Analys av ett lokalt energisystem och dess miljöpåverkan

Transkript

1 Institutionen för Konstruktions och Produktionsteknik Analys av ett lokalt energisystem och dess miljöpåverkan -Nulägesbeskrivning av Finspångs energisystem Ola Eriksson LITH-IKP-Ex--04/2170--SE Linköping 2004 Linköpings universitet, IKP, Linköping

2

3 Logotyp Avdelning, institution Division, Department Inst. för konstruktions- och produktionsteknik Linköping Datum Språk Language x Svenska/Swedish Engelska/English Rapporttyp Report category x Licentiatavhandling Examensarbete C-uppsats D-uppsats Övrig rapport ISBN ISRN Serietitel och serienummer Title of series, numbering LiTH-IKP-Ex--04/2170--SE URL för elektronisk version Titel Title Analys av ett lokalt energisystem och dess miljöpåverkan Nulägesbeskrivning av Finspångs energisystem Analyse of a local energy system and it s environmental impact -presentation of the present energy system in Finspång Författare Author Ola Eriksson Sammanfattning Energianvändning bidrar i stor utsträckning till miljöproblematiken i världen idag. Energiplanering kan därmed, om miljöfrågor integreras i planeringsprocessen, ha en viktig roll i strävan mot ett samhälle med mindre miljöpåverkan. Kommunal energiplanering är lagstadgad och ska även analysera miljöpåverkan. Studier visar dock på att analyserna av miljöpåverkan ofta är bristfälliga. Examensarbetet görs inom ett delprojekt i forskningsprogrammet för miljöstrategiska verktyg (MIST1) där verktyg för strategisk miljöbedömning (SMB) i planeringsprocesser studeras. Examensarbetet ger en nulägesbeskrivning av energisystemet, i Finspångs kommun, vilket är första steget i ett energiplanearbete. En SMB kommer senare att ta vid för utformandet av en ny energiplan inom forskningsprogrammet. I examensarbetet görs en genomgång av metoder för systemanalys av miljö och energiaspekter. En metod för framtagning av nulägesbeskrivning tas fram där livscykelanalysprogramet (LCA), SimaPro, används för miljöbedömning. Kartläggningen av energisystemet baseras på den kommunala energibalansen från SCB (Statistiska Centralbyrån). För livscykelinventeringsdata används IVLs sammanställning av befintliga svenska livscykelanalyser. En fallstudie görs av Finspångs kommun. Slutligen diskuteras användningen av systemanalys och hur beslutsunderlaget kan förbättras genom att i ett verktyg kombinera livscykelanalys (verktyg SimaPro) och energisystemoptimering (verktyg MODEST). Finspångs kommun, en industrikommun i norra Östergötland med invånare, ska ta fram en ny energiplan. Omkring 50% av energianvändningen står industrin för, hushållen för en 25%, trafiken för runt 15% och övriga sektorer för resterande 10%. Största energislaget är el. För övriga energislag så har utbyggnad av ett fjärrvärmenät lett till minskad oljeanvändning och ökad biobränsleanvändning vilket även ger genomslag i totala andelen förnybar energi. För miljöanalys studeras ett antal ämnen (CO 2, NO x, SO x, CO, Partiklar, NMVOC, CH 4, NH 3 och N 2 O) dels med enbart utsläpp från slutanvändningen och dels inklusive livscykelutsläpp. Utsläppen valdes för att spegla de nationella miljömålen begränsad klimatpåverkan, bara naturlig försurning, frisk luft och god bebyggd miljö. Nyckelord Keyword Energiplan, SMB, Finspång, kommun, energi, miljö, systemanalys, LCA, livscykelanalys, strategisk miljöbedömning, nulägesbeskrivning Energy planning, Finspång, municipal, energy, environment, system analysis, LCA, life cycle analysis, SEA, strategic environmental assessment, state-of-the-art

4

5 Förord Detta dokument är resultatet av det examensarbete på 20p som jag utfört som avslutning på utbildningen till civilingenjör i Teknisk fysik och elektroteknik, vid Linköpings universitet. Detta har varit ett tillfälle för mig att se att de kunskaper och färdigheter jag erhållit under utbildningen är tillräckliga för att utföra en utredning av detta slag. Då jag under senare delen av utbildningen inriktat mig mot miljöteknik och energi var detta arbete ett sätt att knyta ihop säcken. Kunskaper från många av dessa kurserna har använts. Även om kurserna relativt väl var satta i ett sammanhang så ger det ett mervärde att använda dessa kunskaper på en gång och se hur allt hänger ihop. Arbetet utfördes i samarbete mellan avdelningarna Industriell miljöteknik och energisystem, IKP, LIU. Det har även fungerat som en introduktion till avdelningen Industriell miljötekniks arbete inom forsknings projektet, MIST 1, som är ett delprojekt i Naturvårdsverkets forskningsprogram om miljöstrategiska verktyg (MIST) Jag vill rikta ett tack till de handledare vid universitetet som hjälpt till att få struktur och kvalitet på rapporten (speciellt Jenny Stenlund Nilsson) samt till de personer som bistått med fakta om Finspångs kommun (speciellt Per Strannelid som var spindeln i nätet ). Slutligen vill jag säga att det var en lärorik tid och att det var en nyttig erfarenhet att arbeta självständigt med ett större projekt. Det finns en värld bortom föreläsningar, lektioner och tentor Linköping Ola Eriksson

6

7 Sammanfattning Energianvändning bidrar i stor utsträckning till miljöproblematiken i världen idag. Energiplanering kan därmed, om miljöfrågor integreras i planeringsprocessen, ha en viktig roll i strävan mot ett samhälle med mindre miljöpåverkan. Kommunal energiplanering är lagstadgad och ska även analysera miljöpåverkan. Studier visar dock på att analyserna av miljöpåverkan ofta är bristfälliga. Examensarbetet görs inom ett delprojekt i forskningsprogrammet för miljöstrategiska verktyg (MIST1) där verktyg för strategisk miljöbedömning (SMB) i planeringsprocesser studeras. Examensarbetet ger en nulägesbeskrivning av energisystemet, i Finspångs kommun, vilket är första steget i ett energiplanearbete. En SMB kommer senare att ta vid för utformandet av en ny energiplan inom forskningsprogrammet. I examensarbetet görs en genomgång av metoder för systemanalys av miljö och energiaspekter. En metod för framtagning av nulägesbeskrivning tas fram där livscykelanalysprogramet (LCA), SimaPro, används för miljöbedömning. Kartläggningen av energisystemet baseras på den kommunala energibalansen från SCB (Statistiska Centralbyrån). För livscykelinventeringsdata används IVLs sammanställning av befintliga svenska livscykelanalyser. En fallstudie görs av Finspångs kommun. Slutligen diskuteras användningen av systemanalys och hur beslutsunderlaget kan förbättras genom att i ett verktyg kombinera livscykelanalys (verktyg SimaPro) och energisystemoptimering (verktyg MODEST). Finspångs kommun, en industrikommun i norra Östergötland med invånare, ska ta fram en ny energiplan. Omkring 50% av energianvändningen står industrin för, hushållen för en 25%, trafiken för runt 15% och övriga sektorer för resterande 10%. Största energislaget är el. För övriga energislag så har utbyggnad av ett fjärrvärmenät lett till minskad oljeanvändning och ökad biobränsleanvändning vilket även ger genomslag i totala andelen förnybar energi. För miljöanalys studeras ett antal ämnen (CO 2, NO x, SO x, CO, Partiklar, NMVOC, CH 4, NH 3 och N 2 O) dels med enbart utsläpp från slutanvändningen och dels inklusive livscykelutsläpp. Utsläppen valdes för att spegla de nationella miljömålen begränsad klimatpåverkan, bara naturlig försurning, frisk luft och god bebyggd miljö. I analysen av Finspångs energisystem har de vanligen studerade utsläppen, CO 2, SO x och NO x, störst inverkan på de studerade miljöeffekterna. Stor påverkan för hela systemets miljöpåverkan enligt analysen har valet av miljödata för elanvändningen. Vid studier av olika sektorernas inverkan ses att trafiken har stor påverkan relativt sin energiandel. Trender visar att klimatpåverkan ökade men minskade Försurningsutsläpp var relativt konstanta men SO x andel minskar och NO x andel ökar. För utsläpp som påverkar luftkvalitén ses blandade trender, NO x ökar medan SO x liksom utsläpp från småskaliga biopannor minskar. I

8 II

9 Abstract The use of energy contributes to a great extent to the environmental problems in the world today. Energy planning can therefore, if the environmental issues are integrated in the planning process, have an important part in the ambition towards a society with less environmental impact. Municipal energy planning is required by law and it has to include analyses of the environmental impact of the actions according to the plan. Studies show that the analyses often are insufficient. The final thesis indicates that tools for modelling can give focus on activities with great environmental load. The final thesis is performed as part of a subproject of the research program of strategic environmental tools (MIST 1) in which tools for strategic environmental analysis (SEA) for planning processes are studied. The thesis gives a presentation of the present energy system of Finspång municipal and is the first step in the energy planning. A SEA will later be performed in the further work with the energy plan in the research project. In the thesis is an overview of system analysis methods for environmental and energy aspects made. A method is described for how to make a presentation of the present energy system, in which a lifecycle analysis program, SimaPro, is used for environmental assessment. The survey is based on the municipal energy balance performed by the governmental authority of statistics (SCB) and the lifecycle inventory data used is a summary of present Swedish studies made by the research institute IVL. A case study of Finspång municipal is performed. Finally the thesis discusses the use of system analysis and the benefits of combining lifecycle assessment (tool SimaPro) and energy system optimisation (tool MODEST) in order to enhance decision-making. The municipal of Finspång, an industrial municipal in northern Östergötland (Sweden) with inhabitants, is going to make a new energy plan. About 50 % of the energy used are used in the industry, 25% by the households, around 15 % in the traffic and the rest in other sectors. The most common sort of energy is electricity. The expansion of the district heating has lead to decreased use of and an increased use of biofuels. This has also increased the total use of renewable energy. For environmental assessment of emissions a number of substances (CO 2, NO x, SO x, CO, particle NMVOC, CH 4, NH 3 and N 2 O are studied. Both by using the final use data alone and together with life cycle data. The substances were chosen to represent the national environmental goals: limited global warming, only natural acidification, fresh air and good build environment. The analysis of the Finspång energy system shows that the well known substances, CO 2, SO x and NO x, has the most influence on the studied environmental effects. The choice of environmental data for the electricity has a big influence on the total environmental impact. Another observation is that relative it s part of the energy use the traffic has big impact. Trends indicates that the global warming was increased and when decreased Acidification during the same period was relatively constant but the part from SO x is less but the part from NO x is bigger. For exhausts that influence the air quality, mixed trends have been seen. NO x increases while SO x and exhaust from smallscale biofurnace decreases. III

10 IV

11 Innehållsförteckning 1 INLEDNING BAKGRUND SYFTE PROBLEMFORMULERING AVGRÄNSNINGAR DISPOSITION ENERGIPLANERING MED ETT MILJÖ- OCH ENERGISYSTEMANALYTISKT ANGREPPSSÄTT KOMMUNAL ENERGIPLANERING Nulägesbeskrivning MILJÖPÅVERKAN KNUTEN TILL ENERGIPRODUKTION SYSTEMANALYS MILJÖSYSTEMANALYTISKA VERKTYG Strategisk miljöbedömning allmänt och verktyg Livscykelanalyser Indikatorer Användning av miljösystemanalystiska verktyg -beslutssituationer ENERGISYSTEMANALYTISKA VERKTYG Modest Ytterligare verktyg I beslutssituationer Begränsningar SYSTEMGRÄNSER VID ANVÄNDNING AV OLIKA SYSTEMANALYTISKA VERKTYG METOD GENOMFÖRANDE MÅL OCH OMFATTNING TILLVÄGAGÅNGSSÄTT Verktyget SimaPro Indata Indikatorer-Miljöparametrar Miljöbedömningsmetod BEGRÄNSNINGAR NULÄGESBESKRIVNING- FINSPÅNGS KOMMUN ALLMÄNNA FÖRUTSÄTTNINGAR Geografi-Natur-Miljö Näringsliv Befolkning Bebyggelse Fjärrvärme Trafik Naturgas Energi och miljöarbete ENERGITILLFÖRSEL, -OMVANDLING OCH -ANVÄNDNING Tillförsel och omvandling Användning fördelning mellan sektorer Användning- Jordbruk, skogsbruk och fiske Användning -Industri V

12 4.2.5 Användning Offentlig verksamhet Användning Transporter Användning -Övriga tjänster Användning Hushåll FINSPÅNGS KOMMUNS ENERGIANVÄNDNING I ETT NATIONELLT PERSPEKTIV MILJÖBEDÖMNING Indata Resultat Miljöbedömning med indikatorer Miljöeffektkategorier ANALYS AV FINSPÅNGS ENERGISYSTEM BÄTTRE BESLUTSUNDERLAG GENOM SYNTES AV ENERGI- OCH MILJÖSYSTEMANALYS BAKGRUND VERKTYGETS UPPBYGGNAD Begränsningar MERVÄRDET AV ATT KOMBINERA ENERGI- OCH MILJÖANALYS AVSLUTANDE DISKUSSION REFERENSER Bilageförteckning BILAGA 1 MILJÖBEDÖMNINGSKATEGORIER I SMB FÖR NATURGAS (NATURVÅRDSVERKET,2001)... I BILAGA 2 ENERGIBALANS FÖR FINSPÅNGS KOMMUN (SCB,2003 B)... III BILAGA 3 FINSPÅNGS ENERGIANVÄNDNING I ETT NATIONELLT PERSPEKTIV... IX BILAGA 4 TÄTORTER OCH SMÅORTERS STORLEK OCH BEBYGGELSETÄTHET... XI BILAGA 5 UNDERSÖKNING AV ENERGIANVÄNDNING I LANTBRUK...XIII BILAGA 6 ENERGIANVÄNDNING HOS STÖRRE FÖRETAG...XV BILAGA 7 TRAFIK...XVII BILAGA 8 TRAFIKFLÖDESDATA...XXI BILAGA 9 VÄRMEPUMPAR...XXIII BILAGA 10 CML 2 BASELINE XXVII BILAGA 11 LIVSCYKELDATA IVL... XXIX BILAGA 12 FRAMTIDA UTBYGGNAD OCH UPPSKATTAD UTBYGGNAD XXXI BILAGA 13 PANNOR SOM INGÅR I FINSPÅNGS FJÄRRVÄRMENÄT... XXXIII BILAGA 14 UTSLÄPPSFLÖDESSCHEMAN... XXXV Figurförteckning FIGUR 1 RAPPORTENS DISPOSITION... 4 FIGUR 2 PRINCIPSKISS ÖVER ENERGIKEDJAN FRÅN ENERGIKÄLLA TILL ENERGITJÄNST, MED EXEMPEL I VARJE LÄNK (MODIFIERAT NATURVÅRDSVERKET, 2000)... 6 FIGUR 3 ETT SYSTEM MED KOMPONENTER (KÄLLA, OMVANDLING OCH ANVÄNDNING M.M.) OCH SAMBAND MELLAN DESSA SAMT SYSTEMGRÄNSER (MODIFIERAD MED ENERGIKOMPONENTER, INGELSTAM, 2002) FIGUR 4 VERKTYGEN HAR DELATS IN MED AVSEENDE PÅ DERAS FOKUS, DVS VILKET OBJEKT SOM STUDERAS OCH SOM PÅVERKAN RELATERAS TILL, SAMT VILKA TYPER AV PÅVERKAN DE TAR UPP (MODIFIERAD: NATURVÅRDSVERKET 1999) FIGUR 5 DPSIR-MODELLEN FÖR KLASSIFICERING AV INDIKATORER (MODIFIERAD, SOU 2000:52) FIGUR 6 MKB OCH SMB ÄR ÖVERLAPPANDE METODER I VILKA LCA KAN VAR INKLUDERAD (MODIFIERAT NATURVÅRDSVERKET, 1999) VI

13 FIGUR 7 FÖRENKLAD BILD AV MODEST UPPBYGGNAD. UPPBYGGNAD SKER MED INDATA I NODER OCH FLÖDEN SAMT GLOBALA PARAMETRAR FIGUR 8 SCHEMATISK BILD AV TILLVÄGAGÅNGSSÄTTET FÖR ATT STUDERA ENERGISYSTEMET OCH DESS MILJÖPÅVERKAN FIGUR 9 PRINCIPIELL UPPBYGGNAD AV EN LIVSCYKEL FÖR EN PRODUKT I SIMA-PRO. I ENERGISYSTEMETS LIVSCYKEL ANVÄNDS DOCK ENBART PROCESSER OCH PRODUKTER. EX. PROCESS: BRÄNSLEPRODUKTION. EX. PRODUKT: BEHOV AV ENERGI I BOSTÄDER FIGUR 10 KOMMUNKARTA ÖVER FINSPÅNG (FINSPÅNGS KOMMUN, 2004) FIGUR 11 ARBETSTILLFÄLLEN I FINSPÅNGS KOMMUN ÅR 2001 UPPDELAT PÅ SEKTORER (SCB, 2004A) FIGUR 12 ANTAL INVÅNARE I FINSPÅNGS KOMMUN (SCB, 2004B) FIGUR 13 ANTAL INVÅNARE I FINSPÅNGS KOMMUN ÅR 2000 UPPDELAT PÅ OLIKA BOENDESTRUKTUR (SCB, 2004C) FIGUR 14 HUSHÅLL I FINSPÅNGS KOMMUN EFTER BYGGNADSTYP OCH BYGGNADSÅR (SCB, 2004D) FIGUR 15 (T.V.) TRENDER I BRUTTOTILLFÖRSEL AV ENERGI TILL FINSPÅNGS KOMMUN (SCB, 2003B) FIGUR 16 (T.H.) TRENDER I BRUTTOTILLFÖRSEL AV ENERGI TILL FINSPÅNGS KOMMUN, EXKL. EL (SCB, 2003B) FIGUR 17 TILLFÖRSEL TILL FJÄRRVÄRMEN I FINSPÅNG (SCB, 2003B) FIGUR 18 ANVÄNDNING AV ENERGI FINSPÅNGS KOMMUN, FÖRDELAT PÅ SEKTOR OCH ÅR (SCB, 2003B). 36 FIGUR 19 ENERGIANVÄNDNING INOM JORDBRUKSSEKTORN I FINSPÅNGS KOMMUN (SCB, 2003B) FIGUR 20 ANVÄNDNING INOM INDUSTRISEKTORN I FINSPÅNGS KOMMUN (SCB, 2003B) FIGUR 21 ANVÄNDNING INOM OFFENTLIGA SEKTORN I FINSPÅNGS KOMMUN (SCB, 2003B) FIGUR 22 BRÄNSLEANVÄNDNING FÖR TRANSPORTER I FINSPÅNGS KOMMUN (SCB, 2003B) FIGUR 23 ANVÄNDNING INOM TJÄNSTESEKTORN OCH SMÅFÖRETAG I FINSPÅNGS KOMMUN (SCB, 2003B) FIGUR 24 ENERGIANVÄNDNING INOM HUSHÅLLSSEKTORN I FINSPÅNGS KOMMUN (SCB, 2003B) FIGUR 25 UTSLÄPPSTREND FÖR KOLDIOXID FRÅN FINSPÅNGS ENERGISYSTEM FIGUR 26 UTSLÄPPSMÄNGDER AV KOLDIOXID FRÅN FINSPÅNGS ENERGISYSTEM FIGUR 27 UTSLÄPPSTREND FÖR KVÄVEOXIDER FRÅN FINSPÅNGS ENERGISYSTEM FIGUR 28 UTSLÄPPSMÄNGD AV KVÄVEOXIDER FRÅN FINSPÅNGS ENERGISYSTEM FIGUR 29 UTSLÄPPSTREND FÖR SVAVELOXIDER FRÅN FINSPÅNGS ENERGISYSTEM FIGUR 30 UTSLÄPPSMÄNGD AV SVAVELOXIDER FRÅN FINSPÅNGS ENERGISYSTEM FIGUR 31 UTSLÄPPSTREND FÖR KOLMONOXID FRÅN FINSPÅNGS ENERGISYSTEM FIGUR 32 UTSLÄPPSMÄNGD AV KOLMONOXID FRÅN FINSPÅNGS ENERGISYSTEM FIGUR 33 UTSLÄPPSTREND FÖR PARTIKLAR FRÅN FINSPÅNGS ENERGISYSTEM FIGUR 34 UTSLÄPPSMÄNGD AV PARTIKLAR FRÅN FINSPÅNGS ENERGISYSTEM FIGUR 35 UTSLÄPPSTREND FÖR NMVOC FRÅN FINSPÅNGS ENERGISYSTEM FIGUR 36 UTSLÄPPSMÄNGD AV NMVOC FRÅN FINSPÅNGS ENERGISYSTEM FIGUR 37 UTSLÄPPSTREND FÖR METAN FRÅN FINSPÅNGS ENERGISYSTEM FIGUR 38 UTSLÄPPSMÄNGD AV METAN FRÅN FINSPÅNGS ENERGISYSTEM FIGUR 39 UTSLÄPPSTREND FÖR AMMONIAK FRÅN FINSPÅNGS ENERGISYSTEM FIGUR 40 UTSLÄPPSMÄNGD AV AMMONIAK FRÅN FINSPÅNGS ENERGISYSTEM FIGUR 41 UTSLÄPPSTREND FÖR LUSTGAS FRÅN FINSPÅNGS ENERGISYSTEM FIGUR 42 UTSLÄPPSMÄNGD AV LUSTGAS FRÅN FINSPÅNGS ENERGISYSTEM FIGUR 43 ANDEL ANVÄND FÖRNYELSEBAR ENERGI, INKLUSIVE EL, PER SEKTOR I FINSPÅNGS ENERGISYSTEM FIGUR 44 ANDEL ANVÄND FÖRNYELSEBAR ENERGI, EXKLUSIVE EL, PER SEKTOR I FINSPÅNGS ENERGISYSTEM FIGUR 45 OLIKA SEKTORERS PROCENTUELLA BIDRAG TILL RESPEKTIVE MILJÖEFFEKTKATEGORI (ÅR 2001 MED SVERIGEEL) I FINSPÅNGS ENERGISYSTEM FIGUR 46 OLIKA SEKTORERS PROCENTUELLA BIDRAG TILL RESPEKTIVE MILJÖEFFEKTKATEGORI (ÅR 2001 MED EUROPAEL) I FINSPÅNGS ENERGISYSTEM FIGUR 47 BESKRIVNING AV METOD FÖR NULÄGESBESKRIVNING AV ETT KOMMUNALT ENERGISYSTEM FIGUR 48 ALTERNATIV METOD MED MODEST KÖRNING MED BEGRÄNSNING PÅ UTSLÄPP AV ÄMNEN VII

14 FIGUR 49 ALTERNATIV METOD MED MODEST KÖRNING MED BEGRÄNSNING PÅ MILJÖBEDÖMNINGS- KATEGORIER Tabellförteckning TABELL 1 KÄNDA METODER INOM SMB SOM ANVÄNTS INOM ENERGIOMRÅDET ENLIGT FINNVEDEN (2003) TABELL 2 MILJÖEFFEKTKATEGORIER ENLIGT REKOMMENDATION FRÅN NORDISKA MINISTERRÅDET, KOPPLADE TILL INDIKATORER OCH MILJÖMÅL TABELL 3 OLIKA KLASSIFICERINGSMÖJLIGHETER FÖR MODELLER, KURSIVERAT BESKRIVER MODEST (MODIFIERAT HENNING, 1999) TABELL 4 EXEMPEL PÅ KRAV PÅ ENERGISYSTEMANALYSMODELLER, (MODIFIERAT HENNING, 1999) TABELL 5 VALDA PARAMETRAR FÖR MILJÖBEDÖMNING AV ENERGISYSTEMET, KOPPLADE TILL PRIORITERADE MILJÖMÅL TABELL 6 OLIKA UTSLÄPPENS BIDRAG TILL MILJÖEFFEKTKATEGORIER OCH TRENDER VAD GÄLLER DESSA VIII

15 Kapitel 1 Inledning 1 Inledning I detta kapitel kommer först en bakgrund till examensarbetet och dess problemställning. Kapitlet kommer sedan att landa i ett syfte som beskriver vad som vill uppnås med arbetet. En nedbrytning av syftet görs i några mer konkreta problemformuleringar och övergripande avgränsningar görs. 1.1 Bakgrund Energianvändning bidrar i stor utsträckning till miljöproblematiken i världen idag och alla trender visar att energibehovet kommer att fortsätta öka. Det behövs därför metoder för att styra utvecklingen mot ett miljömässigt hållbart energisystem, bland annat genom miljöanpassade energikällor och effektivare energianvändning. I Agenda 21 dokumentet (FN, 1992) påpekas det viktiga med lokalt förankrat miljöarbete, Tänk globalt, handla lokalt. I Sverige kan kommunerna ha stor inverkan på energisystemet eftersom de kan ha rollen som informatör, planeringsinstans, myndighetsutövare, energiproducent och stor energianvändare (Nutek, 1991). Kommunal energiplanering har varit lagstadgad sedan 1977 och vid senare datum (1991) tillkom krav på att miljöbedömningar ska ingå (Näringsdepartementet, 1998). Studier visar dock att brister i omfattningen av miljöbedömningar är vanliga (Stenlund Nilsson och Tyskeng, 2003). Energisystemavdelningen, vid Linköpings universitet, har under lång tid modellerat energisystem med fokus på en systemmässigt ekonomisk lösning. Miljöhänsyn har till viss del tagits med som utsläppsbegränsningar på till exempel koldioxid eller införande av externa kostnader 1 på bränslen. Detta har dock enbart innefattat ett fåtal emissioner från förbränningen och således inte ett livscykelperspektiv. Industriell miljöteknik, Linköpings universitet, har erfarenhet av strategiskt miljöarbete för organisationer och industrier. Ett sådant område är livscykelanalyser, som ger en bild av en produkts totala miljöpåverkan under hela livscykel (Men tillämpningar på lokala energisystem har inte gjorts). Forskare på avdelningen har även studerat hur energiplaner är utformade och används i ett antal kommuner (Stenlund Nilsson och Tyskeng, 2003; Stenlund Nilsson och Mårtensson, 2003). Avdelningarna Energisystem och Industriell miljöteknik, har tidigare diskuterat ett samarbete kring området energisystemplanering. Målet har varit att kombinera olika synsätt för att analysera hur ett ekonomiskt fördelaktigt energisystem med liten miljöpåverkan uppnås. Samarbetet har varit tänkt att bestå av ett arbetssätt där en traditionell energisystemoptimering kombineras med användning av metoder som beaktar miljöpåverkan i ett livscykelperspektiv. Industriell miljöteknik ingår år i ett delprojekt inom forskningsprogrammet miljöstrategiska verktyg (MIST) tillsammans med deltagare från Forskningsgruppen för miljöstrategiska studier (med deltagare från KTH och FOI), Stockholm och Internationella Handelshögskolan i Jönköping. Delprojektets mål är att utveckla dagens planeringsprocesser för att ge ett miljömässigt bättre beslut. Energiplanering har valts som studieobjekt då det är ett område med stor miljömässig relevans. Arbetet avses att 1 Externa kostnader beskriver de samhällsekonomiska kostnader som uppstår av en aktivitet, exempelvis energiproduktion, och som normalt inte beaktas, till exempel miljöpåverkan och sysselsättningseffekter. 1

16 Kapitel 1 Inledning genomföras i samarbete med lokala beslutsfattare som är i början av arbetet med en ny energiplan. Forskningen kommer att fokusera dels på användningen av verktyg för strategisk miljöbedömning (SMB) och dels på verktyg för att öka allmänhetens deltagande. Inom projektet kommer en SMB-process att genomföras. En SMB är en process som ska utmynna i en rapport som beskriver vilken påverkan på miljön åtgärder enligt planen kommer att ha. Det ska även redovisas olika alternativ inklusive ett nollalternativ och det ska visas att samråd skett samt att dess resultat tagits hänsyn till. Slutligen ska valet av alternativ motiveras. Föreliggande examensarbete har tillkommit som det första steget i energiplaneprocessen, som en förstudie och nulägesbeskrivningen av det lokala energisystemet. Arbetet kommer att utföras i samarbete mellan avdelningarna Industriell miljöteknik och Energisystem vid institutionen för konstruktions och produktionsteknik, Linköpings universitet. Därtill kommer Finspångs kommun ingå som studieobjekt. Finspångs kommun är en industrikommun (Svenska kommunförbundet, 2003), i norra Östergötland, som är relativt glesbefolkad med sina omkring invånare. Kommunen har beslutat om att förnya sin översiktsplan och energiplan. Energiplanearbetet kommer att utföras först och fungera som utgångspunkt för det vidare översiktsplanearbetet. 1.2 SYFTE Syftet med examensarbetet är att göra en nulägesbeskrivning och analys av energisystemet i Finspångs kommun. Nulägesbeskrivningen ska fungera som bakgrundsinformation till energiplaneringen i kommunen och till den SMB som utförs inom forskningsprojektet, MIST, för energiplanen i kommunen. Nulägesbeskrivning ska ge en beskrivning av energisystemet och dess miljöpåverkan. För analys av miljöpåverkan används livscykelanalys (programvara SimaPro), som valts i samråd med övriga medverkande i forskningsprojektet. Ett delsyfte är även att diskutera möjligheterna till att kombinera olika verktyg för analys av lokala energisystem, med ursprung i ett systemanalytiskt synsätt och studera såväl energiflöden och omvandlingssteg som miljöpåverkan. Det kombinerade modellverktyget ska utgå från befintliga verktyg: Livscykelanalys (SimaPro) och för energisystemmodellering MODEST (Där MODEST valts med tanke på tidigare studier av energisystemet). Den kombinerade modellen ska även vara flexibel för att kunna studera olika alternativ och scenarier för energisystemet och dess miljöpåverkan. 2

17 Kapitel 1 Inledning 1.3 Problemformulering Utifrån syftet är följande delproblem utformade: Analysverktyg Vilka miljöproblem kan härledas till energianvändning, vad ger upphov till dessa, vilka är viktigast att få med? Vilka verktyg används för miljösystemanalys, samt vilka används speciellt med anknytning till energi? Vilka verktyg används för energisystemanalys, i vilket sammanhang och hur används de? Hur kan man kombinera miljö- och energisystemanalys? Vilka förutsättningar finns i MODEST (linjärprogrammeringsmodell) för att modellera miljöpåverkan? Hur kan hopkoppling mellan SimaPro (livscykelanalysverktyg) och MODEST ske? Vilka indikatorer på miljöpåverkan ska studeras och hur ska de analyseras? Nulägesbeskrivning Vad är en energiplan och vad ska en nulägesbeskrivning innehålla? Hur ser Finspångs energisystem ut? Vilka förutsättningar har Finspångs kommun; gällande t.ex. befolkning, boende, näringsliv, som påverkar energisystemet? Vilken miljöpåverkan har Finspångs energisystem? Vilken förbättringspotential finns? 1.4 Avgränsningar Här redovisas övergripande avgränsningar, ytterligare begränsningar redovisas även inom respektive avsnitt i rapporten. Vid studier av Finspångs energisystem används befintlig statistik över energianvändning och befintliga livscykelanalyser. Känslighetsstudier utförs ej på miljöbedömningsresultatet, men en diskussion om styrkor och svagheter förs. Fokus är på teknisk/naturvetenskaplig kartläggning, andra parametrar såsom aktörer, politiska och sociala aspekter m.m. utreds ej närmare. Valet av verktyg givna, men angreppssätt för användning av dessa utvecklas. Hoppkopplingen mellan MODEST och SimaPro diskuteras bara teoretiskt, tillämpas ej. 3

18 Kapitel 1 Inledning 1.5 Disposition I detta avsnitt följer en redovisning av rapportens upplägg (se Figur 1). Upplägget sammanfaller med den arbetsgång som använts och speglar därmed den metod som använts. Bakgrund och Syfte kapitel 1 Teoridel kapitel 2 Metod kapitel 3 Nulägesbeskrivning= Resultat kapitel 4 Diskussion Slutsatser, syntes kapitel 5, 6 Figur 1 Rapportens disposition Arbetet börjar med att i kapitel 1 ge en bakgrund och syfte till examensarbetet. I kapitel 2 ges en teoretisk bakgrund till problemet. Först ges en allmän beskrivning av kommunal energiplanering och energisektorns miljöpåverkan ur ett livscykelperspektiv. Därefter beskrivs miljösystemanalytiska och energisystemanalytiska verktyg, både allmänt om systemanalys som metod, med för- och nackdelar, och något mer detaljerat för några verktyg. I kapitel 3 beskrivs metoden för framtagandet av nulägesbeskrivningen av Finspångs energisystem. Följande kapitel (4) består av nulägesbeskrivningen det vill säga resultatdelen. Nulägesbeskrivningen är utformad för att kunna läsas separat. En introduktion till kommunen och dess allmänna förutsättningar ges först. Detta bildar en bakgrund när sedan i nästa avsnitt kommunens energisystem beskrivs med utgångspunkt från en kommunal energibalans. Miljöbedömning görs, resultat redovisas samt analys av dessa görs. I kapitel 5 diskuteras sammankopplingsmöjligheter mellan energi- och miljösystemanalytiska verktyg samt hur detta kan leda till ett bättre beslutsunderlag. I de sista kapitlen görs mer allmänna analyser av hela arbetet och slutsatser dras. 4

19 Kapitel 2 Energiplanering med ett miljö- och energisystemanalytiskt angreppssätt 2 Energiplanering med ett miljö- och energisystemanalytiskt angreppssätt Detta kapitel är en litteraturgenomgång och sätter in de tilldelade metoderna i ett sammanhang samt motiverar verktygens relevans. Först redovisas vilka lagkrav som finns på energiplanering samt vad en nulägesbeskrivning bör innehålla. Avsnitt om vilka miljöproblem som kan kopplas till energisektorn följer. Därefter beskrivs först allmänt systemanalys och dess verktyg och sedan miljösystemanalytiska verktyg med en fördjupning för livscykelanalys. Efter det görs även en genomgång av energisystemoptimeringsmodeller, med fokus på MODEST. Slutligen diskuteras systemgränser vid systemanalys. 2.1 Kommunal energiplanering Lagen om kommunal energiplanering (Näringsdepartementet, 1998) anger att kommunen ska verka för att främja hushållning och verka för en säker och tillräcklig energitillförsel. För att göra det ska samarbete ske med stora aktörer inom området och andra kommuner. Ett aktuellt dokument, energiplan, över strategi för tillförsel, distribution och användning ska finnas. Energiplanen ska även innehålla analyser om dess påverkan på miljön, hälsan och hushållning med mark och andra resurser. Lagen om energiplanering kom till i oljekrisens Sverige och dess ambition var då att i första hand kunna tillgodose behovet av energi. Förutom med produktionsplanering kan detta ske med ett minskat behov, hushållning. I ett senare skede, 1991, infördes även krav på analys av miljöpåverkan. Detta då man genom planen har stora möjligheter att påverka energisektorns miljöpåverkan. Kommunerna kan även ha många andra viktiga roller i samhället, förutom planeringsinstans (Nutek, 1991): som informatörer, genom bland annat energirådgivning, myndighetsutövande och som energiproducenter, av t.ex. fjärrvärme. Kommunerna är även energianvändare, genom lokaler och fastighetsbolag. Genom dessa roller har de en påverkansmöjlighet som gör att planen kan få genomslagskraft. En granskning av ett antal utförda energiplaner visar dock på att miljöbedömningar inte finns med i någon större omfattning och vanligen i ganska allmänna ordalag (Stenlund Nilsson och Tyskeng, 2003) Det finns idag inga tillämpningar inom energiområdet med krav på formella strategiska miljöbedömningar (SMB) och inga riktlinjer för dessa tillämpningar. Men SMB har framöver potential för att förbättra beslutsfattandet mot hållbar utveckling, se vidare om SMB i kapitel 2.4. I ett EU-direktiv (2001/42/EG) finns ett beslut om att det ska införas SMB för planer och program där det kan vara till nytta, från 2004 (Naturvårdsverket, 2001). En av de planer som Naturvårdsverket anser ska använda sig av SMB, enligt detta direktiv, är energiplaner Nulägesbeskrivning I en handbok om energiplanering (Johansson, 2001a) beskrivs nulägesbeskrivningens roll som att den ska ange utgångspunkt för mål och handlingsplan, kunna fungera som bas vid analys av framtida alternativ samt ge idéer till frågeställningar att ta upp. För att uppnå detta bör nulägesbeskrivningen presentera data för energisystemet och utsläpp samt visa på trender i energisystemets utveckling. Vidare bör fokus ges på viktiga energi- och miljöfrågor, styrkor och svagheter. Annat som kan vara en del av nulägesbeskrivningen är frågor som rör användningen och attityder till energisystemet 5

20 Kapitel 2 Energiplanering med ett miljö- och energisystemanalytiskt angreppssätt (Joanneum Research, 2000). Det kan t.ex. var sådana saker som användningsmönster, invånarnas syn på energi, hur energifrågor hanteras i kommunens verksamhet och hur energifrågor undervisas i skolan. I detta examensarbete kommer dock fokus i nulägesbeskrivningen vara på de tekniska/naturvetenskapliga delarna. 2.2 Miljöpåverkan knuten till energiproduktion I lagen om energiplanering påbjuds energihushållning. Två huvudskäl till energi- och resurseffektivisering kan ses: Knapphetsskäl, d.v.s. resurserna finns i ändlig mängd, och miljöskäl. Miljöskälen anses vara de viktigaste motiven för energi- och resurseffektiviseringen. Miljöeffekter kan vara av lokal, regional och global natur. Lokala effekter är ofta lättupptäckta och källan lätt att identifiera, till exempel utsläpp av partiklar. Regionala effekter, såsom försurning, kommer från ett flertal diffusa källor. Globala problem är komplexa, exempelvis global uppvärmning, och oberoende av var utsläpp sker. Energisektorn ger påverkan i alla dessa kategorier. Energikedjan, det vill säga de steg som följer från naturresurs till slutlig användning av energitjänst, ser i princip ut som Figur 2. Energikälla Råolja Uran Utvinning Gruva Uttag av biomassa Energiomvandling Raffinanderi Värmeverk Energibärare Värme Bensin Distribution Elnät Fjärrvärme Fordon Användning Panna Fordon Glödlampa Tjänst Uppvärmning Belysning Figur 2 Principskiss över energikedjan från energikälla till energitjänst, med exempel i varje länk (modifierat Naturvårdsverket, 2000). I energikedjan sker miljöpåverkan i alla faser: vid utvinning, energiomvandling, distribution och användning. I utvinningen tas stora mängder material ut och markanvändningen är i vissa fall stor. Under användningsfasen och omvandlingsfasen är emissioner från förbränning en stor källa till miljöpåverkan. Hur stor den totala miljöpåverkan blir beror även på hur effektiv energikedjan är. I slutändan är det en energitjänst man vill ha med så liten resursförbrukning och miljöpåverkan som möjligt. I Naturvårdsverkets rapport Mål för energianvändningen sker en diskussion om behovet av energianvändningsmål, t.ex. energianvändning per invånare (Naturvårdsverket, 2000a). Man finner att sådana mål kan vara av godo men de bör vara underordnade miljömålen och användas som ett medel för att nå dessa. Energisystemets sammansättning är dock av stor betydelse för möjligheten att nå de 15 nationella miljökvalitetsmålen, som riksdagen satte upp 1999 för att nå en ekologiskt hållbar samhällsutveckling. Målen är en uppdelning av de övergripande målen för ekologisk hållbar utveckling: skyddet av miljön, hållbar försörjning och en effektiv användning av energi och andra naturresurser. Det bör påpekas att begreppet hållbar utveckling i stort även innefattar en ekonomiskt och socialt hållbar situation. De nationella miljökvalitetsmålen används även för att ställa upp mål på regional och lokal nivå. 6

21 Kapitel 2 Energiplanering med ett miljö- och energisystemanalytiskt angreppssätt Statens energimyndighet deltar som sektorsmyndighet i arbetet med att nå miljökvalitetsmålen (STEM, 2003b). Myndigheten finner beröringspunkter mellan energisektorn och samtliga målen men främst de som direkt kan förknippas med luftföroreningar från förbränning. De fyra som är särskilt prioriterade är: frisk luft, bara naturlig försurning, begränsad klimatpåverkan och god bebyggd miljö. Även övergödning kan häröras från förbränning men lantbruket är den dominerande källan. Nedan följer en kort genomgång av de fyra prioriterade miljökvalitetsmålen samt hur de berör energiområdet (STEM, 2003b): Frisk luft Luften ska vara så ren att människors hälsa samt djur, växter och kulturvärden inte skadas. För att uppnå detta har riksdagen ställt upp ett antal delmål vad gäller koncentrationer i luft av svaveldioxid (SO 2 ), kväveoxid (NO x ), marknära ozon (O 3 ) och flyktiga organiska ämnen (VOC). Men även andra emissioner än dessa kan ha negativ påverkan. Bara naturlig försurning Försurningen skall inte vara större än vad mark och vatten tål samt nedbrytning av infrastruktur, kulturföremål och byggnader ska inte vara onaturligt snabb. Detta skall uppnås genom minskade kväve- och svavelutsläpp (NO x och SO x ). Begränsad klimatpåverkan Halten av växthusgaser i atmosfären ska stabiliseras på en acceptabel nivå, för detta krävs minskade utsläpp av växthusgaser, t.ex. koldioxid (CO 2 ), metan (CH 4 ) och lustgas (N 2 O). God bebyggd miljö Bebyggd miljö ska var god och hälsosam livsmiljö samt medverka till en lokalt och globalt god miljö. De delmål som berör energi är att planering skall ske för: energieffektivisering, hur förnybara energiresurser ska användas och utbyggnad av produktionsanläggningar för dessa samt fjärrvärme främjas. Dessutom eftersträvas en minskad energianvändning i bostäder och lokaler. 7

22 Kapitel 2 Energiplanering med ett miljö- och energisystemanalytiskt angreppssätt 2.3 Systemanalys Det som i avsnitt 2.2 beskrevs som en energikedja, för att visa på miljöpåverkan under olika steg, kan även beskrivas som ett system. Ett system (Figur 3) är enligt definition ett antal komponenter och sambanden mellan dessa samt att det kan avgränsas mot omgivningen (Ingelstam, 2002). Omgivning Systemgräns System Energikälla/ Utvinning Omvandling Användning Omvandling Användning Energikälla/ Utvinning Användning Energikälla/ Utvinning Omvandling Omvandling Användning Figur 3 Ett system med komponenter (Källa, omvandling och användning m.m.) och samband mellan dessa samt systemgränser (Modifierad med energikomponenter, Ingelstam, 2002). Ofta har man ett stort komplext system där man kan få fram kunskaper om många detaljer. Det kan då vara svårt att få en klar bild av helheten. Systemanalys är ett angreppsätt för problemlösnings av sådana frågeställningar. Den är ofta tvärvetenskaplig, använder sig av vetenskapliga och systematiska metoder och tillämpar vetenskapliga kriterier. Systemanalysverktyg studerar frågeställningen utifrån ett vidare perspektiv. Man studerar exempelvis inte enbart vilken prestanda en enskild produktionsanläggning har utan studerar hela systemet. Detta gör att det finns bättre förutsättningar att undvika en suboptimal 2 lösning. En viktig punkt i systemanalys är även klargörandet av systemgränser och hur dessa påverkar resultatet, se vidare i kapitel 2.6. Systemanalysmodeller kan ha olika angreppssätt, man kan studera ett system från två håll. Antingen utgår man från en översiktlig modell och studerar detaljer där så behövs, Top-down eller så utgår man från detaljer och bygger upp ett system därur Bottomup. En uppdelning av systemanalysverktyg kan även ske i följande kategorier (Naturvårdsverket, 1999): 1. Deskriptiv analys av naturliga, tekniska och sociala system med utgångspunkt från mer eller mindre explicit systemansats 2. Preskriptiv beslutsfattarorienterad systemanalys som innebär analys av beslutssituationen enligt ovannämnda karaktäristiska 3. Algoritmisk analys och syntes av data 2 Suboptimering innebär t.ex. optimering av delar i ett system utan att beakta hela systemets prestanda. 8

23 Kapitel 2 Energiplanering med ett miljö- och energisystemanalytiskt angreppssätt Systemanalys och preskriptiva systemanalysverktyg kan dock inte på något sätt ersätta ett vanligt beslut, eftersom det i alla beslutssituationer finns ett inslag av subjektiv värdering. Men den kan ge stöd vid beslut och att utföra analysen ger i sig ökad kunskap om systemet. Systemanalys kan tydliggöra vad som är kunskap och vad som är värderingar. Detta möjliggör en systematisk hantering av dessa värderingar och på ett tydligare sätt se vad olika värderingar kan ge för olika beslutsalternativ. En av de största fördelarna med systemanalys är även att man genom dess tvärvetenskap kan värdera beslutsalternativ från flera synvinklar samtidigt. T.ex. tekniska data tillsammans med värderingar av miljövärden och medborgaråsikter. Det är preskriptiva metoder som kommer studeras närmare i nästkommande avsnitt där en genomgång görs av verktyg med fokus på miljö och energi. 2.4 Miljösystemanalytiska verktyg En genomgång av miljösystemanalytiska verktyg har gjorts av Naturvårdsverket (1999). I den ges en kort introduktion till ett antal verktyg och de diskuteras i ett gemensamt sammanhang utifrån olika aspekter. I Naturvårdsverkets rapport tas preskriptiva verktyg upp. En uppdelning är där gjord i fem kategorier efter i vilka beslutssituationer olika verktyg är tillämpbara samt vilka aspekter som verktygen beaktar, se Figur 4. De kategorier som kan anses som intressanta i detta examensarbete är Policy, plan, projekt och eventuellt produkt, där produkten är energitjänst. Energisystemet som studeras är lokalt men fokus är inte på regionen utan på planen eller produkten. De aspekter som är av intresse i den här studien är både naturresurser och miljöpåverkan medan samhällsekonomiska aspekter utelämnas. SMB, MKB LCA Figur 4 Verktygen har delats in med avseende på deras fokus, dvs vilket objekt som studeras och som påverkan relateras till, samt vilka typer av påverkan de tar upp (modifierad: Naturvårdsverket 1999). 9

24 Kapitel 2 Energiplanering med ett miljö- och energisystemanalytiskt angreppssätt De verktyg som då kan ses som intressanta (Figur 4) är för policy, plan, projekt : SMB (Strategisk miljöbedömning) och MKB (Miljökonsekvensbeskrivning) samt för produkt, LCA (Livscykelanalys). MKB och SMB är relativt lika verktyg men medan SMB används för policy, plan används MKB för projekt. I detta examensarbete och i det fortsatta forskningsprojektet studeras energiplanen och denna tillhör kategorin policy, plan. Därför studeras SMB nedan medan beskrivning av MKB utelämnas. Nedan studeras även LCA Strategisk miljöbedömning allmänt och verktyg Strategisk miljöbedömning (SMB) används för att tidigt och systematiskt få med miljön i strategiska beslutsprocesser. En SMB är en process som ska utmynna i en rapport som beskriver vilken påverkan på miljön åtgärder enligt planen kommer att ha. Även olika alternativ ska redovisas inklusive ett nollalternativ och det ska visas att samråd skett samt att dess resultat tagits hänsyn till. Slutligen ska valt alternativ motiveras (Naturvårdsverket, 2000b). Ett exempel på arbetsgång i SMB (modifierat Finnveden et. al. 2003): 0. Delaktighet och samråd är en viktig del i en SMB process. Detta ska komma in vid flera tillfällen under processens gång. 1. Definition av objektet (jämför engelskans screening ) -Vad ska studeras och med vilka systemgränser? 2. Formulera alternativ -Alltid ett nollalternativ och ett antal framtida alternativ 3. Scenarieanalys -Olika scenarier för omgivningens utveckling 4. Miljöanalys (vetenskaplig del, kvantitativ) -Vilken miljöpåverkan ger de olika alternativen i de olika scenarierna? - Vikta ihop miljöpåverkan till kategorier 5. Värdering - Värdera de olika miljöpåverkanskategorierna mot varandra - Värdera de olika alternativens miljöpåverkan mot varandra 6. Slutsats -Val av alternativ -Sammanväg med andra faktorer såsom ekonomi och politik Vid arbetet bör någon slags känslighetsanalys genomföras då framtiden nästan alltid får ses som osäker. Övriga krav på SMB är bland annat att den ska vara transparent, systematisk och relevant så att man skall våga lita på processens resultat. Samt att den är så pass enkel att genomföra att metoden verkligen används i praktiken. Finnveden et. al. (2003) beskriver verktyg som används för SMB inom energiområdet. Finnvedens urval utgår från de verktyg som är välkända och som tidigare använts inom energisektorn. I detta examensarbete är verktyg rörande miljöanalys intressanta (se Tabell 1). En viss värdering/analys av resultatet kommer göras men detta är till stor del användaren av resultatets uppgift, eftersom det steget inte är vetenskapligt objektivt. I detta examensarbete görs värderingen av kommunala beslutsfattare i samarbete med övriga medverkande i den fortsatta SMB-processen. 10

25 Kapitel 2 Energiplanering med ett miljö- och energisystemanalytiskt angreppssätt Tabell 1 Kända metoder inom SMB som använts inom energiområdet enligt Finnveden (2003). Metoder för analysdelen Förklaring Steg i SMB LCA (livscykelanalys) Bred syn på miljöpåverkan från en produkts hela livscykel Analys Värdering IOA (input-outputanalys) Räknar på in och utflöden till ett Analys land eller en sektor Riskbedömning Olyckors frekvens och Analys konsekvenser Impact-path Följer kedjan från aktivitet till konsekvens, specialfall av Analys Värdering riskanalys. Ekologisk konsekvensbedömning Påverkan på ekologin, inga bra verktyg finns enligt författarna Analys Faktorer som påverkar val av verktyg är användningsområdet. Vid undersökning av kritiska punkter i ett system är kvalitativa metoder bra medan vid val mellan olika alternativ krävs kvantitativa metoder. Arbetet i examensarbetet bör därmed fokusera på kvantitativa metoder då metoden är tänkt att kunna användas för att studera trender. Andra saker att tänka på vid val och utförande av metod är krav på: platsberoende, tidsspecificering, systemgränser samt typ av studerade effekter och påverkan. Av analysverktygen i tabellen ovan utläses tre huvudsakliga (relativt heltäckande) alternativa metoder: IOA, LCA och impact-path. IOA används främst för regioner, varav enligt resonemang i föregående avsnitt om användningsområden IOA inte är lämplig för analysen i detta examensarbete som studerar produkten energi. Artikelns genomgång visar att de tillgängliga verktygen oftast täcker in miljöpåverkan från emissioner medan olycksrisker och påverkan på ekosystemet och landskap ofta förbises. Riskbedömning och ekologisk konsekvensbedömning skulle därmed kunna användas som ett komplement till en LCA. Både LCA och impact-path är kvantitativa metoder men den senare metoden får ses som mer arbetskrävande då den är platsspecifikare och går längre vad gäller bedömningen av effekter. Värdering och viktning kan ske utifrån olika metoder. I artikeln nämns ekonomisk värdering, värdering i markanvändning, expertpaneler eller värdering utifrån miljömål Livscykelanalyser Livscykelanalyser allmänt Livscykelanalys är i dag en vedertagen metod och grunderna för dess uppbyggnad är i stor grad lika i de flesta beskrivningar. Detta avsnitt är skrivet med innehållet i boken, En liten lärobok om livscykelanalys (Lindahl, Rydh och Tingström, 2002) i minnet. En livscykelanalys används för att beskriva en produkts miljöpåverkan från uttag av resurser till resthantering, från vaggan till graven. Den består av huvudstegen definition av mål och omfattning, inventering, miljöpåverkansbedömning och en analysdel. Mål och omfattning En genomgång av varför livscykeln genomförs och vilka krav som ställs på den. En funktionell enhet, den funktion man vill studera, definieras. Val av systemgränser görs, 11

26 Kapitel 2 Energiplanering med ett miljö- och energisystemanalytiskt angreppssätt dessa kan innebära avgränsningar mot natursystem, geografiskt, tidsmässigt och mot andra tekniska system. Kvalitetskrav på data ställs upp med avseende på specificering vad gäller tids-, geografisk- och teknologinivå relevans. Inventering Datainsamling och beräkningar för relevanta in- och utflöden till produktsystemet sker. Till dessa data bör även metadata 3 eller källhänvisning finnas. Tidsmässigt så ligger normalt den största arbetsinsatsen under denna fas. Även allokering av processer som delas med andra livscykler utförs. Miljöpåverkansbedömning För miljöpåverkansbedömning så införs ett antal miljöeffektkategorier eller en indikator som anses representera miljöeffektkategorin. Miljöeffektkategorierna representerar var för sig någon slags miljöproblem. Olika indata från inventeringen kan knytas till olika miljöproblem, denna sortering betecknas klassificering. Inom varje miljöeffektkategori gör sedan en kvantifiering av de ingående datakategoriernas bidrag, karakterisering. En värdering kan sedan göras efter vilken vikt de olika miljöeffektkategorierna har för miljön i stort. Detta är dock en subjektiv bedömning och ingen vedertagen standard finns. Detta gör att detta steg ofta inte ingår i livscykelanalyser. Resultattolkning Utifrån det resultat man får fram kan man utvärdera målet med arbetet. Man bör då ta hänsyn till osäkerheter i modellen samt känslighet för ändringar i indata, antingen kvalitativ eller kvantitativt. Man kan med hjälp av livscykeln och andra data, till exempel ekonomiska, utföra en analys av möjliga förbättringar i produktens livscykel. Livscykelanalyser av energi Livscykelanalyser för fjärrvärme en förstudie (Johansson, Finnveden, 2002) är en genomgång av metoder och systemavgränsningar vid livscykelanalyser. I denna framgår att det finns många studier gjorda på energiproduktionsanläggningar i Sverige, men även att det saknades en LCA för hela fjärrvärmesystemet från utvinning av bränsle till kund inklusive byggnader m.m.. De flesta livscyklarna innehåller bara utsläpp från bränsleproduktion och driftsfasen, då dessa steg är de som har störst inverkan. En genomgång av ett stort antal livscykelanalyser är gjord av IVL (1999ab) och en sammanställning är gjord med miljöfakta för olika bränslen och användningsområden. Vid livscykler av energisystem kan i stort de olika ingående energiproduktionsanläggningarnas livscykler adderas. Dock kräver detta större krav på systemgränser och allokeringar, så att inga flöden dubbelbokförs (Kuemmel, Krüger Nielsen, Sørensen, 1997) Indikatorer Många fenomen i samhället som man vill studera är komplexa. Många olika parametrar kan studeras för ett fenomen, några av dessa ger en särskilt bra bild av tillståndet och kan fungera som indikatorer (OECD,1994). Nedan beskrivs några krav på indikatorer och hur de används. 3 Metadata betyder data om data. Specifikation av datakvalitet och representation, vad gäller t.ex. tid och tekniknivå. 12

27 Kapitel 2 Energiplanering med ett miljö- och energisystemanalytiskt angreppssätt I och med att indikatorerna ska kunna ge en bra bild av fenomenet så behöver de uppfylla vissa krav. Följande kriterier kan till exempel ställas på en lämplig indikator (OECD, 1994): ge en representativ bild vara enkel och kunna visa tidsserier samt jämförelser mellan olika platser ha ett referensvärde (t.ex. medelvärde i landet) grunda sig på vetenskap databehov tillgängligt Indikatorer kan användas för att påvisa tillstånd i olika delar av en orsak-verkankedja. En klassificeringsmetod för miljöindikatorer, som kan användas på de indikatorer som ges av miljöanalytiska metoder, är DPSIR (Miljödepartementet, 2000): Drivkrafter ex. bostadsyta per person Påverkan ex. emissioner från elektricitetsproduktion Status ex. koncentrationer av föroreningar i miljön Inverkan ex. antal cancerfall Respons ex. användning av mer förnyelsebara ämnen Ytterligare beskrivning av de olika klassificeringsalternativen och relationen mellan de olika klasserna ges i Figur 5 nedan. Drivkrafter Aktiviteter bakom -energianvändning -transporter Respons Åtgärder -sjökalkning -rostskydd Påverkan Orsaken -surt nedfall -emissioner Inverkan Konsekvenser -cancerfall -korrosion Status Tillstånd -radonhalt -ph i sjö Figur 5 DPSIR-modellen för klassificering av indikatorer (modifierad, SOU 2000:52). Ett av huvudsyftena med modellen är att göra det möjligt för beslutsfattare att få en bild av orsakskedjorna som är aktuella i arbetet med miljöproblem (SOU 2000:52). DPSIR kan alltså ses som ett sätt att länka ihop samhället och miljön på ett systematiskt vis. Impact-path ger indikatorer på påverkan, status och inverkansnivån medan LCA ger indikatorer på enbart påverkan och inverkan. Studier av dessa indikatorer kan sedan leda till åtgärder, respons. Risken är att även åtgärder då riktas på att minska påverkan och status men ej på drivkraftnivån. Det är i så fall en brist men förstås genom att då krävs en större omställning av värderingar, livsstil m.m.. En ökad användning av SMB 13