Strategier för minskade koldioxidutsläpp inom energisystemet exempel på framtidens drivmedel Maria Grahn Fysisk Resursteori maria.grahn@fy.chalmers.se
Energisystemet står inför tre huvudsakliga utmaningar i. Resursbasen ii. Energisäkerhet iii. Klimatpåverkan
Mängden koldioxid i atmosfären och global temperatur de senaste 400000 åren från the Vostok Ice Core 2100 basfall c:a 700 ppm År 2003 365 ppm Källa: www.ipcc.ch
Jämförelse mellan klimatmodeller och verkliga termometermätningar tningar,, 1860-2000. Källa: www.ipcc.ch
Nederbörden rden på jorden har förändrats Källa: www.ipcc.ch
Temperaturen på jorden har förändrats Källa: www.ipcc.ch
Människans påverkan på kol-cykeln Atmosfären +3 GtonC/år (+1ppm/år) 6.0 1.5 2.5 2.0 (GtonC/år) Förbränning av fossila bränslen Olja Naturgas Kol Upptag i skog och övr. växter (0.5) Gödningseffekt (2.0) Avskogning (-1.5) Upptag i havet
Vad vet vi om klimatpåverkan? Koldioxid är en växthusgas. Växthusgaser absorberar långvågig solstrålning. Växthuseffekten finns. Koldioxidhalten i atmosfären har ökat. Den globala temperaturen har ökat Det globala nederbördsmönstret har förändrats De naturliga orsakerna till temperaturförändring räcker inte som förklaring Människan har påverkat kol-cykeln
Vad vet vi inte? Exakt antal ökade grader en viss koncentration av växthusgaser ger. Exakt vilken effekt en temperaturhöjning har på växter, djur och klimatsystem. Ett extremväder är inte nödvändigtvis ett resultat av den förstärkta växthuseffekten.
Need to reach global emissions of 2 Gt C/yr Källa: www.ipcc.ch
CO2-C C utsläpp per capita, 1998 Emissions (ton carbon per capita) 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 - USA Canada, Australia, New Zealand Russia Japan OECD Europe Other Europe Middle East China Latin America Other Asia Africa 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 Population (million) 2 Gt C/år 10 miljarder människor 0,2 ton C/capita per år World Average India
Globala CO 2 -utsläpp från förbränning av fossila bränslen 7000 6000 5000 MtonC 4000 3000 2000 1000 0 1750 1800 1850 1900 1950 2000
Svenska CO 2 -utsläpp från förbränning av fossila bränslen 30000 25000 20000 ktonc 15000 10000 5000 0 1835 1855 1875 1895 1915 1935 1955 1975 1995
Global primärenergianvändning 450 EJ/yr 400 350 300 250 200 150 100 50 21% 36% 23% Bioenergy Solar/Wind Geothermal Hydro Nuclear Natural gas Oil Coal 0 1971 1975 1979 1983 1987 1991 1995
Svensk primärenergianvändning M iljarder kwh 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 1960 1962 1964 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1978 Kol Olja Biomassa och avfall 1980 1982 1984 Vattenkraft Kärnkraft Naturgas Övrigt 1986 1988 1990 1992 1994 1996 Biomassa ökar, främst i fjärrvärmesektorn Olja har minskat p.g.a. oljeskatt och koldioxidskatt 1998 Källa: IEA
Strategier för att minska CO 2 -utsläppen Global energy demand and supply Energy supply POPULATION ECONOMIC AFFLUENCE - Life style changes - Efficiency measures FISSION FUSION RENEWABLE Hur kan vi minska - Hydro CO2-utsläppen? - Wind - Bioenergy - Solar - Others Diskutera två och två i ca 2 minuter Fossil fuel energy CARBON POOL MANAGEMENT - Reforestation - Soil C increase - Long-lived products DECARBONIZATION OF F. FUELS 1900 2000 2100
Strategier för att minska CO 2 -utsläppen Global energy demand and supply Energy supply POPULATION ECONOMIC AFFLUENCE - Life style changes - Efficiency measures FISSION FUSION RENEWABLE - Hydro - Wind - Bioenergy - Solar - Others Fossil fuel energy CARBON POOL MANAGEMENT - Reforestation - Soil C increase - Long-lived products DECARBONIZATION OF F. FUELS 1900 2000 2100
An Environmental Impact Formula I = P A T impact = person consumption person impact consumption I: impact (on environment) P: population A: affluence - consumption per person (living standard) T: technology - impact per consumption (technology development)
Energieffektivisera
Koldioxidinfångning Efter förbränning genom kondensering av rökgaser. Före förbränning om fossila råvaror förgasas eller reformeras till vätgas. Kostnaderna antas bli relativt låga Fungerar bara på stora anläggningar
Långtidslagring av CO 2 Andra lagrings möjligheter: Gamla olje- och gasfält, djuphavet och akvifärer Global geologisk lagringskapacitet: 400 2000 GtC Mänskliga utsläpp idag: 7 8 GtC /år -
Sol- och vindkraft Både sol och vind är intermittenta. Kräver energilagringsteknik för att fungera i stor skala. Mycket stor potential.
Biomassaplanteringar Relativt billigt Inhemsk Stor potential men globalt begränsad av markbehov för matproduktion Sociala och estetiska aspekter, biologisk mångfald
Alternativa transportbränslen
Alternativa transportbränslen
Alternativa transportbränslen Volvo S60, S80, V70 - mest köpta gasbilarna i Sverige idag
Alternativa transportbränslen Toyota Prius Mest köpta elhybridbilen i Sverige idag
Alternativa transportbränslen Ford Focus Mest sålda etanolbilen i Sverige idag
Vätgas och bränsleceller Vätgas Energilagring Elektrolys av vatten med el Ångreformering av gasformiga fossila bränslen Bränsleceller Hög omvandlings- effektivitet Utsläpp av vattenånga Kräver dyra metaller Ej kommersiell idag
Hur skulle energisystemet kunna förändras för att klara ett tufft klimatmål?
Global energimodell: Övre gräns på CO 2 -utsläppen och minimera kostnaderna CO 2 Omvandlings- kostnad Primärenergi Råvarukostnad Energiomvandling Energibehov
EJ/år 1200 Global primärenergi utan begränsning på CO 2 -utsläppen 1000 800 KÄRNKRAFT 600 KOL 400 200 0 OLJA NATURGAS 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 VIND VATTEN BIO
CO 2 -mål 450 ppm, utan CO 2 -avskiljning EJ/år 800 700 600 nuclear 500 400 coal solar H2 300 200 100 oil gas bio fuels solar electr. solar heat wind hydro 0 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
CO 2 -mål 450 ppm, med CO 2 -avskiljning EJ/år 900 800 700 600 nuclear coal w capt. 500 400 300 coal solar H2 200 oil bio w capt. 100 gas bio fuels 0 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 solar electr. solar heat wind hydro
CO 2 -mål 350 ppm, med CO 2 -avskiljning EJ/år 800 700 600 nuclear 500 coal w capt. 400 300 200 100 oil coal gas bio fuels gas w capt. bio w capt. solar H2 solar electr. solar heat wind hydro 0 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Utsläppen av koldioxid kan minskas genom att Använda mindre energi - energieffektivisera och livsstilsförändringar Använda annan energi - Byta till ett bränsle med en lägre kolhalt - Öka användningen av förnyelsebara energikällor (solceller, solpaneler, bioenergi, vind, vatten, geotermisk, våg och tidvattenkraft) Minska utsläppen vid användning av fossil energi - Avskiljning av CO 2 med långtidslagring
Tack för uppmärksamheten!