Biomassa. Vad är r biomassa? Allt biologiskt material (växter och djur) men för energiändamål avses framför allt. Koldioxidneutrala tillförselsystem

Transkript

1 Koldioxidneutrala tillförselsystem Jordbruksgrödor Vad är r biomassa? Allt biologiskt material (växter och djur) men för energiändamål avses framför allt Skog och plantager Restflöden Maria Grahn Samma mängd m CO som binds in i biomassa släpps sedan ut vid förbrf rbränning Varför r räknas r inte CO - utsläppen från n biomassa? CO Det naturliga kretsloppet CO 1

2 Biomass plantations Skogssektorn Biodiversitet, jakt, fiske, rekreation, m.m. Årlig tillväxt och avverkning av svensk skog Källa: Bengt Kriström Endast under energikrisen på 7-talet har avverkningen överstigit tillväxten i Sverige Sveriges bioenergianvändning ndning TWh Källa: Kent Nyström, SVEBIO 5 Mha (Tot mark Gha) 73 Mha (Tot mark Gha) Ca.5 Gha (1EJ) global energiodling? (Total åker och betesmark ~4,85 Gha) (Total markareal ~13 Gha) Åker- och betesmark 14 Mha (Tot mark.3 Gha) Västeuropa 19 Mha (Tot mark 3.4 Gha) 36 Mha (Tot mark 1.9 Gha) Ryssland + Östeuropa 73 Mha (Tot mark 1.6 Gha) 6 Mha (Tot mark 1 Gha) 46 Mha (Tot mark.8 Gha) Plus ca 1 EJ biorestflöden?

3 Fördelar Nackdelar CO -neutral Låg g kostnad Inhemsk/utspridd resurs Stor potential även restflöden Kan möta m fler syften än energiprod. Begränsad resurs Konkurrerar med naturskydd, matprod Risk för f r förlust f av biodiversitet Risk för f r kväveutsl veutsläpp Risk för f r markförsurning rsurning vid uttag av avverkningsrester Risk för f r markdegradering (kemiskt och fysiskt) Fotosyntesens effektivitet Avkastning svensk Energiskog: 1 ton TS/(ha,år). Energiinnehåll i energiskog: ca GJ/ton TS Solinstrålning i södra Sverige: ca 1 kwh/(m,år) Energi i energiskog och solinstrålning lning per m och år: 1tonTS /( ha, år) * GJ / tonts =,GJ 1m / ha 1kWh *3,6MJ / kwh = 36MJ =,GJ =,55,5% 3,6GJ Omvandlingseff.. från n solenergi till energiskog är r ca,5% Ungefär samma siffra gäller för tropikerna eftersom de har högre solinstrålning och högre avkastning. Viktigt. Kan räkna på många sätt. Teoretisk max-omv-eff är 6-7% sen begränsas den av solinstrålning, vattentillgång, temperatur, jordmån osv. TWh/år Energitillförsel för fjärrvärme Övrigt 3 Kol Olja

4 Koldioxidutsläpp från n personbilar Hur kan biomassa användas ndas i transportsektorn? g CO/km Sweden Germany EU-15 Portugal EU-mål (CO ) 14 g/km 8 13 g/km 1 Kol Naturgas solenergi, vindkraft, vattenkraft mm RÅVARA Alternativa transportbränslen nslen Flytande bränsle, Metanol, FTdiesel, RME, DME Gasformigt bränsle Metan, DME Vätgas El ENERGIBÄRARE Elbil (bränslecell) Elbil (plugg-in) FORDON Alternativa transportbränslen nslen från n biomassa Cellulosa & Lignin Skog, skogsplantage, svartlut Stärkelse Spannmål, vete, korn, majs mm Socker Olja Raps, solrosfrön Restflöden från skogsbruk, jordbruk och övr. samhället Sågspån, halm, sopor, slam, slakteriavfall, gödsel BIOMASSA Förbränning Förgasning Syntesgas bildas (CO och H) Rötning Biogas bildas Jäsning av socker Pressning och esterisering OMVANDLINGSPROCESSER Elektricitet Vätgas Förbränningsmotor Fischer- Tropsch Diesel DME (Dimetyleter) Metanol Metan RME (Rapsmetylester) ENERGIBÄRARE 4

5 Utsläpp av växthusgaser och energibehov Alternativa drivmedel förutom vätgas FT-diesel (kol) Jordbruksmark vid spannmålsetanol Varje liter etanol kräver,65 kg vete Avkastningen i Sverige liksom i Europa är ca 6 ton vete per ha Bensin Diesel Naturgas DME (NG) FT-D (NG) DME (skog) RME FT-D (skog) Biogas sockerbetor cellulosa vete sockerrör Jordbruksmark som behövs för 95 resp. 39 TWh etanol Relation till total spannmåls-mark i Sverige (1, Mha) resp. EU-15 (38 Mha) för Sveriges transportsektor 95 TWh (16 G liter) Ca 7 Mha Ca 6 ggr större areal för Europas transportsektor 39 TWh (655 G liter) Ca 89 Mha Ca 8 ggr större areal Spannmålsetanol kan inte ensamt ersätta olja i transportsektorn För att kunna nå låga CO -mål måste fler och effektivare alternativa drivmedel utvecklas Några omvandlingsprocesser från spannmål (stärkelse) 5

6 från n skogsprodukter med svagsyrametod Förgasning av biomassa (fluidiserad bädd) b Syre eller luft med högt tryck blåses på uppvärmd sand som leder värmen in i förgasaren där biomassan omvandlas till syntesgas. 1 kg torr ved -3 kg etanol -3 kg CO 3-45 kg ligninpellets 1. Träflis matas ner i förgasaren. I förgasaren blandas träflis ochvarmsand (~1º C). Ånga förbättrar processen. Syngas och träkol bildas. 3. Träkolen och sanden separeras från syngasen 4. Sanden värms igen i förbränningskammaren genom att träkolen brinner i den inblåsta luften 5. Syngasen tvättas och kan sen omvandlas till t.ex. drivmedel 6. De varma rökgaserna kan användas till produktion av ånga. Källa: Ett viktigt verktyg för f r att minska CO -utsläppen från energisystemet EJ/år Global energitillförsel rsel CO -mål l 45 ppm, utan CO capture and storage techn. NATURGAS KOL OLJA KÄRNKRAFT BIO SOL_H SOL_EL VIND VATTEN 6

7 Fuel choices in the global transportation sector at 45 ppm Transportation fuels (EJ/yr) TÅG BENSIN/ DIESEL SYNT. FLYGBRÄNSLE NG H_FC Transportation fuels when adding an assumption that hydrogen will not be available for the transportation sector (EJ/år) Biofuels becomes an important tool to meet stringent CO -concentration goals if hydrogen is excluded from the transportation sector. TÅG SYNT. FLYGBRÄNSLE MEOH/DME/FTD FOSSIL_FC 5 BENSIN/ DIESEL MEOH/DME/FTD BIO_FC Resultat från GET-modellen visar att biomassan effektivast används nds i värmesektornv men om vätgas v inte kan användas ndas i transportsektorn blir biodrivmedel ett viktigt verktyg för r CO -minskning. Om/när r biomassan blir knapp behöver vi prioritera i vilken sektor biomassan används nds bästb Bioenergi för f r värme v eller biodrivmedel? Vad ska väga v tyngst? Kostnadseffektiv minskning av CO -utsläpp? Landskapsbilden? Snabbt bli oberoende av olja i transportsektorn? Långsiktig L lösning? l Använda nda mogen teknik (inte vänta v in eventuella nya tekniska lösningar)? l Annat? Vad tycker du? 7