällmiljö och Levande sjöar och vattendrag. Dämningen av vattendragen och byggnation av tillfartsvägar innebär att habitat för växter och djur försvinner eller att förutsättningarna för liv förändras. Både mångfalden arter och antalet individer inom vissa arter minskar, åtminstone i delar av vattendragen. Det miljömål som avser vattendrags- eller vattendragsnära habitat påverkas därför, det vill säga Levande sjöar och vattendrag. Detta i sin tur påverkar de växter och djur som inte kan anpassa sig till de nya förutsättningar som skapats, till exempel när lågvattenstånd gör att habitat försvinner och de förhållanden som råder i den kvarvarande vattenfåran är radikalt förändrade. Det finns alltså en indirekt inverkan även på miljömålet Ett rikt växt- och djurliv. Även miljömålen Le- 14

16 vande skogar och Storslagen fjällmiljö påverkas genom installationen av ett vattenkraftverk. Ändrade mineral- och näringsämnesflöden kopplar till miljömålet Ingen övergödning och emissioner av metan från dammarna till miljömålet Begränsad klimatpåverkan. En ändrad flödesregim hotar de vattenlevande arter som inte klarar av den förändrade livsmiljön detta innebär, därför påverkas miljömålet Levande sjöar och vattendrag, Myllrande våtmarker och indirekt även Ett rikt växt- och djurliv. Nedmonteringen ger upphov till metanemissioner som påverkar Begränsad klimatpåverkan. Strömvattenkraft ger färre negativa konsekvenser för miljön då dämningar undviks, men även i detta fall kan påverkan på många av miljömålen inte undvikas. Se Figur 1 för en grafisk beskrivning av kopplingarna mellan vattenkraft med damm och de primärt påverkade miljömålen. 15

17 Livscykelfaser Stressorer Miljöindikator Miljömål Produktion av råmaterial samt tillverkning Utvinning/brytning (järn, legeringsmetaller, koppar, kalksten, naturgrus etc.) Tillverkning av komponenter (armeringsjärn, cement, turbiner etc.) Uttag kalksten/grus Läckage från slagghögar Gruvor och brott Grundvattenförekomst Partiklar i luft Metallföroreningar i mark och vatten Installation Markbearbetning Vattenavledning Anläggning av damm och kraftverk Byggnationer, tillfartsvägar och dämning Fragmentering och förlust av habitat (beroende av lokalisering) Drift och underhåll Vattenreglering Underhåll av damm och komponenter Barriär och reglering av strömmande vatten (Leder till ändrad flödesregim, lågvattenstånd nedströms dammen, dränkta områden uppströms dammen) Förändrad produktion, artrikedom och individantal Näringsämnesbalans (kustvatten) Erosion Metanemissioner Nedmontering Borttagande av damm Figur 1. Vattenkraft med damm - primära kopplingar till de svenska miljömålen. Grundvatten av god kvalitet Frisk luft Giftfri miljö Levande skogar Storslagen fjällmiljö Levande sjöar och vattendrag Myllrande våtmarker Ingen övergödning God bebyggd miljö Begränsad klimatpåverkan 16

18 3 Vindkraft Produktionen av el från vindkraft har ökat kraftigt i Sverige under senare år. Av elproduktionen i Sverige kommer ungefär 2 procent från vindkraft år 2009, vilket motsvarar 2,5 TWh (Energimyndigheten 2010). Sveriges vindkraftspark år 2009 bestod av 1359 vindkraftverk med en installerad effekt på 1448 MW vilket innebar en ökning med nästan 46 procentenheter från år 2009 (Energimyndigheten 2010). De flesta verken finns i södra Sverige, framförallt i Skåne, Västra Götaland och på Gotland. Landbaserade verk utgör 95 procent av det totala antalet och 89 procent av installerad effekt och producerad el. Det finns ett antal modeller på marknaden och utvecklingen i Europa går mot allt större verk, med en effekt på 5-6 MW (Energimyndigheten 2010). I Sverige har vindkraftverken hittills varit av mindre storlek och effekt, på senare år mellan 800 kw och 2,5 MW (Energimyndigheten 2010). Det av riksdagen fastställda planeringsmålet är 30 TWh till år 2020 (Energimyndigheten 2010). Hittills har vindkraftsbyggandet i Sverige framförallt bestått av mindre anläggningar på land, men ett fåtal havsbaserade installationer finns, där Lillgrund i Öresund utgör den största anläggningen. Tydliga ambitioner finns för kommande storskalig utbyggnad i havs- och fjällområden (Naturvårdsverket 2009). I miljömålet God bebyggd miljö betonas vikten av att främja utbyggnad av vindkraft (indikator vindkraftsel) och en generell positiv koppling görs således mellan vindkraft och detta miljömål. Vindkraftens påverkan på de svenska miljömålen behandlas utifrån en uppdelning mellan landbaserad och havsbaserad vindkraft. Sammanställningen bygger på material publicerat i vetenskapliga tidskrifter samt rapporter från svenska myndigheter och några intresseorganisationer. Ett flertal LCA-studier har gjorts på såväl havssom landbaserad vindkraft, se exempelvis Schleisner (2000), Lenzen och Munksgaard (2002), Tremeac och Meunier (2009), Martínez m.fl. (2009) och Varun m.fl. (2009). 3 De modeller som studerats varierar i storlek och effekt från små verk på endast 250 W till stora verk på 4,5 MW. De olika LCA-studierna varierar i resultat beroende på omfattning, metod och vilka modeller och data som används (Lenzen och Munksgaard 2002). Den generella slutsatsen är dock densamma, att tillverknings- och byggnadsfasen utgör den absolut största miljöpåverkan i vindkraftverkens livscykel, medan miljöpåverkan under bruks- och nedmonterings-faserna är förhållandevis liten. Erfarenheten av nedmontering av vindkraftverk är begränsad då tekniken är ny och således få verk har rivits. I Sverige har vissa vindkraftverk flyttats för att ge plats åt större installationer, varpå de mindre verken kunnat återanvändas i sin helhet på 3 Samtliga LCA-studier visar på en energiåterbetalningstid (eng. energy pay-back time) på mindre än ett år, det vill säga den tid det tar för vindkraftverket att producera energi motsvarande den totala energiåtgången för tillverkning och sluthantering. Detta motsvarar ett nettotillskott av energi efter ungefär 2 procent av vindkraftverkets livstid, vilket är att betrakta som effektivt. 17

19 andra platser med mindre men tillräcklig vindstyrka. Vid slutgiltig nedmontering förväntas stora delar av materialet, däribland stål och koppar, kunna återanvändas (Schleisner 2000, Martinez m.fl. 2009). De energikrävande glas- eller kolfibermaterialen i vingarna kan emellertid inte återvinnas för samma ändamål utan hamnar oftast på deponi (Lenzen och Munksgaard 2002). Havsbaserade fundament är mer komplicerade att montera ned och det är inte sannolikt att de delar av fundamenten som försänkts i sjöbotten kommer att bärgas. 3.1 Landbaserad vindkraft Påverkan på miljömålen från landbaserad vindkraft sammanfattas i Figur 2. Enligt LCA-studierna sker miljöpåverkan i första hand i samband med tillverkningsfasen, i form av material- och energianvändning. Materialanvändningen innebär brytning av malm och mineral, vilket ger upphov till både markanvändning och eventuella läckage från slagghögar. Markanvändning för gruvdrift och dagbrott innebär inverkan på tidigare, ofta naturliga, miljöer och kan kopplas till miljömålen Levande skogar och Storslagen fjällmiljö beroende på var gruvdriften är förlagd. Läckage av skadliga metaller från brytningens slagghögar (urlakning av malm) innebär en koppling till miljömålet Giftfri miljö. Enligt Martínez m.fl. (2009) utgör användning av fossila bränslen och utsläpp till luft de två viktigaste miljöpåverkanskategorierna under tillverkningsfasen. Utsläpp till luft sker framförallt i samband med cementtillverkning (fundamentet), en energikrävande tillverkningsprocess med stor miljöpåverkan och utsläpp av bland annat koldioxid, kvävoxider, kvicksilver och partiklar (Vold och Rønning 1995, Martínez m.fl. 2009). Tillverkningen av rotorblad, som består av glas- eller kolfibermaterial, står för den största användningen av fossila bränslen. Sett till energianvändning (i kw inklusive el) under livscykeln har Lenzen och Munksgaard (2002) beräknat att tillverkningen av tornet, vilket oftast är av stål, är mest energikrävande. Energianvändningen inkluderas dock inte här, av skäl som beskrivs i rapportens metod och avgränsningar. Enligt LCA-studien av Martínez m.fl. (2009) är miljöpåverkan från täckfärgen i sammanhanget försumbar. Underhållsarbeten företas i storleksordningen tre gånger årligen per vindkraftverk (Tremeac och Meunier 2009) och utsläpp från transporter under hela livscykeln är att betrakta som försumbara i jämförelse med miljöpåverkan under tillverkningsfasen (Lenzen och Munksgaard 2002, Martínez m.fl. 2009). I de fall de stora volymerna maskinolja byts ut vid underhåll omhändertas den använda oljan (Marine Monitoring AB 2005). Vid byte av komponenter blir miljöpåverkan motsvarande den vid tillverkning (Martínez m.fl. 2009). Anspråkstagande av mark sker i samband med gruvdrift för materialframställning, anläggning av tillfartsvägar och placering av vindkraftverket. Möjlig påverkan på djur- och växtliv relateras till fragmentering av habitat genom anläggande av vägar samt det roterande fysiska hinder för fåglar och fladdermöss som ett vindkraftverk kan utgöra. Installation av vindkraftverk i oexploaterade områden kräver anläggande 18

20 av relativt breda tillfartsvägar med ganska stora kurvradier vilket innebär ett ingrepp i naturmiljön. Detta beror på att längden på rotorbladen är avgörande eftersom de inte kan tillverkas i delar. Vid stora utbyggnader kan detta utgöra en betydande påverkan. Tillfartsvägar, precis som andra grusvägar, kan ge upphov till habitatfragmentering som kan utgöra hinder för smådjur (SLU 1994) eller störning av häckningsplatser för fågel (Mader 1984). Härigenom kan en icke obetydlig koppling mellan landbaserad vindkraft och miljömålet Ett rikt växt- och djurliv uppkomma. En sådan koppling kan emellertid inte förväntas för vindkraftsetablering i eller i närheten av bebyggd miljö. Tillfartsvägar kan även ha en påverkan på kringliggande vattendrag och våtmarker. Beträffande kollisioner med vingblad indikerar befintliga studier att påverkan på fåglar och fladdermöss är liten om inte enskilda verk eller vindkraftsparker inte lokaliseras till särskilt olämpliga områden (Widemo 2007, JP Fågelvind 2006, Ahlén m.fl. 2007). En olämplig lokalisering kan exempelvis vara vid koncentrerade flygvägar, häckningsplatser eller födosöksområden. Det kan således inte uteslutas att vindkraft kan påverka dessa djurgrupper negativt i de fall storskalig utbyggnad av vindkraft sker i känsliga områden, vilket innebär en möjlig koppling till miljömålet Ett rikt växt- och djurliv. Vindkraftens inverkan på bebyggelse och miljömålet God bebyggd miljö avser främst buller. Riskerna för fysisk skadeverkan på människor och boendemiljö är små, dock kan isbildning på vingblad utgöra ett problem inom avstånd på ett par hundra meter från verket (Seifert m.fl. 2003, WEU 2009). Buller och risker för skadeverkan är tydligt avhängigt lokalisering och således reglerat genom varje enskild tillståndsprövning. En eventuellt negativ koppling till miljömålet God bebyggd miljö är därför avhängig lokalisering. Det bör i sammanhanget tilläggas att vindel utgör en positiv miljömålsindikator för God bebyggd miljö. Vindkraft bör alltså gynnas enligt detta miljömål. Dock är inte positiv miljöpåverkan inkluderad i denna rapport. Att vindkraftverk kan uppfattas som visuellt störande betraktas här som en subjektiv upplevelse, vilken kan jämföras med visuella intryck av andra höga byggnader såsom vattentorn, broar eller kyrktorn. Flera miljömål beskrivs utifrån värnande om kulturmiljöer och upplevelsevärden, men någon direkt koppling till visuell störning saknas med undantag för miljömålet Storslagen fjällmiljö. Detta miljömål innehåller indikatorn exploatering i fjällen och formulering om att miljömålet bör innebära att fjällens karaktär av betespräglat storslaget landskap med vidsträckta sammanhängande områden bibehålls. 3.2 Havsbaserad vindkraft Miljöpåverkan från havsbaserad vindkraft återges i Figur 3 och är i stora drag lik den från landbaserad vindkraft (se ovanstående stycke för kopplingar till miljömål). 19