Innovationer för hållbara energisystem LARS J. NILSSON - MILJÖ-OCH ENERGISYSTEM, LTH, LUNDS UNIVERSITET

Transkript

1 Innovationer för hållbara energisystem LARS J. NILSSON - MILJÖ-OCH ENERGISYSTEM, LTH, LUNDS UNIVERSITET

2 Varför teknik-och innovationspolitik?

3

4 IPCC SPM.4 Mitigation pathways and measures in the context of sustainable development

5 IPCC SPM.4 Utsläppsbanor och åtgärder Scenarios reaching atmospheric concentration levels of about 450 ppm CO2eq by 2100 [ ] include substantial cuts in anthropogenic GHG emissions by mid century [ ] Scenarios reaching these concentrations by 2100 are characterized by lower global GHG emissions in 2050 than in 2010, 40% to 70% lower globally, and emissions levels near zero GtCO2eq or below in In scenarios reaching 500 ppm CO2eq by 2100, 2050 emissions levels are 25% to 55% lower than in 2010 globally. [ ] scenarios reaching 450 ppm CO2eq are also characterized by more rapid improvements of energy efficiency, a tripling to nearly a quadrupling of the share of zero and low carbon energy supply from renewables, nuclear energy and fossil energy with carbon dioxide capture and storage (CCS), or bioenergy with CCS (BECCS) by the year

6 Final energy (EJ/a) Scenarier för hållbar energiförsörjning IEA-ETP, Google, WWF/Ecofys, EU-KOM Source: Ecofys Nuclear Coal Natural gas Oil Bio: Algae Bio: Crops Bio: Comp.Fellings* Bio: Traditional Bio: Resid.&Waste Hydropower Geo: Heat Geo: Electricity Solar thermal Conc. solar: Heat Conc. solar: Power Photovoltaic solar Wave & Tidal Wind: Off-shore Wind: On-shore

7 Några viktiga aspekter på energiframtiden Mycket och snabb energieffektivisering i alla sektorer Energieffektiv bebyggelse, lokal förnybar energi, viss elektrifiering, nya moln? Transporter: biodrivmedel, elektrifiering och elektrobränslen Basindustrin: elektrifiering, elektrobränslen och/eller CCS Variabel förnybar elproduktion för transmission och distribution i stora (super) och smarta (flexibel efterfrågan) nät Ökad integration mellan tillförselsystem (elförsörjning, uppvärmning/fjärrvärme, drivmedel för transporter) och med användarsidan Sociala normer, konsumtion och beteende

8 Några tankar om innovation, och om energi och innovationer En helhetlig innovationspolitik (push och pull, och integrerad över politikområden) Förståelse av komplexitet rörande teknik, system, sammanhang, logiker, förändringsprocesser, marknader, aktörer, användarbehov, sociala normer, timing, etc. Långsiktighet och basics (PV, LED, ICT, m m springer ur grundläggande halvledarforskning) För mycket fokus på komponenter och materiella (export-) produkter vs. system och värdeskapande immateriella delar Det går att välja vinnare Det är problematiskt med etablerade spelare Kan blockera, agera kortsiktigt, andra/nya aktörer kan vara bättre, men ibland måste de med

9 En helhetlig innovationspolitik Skapa efterfrågan har visat sig viktigt på flera områden (förbud, offentlig upphandling, konsumentkrav, etc.) Klorfritt papper (tyska konsumenter), SNF-BMV Uppgradering av biogas (Kristianstad kommun) BELOK (fastighetsägare) Nischer och experimenterande är viktigt (men räcker inte) Förbud mot kommunala särkrav utöver BBR!?

10 International (UNFCC, WTO, WB, Treaties, etc) CDM EU and Federal policies Education Fiscal policy Building regs Infrastructure National RES-policy Regional (e.g., Bundesländer) policy Agriculture Industrial policy Policy Domains Including flanking policies to handle unintended side effects Local/municipal planning and ordinances Multiple (jurisdictional) levels Jurisdictions in different policy domains may be at different levels (tax is typically national and permits/planning is local). An important flanking policy is for handling unsustainable land/biomass-use.

11 IPCC SPM.4.2 Sektorsbeskrivningarna framhåller samspel med andra nyttor, mål och politikområden

12 En praktikers tankar kring policy DG-Energy official, 2011: PS an interesting question is the extent to which the different approaches are in competition, complementary or simply additional to each other. Does the promotion of fuel efficient or electric cars undermine efforts to get people to walk, cycling or use public transport? Debates seem to be carried out in terms of competition between policies, while my sense from a policy perspective is that the problems are so difficult and our knowledge about 'what works' so limited that it makes sense to try to implement several different solutions simultaneously.

13 California electricity crisis Started as IEA One-Watt Initiative in 1999, promoted by Alan Meier at LBL

14 Förståelse för komplexitet och sammanhang Bredare sammanhang, allt spelar roll: HVDC och mobiltelefoni (geografi) Bredbandsutbyggnad och nya branscher Svensk sjukvård och läkemedelsindustri, tandvårdsförsäkring och implantat Arbetsmiljökrav: TCO-märkning, vattenbaserade lacker/färg Hur sker och drivs teknikutvecklingen i andra sektorer (t ex Lijon batterier och kraftelektronik) eller är vi ensamma i energisektorn (t ex CCS)? Ledtider för lampor kontra masugnar Marknader/aktörer för solceller kontra bioraffinaderier

15 Långsiktighet och grundforskning Grundläggande forskning och grundläggande ämnen såsom matematik, kemi, fysik, reglerteknik, statistik, m m är fortfarande viktigt Den första transistorn 1948 (Bell Labs), starten för Silicon Valley, IBM bildas 1968, (ett av) världens största företag 1988 FoU idag lägger grunden för åtgärder och investeringar 2030 och 2040 (vad behöver vi då?)

16 Att välja vinnare Inom energi finns ett begränsat antal primära energikällor, ett begränsat antal energibärare och fysikens lagar. Exemplet värmepumpar Vattenfalls solprojekt (197?) valde mark/bergvärme som en vinnare (sen tog det år) Exemplet solvärme för oljeersättning Specifika hinder kräver specifika beslut eller riktade styrmedel Politik är inte teknikneutral (men kan vara blind för teknik)

17 Det teknikneutrala elcertifikatsystemet Solar Wind Hydro Peat Biomass

18 Germany s RE-electricity

19 Komponenter och system, (im)materiella värden? Solceller i Tyskland Vinkraftverk (Svenska tillverkare?) Belysning (Lampor eller system)? Mobiltelefoner i globala värdekedjor

20 Källa: Yrkkö och Rouvinen, 2013

21 Etablerade spelare Energieffektiviseringstjänster Vindkraft Smarta nät? Bioekonomin? Innovationsagendor? Fjärrsyn? Vindforsk? CERBOF?

22 Olika syn på statens roll och styrning Ett synsätt: Staten skall endast lägga sig i om det finns ett marknadsmisslyckande (t ex miljökostnad, för lite FoU eller information) för att korrigera och förbättra marknaden så att den blir mer effektiv. Generella marknadsbaserade och teknikneutrala styrmedel för CO2 är effektivast Ett annat synsätt: Staten har en viktig roll i att styra och driva en övergång till hållbara energi- och transportsystem och för långsiktig omställning av samhället. Det behövs multi-mål, sekventiella och långsiktiga policystrategier för hållbara städer, transporter, etc. Source: Kronsell, Hildingsson och Khan, 2012

23 Lite om läget enligt IPCC WGIII SPM

24 Tack

25 Governance approaches Provide clear and stable direction Develop long term innovation and industrial development policies aimed at preparing for deep emission reductions post 2020 and Selected areas can be targeted, winners picked. Explore and develop mechanisms for greater transparency, participation and monitoring of policy in a transition context. Reconsider whether existing administrative structures, organisations and jurisdictions in government are well suited to govern the transition. Mechanisms for coordination between levels, sectors and different policy domains. Scenarios as mechanisms for learning and strategizing about policy, as well as for policy integration? Create new pathways and long term lock-in situations that are consistent with low carbon transitions. Stable investment conditions. Some countries consider climate legislation.

26 Technology, institutions, and multiple goals: a need for broad transition strategies New/better transport fuels and vehicles through technology, innovation and deployment policies Changes in travel patterns, choice of travel mode, acceptance for e-mobility, distance work Policy packages to nudge towards more sustainable patterns (taxes, congestion charges, parking fees ) Planning approaches e.g., integrated planning, economic evaluation tools, four step principle (demand, efficiency, minor and major investment) Policy paradigms e.g., accessibility instead of mobility, and consideration long term goals Visions and missions: from Road Administration that builds roads to Transport Administration that builds society

27 2020 targets OK but then? Specific challenges: Bioenergy and land-use governance The power system: Nordic power island, exporter or green battery? Integration, new production and T&D planning and investment, data centres, grid codes, storage technologies, hydro goal conflicts, etc Transport sector Technical fix versus travel patterns, biofuels, electrofuels (power-to-gas or liquids), high mitigation costs Basic industries in the green power island? Electrification and flexible demand, but no zero-vision, unexplored, and international competition, leakage

28 Elektrobränslen, Power-to-Gas Source: Graves et al, 2011

29 District heating production (TWh) The transition in Swedish space heating Oil Natural gas, incl. LPG Coal Electric boilers Heat pumps Industrial waste heat Peat MSW Other biomass fuels Tall oil Wood fuels