Kommer el-bilen för att stanna? Per Hultén, Teknologie Dr. inom Hållbart Samhällsbyggande samt vice ordförande Naturskyddsföreningen Uppsala

Transkript

1 Kommer el-bilen för att stanna? Per Hultén, Teknologie Dr. inom Hållbart Samhällsbyggande samt vice ordförande Naturskyddsföreningen Uppsala En elbil, med dagens batterier, förbrukar bara cirka 2 kwh per mil medan en bensin- eller etanoldriven bil i motsvarande storlek drar 3 4 gånger mer. Men kanske överdrivna förhoppningar knyts till batteriers möjligheter; där finns en bortre gräns för hur bra de kan bli. Det hänger ihop med att el både måste föras in i och senare tas ut ur ett batteri, dvs genomgå två omvandlingsprocesser, förutom att lagra elen däremellan. Fortfarande görs framsteg, t ex av Electro Engine i Uppsala, som bygger på att battericellerna kan samverka bättre så att en sämre cell inte suger ut övriga celler och liksom blir den "svagaste länken i kedjan" vad gäller effekt och uthållighet. När batterier ska klara högre effekt, som i bilar, blir de tunga och dyra. Tyngden kommer att minskas, men då krävs mer förfinade material i batteriernas celler. Det stora hotet blir då i stället brist på rara eller halv-rara metaller i jordskorpan, vilka behövs i batterierna. Konkurrensen om dessa material har redan börjat driva upp priserna. Även frågan om dessa materials utvinning och transporter över jordytan måste tas hänsyn till. Batterier, och även kondensatorer, förutspås genomgå en utveckling liknande platt-tv-apparatens. En lösning vore om batteriers andel av en helt elektrisk framtida drivlina kunde begränsas med hjälp av bränsleceller ombord. Vad som kunde driva dessa ska diskuteras i det följande. För i så fall kunde batterikapaciteten lämpligen begränsas till vad man t ex nattetid på milt och skonsamt sätt hinner ladda in, t ex av vindkraft, i elbilen eller dagtid från solceller. Det blir ungefär så mycket som går åt för första timmens körning och merparten körningar är faktiskt inte längre än så! Vårt svenska program på 30 TWh för vindkraftsutbyggnad skulle räcka för detta. Men här öppnar sig samtidigt helt nya möjligheter: Om bilberoendet generellt minskas kan i stället elbilen, om den förses med bränsleceller, användas för att alstra el och även viss värme. Bilen kan bli en framtida el-generator när hushållen inte absolut behöver bilen som fordon, dvs minst nittio procent av sin livstid - så mycket står en bil redan idag. All kärnkraft kan då fasas ut t o m ett par gånger om! Men, frågar man sig, varifrån kommer då drivmedlet? Svar: bl a från odlad lövskog på restmarker, planteringar runtom och inne i städerna samt när industrijordbrukets monokulturer återfår sitt mosaiklandskap med livgivande trädridåer (se bilaga). All sorts ved kan katalyseras till bl a vätebäraren C6H14O6, mer känt som sötningsmedlet sorbitol, vilket är ogiftigt, icke-explosivt och obrännbart i vattenlösning. Sågspån/flis från just restmarkers odlade vedbiomassa innebär att fixeringen av solenergi utökas utan att annan areell produktion inskränks. I elproduktion via vanlig förbränning av ved, dvs kraftvärme, förloras mycket av solinstrålningens exergi och dessutom omvandlas vid förbränningen luftens kväve då till de reaktiva, skadliga NOxformerna. Vid katalys av biomassan sker inget av detta, men katalysen bör ske i två steg: först från cellulosa och hemicellulosa till en effektiv vätebärare och sedan från vätebäraren till el i en bränslecell. I gengäld är drivmedlet användarvänligt och den koldioxid som avgår blir helt ren och kan samlas upp för att på olika sätt återanvändas.

2 Här uppstår ett helt nytt incitament till att "låta bilen stå" (som fordon betraktad) för att i stället gå på stället och generera el (+ viss värme) utan utsläpp och buller. Med utvecklad kollektivtrafik, särskilt den på spår (järnväg, spårvagnar och även spårbilar) i samspel med cyklandet och gåendet, kan hushållen producera el med sina bilar och samtidigt ha tillgång till sina bilar för de särskilda behov som inte annars klaras så lätt. Spårutbyggnaden får stöd av medvetet utformade urbana strukturer som skapar ny snabb tillgänglighet, dvs "bebyggelse i stråk". En stor poäng blir att gröna kilar och närodlad mat samtidigt kan uppstå i närheten av där folk bor, så att också stadsbor kan bli delaktiga i den framtida matproduktionen. (Även spårbilar kan bidra till sådana urbana strukturer om de stärker dessa stråk av bebyggelse, men de kan också, liksom bilen, få rakt motsatt verkan, dvs efterhand göra varje stad bara till en allt större kaka av kompakt förtätad bebyggelse. Vid seminariet illustrerade f ö prof. Per Berg detta med Chicagos utveckling under halvtannat sekel). Spårvagnsesplanaden blir det logiska stadsbyggnads-elementet. Tidiga stråk för spårbil kan medverka till att underlaget för spårvagn efterhand växer till, dvs formar bebyggelse och verksamheter längs stråk redan innan underlaget finns för spårvagn. Så är fallet just i Sigtuna under de närmsta kanske femtio åren, dvs under den epok då oljan sinar och blir mycket dyrare, för att sedan aldrig någonsin åter bli billig. Hur ska Sigtuna fungera i den framtiden? Ny målbild krävs för översiktsplanering (ÖP HP) Ta fram en ny Översiktsplan, konsekvent betraktad som Hållbarhetsplan (HP), inför den nya epoken! Ett utkast till målbild för en hållbar framtida kommun som Sigtuna, finns i utställningen Uthålliga Sigtuna en möjlig framtidsbild, som Omställningsgruppen i Sigtuna presenterade vintern De tio planscherna ska nu fördjupas! Därför prövas här förslag till fördjupad målbild bl a baserad på en ny roll för (el-)bilen. Visionen om det framtida hållbara livet på Jorden måste bygga på balans i vårt livsuppehållande system i grunden. Det betyder att systemlösningar som bygger naturens egen livskraft (resiliens) måste kunna balansera vår konsumtions nedbrytning av resurser. Vi måste inte bara upphöra med utsläpp av klimatgaser och gifter, utan även börja ta bort vad vi redan spridit ut som nedbrytande rester av vårt sätt att leva - inte minst i och runtom städerna efter 1950-talets hastigt ökande stadsbefolkningar. Och det måste kunna ske i demokratiska former som grundas på mänskliga rättigheter: Hållbara systemlösningar måste bygga på perspektiv som oupphörligt och dagligen ger näring åt deltagande, kunskap, ansvar och sammanhållning kring åtgärder. Systemlösningar ska kunna säkra välfärd och rättvisa utan att tära på naturen. Redan utvunnet material ur jordskorpan ska återanvändas med små förluster. Detta gäller även vårt övergripande energisystem. Att avveckla kärnkraften och hushålla med de viktiga fossila reserverna (de långa kolkedjor, som inte nybildas, behövs till annat för tusentals kommande generationer än att nu snabbt bara brännas upp!) är oundvikligt för att skapa ett hållbart samhälle - enbart de flödande och förnybara energikällorna står ytterst sett till vårt förfogande: precis som i begynnelsen av livet på Jorden är det instrålningen från Solen allt liv åter måste bygga på. Och det är främst via fotosyntesen som vi också kan ta bort koldioxid som vi redan släppt ut eller indirekt gett upphov till. Vind- och vågkraft, solceller och vattenkraft kan hjälpa till att minska utsläppen, men det är bara när solenergin via fotosyntes bygger upp cellulosans långa molekylkedjor som koldioxid i lufthavet binds in (exergifixering). Avskogning av jordytan svarar för minst lika mycket utsläpp globalt som hela transportsektorn i världen (>20% vardera). Återbeskogning skulle kunna bidra till att

3 minska båda, givet att systemlösningar genomförs på långsiktigt ansvarsfullt sätt med blick för hela bilden av livgivande synergier. CO2-utsläpp och reaktivt kväve minskas samtidigt. Alltså: för Sveriges del, med den stora andel vattenkraft vi har begåvats med och som byggts ut under 1900-talet för våra skattekronor, borde en konsekvent vision kunna bygga på att vi fortsätter att täcka hälften av vårt el-behov genom denna vattenkraft. Men för den andra hälften borde vi utnyttja de övriga flödande energislagen. Och med tanke på cellulosans egenskap att binda koldioxid bör ved-biomassa, gärna snabbväxande, utgöra en stor del av de resterande förnybara sätten att åstadkomma elektricitet. För det är just el-kraft, med sitt höga exergi-innehåll, som utgör det stora behovet - värme, varmvatten etc är ett enklare problem att lösa. Samtidigt som vi kan "effektivisera bort" en stor del av den idag ofta slarvigt och obetänksamt använda elen, så tillkommer att huvuddelen av våra fordon av alla typer snabbast möjligt måste ställas om till hel-elektrisk drift. Den omställningen utgör en stor effektivisering i sig, eftersom en elektrisk drivlina bara drar en fjärdedel av den energi som våra vanliga fordon drar med sina förbränningsmotorer. Samtidigt kan vardagens bil-beroende minskas. Då kan el-bilen betyda desto mer i den nya rollen som mini-kraftverk på hushållsnivå: Redan hälften av en framtida (el-)bilspark hos svenska hushåll givet samspel via smarta nät - kunde faktiskt fasa ut hela vårt behov av kärnkraft. En bil står normalt 90 % av sin livstid och den är gjord effektstark, för att fungera som fordon (ca kw). Redan idag motsvarar effekten i de årligen producerade bilarnas motorer vad all världens kraftnät har kapacitet att överföra! Forskning pågår därför om hur drivmedel kan tas fram ur vedbiomassa för de bränsleceller som krävs, liksom utformningen av bränsleceller som passar allra bäst för den typen av vätebärare. (t ex sorbitol-bränsleceller ). Den CO2 som avgår är helt ren och i så måttlig mängd att den kan samlas in, t ex i en särskild tank ombord i en bil. Förslag:. En helt ny energisektor utvecklas, där alla hushåll ingår som medproducenter av el: andelar i vindkraft och även solcellskraft, samt i vissa kust-kommuner också den nya vågkraften, utgör första etappen i en sådan kooperativ, civil el-produktions-sektor. En andra lika stor etapp baseras på vad våra bilar kan generera av el. Samtidigt ökar, troligtvis relativt spontant, engagemanget för energieffektivisering som följd av delaktighet i en ny sådan energi-sektor. Andelsägande kan göra hushåll till aktiva och mer ansvarsfulla medproducenter än enbart konsumenter, som nu. Den energiintensiva tunga industrin görs oberoende av kärnkraften när vattenkraften kompletteras med den förnybara, kooperativa kraftsektorn. Dessutom: Robustheten ökas i kraftsystemet om massor av små, lokala producenter kan gå in när den centrala storskaliga kraftöverföringen falerar vilket den kommer att göra då och då. Samtidigt förfinas kraftnätens samspel med ny reglerteknik ( smarta nät ), vilket gör stor nytta i el-system som tenderar att fluktuera mycket med solinstrålning och vindar. Fordonens batterier utgör en allt mer omfattande lagrings-bank/buffert för sol- och vindkraft. Denna buffring, tillsammans med den nya elen ur bränsleceller drivna av vedbiomassa ( sorbitolbränsleceller ) kan skapa den reglerkraft som de icke-lätt-lagringsbara och fluktuerande energislagen behöver på systemnivån. Samtidigt som större smarta nät blir mindre beroende av reglerkraft efterhand som de byggs ut har lokala mindre nät i högre grad kvar denna känslighet, även om de görs smarta de också, så långt möjligt. Kapaciteten blir, givet även effektivisering generellt, tillräcklig för att skapa en helt ny el-sektor på kooperativ grund. Andelar i vindkraft kan ses som början på en sådan utveckling. Gamla OK (Oljekonsumenterna) blir i stället MP (Medproducenterna) - om inte bokstäverna vore upptagna.

4 Slutsats: Om merparten hushåll i sina bilar genererar el bara ett par timmar per dygn, när dessa ändå står parkerade kan faktiskt mer än hela det nuvarande kärnkraftsprogrammet ersättas i ett framtida Sverige och samtidigt vid behov och smidigare än kärnkraft - utnyttjas som reglerkraft i förhållande till de ofrånkomligt fluktuerande och svårlagrade förnybara energislagen (vind, sol, våg etc). Vi minskar ALL förbränning - även av biomassa, varvid CO2 vi redan historiskt har släppt ut kan börja tas bort och reaktivt kväve minskas. Målbilden bygger på att en sådan systemlösning vore möjlig, men vi måste samtidigt gardera för att det inte går eller kommer att ta längre tid än vad vi har på oss ( 40% reduktion av CO2- utsläppen redan till 2020 samt att i princip bistå en handfull andra motsvarande kommuner ute i världen/i syd, och att på så sätt ligga i fas med att klara vår del av 2-gradersmålet, enligt Rockström et al, Science, nov. 2009). Ligger vi inte i fas till år 2020 kvarstår än mer än de resterande 50% till 2050, när 2-gradersmålet skall hållas, dvs ca 90% bort till mitten av seklet. (se vidare World Energy Outlook , International Energy Agency-IEA, nov.2010). En hel rad av gynnsamma konsekvenser kan anas vad gäller kommuners hållbarhet om vi lär oss samspela med trädens roll att fixera solinstrålningens exergi och utvinna den som el. All sorts ved går att använda, men snabbväxande löv, som asp och poppel som växer upp på ca 15 år, är givetvis särskilt intressanta. Så t ex kan vi från träden, som skördas på marginalen ca 5 % årligen, även få alla deras grenar och toppar (Grot), lämpliga att pyrolysera ( kola ) till biokol. Forskning pågår om hur biokol dels kan ersätta handelsgödsel och dels utgöra en mycket beständig kolsänka, se: Vi kan den vägen få fram mer av lokal matproduktion och då med hjälp av lätta eldrivna traktorer och andra el-redskap, särskilt om biokolet hjälper fram recirkulation av näringsämnen i urin (biokol kan dopas med både hushållens och djurbesättningars urin så att ett fullgödselmedel uppstår), samt bättre markoch vatten-vård generellt. Trafik med trådlös spårtrafik och el-bussar kan förverkligas, liksom eldrivna tysta arbetsmaskiner. Bullrande lövblåsare och gräsklippare blir ett minne blott. Enligt SCB-statistik från år 2004 har vi i Sverige nästan 1 miljon hektar restmarker, som varken är skog eller åkermark. Det mesta är f d betesmarker från tiden vi hade drygt en miljon hästar och oxar, vilka krävde drygt en hektar per individ i bete och foder årligen. En del av denna mark är nu granplanterad med minst sagt varierande resultat. Trots detta kan den återstående restmarken räcka till stora delar av vår framtida el-bilspark, särskilt om bilparken kanske halveras till följd av bra kollektivtrafik och normalt kommer att köras första timmen på batteriernas vindkraft. Samtidigt talar mycket för att industrijordbrukets mono-landskap åter bör berikas till ett varierat mosaiklandskap. Målbilden tar därför fasta på att det framtida odlingsland-skapet bör omformas så att trädridåer och öppna arealer för matproduktion på nytt samspelar för att också därigenom berika biodiversitet och ekotjänster. Redan när dessa trädridåer enbart skördas på marginalen några procent, allteftersom de växer till, uppstår mängder av vedbiomassa som kan ge oss fixerad solexergi i form av el i utbyte. Trädridåer efter diken och vattenstråk hjälper oss även att återföra näringen där, som annars övergöder våra vatten. Pollinerande insekter, som humlor och bin, får mer av soliga bryn att bo i, liksom våra nu allt färre fåglar. Det är i ett sådant landskap som vår bebyggelse ska infogas varsamt, så att rimligt täta stadsstråk uppstår där spårburen kollektivtrafik i olika former, plus gång och cykling, gör optimal nytta för att minska bilberoendet till vardags och även bidra till att begränsa beroendet av transporter generellt. Kommunens tekniska infrastruktur kommer att påverkas, men mycket av det som redan byggts kan samtidigt återanvändas och ställas om för att fungera mer hållbart,

5 t ex att fjärrvärmeverken sommartid, när behovet av just fjärrvärme är mindre, kan växla över till att i stället producera både biokol och sorbitol. Med urin i kretslopp minskar trycket på vattenreningsverken och nya, mycket kostsamma reningssteg behöver inte byggas. Mängden giftigt reningsslam att ta hand om reduceras etc. Synergierna finns där att upptäcka! Sammanfattning: Det är fem konster vi ska öva oss att kombinera inför en ny epok med elbilar, som fungerar bäst när de kommer för att stanna : 1. Konsten att återbeskoga på sätt som också tillför ekotjänster och gynnar vår matproduktion samt innebär en stor kolsänka i de växande trädbestånden/-ridåerna. 2. Konsten att katalysera (Obs! inte förbränna) ved-biomassa till sorbitol, xylitol och mannitol, såväl i stor skala regionalt som småskaligt och lokalt. 3. Konsten att pyrolysera klenare delar av träden, dvs grenar och toppar (grot), till biokol, både som gödselmedel förstärkt med urins näringsämnen (humus- och fuktberikande) och som fungerar som flertusenårig kolsänka samtidigt. 4. Konsten att utforma bränsleceller för sockeralkoholerna sorbitol, xylitol och mannitol. 5. Konsten att fixera ren koldioxid i användbara processer och material, både permanent (t ex i kalksten att bygga med) och temporärt som återför koldioxid i flera omlopp ( i växthus för mat, i algodlingar för biodiesel till lastbilar, i metanol för bränsleceller etc). bilaga: ur PM till Vinnova, våren 2009 Sorbitol ur vedbiomassa som drivmedel för bränsleceller, som energi-bärare och som kemisk-tekniskt material beyond oil (konceptet BioMobil 1 ) Som bioråvara för produktion av den tredje generationens biodrivmedel inriktar sig BioMobil på snabbväxande trädslag främst hybridasp och hybridpoppel på främst avställda marker. Men också andra trädslag 2 är tänkbara. Kedjan från trädplantering till den tredje generationens biodrivmedel ser ut på följande sätt: 1. Snabbväxande poppel, asp, sespania eller motsvarande odlas på avställda marker (i Sverige finns t ex en miljon hektar som ligger i träda, mestadels f d betes- och slåttermarker från den tid vi hade som mest kraftdjur, drygt 1 miljon, där var och en krävde drygt 1 hektar). Odlingen kan också ske på impediment 3 i urbana miljöer och i anslutning till infrastruktur. Odlingstiden är 15 år (ca 20 m hög och ca 4 dm i diam.) 2. Efter skörden omvandlas träråvaran (via hydrogenering av cellulosan och hemicellulosan) till en energirik sockerlösning (sorbitol, mannitol, xylitol i blandning). 3. Sockerlösningen omvandlas till olika drivmedel. Sorbitol är bärare av mycket väte, samtidigt som det är ogiftigt, icke-explosivt och som vattenlösning helt obrännbart. 1 BioMobil: ett konsortium av ett 10-tal forskare från Uppsala Universitet, SLU, KTH samt Högskolan i Gävle 2 Inledande laboratorieförsök visar att inom 10 timmar har praktiskt taget all, som sågspån tillförd, vedbiomassa katalyseras till sockerderivaten sorbitol, mannitol och xylitol. 3 Impediment = mark som inte tillmäts något ekonomiskt värde

6 BioMobil biodrivmedel för fordon med förbränningsmotorer I ett första steg utvecklas bränslen för fordon med förbränningsmotorer - IC 4 -fordon. Drivmedel utvecklas via sockerderivat till metanol, etanol, dimetyleter och väte i plug-inhybrid-drivlinor med (nerskalade) IC-motorer. Omvandlingen från biomassa till sockerderivat kan samordnas med pyrolys av avfallet från lövveden för att skapa kolfastläggning som kolsänka ( se nedan). Detta kan inledas redan i det första steget. BioMobil - biodrivmedel för bränslecellsfordon I ett andra steg används drivmedlet (sorbitol, formeln C6H14O6) direkt i bränsleceller, som har högre verkningsgrad än förbränningsmotorer. Hela kedjan från biomassans cellulosa och hemicellulosa, via högvärdigt socker till el, kan göras mycket energieffektiv (exergimässigt sker i katalysen endast en bråkdel av den nedbrytning som sker vid t ex förgasning ). Ren batteridrift har under tiden (fram till 2020-talet) blivit vanlig i lätta el-bilar för korta trippar. Träsocker driver direkt bränslecellsfordon - FC 5 -fordon - kompletterat med att vind-, vatten och nattel laddas in i fordonsbatterier för ungefär första timmens körning. Plug-in-hybrid-fctekniken möjliggör den ultimata helelektriska drivlinan, som bara behöver drygt en fjärdedel av den energi som IC-drivlinan kräver. Bränslecellen producerar el till fordonets elmotorer och hjälper till att sladdlöst ladda dess batterier, så att elbilen alltid får tillräcklig effekt och räckvidd, utan att batterierna behöver överdimensioneras. Generatorn utgår, och hela ICmotorblocket, samtidigt som beroendet av laddställen minskar: infrastrukturen förenklas kraftigt. Elbilen kan få samma komfort som IC-bilen, tack vare att bränslecellen även avger värme. Vatten avgår, men detta kan användas för att väta träsockret till flytande form. Koldioxiden, som blir absolut ren, kan uppsamlas i tank inför någon typ av återanvändning. Bränslecellen kan ges formen av portabel, sladdlös batteriladdare eller elgenerator för både bilar och hushåll m.m. Tyngre fordon, med fler bränsleceller, får stor förmåga att alstra el (+värme/kyla) när de står still, t ex nattetid. Fordon blir gröna, mobila minikraftvärmeverk. Sorbitol som drivmedel för sjöfart och flyg Eftersom sorbitol är en både lätthanterlig och effektiv energibärare är det troligt att även flyget och sjöfarten kan komma att använda detta som drivmedel inom ramen för el-drift även om inte särskilda socker-bränsleceller alltid kommer till användning. Större fordon kommer alltid att kunna rymma reformer, som i förväg frigör vätet, så att även andra typer av bränsleceller kan användas, t ex PEM-bränsleceller. Sorbitols fördelar som energimedium, jämfört med fritt väte i alla former, förtjänar att studeras socio-ekonomiskt och socio-tekniskt. Att medföra stora mängder väte på flygplan, och även på båtar, torde möta en rad hinder. På båtar finns gott om möjligheter att rymma reformer ombord, varför vanliga bränsleceller kan komma att användas där - energilagring och -hantering förenklas. Ombord på batteri-bilar är det däremot inte självklart enkelt att även rymma reformer. Detta gör att direkt-socker-fc, som sladdlös batteri-laddare med ombord, är värd att utveckla, särskilt om elgeneratorn kan göras portabel. Fallande priser på bränsleceller kommer att om något årtionde kunna möta teknikutvecklingen för katalys av cellulosa samtidigt med att trädodlingar kan börja skördas. Oavsett trafikslag är sorbitol en lovande vätebärare. Och vi har samtidigt det mer kortsiktiga perspektivet att ta hänsyn till, nämligen att göra metanol m.m. för IC-motorer ur sorbitol - gärna direkt på mack och t ex i samband med att koldioxid återlämnas (ny metanol kan tillverkas t ex med hjälp av tillfälliga överskott på lokal vindkraft, som torde kunna bli billig). 4 IC = Internal Combustion 5 FC = Fuel Cell

7 Sorbitol som ersättning för olja inom tung industri Tung industri kräver ofta höga processtemperaturer, t ex stålindustrin. Om väte skulle ses som ersättning för fossila bränslen i sådan stor skala hamnar man direkt i problemen med att framställa, distribuera och lagra sådana mängder väte inom eller i anslutning till de anläggningar man har. Om sorbitol används som vätebärare kommer frågan i ett helt annat läge: sorbitol är lätthanterligt, icke-giftigt och icke-brännbart i vattenlösning. Dessutom innehåller sorbitol per volym dubbelt så mycket väte som fritt väte i normal tryck-tub (ca 125 g mot 60 g per liter). Pipe-lines kan distribuera vatten-sorbitollösning eller fordon kan frakta i pulver-form. Reformers tar fram vätet omedelbart innan det skall användas i resp. processer. Föredömligt vore om den frigjorda koldioxiden samtidigt samlas upp och hanteras vidare på sätt som gör att den inte når lufthavet. Sådan CO2-forskning bedrivs på många håll i världen. I princip finns därför möjligheten till negativa CO2-utsläpp, dvs en mekanism för att föra koldioxid bort ur lufthavet inte enbart minska utsläpp. Bortförande av redan utsläppt historisk CO2 kommer att bli nödvändigt om 2-gradersmålet ska kunna uppnås (se IEAs Outlook för 2010). Tre kraftfulla kolsänkor kan skapas samtidigt 1. Trädodlingar binder koldioxid Snabbväxande asp och poppel, liksom alla träd, tar upp och binder koldioxid från atmosfären. Odlingar fungerar som en effektiv kolsänka eftersom 1 m2 vuxen poppelodling rymmer ca 20 kg rent kol. Dessutom binder poppelodlingen ca 4 kg kol per 1 m2 i sitt rotsystem. Detta kan jämföras med att en luftpelare upp genom atmosfären för närvarande rymmer cirka 4 kg kol per m2. Ett kg kol motsvarar drygt 3 kg koldioxid, vilket ger ca 80 ton per hektar poppelskog. 2. Kolfastläggning vid skörd av biomassan Vid skörden av den träråvara, som sedan omvandlas till träsocker, uppstår GROT (grenar o. toppar) med klenare dimensioner och större andel bark än stammarna. Dessa överblivna delar av trädet kan genom att kolas (pyrolyseras) redan på skördeplatsen ge upphov till träkol/biochar. Detta kol kan sedan utgöra en kolsänka i form av en så kallad kolfastläggning. Denna typ av kolsänka har lång halveringstid (6.000 år). Räknat per m2 trädodling kan cirka 3 kg CO2, eller 30 ton per hektar, bindas årligen. Fullt utvecklad trädodling på de restmarker som i Sverige är tillgängliga, nämligen uppemot 1 miljon hektar 6 kan sammantaget (1 o. 2 ovan) resultera i en kolsänka motsvarande ca 100 miljoner ton CO2, dvs något ton CO2 per invånare årligen (av de ca 6 ton det gäller att minska de svenska utsläppen med) utslaget på hur gamla träden ungefär blir i odlingarna. (Se den kommande s k Poppelutredningen, januari 2011.) Kolfastläggning kan förutom att fungera som kolsänka också tjäna som gödselmedel för markvård. Humusinnehållet, markfukten och förmågan att göra näringsämnen tillgängliga, men ändå läckagesäkert inrymda, ökar avsevärt genom kolets nanostruktur (1 cm3 har en inre yta motsvarande nära nog en fotbollsplan!). Det gör att behovet av konstgödsel kan minskas (konstgödsel ger upphov till mycket koldioxid vid tillverkning och transport). Därmed minskar även näringsläckaget till vattendrag, sjöar och hav. Urin, som alternativt kräver kostsam vattenrening, kan kopplas till kolet och därmed föras in i kretslopp, varvid behovet av extra vattenreningsteg i reningsverk kan minskas. Forskning har initierats om hur 6 Enligt SCB, 2004

8 urindopad biochar kan gynna mikrolivet i marken och mykorrhizans samspel med trädens och växternas rotsystem (se: 3.Uppsamling av ren CO2 En tredje typ av kolsänka baseras på det faktum att fordon, särskilt FC-fordon, kan förses med tank för uppsamling av CO2 (som frigörs i bränslecellen när den drivs med sorbitol). Intensiv forskning pågår om hur koldioxid kan återanvändas eller beständigt lagras i jordskorpan. BioMobil-systemet medger att CO2 lätt kan uppsamlas i ren form i FC-fordon eller vid stationär användning av bränsleceller. Avgaser från förbränningsmotorer är däremot mycket komplexa och orena, vilket även gäller vid användning av s k miljöbränslen i IC-motorer. I samband med algodling för grön olja till biodiesel är ren CO2 ett attraktivt alternativ. Lagring av metanol, liksom lagring av sorbitol, skulle kunna ses som en kolsänka som samtidigt utgör en värdefull produkt i sig. Tekno-sfären har samfällt stor lagerkapacitet (jmf t ex överblivna bergrum för olja) och blir det möjligt att få betalt för kolsänkor generellt bör det gå att även få betalt för lagring av dessa förnybara typer av drivmedel, betraktade som kolsänkor. Ett pris på ca 40 Euro per ton CO2 har bedömts som en fruktbar prisnivå. BioMobils bi-nyttor och synergieffekter Systemlösningen BioMobil ovan kan ge upphov till flera positiva biprodukter /nyttigheter och med dessa möjligheter till miljöteknisk produkt och affärsutveckling inom industrin. Bränslecellen kan fungera stationärt i anslutning till bebyggelse/fjärrvärme där den ger både el och värme. Om FC i fordon används för detta kan vi tala om en semi-stationär funktion. En särskild poäng med det är att bränslecellerna redan är bekostade för sin funktion i fordonens drivlinor. Funktionen som mobila minikraftvärmeverk uppstår i hög grad på köpet.(se exemplet om Plus-energi-hus ). Kanske uppstår efterhand en s k synvända så att artefakten i fråga ses som ett mobilt minikraftvärmeverk, som samtidigt är utformat för att även använda som fordon? Träsockret kan bli en viktig råvara som kan ersätta olja vid produktion av halvfabrikat. Ur biomassan kan man få fram de långa kolkedjor, som ingår i en rad kemisk-tekniska produkter (plaster, läkemedel, textilier etc), vilka hittills byggts på oljan och naturgasen. DOE (Dep. of Energy i USA) presenterade en rapport 2004, där sorbitol och mannitol betraktas som den viktigaste basen för en sådan utveckling. Ett intressant perspektiv uppstår om första punkten ovan strategiskt används som draghjälp till den andra punkten: på lång sikt är mänskligheten förmodligen helt beroende av att träbiomassan kan producera de långa kolkedjor vi vant oss vid att olja, kol och naturgas förser vår kemisk-tekniska produktion med idag. Vi kan då avsiktligt låta det mer kortsiktiga behovet av förnybara drivmedel forcera fram vår samlade kapacitet att även få fram en efterhand allt mer omfattande framställning av långa kolkedjor generellt sett även med artificiell fotosyntes. Nobel-priset i kemi år 2010 tangerade den visionen. Den omfattande återbeskogning av vårt klot som detta kan medföra ger då samtidigt en möjlighet att styra upp koldioxidhalten i atmosfären och ironiskt nog det kan bli bilarna som bidrar till detta! Med ett framtida pris på CO2 på 40 Euro per ton, vilket anses nödvändigt för att handeln med utsläppsrätter ska få tillräcklig effekt (Allan Larssons koncept, Global Utmaning, 2010), kommer en kolsänka på 10 ton per hektar per år vara värd ca 400 Euro. Den kolsänka som kontinuerligt odlade, snabbväxande lövträd utgör, motsvarar ca 100 ton per ha medräknat att

9 GROT pyrolyseras till biokol. Därtill kommer värdet av det drivmedel i form av träsocker, som produceras ur stammarna (och som ersätter import av fossila bränslen) samt värdet av det gödselmedel som också uppstår. Mark utan någon större avkastning, annat än EU-bidrag för at inte bruka den, görs således till mark med säker avkasting. Finns lämpliga lägen för vindkraft, på samma mark, ökar avkastningen ytterligare. Synergieffekter i flera lokala/regionala samhällsfunktioner omvandlas till utkomstmöjligheter både i stad och på land och adderar sig till stora ekonomiska värden och välfärdsutveckling på hållbar grund. Möjligheter finns till samspel med redan utbyggd infrastruktur (kraftnätet, fjärrvärmen, kollektivtrafiken, vattenreningen, gödselframställningen etc) utan att inkräkta på varken matproduktion eller skogsproduktion. För länder med svagt utbyggd infrastruktur utgör systemlösningen en genväg till ekologisk modernisering, lokal elproduktion, förbättrade kommunikationer och vård av mark och vatten. Biodiversitet och ekotjänster kan främjas om åtgärderna utformas medvetet. Återbeskogning allt viktigare restmarker finns Medvetenheten har ökat om den växande skogens roll för att klara klimatproblemen. Det är lika viktigt för klimatet att planeten beskogas/är beskogad som att vi fasar ut fossila bränslen. Avskogningen av kontinenterna svarar för nästan 1/4 av problemet. IPCC meddelar i början av 2009 att det nu är omöjligt att reducera kolinnehållet i atmosfären om inte koldioxid på något sätt systematiskt börjar föras bort ur lufthavet och IPCC nämner två sätt för detta: att förpassa koldioxiden ner i berggrunden (CCS) samt att återbeskoga jordytan där detta är möjligt. Ytterligare sätt är kolfastläggning vid skörd av biomassa samt lagring av kolväten, särskilt i kombination med återcirkulation av koldioxid med hjälp av t ex våra fordon (se ovan).dessa metoder har senare tid fått benämningen CCSS (Carbon Capture and Sustainable Storage). Den utan jämförelse kraftfullaste klimatåtgärden är återbeskogning och i en nyligen publicerad tysk forskningsartikel bedöms samtliga kontinenter ha en mycket stor outnyttjad potential för det. I samband med Cancùn-konferensen har framförts att globalt finns 1,5 miljarder hektar som kan rymma återbeskogning. I Sverige beräknade SCB (2004) att ca 1 miljon hektar finns av avställda restmarker även efter de återplanteringar som redan har genomförts och när värdefulla arealer har undantagits. Av EU uppmärksammad felaktigt klassad betesmark i Sverige, som i stället skulle kunna återbeskogas, berörs något hundratusental hektar även sedan värdefull ängsmark skyddats. Merparten mark som kan komma ifråga utgörs av de betes- och slåttermarker som före oljans epok brukades för den dryga miljon kraftdjur som fanns (hästar och oxar, där var och en för sin föda krävde drygt en hektar årligen). Om dessa återplanterades med snabbväxande lövträd eller bara med traditionell björk kunde drivmedel framställas för 3-5 framtida hybridbilar per hektar (Pål Börjesson, LTH, 2008) redan med kända metoder för förgasning av biomassa. Med effektivare omvandling, där mer av den högvärdiga exergin utnyttjas i hel-elektriska drivlinor, kan detta ökas avsevärt. Detta är vad BioMobils forskning syftar till att klarlägga. Produktion, distribution och lagring i nya mönster När ett användarvänligt drivmedel som träsocker framställs, lagras, distribueras och används i samhället uppstår helt nya möjligheter jämfört med traditionella bränslen. De kan hanteras utan de restriktioner som följer av flyktiga, explosiva, giftiga och/eller brännbara bränslens egenskaper. Fortfarande kan någon form av energistationer, motsvarande våra mackar, vara lämpliga. Men distribution och lagring kan också komma att ske mer användarnära och problemen med exempelvis nedläggning av bensinstationer, som f n plågar glesbygden, kommer i ett helt annat läge när hushållen var som helst kan köpa sitt drivmedel.

10 Även själva framställningen kan komma att ske i småskaliga anläggningar medförande helt nya logistiska mönster. Detta hindrar inte att även storskalig tillverkning och hantering visar sig vara rationell, t ex med produktion i omställda massafabriker, lagring i bergrum och distribution i rörledningar, kanske t o m som medium i fjärr-och närvärmenät, varvid själva mediet alltså kan användas för lokal produktion av el och värme via bränsleceller (stationärt och/eller i stående fordon). Innovativa metoder krävs uppenbarligen för att utröna alla dessa möjligheter samt för att avgöra vilka systemlösningar som vore verkligt användarvänliga. Synergierna man kan finna är inte givna enkelt på förhand utan kräver sitt särskilda samarbete för att upptäcka - ett samarbete mellan forskare, entreprenörer och vardagliga användare. Basen för ett metodpaket med förmåga att effektivt locka fram smarta systemlösningar måste utgöras av avnämarpaneler i fritt och öppet samspel med forskare av olika slag. Avnämarpanelerna kan lämpligen organiseras på tvären (icke-sektoriserat) och med gemensam regional/lokal förankring. Även en mer central panel på nationell nivå bör höra till metoden. Först därefter kan det vara lämpligt att de vidare samarbetskontakterna inleds internationellt och även nord-syd, men även då gärna såväl på nationell som på regional/lokal nivå i syfte att fullt ut ta vara på potentialerna i de systemlösningar som ringats in. Lokalt samspel med vindkraft och solceller underlättas av att BioMobil inte konkurrerar om solenergi på samma sätt: solceller kan anläggas där inget kan växa och vinden blåser ovanför trädens kronor. I varmare länder är detta särskilt viktigt: Marken skuggas och träden bidrar till att vattenfunktioner i marken lättare består eller kan restaureras. Mer mat kan odlas. Exempel på socio-teknisk syntes: Plus-energi-bebyggelse kan avge energi Plus-energibebyggelse kan producera energi till sin omgivning, utöver till sig själv, därför att den både hushållar med och lokalt fångar in maximal energi ur sol, vind, mark och verksamheter. Plus-Energi-bebyggelse kan leverera el till stora allmänna nät eller till mer lokala nät (beroende på vilka framtida avtal som kan nås). Med mer omfattande plus-energibebyggelse uppstår möjligheten att kapa toppar i större näts belastning, samtidigt som också den enskilda fastigheten kan behöva bistås med tillförsel intermittent. Ett extra tillskott av el och värme kan sådan bebyggelse få från framtida plug-in-hybrid-fc-fordon i anslutande parkeringar. Fordonen kan genom sina bränsleceller fungera som lokala mini-kraft-värmeverk i samspel med bebyggelse och nät, när de vanligtvis ändå står 90% av sin livstid. Sådana fordon kan även utgöra back-up när nätstörningar uppstår eller bidra till att minska skador vid köldtoppar. Under normal drift av värmepumpar kan dessa fordon ofta svara för det lilla, men samtidigt oavvisliga, krav på el-tillförsel som uppstår. Även värmen från fc kan tas tillvara som förvärmning av värmepump eller som återladdning av marklager. EUs energikommissionär, Andris Pielbags, anger på sin blogg (26/2-09) plus-energi-hus som en av de fem viktigaste punkterna för Europas energipolitik. Andra punkter är fossilfria transporter, elproduktion utan koldioxid samt återdistribution av retur-el på nätet från många små källor. Om bara 1/8 av Sveriges bilpark samtidigt används för el-generering till det nationella nätet och varje fordon i snitt har en effekt på 50 kw uppstår en samlad effekt på MW. Det räcker för att en kall vindstilla dag täcka landets effektbehov även om all vindkraft står still. Ekologisk potential hos BioMobil (med fokus på drivmedelsanvändning). Kraftfulla klimat åtgärder: BÅDE minskade utsläpp OCH ökad bindning av CO2

11 . Markvårdande effekt, minskad övergödning, ökad biodiversitet och eko-tjänster. Möjlighet att recirkulera näringsämnen bättre i det urbana samhället, utbyte stad-land.ogiftigt drivmedel framställs, som används utan utsläpp (CO2 kan uppsamlas).vattenvårdande effekt: kan förbättra vattenfunktioner i mark (särskilt i syd ) Begränsning av behovet av batterier i el-bilar. Enklare infrastruktur för laddning. Social potential hos BioMobil. Systemlösningar i olika skala: små- och storskaligt har olika roller att fylla socioekonomiskt.. Ger modernisering även i länder utan utbyggd infrastruktur: t ex elektrifiering i syd. Landsbygdsutveckling med egenkontroll av resurser i lokalt samspel. Produktiv jobbersättning, med god arbetsmiljö, vid industrinedläggningar.. Lokal kompetens för egenproduktion och underhåll av den nödvändiga utrustningen, nås.. Meningsfullt socialt samspel med naturresurser, som bygger på kretslopp och hållbarhet. Ger upphov till s k förlåtande teknik : små katastrofrisker och begränsad bevakning. Förskönar särskilt det stadsnära landskapet, stadsmiljön och modern infrastruktur Ekonomisk potential hos BioMobil.Bidrar kraftigt till energihushållning och ger mångas medverkan i el-produktionen Drivmedel som importeras (för ca 30 miljarder kr) kan alternativt produceras i landet. Hållbar stads- och landsbygdsutveckling: många hushållande synergieffekter. Miljöteknik-export (i samband med investeringar utomlands, både i syd och nord ). Sverige blir åter medtävlare i framtida fordonstillverkning (försvar av jobb o. välfärd). Kraftfulla kolsänkor som också går att få betalt för, dyr handelsgödsel kan fasas ut. Olönsamma restmarker ger ny avkastning: inkräktar ej på skogs- eller matproduktion. Småskalig el för energisnåla hus, lokal back-up med el/värme vid nätavbrott