Torvens klimatpåverkan

Transkript

1 Torvens klimatpåverkan

2 Torvens klimatpåverkan Innhållsförteckning Sammanfattning 2 Introduktion 4 Metodik 5 Torvbrytning och dess klimatpåverkan 7 Att använda torv som bränsle 11 Resultat 14 Beskrivning av resultaten för system 1, 2 och 3 Påverkan på klimatbokslutet för hela Umeå Energi Källor 1

3 Sammanfattning Umeå Energi har beslutat om att deras verksamhet ska vara klimatneutral till år En fråga som tydligt kopplar till detta mål gäller Umeå Energis användning av torv som bränsle i Dåva kraftvärmeverk. Företaget planerar idag att bryta torv i Basarmyran utanför Umeå. Som en del i förberedelserna önskar man undersöka torvens klimatpåverkan ur ett livscykelperspektiv. Syftet med detta projekt har varit att beskriva den totala klimatpåverkan från användningen av torv vid Umeå Energi. Analysen inkluderar hela kedjan från utvinning av torven till användning av torven som bränsle för produktion av värme och el. Även konsekvenser av hanteringen av torvtäkten efter avslutad brytning inkluderas. I rapporten presenteras klimatpåverkan från att använda torv som bränsle uppdelat på tre typer av utsläpp. Dessa grupperas under rubrikerna system 1, 2 och 3. System 1: Direkta CO 2 -utsläpp från Umeå Energis verksamhet System 2: Indirekta CO 2 -utsläpp från processer uppströms (bränsleframtagning mm) System 3: Indirekta CO 2 -utsläpp från processer nedströms (alternativ el- och värmeproduktion) I figurerna A och B nedan sammanfattas huvudresultatet från utredningen. Av figur A framgår att de direkta utsläppen från användningen av torv som bränsle uppgår till 17 kton C0 2 /år. Detta gäller i ett fall när 7 energi-% av bränslet till Dåva 2 utgörs av torv (43 GWh). I system 2 redovisas de indirekta effekterna som sker av torvskörd på Basarmyran. Att dessa utsläpp blir negativa beror på att den dikade torvmossen Basarmyran idag beräknas läcka växthusgaser, och att detta läckage kan minskas genom skörd av torv för energiproduktion. De indirekta utsläppen i system 2 är dock tydligt lägre än de direkta utsläppen i system 1. Därav kvarstår vid summering av system 1 och 2 ett nettoutsläpp på 15 kton CO 2 /år. I system 3 redovisas effekterna av att torvanvändningen i Dåva 2 möjliggör en högre elproduktion i anläggningen. En ökad elproduktion i Dåva 2 leder till sänkta utsläpp totalt i elsystemet, därav ges här ett negativt utsläpp på 3 kton CO 2 /år. Det totala utsläppet av växthusgaser vid användning av torv istället för biobränsle i Dåva 2 kan därmed beräknas till 12 kton CO 2 /år (system 1+2+3). 20 kton CO2-ekv/år System 1 System 2 System 1+2 System 3 System Figur A: Sammanfattande figur för klimatpåverkan från torvanvändningen (2011). 2

4 Vid klimatberäkningarna ovan har vi inte tagit med Umeå Energis produkters påverkan, vilket hos företag är det vanligt att man inte tar med. Det kan ofta vara svårt att bedöma produkternas klimateffekt och det kan även i många fall vara mycket små effekter. För fjärrvärmen resulterar detta i en ofullständig bild. En av grundtankarna med fjärrvärmen är just att bidra till en bättre miljö och har för många kommuner varit den drivande kraften för att bygga ut fjärrvärmen. Om man inte tillgodoräknar sig denna nytta i klimatrapporteringen blir klimatberäkningarna missvisande och svåra att utnyttja som beslutsunderlag för förändringar. I beräkningarna i denna rapport har vi antagit att alternativet till fjärrvärme är individuell uppvärmning med bergvärmepumpar och pelletspannor. Avsiktligen har vi valt individuell uppvärmning med mycket god klimatprestanda. Trots detta ges mycket stora klimatvinster från fjärrvärmen. I figur B har resultaten för system 1, 2 och 3 lagts in i Umeå Energis hela klimatbokslut för Resultaten får liten påverkan på nivån system 1 och 2 (likvärdigt med scope 1-3). Tar vi även med system 3 ges en betydligt större påverkan, och utsläppen sjunker till -241 kton CO 2 -ekv per år. Att klimateffekten blir så pass stor för system 3 beror på att hela Umeå Energis el- och värmeproduktion krediteras. 200 kton CO2-ekv/år Klimatbokslut 2011 (Umeå Energi) Klimatbokslut 2011 omräknat med nya värden för torvanvändning System 1 System 2 System 3 Netto Klimatbokslut 2011 inkl produkternas klimatpåverkan Figur B: Sammanfattande figur för hur torvanvändningen påverkar Umeå Energis klimatbokslut inklusive produkterna (fjärrvärme- och elproduktionen) (2011). Klimateffekten för system 3 är beräknad för hela Umeå Energis el- och värmeproduktion. 3

5 Introduktion Umeå Energi har beslutat om att deras verksamhet ska vara klimatneutral till år Med klimatneutral avses att Umeå Energis verksamhet inte ska ge upphov till något nettoutsläpp av växthusgaser. För att åstadkomma detta vill Umeå Energi minska sina egna utsläpp av växthusgaser samt säkerställa att återstående utsläpp kompenseras genom åtgärder utanför Umeå Energis verksamhet. För att nå detta ambitiösa mål arbetar Umeå energi med flera olika typer av åtgärder, exempelvis (1) öka andelen förnybar energiproduktion, (2) säkerställa att all el till försäljning är 100 % förnybar, (3) energieffektiviseringsåtgärder inom produktion och egen förbrukning, (4) klimatkompensation. En fråga som kopplar till ovan uppsatta mål gäller Umeå Energis användning av torv som bränsle i Dåva kraftvärmeverk. Företaget planerar idag att bryta torv i Basarmyran utanför Umeå. Som en del i förberedelserna önskar man undersöka torvens klimatpåverkan ur ett livscykelperspektiv. Syftet med detta projekt är att beskriva den totala klimatpåverkan från användningen av torv vid Umeå Energi. Analysen inkluderar hela kedjan från utvinning av torven till användning av torven som bränsle för produktion av värme och el. Även konsekvenser av hanteringen av torvtäkten efter avslutad brytning inkluderas. Detta projekt är en fortsättning på två tidigare projekt genomförda av Profu på uppdrag av Umeå Energi. Fjärrvärmenskonkurrenskraft i Umeå ställer upp en kostnad- och klimatjämförelse mellan fyra olika uppvärmningsalternativ, medan Klimatpåverkan från avfallsbaserad el- och värme beräknar klimatkonsekvenserna av Umeå Energis användning av avfall som bränsle. Det sistnämnda är mest att likna vid denna utredning. För att underlätta förståelsen av dessa resultat har därför strukturen och uppställningen av resultaten i denna rapport i så hög grad som möjligt följt uppställningen från denna utredning. 4

6 Metodik Val av systemgräns och beräkningsmetodik I Umeå Energis tidigare klimatberäkningar Klimatbokslut 2011 redovisas företagets klimatpåverkan utifrån den standard som föreslås av The Greenhouse Gas protocol tillhörande handbok för klimatberäkningar A Corporate Accounting an Reporting Standard. Se kapitlet källor för referenser. Handboken föreslår en redovisning av de utsläpp som företaget ger upphov till uppdelat i tre grupper kallat Scope 1-3 Scope 1: Omfattar alla direkta utsläpp från företagets verksamheter. För Umeå Energi återfinns här utsläppen från el och fjärrvärmeproduktion samt några mindre utsläpp exempelvis från maskiner och fordon. Scope 2: Omfattar de indirekta utsläpp som uppkommer från elproduktionen av den el som förbrukas inom Umeå Energis verksamheter. Scope 3: Omfattar alla andra relevanta indirekta utsläpp som Umeå Energis verksamhetet ger upphov till, t.ex. utsläpp vid produktion och transport av bränslen till Umeå Energi. I den beskrivning av klimatpåverkan som ges i denna rapport återfinns en något förändrad gruppering, vidare återfinns ytterligare indirekta utsläpp som inte tidigare redovisats. De utsläppsgrupper som presenteras i rapporten benämns System 1-3. I denna utredning presenteras framförallt de utsläpp som är förknippade med företagets användning av torv som bränsle. Hur dessa utsläpp påverkar Umeå Energis totala klimatpåverkan illustreras med exempel där de nya värdena för torven har adderats till övrig klimatpåverkan enligt klimatbokslutet System 1: Direkta utsläpp. Omfattar alla direkta utsläpp från företagets egen verksamhet. System 1 är i omfattning och avgränsning identisk med Scope 1. System 2: Indirekta utsläpp uppströms. Omfattar alla indirekta utsläpp som Umeå Energis verksamheter ger upphov till uppströms, d.v.s. på grund av de bränslen och andra produkter som införskaffas för att driva verksamheten. Dessa utsläpp uppkommer utanför Umeå Energis verksamheter men orsakas av Umeå Energis efterfrågan. De indirekta utsläppen kan även vara negativa, d.v.s. utsläppen kan minska på grund av tillförseln. System 2 omfattar både Scope 2 och 3 men omfattar också ytterligare indirekta utsläpp från brytningen av torv. System 3: Indirekta utsläpp nedströms. Omfattar en annan typ av indirekta utsläpp. Vi har här valt att redovisa resultaten utifrån två olika synsätt. I det första fallet gäller att fjärrvärmeproduktionen hålls konstant. En ökad torvanvändning ger en ökad elproduktion och minskad fjärrvärmeproduktion från Dåva 2. Andra produktionsanläggningar måste då träda in för att täcka den minskade värmeproduktionen. Samtidigt krediteras verksamheten för nyttan av den ökade elproduktionen. Genom detta synsätt framgår klimatpåverkan från att använda torv i Dåva 2 istället för att använda skogsflis. I det andra synsättet tas ett större grepp om Umeå Energis verksamhet. Genom synsätt två beskrivs de utsläpp som uppkommer och undviks på grund av de produkter (värme och el) som Umeå Energi säljer. Dessa utsläpp beräknas genom att studera hur värme och el skulle produceras om Umeå Energis produktion inte fanns tillgänglig. Det vill säga utsläpp från alternativ produktion av värme och el. 5

7 Det andra synsättet i system 3 kräver lite ytterligare förklaringar. I standardiserade klimatberäkningsmetoder, som t.ex. i GHG-protocol som nämndes ovan, är ofta grundförutsättningen att det finns en industri eller företag med en produktion som mer eller mindre ger en klimatpåverkan på grund av dess direkta eller indirekta utsläpp. Tar man bort industrin eller företaget och dess produkter så upphör utsläppen. Dessutom, de produkter som företaget producerar ingår inte i klimatredovisningen. För kommunala fjärrvärmesystem blir detta resonemang något bakvänt. En viktig orsak till att vi i Sverige har byggt upp fjärrvärmesystemen har varit, och är fortfarande, behovet av att minska på uppvärmningens totala miljöpåverkan i samhället, d.v.s. verksamheten och dess produkter är i sig en åtgärd för att minska utsläppen. Den nytta och eventuell onytta som ges från fjärrvärmesystemet i sin helhet redovisas i system 3. Förutsättningar Torven som används av Umeå Energi beräknas komma från Basarmyran som ligger 13 mil från Dåva kraftvärmeverk Beräkningarna har utförts baserade på en torvinblandning av 7 energi-% torv (43 GWh/år) i Dåva 2 Inblandningen av torv beräknas ge en ökad elproduktion motsvarande 650 kw (+2 %). Fjärrvärmeproduktionen från anläggningen minskar i motsvarande mängd Fjärrvärmeproduktion som kompenserar för minskningen i Dåva 2 har beräknats med simuleringsprogrammet Martes 6

8 Torvbrytning och dess klimatpåverkan Litteraturundersökningen visar att det är val av torvmark för brytningen som är den viktigaste faktorn för att reducera klimatpåverkan från torveldning ur ett livscykelperspektiv. Umeå Energis planerade brytning i Basarmyran utgör ett relativt gynnsamt val, eftersom det är en sedan tidigare utdikad myrmark, med högre emissioner än en orörd myr. Emissionsfaktorn för skörd av torv har uppskattats till g CO 2 /MJ (bränsle) ( kg CO 2 /MWh (bränsle) ) om man tar hänsyn till att man undviker emissionerna från den utdikade marken. Osäkerheterna är dock stora. Det mest gynnsamma hade varit att bryta torv från odlad torvmark (jordbruksmark), eftersom sådan läcker störst mängder metan, enligt litteraturen. Den odling som var planerad på Basarmyran kom dock aldrig igång som planerat på 1940-talet. Även efterbehandling av torvmarken samt produktionsmetod kan bidra till att reducera klimatpåverkan, men i betydligt mindre utsträckning än val av mark. Bakgrund Torvens emissionsfaktor inom systemet för handel med utsläppsrätter (EU-ETS) tar endast hänsyn till utsläppen vid själva förbränningen. Emissionsfaktorn uppgår till 107,3 gram per MJ (bränsle) och är högre för torv än för både kol och olja. Faktorn används även vid rapportering till UNFCCC och inom period 2 av EU-ETS. Studier om torvanvändning har dock visat att klimatpåverkan vid användning av torv som bränsle är komplex, och att det är en begränsning att enbart beakta emissionerna vid förbränningen (Hagberg och Holmgren, 2008; Hagberg och Zetterberg, 2009; Maljanen med flera, 2010). Förutsättningar i Basarmyran Basarmyran ligger mellan byarna Tallsjö och Vistege utefter riksväg 92 i Åsele kommun, Västerbotten. Avståndet till Dåva kraftvärmeverk är 127 km. Myren är dikad, där utdikningen skedde på 1930-talet. Syftet med utdikningen var odling, men sådan kom aldrig igång. På flygfotografier över området framgår fortfarande de omfattande dikessystemen (Länsstyrelsen i Västerbotten, 2008). Myren beskrivs som något torrare än en vanlig myr (Länsstyrelsen i Västerbotten, 2008) och starkt påverkad av äldre dikningar (Pöyry SwedPower, 2011). Skog växer främst i dikeskanterna. Efter avslutande av brytningens planerar Umeå Energi för återplantering av skog i området. 7

9 Litteraturundersökning Vid torvbrytning förändras förutsättningarna för nedbrytning i myren och flödena av växthusgaser ändras. Utsläppen vid torvbrytning och torvförbränning påverkas av metoder vid skörd, förbränning och efterbehandlig av marken (Hagberg och Holmgren 2008; Hagberg och Zetterberg, 2009). Viktigast ur ett livscykelperspektiv är dock valet av torvmark för brytningen. Nedan beskrivs viktiga faktorer i de olika faserna. 1. Valet av torvmark: Valet av mark för torvbrytningen är den enskilt viktigaste faktorn för utsläppet av växthusgaser. Om torven bryts från marker som tidigare är dikade, är detta gynnsamt då dessa generellt ger upphov till större utsläpp av koldioxid och lustgas. 2. Skörd: Emissionerna under skördeprocessen, inklusive eventuell påverkan på omgivande mark. Fordon, bränslen och lagring av torven är viktiga, liksom tidsåtgång för skörd som påverkar flöden av växthusgaser under skördetiden samt produktionssätt påverkar emissionerna. 3. Förbränning: Direkta utsläppen förbränningen av torv. 4. Efterbehandling: Emissioner av växthusgaser från marken som blir kvar efter att man skördat beror på om ny- och eller återplantering av vegetation sker, samt vad som planteras och hur det senare kommer att skördas och användas, till exempel om man planterar energiskog. Huvudfaktorer för torvens klimatpåverkan Vid dikning av torvmark förändras förutsättningarna för flödet (upptag och emissioner) av klimatgaser. Dikningen ger uttorkning och allt eftersom marken torkar, ökar nedbrytning av det organiska materialet i marken. Den tidigare kolsänkan kan bli en källa för CO 2 -utsläpp. Det visar bland annat Maljanen med flera (2010) i en genomgång av fältdata från omkring 100 publicerade studier i Finland och Sverige. Orsaken är att när torvmarken torkar, når syre och kväve från luften det lagrade materialet i marken. Med den ökade tillgången till syre, minskar metanbildningen och den metan som väl bildas oxiderar istället till koldioxid. Även lustgas (N 2 O) bildas Hur stora emissionerna blir beror på en mängd faktorer såsom (Maljanen med flera 2010): markens kemiska sammansättning grundvattennivå bearbetningsteknik näringsnivå mängd gödning som tillförs, samt plogning av marken innan den tas i bruk för jordbruk Slutsatserna från Maljanen med fleras studie är att utdikning, gödning och plogning ger stor nedbrytning av torven med främst höga CO 2 - och N 2 O-utsläpp. Metanbildningen minskar och har litet bidrag till de totala bidragen till klimatgaser. Skillnaderna mellan olika typer av marker är stora och Maljanen med flera diskuterar och grupperar emissionerna från torvmarken enligt följande indelning: 8

10 obearbetad torvmark torvmark dikad för skogsbruk torvmark dikad för jordbruk torvmark dikad för torvbrytning och torvmarker täckta av dammar (bland annat för vattenkraft). Obearbetad torvmark har mycket stora variationer för flöden av växthusgaser. Enligt Maljanen med flera inverkar främst innehållet av näringsämnen och temperatur på dessa flöden. Hagberg och Holmgrens sammanställning av livscykelanalyser för torvanvändning delar in marken efter graden av näringsämnen. När man dikar torvmark för skogsbruk är syftet att öka växtligheten. Med ökad växtlighet visar studierna ett ökat nettoupptag av CO 2 och myrmarken kan bli en sänka för CO 2. Därför är det mindre gynnsamt att utgå från sådan mark, om torvbrytningen skall bidra till lägre utsläpp av klimatgaser. Torvmark dikad för jordbruk visar upp de högsta emissionerna beroende på plogningen av marken. Vid plogning ökar omblandningen av luft och torv vilket ökar nedbrytningen. Det bekräftas av en studie av Ernfors (2009) på tre torvmarker i södra Sverige där man fann att emissionerna av koldioxid var särskilt stora på den näringsrika torvmarken, som bestod av ett dikat kärr som tidigare var använt som jordbruksmark. Hagbergs och Holmgrens syftade till att uppskatta totala emissioner av växthusgaser för ett antal scenarier, utifrån tidigare LCA-studier. Huvudresultatet var att de mest gynnsamma scenarierna var de där man utgick från odlad torvmark, såsom nämnts ovan. Då finns en möjlighet att efter 300 år ha kompenserat för de direkta utsläppen från förbränning av torven. Det sker genom att man under dessa 300 år undviker emissioner av klimatgaser från den odlade torvmarken, när man bryter torven istället för att låta emissionerna fortgå. Övriga scenarier som utgår från andra utgångslägen för torvmarken ger inte tillräcklig kompensation under den beräknade 300-årsperioden. Hagberg och Holmgren (2008) visar följande slutsatser för att minimera klimatpåverkan från torvbruk i framtiden: Torvproduktion fokuseras till dränerade, odlad eller beskogad torvmark, som har höga emissioner av växthusgaser. Använd produktionsmetoder för att minimera tiden för skörd samt ger en torr och kompakt torv. Emissionerna minimeras då från lagring, transport och förbränning. Beskoga den skördade torvtäkten så fort som möjligt. För att minimera emissionerna av växthusgaser är viktiga faktorer god markberedning, och gödsling eller askåterföring. Energimyndigheten i samråd med Naturvårdsverket, har undersökt möjligheten att verka för att UNFCCC:s och EU:s regelverk anpassas så att torv behandlas utifrån verksamhetens samlade bidrag 9

11 till växthuseffekten 1. Slutsatsen är att man anser att det inte finns någon möjlighet att ändra perspektiv. Det baserar man på att inventeringen skulle vara så komplex samt att det skulle kräva uppskattning av förändringar över tid. Man påpekar också att för en förändring av synen på torv skulle det behövas en vetenskaplig konsensus inom IPCC samt en politisk acceptans vid internationella klimatförhandlingar. Reducerad emissionsfaktor för torv Hagberg och Zetterberg (2009) beräknar att torvens emissionsfaktor skulle kunna justeras till mellan 88 och 97 g CO 2 /MJ baserat på ett medelscenario för torvens klimatpåverkan utifrån ett livscykelperspektiv (tabell 1). De emissioner man undviker från torvmossen är mellan g CO 2 /MJ enligt tabellen. Med medelscenario avses att man utgår från en dikad torvmark med traditionell skördemetod följt av beskogning. Emissioner från metan och lustgas har viktats och vägts in som koldioxidekvivalenter. Hagberg och Zetterberg lyfter dock fram att i andra LCA-beräkningar exkluderas efterbehandling och indirekt markanvändning. Det gäller bland annat EU:s hållbarhetskriterier för biodrivmedel och flytande biobränsle. Tabell 1 Tabell från Energimyndigheten (2010) över växthusgasemissioner från torv i två fall med hög respektive låg näringshalt i marken. Källa: Hagberg och Zetterberg (2009) i Energimyndigheten (2010). Moment Dikad torvmark med högt näringsinnehåll (g CO 2 -ekv/mj bränsle) Dikad torvmark med lågt näringsinnehåll (g CO 2 -ekv/mj bränsle) Skörd Undvikta utsläpp -20,1-10,7 Efterbehandling -9,1-9,1 Summa -18,2-8,8 Resultat för den aktuella situationen i Basarmyran Basarmyran dikades under 1930-talet, men någon odling kom aldrig igång på marken. Myrmarken är fortfarande starkt påverkad av dikningen och torrare än förväntat, trots den tid som passerat. En grov uppskattning för emissionerna från Basarmyran är att använda ett medelvärde mellan Hagberg och Zetterbergs (2009) två fall för justerade emissionsfaktor för torv. Från tabell 1 fås medelvärdet mellan -18 och -9 g CO 2 /MJ som är -15 g CO 2 /MJ. Underlaget i tabell 1 avser ett medelscenario för torvens klimatpåverkan utifrån ett livscykelperspektiv för en dikad torvmark med traditionell skördningsmetod följt av beskogning. Emissioner från metan och lustgas har viktats och vägts in som koldioxidekvivalenter. Utan att ha tillgång till mätningar eller uppskattningar som är specifika för Basarmyran, är det en osäker uppskattning, men bedöms tillräckligt bra för projektet. 1 Uppdrag och underlag avseende torvanvändning och växthusgaser. DR ER 2010:43. ISSN (Regeringsuppdrag N2010/5782/E). 10

12 Att använda torv som bränsle Konsekvenser av att använda torv som bränsle har här undersökts dels genom diskussioner med Umeå Energi (pers. komm. Niklas Jacobsson, Umeå Energi) och ytterligare en torvanvändare, och dels genom en litteraturstudie. Den gemensamma bilden är att inblandning av torv i en fluidiserande bäddpanna som eldas med biobränsle resulterar i minskade driftstörningar och en möjlighet till högre ångdata (som i sin tur genererar mer el). Efter diskussioner med Umeå Energi har för torvinblandning antagits två alternativ; 1) att höja ångdata med bibehållen tillgänglighet, 2) att behålla ångdata och erhålla högre tillgänglighet. I valet mellan att höga ångdata (och därmed elproduktionen) och att öka tillgängligheten har för denna studie valts att studera effekterna av höjda ångdata. Enligt Umeå Energi ger torvinblandningen en möjliget att höja ångdata från C/140 bar till C/140 bar vilket resulterar i en ökad elproduktion om 650 kw (eller 2 %). I litteraturstudien förekommer uppgifter om ökad elproduktion med upp till 8 %, detta förutsätter dock en större inblandning av torv (10-30 energi-%) jämfört med den som studeras i detta projekt (7 energi-%). I detta avsnitt ges en beskrivning av olika driftsfördelar som erhålls då torv samförbränns 2 med biobränslen. Torvinblandning bidrar bland annat till minskade korrosionsproblem och förlängd livstid på överhettaren. Vid användandet av torv som additiv till biobränslen blir dessutom risken för bäddhaveri i fluidiserade pannor minimal (Burvall & Öhman, 2006). Att använda torv som additiv vid förbränning av biobränslena GROT 3 (grenar och toppar), salix och halm har visat på driftsfördelar för respektive biobränsle. Hur stor inblandning av torv som krävs för att uppnå driftsfördelarna beror dock på vilket biobränsle som används, torvens ursprung och förbränningsteknik (rosterpanna eller fluidiserad bädd). Nedan beskrivs driftsfördelar som ges då torv används som additiv i en fluidbäddpanna, eftersom denna förbränningsteknik används vid Umeå Energis biobränsleeldade panna (Dåva 2). Förbränningstekniken fluidiserad bädd I Sverige är de vanligaste förbränningsteknikerna roster och fluidiserande bädd (FB). Jämfört med rosterpannor klarar fluidiserande bäddteknik av större variationer i bränsleegenskaper så som: fukthalt, värmevärde och askhalt (Strömberg & Herstad Svärd, 2012). Då biobränslen uppvisar en stor variation för dessa egenskaper är det således en fördel att använda sig av fluidiserad bäddteknik, vilket innebär att anläggningen blir mer bränsleflexibel. Vid uppförandet av större bränsleflexibla anläggningar dominerar fluidiserande bäddteknik (Burvall & Öhman, 2006). En fluidiserad bädd bygger på principen att partiklar sätts i rörelse m.h.a. en luftström. Luften blåses in genom bädden underifrån och en kraftig omrörning av bränsle och bäddmaterial skapas. Partikelbädden består av sand, bränsle, aska och i vissa fall kalk. Bädden vilar på en platta som är utformad så att luft kan strömma upp genom bädden (Burvall & Öhman, 2006). I en fluidiserad bädd uppträder partiklarna som en vätska (fluid), varvid namnet fluidiserad bädd. Det finns två typer av fluidiserad bäddteknik: BFB (bubblande fluidiserad bädd) eller CFB (cirkulerande fluidiserad bädd). När våta bränslen eller bränslen av varierande kvalitet används är 2 En vanlig terminologi i detta sammanhang är additiv i stället för samförbränning. I detta fall är torv ett additiv vid biobränsleeldning. 3 Vid försöken använde Burvall & Öhman (2006) grön grot. Normalt sett låter man GROT ligga kvar i skogen efter avverkning och barra av sig. Grön grot erhålls då man kort tid efter avverkning avlägsnar GROTEN från hygget innan riset blivit brunt. Grön grothantering innebär att hygget snabbt frigörs för skogsodling men att mer näringsämnen tas bort från skogen, det senare kan dock återställas med askåterföring (Södra, 2013). 11

13 panntypen BFB ett passande val. Det är dock viktigt att bränslet tillsätts i en jämn takt för att bland annat undvika ojämna temperaturprofiler i förbrännaren (SLU, 2013). Pannan vid Dåva 2 är en BFB och möjliga bränslen är bland annat sågverksbiprodukter, spån, flis, krossad grot, energigrödor och torv (Larsson, 2009). Driftsfördelar vid biobränsleeldning och torv som additiv Vid biobränsleanläggningar relateras driftstörningar och driftsstopp framförallt till bränsleinmatning och bränslets askegenskaper (Burvall & Öhman, 2006). I värmeforskrapporten Minskade askrelaterade driftsproblem (beläggning, slaggning, högtemperaturkorrosion, bäddagglomerering) genom inblandning av torv i biobränslen beskriver Öhman et al., (2006) bland annat hur askrelaterade driftsproblem kan minskas genom att använda torv som additiv vid användning av biobränslena grot, halm och salix. Vidare beskriver Öhman et al., (2006) de bakomliggande processmekanismerna till de driftfördelar som uppstår. Nedan beskrivs askrelaterade driftsproblem som kan minskas vid förbränning av biobränslen vid fluidiserad bäddteknik genom att torv används som additiv. Bäddagglomerering/Bäddsintring Ett vanligt förekommande problem vid fluidiserad bädd är bäddagglomerering/bäddsintring, vilket i synnerhet gäller för biobränsleeldade anläggningar. Med bäddagglomerering menas ett händelseförlopp då stora partikelagglomerat bildas i en fluidbädd. Partikelagglomeraten är då antingen så få eller så små att de ännu inte allvarligt stör fluidiseringen och den funktion, som fluidbädden är till för. (Zintl & Ljungdahl, 2004). Med bäddsintring menas att det bildas stora stabila aggregat av många partiklar i en fluidbädd. Dessa aggregat är då så stora och så stabila att de omöjliggör en fortsatt drift av fluidbädden, då den ej längre kan fylla sin tekniska funktion. Bäddsintring börjar ofta (men inte alltid) som bäddagglomerering. (Zintl & Ljungdahl, 2004). Burvall & Öhman (2006) nämner att det varje eldningssäsong förkom minst ett oplanerat driftsstopp till följd av bäddagglomering/bäddsintring vid samtliga skogsbränsleeldade fluidbäddar som ingick i en undersökning utförd av Skifars et. al (2002). Genom att använda torv som additiv minimeras risken för bäddagglomering, vilket beror på att agglomereringstemperaturen höjs. Normalt sett ligger agglomereringstemperaturen för rena fraktioner av GROT, halm och salix vid temperaturer inom eller i närheten av normal driftemperatur i fluidbäddar. Inblandning av torv bidrag dock till signifikant ökade agglomereringstemperaturer vid torvinblandning motsvarande viktprocent för salix och GROT respektive 40 viktprocent för halm. Beläggning/korrosion Öhman et al., (2006) påvisade i en försöksanläggning (fluidbäddreaktor av typ bubblande bädd, 5 kw) med efterföljande kemiska analyser att torvinblandning vid förbränning av GROT och salix kraftigt reducerade mängden klor och kalium i finpartikelfraktionen. Även vid halmförbränning minskade mängden klor och kalium då torv användes som additiv, dock var effekten inte lika stor eftersom halm har en högre kalium och klorhalt än GROT och salix. Försöken och analyserna som Öhman et al., (2006) utförde visade dessutom på att kalium och klorhalten minskade i de beläggningar som uppkommer jämfört med då torv inte används. Den minskade mängden kalium och 12

14 klor i beläggningen och den minskade mängden kalium och klor i finpartikelfraktionen bidrar till minskad beläggningsbildning och lägre påverkan av klorinducerad korrosion Öhman et al., (2006). För pannägaren innebär detta i första hand lägre underhålls- och reinvesteringskostnader. Korrosionsproblem i överhettarna I kraftvärmeverk produceras ånga som får passera genom en turbin, vilken i sin tur genererar el. För att höja temperaturen på den producerade ångan används överhettare skrev Hjalmarsson & Kjörk en rapport om korrosion av överhettare vid biobränsleeldning. Bakrunden till deras utredning var att ett antal ångpannor som eldats med biobränsle hade fått allvarliga korrosionsangrepp på sina överhettarytor. Angreppen hade satts i samband med bränslets sammansättning och pannans ångdata, men något enhetlig förklaring till korrosionen hade dock inte kunnat påvisas. En av fyra möjliga förklaringar som Hjalmarsson & Kjörk (1998) fann i sin utredning var askans smälttemperatur, vilken i sin tur berodde på mängden kalium och klorid i asksammansättningen. Jämfört med den kalkylerade livstiden på år har flera överhettare vid biobränsleeldade kraftvärmeverk behövt bytas ut redan efter 3-4 år. Här kan det dock noteras att utbytena skett i samband med årliga revisionsstopp under sommarmånaderna (Burvall & Öhman, 2006) varvid korrosionsproblem i överhettare sällan leder till driftsstopp). Att använda torv som additiv vid biobränsleanvänding har visat sig förlänga överhettarnas livstid väsentligt (Öhman et al., 2006). Vidare innebär biobränsleeldning med torv som additiv att anläggningens maximala ångdata kan utnyttjas med acceptabel korrosionshastighet hos överhettarna. Detta innebär, vid en inblandning av energi-% torv, att elproduktionen kan ökas med 6-8 % jämfört med då endast biobränsle används (Burvall & Öhman, 2006). 4 Ju högre tryck och temperatur ångan har desto högre blir elverkningsgraden. 13

15 Resultat Resultaten beskrivs under två delkapitel: Beskrivning av resultaten för system 1, 2 och 3 En mer utförlig beskrivning av antaganden, resonemang och beräkningar för system 1, 2 och 3 Påverkan på klimatbokslutet för Umeå Energi De resultat som beräknats för de tre grupperna adderas till Umeå Energis totala klimatpåverkan enligt klimatbokslutet för 2011 System 1 och 2 I figur 1 visas klimatpåverkan från system 1 och 2. Tillsammans ger dessa två system en nettoklimatpåverkan motsvarande 15 kton CO 2 -ekv per år. Detta värde är summan av de direkta utsläppen och de indirekta utsläppen uppströms. Utsläppen i system 1 är de fossila utsläpp av CO 2 som kommer ur skorstenen. Värdet är hämtat från klimatbokslutet för Utsläppsminskningen i system 2 motsvarar utsläppen från produktion och leverans av torv till Dåva. Lastbilstransporten ger upphov till ett utsläpp på 200 ton/år medan utvinningen av torv totalt sett ger ett minskat utsläpp motsvarande ton/år. Orsakerna till detta har beskrivits i kapitlet Torvbrytning och dess klimatpåverkan. I huvudsak beror detta på att den dikade torvmossen Basarmyran idag beräknas läcka växthusgaser, och att detta läckage kan minskas genom skörd av torv för energiproduktion. 20 kton CO2-ekv/år System 1 System 2 System 1+2 Figur 1: Klimatpåverkan från torvanvändningen enligt system 1 och 2 (2011). 14

16 System 3 Synsätt 1 Som beskrivits i kapitlet Metodik utgår vi i detta synsätt från att fjärrvärmeproduktionen från Umeå Energi ska vara konstant, oberoende av användandet av torv som bränsle. Detta ger att en användning av torv motsvarande 7 energi-% i Dåva 2 ökar elproduktionen från anläggningen, samtidigt som värmeproduktionen minskar lika mycket. I klimatbokslutet för system 3 kan då Umeå Energi kreditera sig för nyttan av den ökade elproduktionen. Samtidigt måste annan fjärrvärmeproduktion användas för att täcka upp den minskade värmeproduktionen i Dåva 2. På årsbasis beräknas torvinblandningen ge en ökad elproduktion motsvarande 4 GWh, värmeproduktionen minskar i motsvarande omfattning. De bränslen som behöver tillföras för att täcka upp den minskade värmeproduktionen visas i figur 2. Här framgår att nästan allt tillkommande bränsle utgörs av biobränsle. En del av detta används i just Dåva 2. Detta sker vid alla tillfällen då värmeproduktionen från Dåva 2 är begränsad av behovet i systemet. I dessa fall kan således anläggningen själv kompensera för skiftet av viss värmeproduktion till elproduktion. I andra lägen finns ytterligare biobränsleeldade anläggningar i systemet som kan kompensera för bortfallet av värmeproduktion från Dåva 2. En mindre del av bortfallet kompenseras genom en ökad användning av oljepannor och värmepumpar. Olja 3% El 1% Biobränsle 96% Figur 2: Bränslen som tillförs Umeå Energis fjärrvärmeproduktion när Dåva 2 minskar värmeproduktionen med 4 GWh/år. Klimatpåverkan av bortfallet av värmeproduktion från Dåva 2 kan utifrån figuren beräknas till 3 kg CO 2 /MWh torv (dvs mycket lågt då merparten av alternativet utgörs av biobränsle). Nyttan ur klimatsynpunkt av den ökade elproduktionen beräknas härefter genom att på samma sätt studera elsystemets alternativa produktion. Detta beskrivs mer i detalj nedan under rubriken Alternativ till Umeå Energis elproduktion. 15

17 Den summerade klimatpåverkan av att delvis använda torv som bränsle i Dåva 2 i stället för skogsflis framgår av figur 3. Här framgår att klimatpåverkan minskar från till ton/år genom att inkludera effekterna i system 2 och system 3. Dvs att inblandningen av torv istället för biobränsle leder till ett ökat utsläpp av växthusgaser från Umeå Energi med ton/år. 20 kton CO2-ekv/år System 1 System 2 System 1+2 System 3 System Figur 3: Sammanfattande figur för klimatpåverkan från torvanvändningen (2011). Synsätt 2 Som nämndes tidigare under kapitlet Metodik så finns det en grupp indirekta utsläpp som undviks tack vare det faktum att Umeå har ett fjärrvärmesystem. En av orsakerna till att man i Sverige har byggt ut fjärrvärmen är att man har haft en ambition av att minska de totala utsläppen från uppvärmning. Först låg fokus på att minska stoftutsläpp, senare att minska försurningen och utsläppen av giftiga substanser (t.ex. tungmetaller och dioxiner). Numera ligger fokus på att minska utsläppen av klimatpåverkande gaser. Eftersom produkterna i sig ger en minskad miljöbelastning är det relevant att även kreditera Umeå Energi för denna effekt när man tar fram ett klimatbokslut för hela verksamheten. Även om det är relevant så är det en något annorlunda redovisningsform och det kan därför ur kommunikationssynpunkt vara bra att särredovisa effekterna från system 3 med effekterna från system 1 och 2. Alternativ till Umeå Energis värmeproduktion: Att beräkna nyttan för produkten fjärrvärme är inte trivialt. Det är svårt att avgöra hur Umeå Energis fjärrvärmesystem har påverkat utsläppen, eftersom vi inte vet vilken typ av individuell uppvärmning som Umeås bostäder och lokaler hade använt om fjärrvärmen inte hade funnits. För att beräkna nyttan med fjärrvärme så kan man till exempel anta att man i Umeå skulle använda en mix av olika individuella uppvärmningssystem. Exempelvis ett medelvärde av den mix som återfinns i andra svenska samhällen utan fjärrvärme. Alternativt antar man en grov mix av några typiska uppvärmningssystem. Ytterligare ett alternativ kan vara att man antar att alternativet är ett 16

18 eller några individuella system som ger mycket låga nettoutsläpp av klimatpåverkande gaser. I beräkningen som presenteras här har det sista alternativet valts. Fördelen med detta val är att man inte överskattar nyttan med fjärrvärmesystemet och att man därigenom lättare kan motivera varför man åtminstone bör tillgodoräkna sig denna nytta i klimatberäkningarna. Det finns idag två vanliga individuella uppvärmningssystem som är att föredra i ett klimatperspektiv, biobränsle (pellets, ved) och värmepumpar. För enkelhetens skull har vi i beräkningarna här antagit att den alternativa uppvärmningen till fjärrvärme är att 1/3 av byggnader värms med pellets och 2/3 med bergvärmepumpar. Detta är ett rimligt men grovt antagande för de val som fastighetsägarna kan tänkas göra om fjärrvärmen idag skulle stängas ner. Man bör här observera att individuell uppvärmning med biobränsle ger upphov till andra mindre önskvärda miljöeffekter (stoft, NOx, mm). För bergvärmepumparna har vi valt ett medelvärde på värmefaktorn för små och stora anläggningar (villor respektive flerbostadshus). De CO 2 -utsläpp som ges från att producera den el som används av värmepumparna har beräknats enligt samma principer som för elproduktionen från användning av torv, detta beskrivs utförligare i nästa delkapitel. I figur 4 nedan visas de emissionsfaktorer som har används för att beräkna utsläppen från den alternativa individuella uppvärmningen. Figur 4: Emissionsfaktorer för individuell uppvärmning (kg CO 2 -ekv/mwh, värme) Alternativ till Umeå Energis elproduktion Här används, precis som för övriga beräkningar i denna utredning, den alternativa marginalelproduktionen. De utsläpp som ges från den långsiktiga marginalelproduktion är visserligen komplicerade att beräkna men tack vara omfattande utredningar och modellanalyser de senaste åren finns det färdiga beskrivningar som kan användas för denna utredning. Den långsiktiga marginalelproduktion visar hur en förändring på lång sikt påverkar elsystemet, d.v.s. om Umeå skulle öka eller minska sin elproduktion. Detta är ett betydligt mer relevant mått än t.ex. svensk medelel eller enbart kolkondensproduktion på marginalen. Dessa två exempel är enklare att beräkna men ger ett alltför grovt mått på den verkliga påverkan på utsläppen. Alla tre metoderna förekommer i denna typ av klimatberäkningar. Det är endast Umeå Energis nettoelproduktion som ska ingå i redovisningen för system 3. Med nettoelproduktion avses det överskott på el som kan säljas ut till elmarknaden. Umeå Energi har även en egen intern elförbrukning vilket företaget belastas för i system 2. De värden som använts är ett medelvärde av två scenarier för den framtida utvecklingen av den nordeuropeiska elmarknaden. Scenario låg beskriver en utveckling med relativt låga klimatambitioner scenario hög beskriver en utveckling med en kraftfull satsning på förnyelsebar 17

19 energiproduktion. De produktionslag som i huvudsak avgör utsläppsnivåerna i beräkningarna utgörs av vind, biobränsle, naturgas, kol. Både kraftvärme och kondensdrift ingår. För kol ingår även CCSteknik (Carbon Capture and Storage) Långsiktig marginalelproduktion (kg CO 2 -ekv/mwh,el) Scenario Hög Scenario Låg Medel Utsläpp vid produktion Uppströms utsläpp Summa Figur 5: Emissionsfaktorer för alternativ elproduktion (kg CO 2 -ekv/mwh, värme) Sammanfattningsvis Umeå Energi producerar och levererar värme och el. Denna produktion medför att samhället slipper annan alternativ värme- och elproduktion. Tack vare Umeå Energis produktion undviks utsläpp motsvararande 165 kg CO 2 -ekv per MWh värme och 626 kg CO 2 -ekv per MWh el. 18

20 Påverkan på klimatbokslutet för Umeå Energi I figur 6 har resultaten för system 1, 2 och 3 lagts in i Umeå Energis hela klimatbokslut för Resultaten får liten påverkan på nivån system 1 och 2 (likvärdigt med scope 1-3). Tar vi även med system 3 ges en betydligt större påverkan, och utsläppen sjunker till -241 kton CO 2 -ekv per år. Att klimateffekten blir så pass stor för system 3 i figur 6 beror på att hela Umeå Energis el- och värmeproduktion krediteras. 200 kton CO2-ekv/år Klimatbokslut 2011 (Umeå Energi) Klimatbokslut 2011 omräknat med nya värden för torvanvändning System 1 System 2 System 3 Netto Klimatbokslut 2011 inkl produkternas klimatpåverkan Figur 6: Sammanfattande figur för hur de nya beräkningarna för torvanvändningen och för produkterna (fjärrvärme- och elproduktionen) påverkar hela Umeå Energis klimatbokslut (2011). 19

21 Källor Burvall J., Öhman M., 2006 Samförbränning av torv och biobränslen askrelaterade systemfördelar, Energimyndigheten, Eskilstuna. (ER ). Energimyndigheten, Uppdrag om underlag avseende torvanvändning och växthusgasbalanser. ER 2010:43. Ernfors, M Greenhouse fluxes between drained forested peatlands and the atmosphere. Doktorsavhandling Göteborgs universitet. Hagberg L., och Zetterberg L., Approach for a modified RED methodology and calculation of GHG emission factor for peat fuel, IVL för Swedish Peat Producers Association. Hagberg, L. och Holmgren, K., The climate impact of future energy peat production.. IVL rapport B1796. Hjalmarsson L., Kjörk A., 1998 Korrosion i överhettare vid biobränsleeldning, projekt M Värmeforsk, Stockholm. Kirkinen, J., Palosuo, T., Holmgren, K., Savolainen, I Greenhouse Impact Due to the Use of Combustible Fuels: LifeCycle Viewpoint and Relative Radiative Forcing Commitment. Environmental Management 42: DOI /s z Larsson K., 2009 Mer biobränsle i Umeå Dåva 2 logisk fortsättning på Dåva 1. Nordiska projekt, nr 5 Länsstyrelsen i Västerbotten, Strategi för skydd och restaurering av våtmarker i Västerbottens län. Maljanen, B. D. Sigurdsson, J. Guðmundsson, H. Óskarsson, J. T. Huttunen, och P. J. Martikainen, Greenhouse gas balances of managed peatlands in the Nordic countries present knowledge and gaps Biogeosciences, 7, , doi: /bg Pöyry SwedPower AB, Miljökonsekvensbeskrivning Blakliden vindkraftpark. Pöyry SwedPower AB på uppdrag av Vattenfall IPPC 2006, Revised IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, Volume 1-5, SLU 2013, Wood Ash Database, Hämtad: [ ] Strömberg B., Herstad Svärd S., 2012 Bränslehandboken 2012, Värmeforsk, Stockholm. Södra 2013 Grön grot och askåterföring ett lönsamt koncept för skogsägaren, Hämtad: 0Ask%C3%A5terf%C3%B6ring.pdf, [ ]. World Business Council for Sustainable Development, World Resources Institute, The Greenhouse Gas Protocol - A Corporate Accounting and Reporting Standard, revised edition 20

22 Zintl F., Ljungdahl B., 2004 Alternativa bäddmaterial i fb/cfb-pannor, Svensk Fjärrvärme, Stockholm. (TPS 2004:3) Öhman M., Boman C., Erhardsson T., Gilbe C., Pommer L.,Boström D., Nordin A., Samuelsson R., Burvall J., 2006 Minskade askrelaterade driftsproblem (beläggning, slaggning, högtemperaturkorrosion, bäddagglomerering) genom inblandning av torv i biobränslen, projekt A Värmeforsk, Stockholm. 21