Juli 2014 Biobränslescenarier hur mycket biobränsle kan vi använda i det svenska energisystemet år 2030?
Sammanfattning Idag uppgår den svenska användningen av biobränslen, avfall och torv för energiändamål till 135 TWh (2012). I detta projekt har vi område för område identifierat biobränslenas möjliga bidrag till energiförsörjningen år 2030. De nivåer som identifieras kan betraktas som mycket ambitiösa, men ändå rimliga med hänsyn till det befintliga systemets uppbyggnad, trögheter i systemet, tillgänglig teknik, andra åtgärder relaterade till energi- och klimatpolitiska mål, m.m. Vi har utgått från att det kommer att finnas kraftiga incitament som driver fram den önskade utvecklingen. Analysen ger en biobränsleanvändning år 2030 på 218 TWh, dvs. en ökning med hela 83 TWh. Inledning På uppdrag av Svebio har Profu tagit fram ett översiktligt scenario som visar hur biobränslen kan bidra till ett energisystem med en hög andel förnybar energi år 2030. Arbetet har genomförts i tre steg: 1. Bedömning, område för område, av biobränslenas möjliga bidrag 2. Diskussion av nödvändiga drivkrafter för att åstadkomma denna utveckling 3. Diskussion om hinder och alternativa utvecklingsvägar Inom energisystemet så har vi alltså, område för område, studerat vilken nivå man skulle kunna uppnå för biobränsle år 2030. De nivåer som identifieras kan betraktas som mycket ambitiösa, men ändå rimliga med hänsyn till det befintliga systemets uppbyggnad, trögheter i systemet, tillgänglig teknik, andra åtgärder relaterade till energi- och klimatpolitiska mål, m.m. Vi har utgått från att det kommer att finnas kraftiga incitament som driver fram den önskade utvecklingen. Scenariot skall alltså inte ses som någon prognos, utan som just ett scenario för att uppskatta vilka mängder biobränslen som kan få plats i energisystemet. Beräkningarna bygger inte på någon ekonomisk optimering och utbudssidan har inte analyserats. De användningsområden för biobränsleanvändning som analyserats är: Fjärrvärmeproduktion, inkl. elproduktion i kraftvärme Småskalig värmeproduktion i bebyggelsen, t.ex. ved- och pelletspannor Industrins energiförsörjning, inkl. elproduktion i industriellt mottryck Elproduktion utöver kraftvärme och industriellt mottryck Transportsektorn, inrikes transporter inkl. arbetsmaskiner De källor som vi baserat analyserna på är till stor del hämtade från våra egna scenarioarbeten som gjorts inom andra projekt, bland annat: North European Power Perspectives, pågående Biobränslemarknaden och avfallsbränslemarknaden, årliga analyser från Profu 1
Potentialen för kraftvärme, fjärrvärme och fjärrkyla, Fjärrsyn rapport 2013:15 Roadmap för ett fossilbränsleoberoende transportsystem år 2030, Elforsk rapport 12:68 Värmemarknad Sverige, pågående Vi har också utnyttjat också andra aktuella arbeten som kan ge input till vår analys. Ett exempel är FFF-utredningens betänkande som beskriver en framtidsbild för vägtransporternas utveckling. Energimyndighetens Energiläget 2014 är en annan viktig referens. När vi gör bedömningar av biobränslenas möjliga bidrag, område för område, ingår naturligtvis även en rimlig avvägning gentemot andra alternativ. För transportsektorn, för att ta ett exempel, är introduktion av biodrivmedel inte den enda åtgärden för minskad användning av fossila drivmedel. Minskat transportbehov, överflyttning till andra trafikslag, fordonseffektivisering och el som drivmedel är exempel på andra åtgärder som vi tar hänsyn till. I samband med de identifierade biobränslemängderna diskuterar vi, område för område, översiktligt vilken typ av incitament som krävs för den skisserade utvecklingen, exempelvis olika styrmedel. För varje område diskuterar vi förutsättningarna för de identifierade biobränslenivåerna. Där gör vi också alternativa överväganden om utvecklingen blir på ett annat sätt än det som förutsätts för de beräknade (mycket) höga biobränslemängderna. Ett exempel kan vara fjärrvärmeproduktionen där energieffektivisering ( sparande ) och konvertering kan komma att minska fjärrvärmeleveranserna samt att avfallsbränningens utveckling kan komma att påverka utrymmet för biobränslenas värme och elproduktion. (Vi beaktar att en andel av avfallet är förnybar.) Ett annat exempel är vad som händer inom elproduktionssystemet, framför allt vad gäller det framtida utnyttjandet av kärnkraft. Utifrån de identifierade biobränslemängderna gör vi också en summering av de totala biobränslevolymerna och ett överslag av vilken förnybarandel som analysen leder fram till, fortfarande med 2030 som målår. För att kunna göra en sådan uppskattning så gör vi också överslag av bidraget från andra förnybara energislag. Dagens biobränsleanvändning Som utgångspunkt för framtidsscenariot använder vi läget år 2012. Data för biobränsleanvändningen är främst hämtad från Energimyndighetens Energiläget 2014. Sammanställningen visar att biobränsleanvändningen för energiändamål år 2012 uppgick till 135 TWh (efter justering av biobränsleanvändningen inom fjärrvärmesektorn). En uppdelning på olika användningsområden visar att drygt 40 % användes inom industrin för att framställa energi för dess processer. Cirka 30 % användes för produktion av fjärrvärme, och ytterligare 10 % gick till individuell uppvärmning av bostäder och lokaler. Elproduktion som sker inom såväl industrin som fjärrvärmesektorn stod för drygt 10 % av biobränsleanvändningen, medan transportsektorn nyttjade resterande 5 % av biobränslet 2012. 2
TWh/år 160 140 120 100 Industri Fjärrvärme Bostäder och service Elproduktion Transporter 80 60 40 20 0 Användningen av biobränslen i Sverige uppdelat på användningsområden. Källa: Energimyndigheten, Energiläget i siffror 2014 Biobränsle år 2030 I detta kapitel redovisar vi område för område en uppskattning av hur stor ytterligare användning av biobränslen som skulle kunna uppnås till år 2030. Kapitlet avslutas med en sammanställning av de identifierade mängderna. Fjärrvärmeproduktion, inkl. elproduktion i kraftvärme Redan idag utgörs en stor del av fjärrvärmeproduktionen av bio- och avfallsbränslen. Detta innebär att en avgörande faktor för hur mängden biobränslen utvecklas är utvecklingen av fjärrvärmeleveranserna. Om dessa ökar, finns ett större behov av att tillföra biobränslen, och omvänt gäller om leveranserna minskar. I det pågående projektet Värmemarknad Sverige så har olika utvecklingsscenarier tagits fram för den svenska värmemarknaden. Beroende på vilka antaganden som görs så får man utvecklingar som skiljer sig åt mycket med avseende på marknadsandelar för olika uppvärmningstekniker, totalt uppvärmningsbehov, m.m. Scenarierna har också kompletterats med ett antal känslighetsanalyser. Bilden nedan sammanfattar utfallet för leveranserna av fjärrvärme till svenska bostäder och lokaler. 3
Fjärrvärmeanvändningen i Sverige i bostäder och lokaler. (Industrins användning och andra leveranser uppgår år 2012 till ytterligare ca 5 TWh.) För åren 1970-2012 anges leveransstatistiken (ej normalårskorrigerad) från Energimyndighetens Energiläget 2013, och för åren 2012-2050 visas, i det mörkare fältet, det intervall inom vilket fjärrvärmeleveranserna hamnar i fyra scenarier från projektet Värmemarknad Sverige, inklusive känslighetsanalysen. I ett utpräglat högscenario där antaganden om långsam energieffektivisering i bebyggelsen och viss ökning av marknadsandel för fjärrvärme kombineras med snabb befolkningsutveckling och ökad areastandard (m 2 boyta per person) blir den totala fjärrvärmeleveransen år 2030 ca 59 TWh, att jämföra med 2012 års 52,5 TWh. Detta motsvarar en ökning av fjärrvärmeleveranserna med drygt 12 %. Om man utgår från SCB:s huvudprognos för befolkningsutveckling och förutsätter oförändrad areastandard, men i övrigt behåller antagandena enligt ovan, så stannar fjärrvärmeleveransökningen från 2012 till 2030 vid drygt 4 %. Som jämförelse finns det andra scenarier som skisserar avsevärt lägre framtida fjärrvärmeleveranser. I ett scenario som kombinerar kraftigare effektivisering av bebyggelsen och en situation där fjärrvärme tappar marknadsandelar till individuell uppvärmning kan 2030 års fjärrvärmeleveranser istället hamna på 39 TWh. Det skulle innebära en minskning med drygt 25 %. För en uppskattning om biobränsleanvändningen för fjärrvärmeproduktion väljs här scenariot om en ökning av fjärrvärmeleveranserna med drygt 4 %. Omsatt till insatt bränsle ger detta en ökning på cirka 3 TWh mellan 2012 och 2030. Det skulle innebära ett bränslebehov år 2030 på 63 TWh. 4
TWh I underlag till Energimyndighetens långsiktsprognos 2012 finns prognoser för utvecklingen av bränsletillförseln till fjärrvärmeproduktion. Analysen baseras på Energimyndighetens uppfattning om prisutvecklingen på olika energibärare samt utvecklingen av fjärrvärmeleveranserna. I utredningen spås en utveckling där fjärrvärmeleveranserna förväntas sjunka svagt fram till år 2030. Frånsett detta kan man konstatera att utredningen prognostiserar en fortsatt stark utveckling för bio- och avfallsbränslen för fjärrvärmeproduktion. Fossila bränslen och elpannor förväntas i stort sett vara utfasade till 2030, medan användningen av industriell spillvärme och värmepumpar som hämtar energi från avloppsreningsverk beräknas ligga kvar kring dagens nivå. Denna utveckling kan läggas samman med scenariot ovan om en ökad fjärrvärmeleverans enligt ovan och ger då en möjlig användning av biobränsle, avfall och torv enligt figuren nedan. Detta ger en möjlig nivå på 51 TWh år 2030, jämfört med nivån 40 TWh för år 2012. 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Olja Naturgas+gasol Kol+hyttgas Elpannor Värmepumpar Torv Biobränsle Brännbart avfall Biobränsle+avfall+torv Spillvärme+solvärme Bränsleanvändning för fjärrvärmeproduktion 1980-2012 samt scenario för 2030. Källa: Energimyndigheten Energiläget i siffror 2014 samt omarbetning av Energimyndighetens långsiktsprognos 2012 I ett något kortare perspektiv kan vi konstatera att byggstartade och planerade kraftvärmeverk förväntas ge en ökad produktion av fjärrvärme från biobränsle och torv motsvarande 3 TWh och avfall motsvarande 4 TWh. Tillsammans ger detta 7 TWh, av de totalt 11 TWh som uppskattats som möjlig ökning fram till år 2030. Hur fördelningen mellan bio- och avfallsbränslen blir för utvecklingen under perioden 2020-2030 bestäms i hög grad av priset på de olika bränslena samt el- och elcertifikatpriset. Vid en fortsatt utveckling där bägge alternativen byggs ut parallellt skulle ökningen från 2012 till 2030 för biobränslen och torv uppgå till 5 TWh och för avfall till 6 TWh. 5
TWh Utvecklingen av fjärrvärmeleveranserna och utnyttjandet av biobränslen inom fjärrvärmeproduktionen ger också förutsättningarna för elproduktion i kraftvärme. År 2012 producerades 4,5 TWh el från biobränsle och torv samt 1,5 TWh från avfall. I underlaget till Energimyndighetens långsiktsprognos 2012 prognostiserades för en ökning av elproduktionen från biobränsle till 8 TWh och från avfall till drygt 3 TWh. Detta samtidigt som fjärrvärmeleveranserna beräknades minska, vilket totalt sett beräknades leda till en nästintill oförändrad användning av biobränsle och avfall för fjärrvärmeproduktion. Ökningen består därför i första hand av att nya kraftvärmeverk tillkommer och ersätter idag befintliga hetvattenpannor eldade med biobränsle och avfall. I scenariot som tagits fram här beräknas denna användning istället öka med 11 TWh fram till år 2030. Detta ger en möjlighet till ytterligare kraftvärmeproduktion på 4 TWh. Totalt bedöms därmed elproduktion från bio- och avfallskraftvärme kunna öka från 6 till 15 TWh fram till år 2030, med motsvarande ökning i bränsleanvändningen som följd. I Energimyndighetens rapport Energiläget i siffror 2014 nyttjas en verkningsgrad för elproduktion i kraftvärme och industriellt mottryck till 75 % (detta ska ses som ett genomsnitt för alla befintliga anläggningar). Detta ger att förbrukningen av biobränsle för elproduktion genom kraftvärme uppgick till 8 TWh år 2012. Givet samma genomsnittliga verkningsgrad år 2030 ger detta en biobränsleförbrukning på 20 TWh. 18 16 Kraftvärmeproduktion (inom fjärrvärmen) 14 12 10 8 6 4 2 0 Biobränsle+avfall+ torv Avfall Biobränslen+torv Gas Kol Olja Elproduktion genom kraftvärme 2005-2012 samt scenario för 2030. Källa: Energimyndigheten Energiläget i siffror 2014 samt omarbetning av Energimyndighetens långsiktsprognos 2012 6
En summering av biobränsleförbrukningen för fjärrvärme och kraftvärme enligt ovan beskrivna scenario ger en ökning på 23 TWh fram till år 2030. Förbrukningen år 2012 uppgick till 48 TWh. Utmaningar och möjligheter Förbrukningen av biobränslen har ökat kraftigt inom fjärrvärmesektorn. Detta har drivits på genom skatter och stödsystem som skapat en gynnsam situation för biobränslen gentemot alternativa källor till fjärrvärmeproduktion. Syftet har varit att styra om från fossila till förnybara bränslen och det är troligt att politikerna kommer att vilja se att denna utveckling fortsätter. Resultaten från scenariot ovan som pekar på en fortsatt konvertering till förnybara bränslen samt att tillkommande värmeproduktion till stor del är biobränslebaserad ser vi därför som fullt troliga. Den stora utmaningen för en ökad biobränsleförbrukning inom fjärrvärmesektorn är istället att få efterfrågan på fjärrvärme att växa. I projektet Värmemarknad Sverige, som refereras till ovan, pekar merparten av scenarierna på det omvända, dvs en minskad efterfrågan på fjärrvärme. Huvudorsaken är fjärrvärmens idag höga marknadsandel tillsammans med att en fortsatt energieffektivisering förväntas ske inom fastighetsbeståndet (i scenariot ovan har antagits en lägre takt på effektiviseringen jämfört med den historiska utvecklingen). Detta ger att fjärrvärmeföretagens befintliga kunder kommer att efterfrågan allt mindre värme, samtidigt som möjligheterna att finna nya kunder är små. Till detta kan läggas att den nyproduktion som idag sker kräver betydligt mindre energi för uppvärmning samt att konkurrensen mot alternativen på värmemarknaden hårdnar. Här bör nämnas att Energimyndighetens Långsiktsprognos 2012 pekar på en utveckling där efterfrågan på fjärrvärme sjunker med omkring 10 % till år 2030. Detta ger att biobränsleförbrukningen för fjärrvärme och kraftvärme är oförändrad, trots en fortsatt konvertering från fossilt till förnybart bränsle. Ytterligare osäkerheter i scenariot ovan gäller fördelningen mellan bio- och avfallskraftvärme samt vilket elutbyte dessa nya anläggningar kommer att ha. Detta ger en påverkan på den resulterande elproduktionen från fjärrvärmesystemen. Biokraftvärme ger mer el jämfört med avfallskraftvärme, men man kan även tänka sig nya tekniker som förgasning och pyrolys som kan resultera i en markant ökning av elproduktionen. Samtidigt leder detta även till en tydlig ökning i bränsleefterfrågan. Noterbart är dock att 7 av de 11 TWh som förväntas tillkomma inom fjärrvärmeproduktionen redan är intecknade i byggstartade eller beslutade projekt. Här är fördelningen mellan biobränsle och avfall given, och anläggningarna byggs alla med idag konventionell teknik. Återstår då en förväntad utbyggnad om 4 TWh bio- och avfallsbränsle fram till 2030. Här kan man tänka sig att ny teknik slår igenom vilket skulle ge mer el och högre biobränsleförbrukning jämfört med vad som beskrivits i scenariot ovan. Totalt sett kan detta ändå inte få någon större påverkan på förbrukningen av biobränslen i Sverige till år 2030. Småskalig värmeproduktion i bebyggelsen, t.ex. ved- och pelletspannor Inom sektorn bostäder och service utnyttjas i dagsläget ca 14 TWh biobränslen (2012). Av detta utgör ved knappt 10 TWh och pellets knappt 4 TWh. I princip kan användningen öka rejält eftersom det i 7
dagsläget används mer än 80 TWh energi för uppvärmning av den svenska bebyggelsen. Det finns dock mycket som begränsar expansionen. Här tar vi upp några sådana begränsande tendenser: Till följd av effektivisering av bebyggelsen så talar mycket för att energianvändningen för uppvärmning, trots ökande uppvärmd yta, minskar på sikt. Fjärrvärme har en marknadsandel på drygt 50 %. Det är mindre sannolikt att denna skulle konverteras bort och ersättas med småskalig biobränsleeldning. (Om det ändå skulle ske så minskar samtidigt fjärrvärmeproduktionen och därmed möjligheten att elda biobränsle i storskaliga anläggningar.) Det finns nästan inte längre någon oljeeldning att konvertera till biobränsle. I dagsläget används mindre än 3 TWh olja för småskalig uppvärmning. Den konvertering från elvärme som fortfarande sker går framför allt till värmepump. Mycket talar för att denna utveckling fortsätter. Nya biobränslepannor blir allt effektivare, vilket innebär att det för ett givet antal biobränslevärmda hus på sikt efterfrågas allt mindre biobränslen. Från värmepumpbranschen hävdas att en andel av deras försäljning utgörs av kunder som av bekvämlighetsskäl byter från biobränsleeldning till värmepump. I de scenarier som beräknats inom ramen för projektet Värmemarknad Sverige så stannar den småskaliga biobränsleeldningen för uppvärmning av bostäder och lokaler vid 7 13 TWh år 2030. Naturligtvis är det dock inte någon naturlag att användningen av biobränslen inte kan öka i denna sektor av energisystemet. Om man, som ett räkneexempel, antar en lägre effektiviseringstakt än hittills i bebyggelsen och att hela den expansion av värmepump som vi antagit i ett av Värmemarknad Sveriges scenarier istället blir expansion av pelletseldning så skulle användningen av biobränslen kunna öka till 16 TWh år 2030. Det är alltså en ökning med 3 TWh jämfört med idag. Detta kan ses som en mycket optimistisk bedömning och det är svårt att se att ökningen skulle kunna bli större än detta. Detta är alltså knappast en sektor där biobränsleanvändningen kommer att öka kraftigt. Om man kombinerar ytterligare antaganden på ett sätt som konsekvent skulle gynna biobränsleanvändningen (befolkningsutveckling, bostadsyta per person, biobränslepanna istället för värmepump vid expansion) så skulle man kunna komma upp i en ökning på närmare 10 TWh till år 2013. Detta måste dock bedömas vara i det närmaste orealistiskt. En optimistisk bedömning av biobränslenas roll i denna sektor stannar snarare vid en ökning på enstaka TWh till 2030, säg en ökning från 14 TWh idag till 17 TWh år 2030. Som jämförelse kan man konstatera att Energimyndighetens Långsiktsprognos 2012 pekar på en biobränsleanvändning på 15 TWh år 2030. För att biobränsleanvändningen skulle kunna öka i linje med detta så krävs sannolikt styrmedelsförstärkningar av olika slag. Det är långt ifrån säkert att alla sådana styrmedelsförändringar är vare sig önskvärda eller sannolika. Exempel på styrning som principiellt skulle leda till högre biobränsleanvändning är sådan som syftar till långsammare energieffektivisering, minskad utbytestakt för biobränslepannor, sämre konkurrenskraft för värmepumpar och ökad konkurrenskraft för biobränsleeldning. 8
Industrins energiförsörjning, inkl. elproduktion i industriellt mottryck Användningen av biobränslen inom industrisektorn hänger tätt samman med utvecklingen av industrin som sådan. En kraftig ekonomisk tillväxt inom den svenska basindustrin leder till en ökad energiefterfrågan och därigenom ökade möjligheter till användning av biobränsle. För skogsindustri finns även en direkt koppling mellan tillväxt och produktion av biobränslen, dvs att en tillväxt för branschen leder till en ökad tillgång på biobränslen. Biobränsleanvändningen påverkas naturligtvis också olika beroende på inom vilka branscher som tillväxten sker. Viktigast här är utvecklingen inom skogsindustrin som står för 80 % av hela industrins biobränsleanvändning. Utvecklingen inom denna bransch kan få stor påverkan på biobränsleanvändningen, exempelvis ökar såväl tillgången som efterfrågan på biobränsle om kemisk tillverkning av pappersmassa ökar mer än tillverkningen av mekanisk massa. I bedömningen fram till 2030 lutar vi oss här inledningsvis emot den prognos som tagits fram i samband i Energimyndighetens långsiktsprognos 2012. I denna har man gjort bedömningen om en relativt stark ekonomisk tillväxt. Det ger att energianvändningen inom industrin förväntas öka till 178 TWh år 2030 (år 2012 var användningen 146 TWh). Ökningen sker i form av biobränslen, el samt kol och koks. Detta bedömer man kunna ske samtidigt som energieffektiviseringar genomförs inom industrin. Utöver att industrins biobränsleanvändning styrs av tillväxten påverkas den också av möjligheten att substituera andra bränslen till biobränsle. I scenariot ger detta främst att oljeprodukter ersätts med biobränsle och el. Detta ger att trots en totalt sett ökad energianvändning på drygt 20 % förväntas användningen av olja vara oförändrad. Oförändrad oljeanvändning är dock långt ifrån självklar. Höga oljepriser och allt högre skatter för den del av industrin som inte ingår i EUs utsläppshandelssystem ger kraftiga incitament för konvertering till exempelvis biobränsle. Mer om detta nedan. För insatsmedlen el samt kol och koks görs bedömningen att substituerbarheten för dessa är begränsad. En viss omfördelning beräknas dock ske från el till biobränsle inom skogsindustrin genom en mer gynnsam utveckling för kemisk massatillverkning gentemot mekaniska processer. Användningen av biobränslen inom industrin beräknas växa med 11 TWh, från 58 till 69 TWh. 9
TWh 200 150 100 50 0 Fjärrvärme Biobränslen+torv (exkl mottryck) Naturgas El Kol+koks Oljeprodukter (exkl mottryck) Energianvändning inom industrin 1990-2012 samt scenario för 2030 (exklusive industriellt mottryck). Källa: Energimyndigheten Energiläget i siffror 2014 samt Energimyndighetens långsiktsprognos 2012 Om man tittar på de målscenarier för 2050 som Naturvårdsverket tog fram för arbetet med Färdplan 2050 så antas där en mycket kraftig ökning av bioenergianvändningen fram till 2050. Bara användningen inom skogsindustrin bedöms år 2050 enligt dessa scenarier uppgå till 70 TWh (av totalt 85-90 TWh inom hela industrisektorn). En stor del av ökningen beror på en antagen ökad tillväxt inom massa- och pappersindustrin tillsammans med antagandet att mängden skog som är mogen för avverkning ökar fram till 2050 jämfört med idag. I arbetet med färdplanen har man även bedömt vilka möjligheter som föreligger inom respektive delsektor inom industrin för substitution till bioenergi. Bland annat går man igenom möjligheterna för både järn- och stål- och jord- och stenindustrin vad gäller att substituera t.ex. kol och koks mot torrifierad biomassa. Även om utsikterna för en kraftigt ökad användning av bioenergi inom industrin fram till 2030 inte bedömts som särskilt troliga utifrån dagens perspektiv, så finns det ändå tendenser som pekar på ett tydligt ökat intresse för bioenergi inom flera industrigrenar. Exempel på detta hittas inom bl.a. kemiindustrin, gruvindustrin samt järn- och stålindustrin. Inom Hållbar Kemi 2030, som är kemiföretagens i Stenungsund satsning på bland annat förnybara bränslen och utveckling av s.k. gröna baskemikalier, har man bl.a. initierat ett forskningssamarbete med skogsindustrin för att se hur man på sikt ska kunna få in skogsråvara i produktionen av plastråvara. Under 2011 inledde LKAB ett samarbete med Sveaskog med syfte att på sikt kunna fasa ut sin användning av fossila bränslen inom järnpelletstillverkningen till förmån för bland annat biobränsle. Inom järn- och stålindustrin kan nämnas metallpulvertillverkaren Höganäs som nyligen offentliggjorde sin stora forskningssatsning på 10
att undersöka möjligheterna till att ersätta naturgas och koks med biomassa i produktionen av järnpulver. Ytterligare ett exempel på det ökade intresset för bioenergi inom industrin syns i utvecklingen inom livsmedelsindustrin. Denna bransch står för en jämförelsevis liten andel vad gäller energianvändningen inom industrisektorn men inom branschen finns ett förhållandevis stort beroende av fossila bränslen. Här syns dock nu en tydlig satsning inom branschen på att fasa ut äldre oljepannor mot t.ex. pelletspannor. Bland annat Arla har uttalat en strategi vad gäller att stänga gamla omoderna mejerier, och i de kvarvarande inrikta sig mot att använda mer pelletsbränsle. Inom bryggeribranschen finns exempel som Spendrups som nyligen valt att investera i en dravförbränningsanläggning för att minska sitt oljeberoende 1. Tillsammans kan detta ökade intresse för bioenergi inom industrin, i kombination med höga oljepriser och kraftigt ökade fossilbränsleskatter för den del av industrin som inte ingår i EUs utsläppshandelssystem samt en trolig inriktning på ytterligare skärpta klimatmål framöver, på sikt påverka utvecklingen inom industrin i en riktning som leder till en större användning av bioenergi än den som vi har presenterat ovan. Elproduktionen inom industrin genom mottryck uppgick år 2012 till knappt 7 TWh, där biobränslebaserad elproduktion stod för 6 TWh. En samling av potentialbedömningar för mottrycksproduktion återfinns i Potentialen för kraftvärme (Svensk Fjärrvärme 2013). Här anges ett intervall på 7-9 TWh år 2030. I rapporten ges en samlad bedömning om en möjlig potential på strax under 9 TWh, där 8 TWh utgörs av biobränslebaserad mottrycksproduktion. Detta innebär en ökning på 2 TWh för perioden 2012-2030. Givet den genomsnittliga verkningsgraden som används i Energimyndighetens Energiläget i siffror 2014 på 75 % ger ovanstående att biobränsleanvändningen ökar från 8 TWh år 2012 till 11 TWh år 2030. Alternativ bedömning med samma biobränsleökning Som beskrivits ovan påverkas biobränsleförbrukningen inom industrin i hög utsträckning av den ekonomiska tillväxten, främst då inom skogsindustrin som står för den största förbrukningen. Häri bedöms också en stor osäkerhet finnas. Scenariot ovan från Energimyndighetens långsiktsprognos 2012 bygger på en fortsatt starkt ekonomisk utveckling, inte minst för skogsindustrin. Senare indikationer pekar på en sämre ekonomisk utveckling för svensk industri. Skogsindustrin är här inget undantag. Här pågår idag en strukturomvandling med nedläggning av flera mindre lönsamma bruk vilket till viss del kompenseras med expansion i andra mer lönsamma bruk. Detta tillsammans med ett fortsatt fokus på energieffektivisering ger att energiförbrukningen inom industrin mycket väl kan vara oförändrad under perioden fram till 2030, vilket i så fall skulle ge en mycket begränsad ökning av biobränsleförbrukningen. Samtidigt har vi ovan pekat på de möjligheter till ytterligare biobränslekonvertering som finns inom industrin. I en situation med en kraftigare energieffektivisering inom industrin kan vi mycket väl se att energiförbrukningen stannar på dagens nivå samtidigt som industrin uppvisar ekonomisk tillväxt. I 1 Draven, som är en restprodukt vid öltillverkning, har hittills gått till Swedish Biogas International AB i Örebro för biogasframställning. 11
detta fall krävs ett tydligare fokus på substitution av insatsbränslen för att uppnå den biobränsleanvändning som beskrivits i scenariot ovan. För en ökad biobränsleanvändning på 11 TWh skulle det i detta fall krävas substitution av 90 % av dagens oljeanvändning eller ersättning av en tredjedel av dagens samlade förbrukning av olja, naturgas, kol och koks. En sådan utveckling skulle vara förknippad med stora ansträngningar, men inte omöjlig. Diskussionen ovan kring en mer omfattande konvertering till biobränsle och en oförändrad total energianvändning är två drivkrafter som drar åt olika håll vad gäller biobränsleexpansionen. Vi väljer här att behålla den bedömning av den framtida biobränsleanvändningen som redovisas ovan. Elproduktion utöver kraftvärme och industriellt mottryck I redovisningen ovan beräknas elproduktionen i kraftvärmedrift inom fjärrvärmen och industrin. Detta utgörs alltså av samtidig el- och värmeproduktion. Storleken på denna elproduktion begränsas alltså delvis av efterfrågan på värme. Det finns dock naturligtvis också möjlighet att producera el från biobränslen utan att lita till nyttiggörande av värmen. Det handlar då om elproduktion i kondensdrift. Detta kan i sin tur göras på olika sätt. Om det är kraftvärmeanläggningar som vid tider utan värmebehov skall kunna producera el så kan det antingen handla om så kallad återkylardrift då anläggningen producerar fjärrvärme som sedan kyls bort. En annan variant är så kallad kondenssvans, där en lågtryckturbin kopplas till och kondensorn kyls med externt kylvatten. Den senare principen ger bättre elverkningsgrad, men är dyrare. En nackdel med elproduktion i återkylar- eller kondensdrift är den låga energieffektiviteten, typiskt 30 40 %. Det medför en relativt hög elproduktionskostnad. De samlade intäkterna från el och elcertifikat kan dock eventuellt täcka kostnaderna. En fördel är att kalkylen endast behöver belastas med små investeringskostnader (för återkylare eller kondenssvans), om man räknar med att kraftvärmeanläggningens investeringskostnader täcks av kraftvärmedriften. Man kan också tänka sig separata kondenskraftverk eldade med biobränsle. Det är alltså anläggningar som är byggda uteslutande för elproduktion, utan ambition att tillvarata värme. Eftersom dessa kraftverks drift inte begränsas av värmunderlagets variationer kan de byggas för att producera den el som önskas. En uppenbar nackdel är dock att dessa anläggningar är mindre energieffektiva än kraftvärmeverken och eftersom de utnyttjar ett jämförelsevis dyrt bränsle så blir elproduktionskostnaden hög. Här belastar också anläggningens investeringskostnader fullt ut elproduktionskostnadskalkylen. Hur hög elproduktionskostnaden blir beror bland annat på vilken drifttid man skulle förvänta sig för dessa kraftverk. Ju kortare drifttid desto högre elproduktionskostnad. (Färre timmar att skriva av investeringen på.) En typisk verkningsgrad för ett sådant kraftverk (med en klassisk ångcykel) kan vara 40 %. Som ett räkneexempel betyder det alltså att en samlad elproduktion på 10 TWh från sådana kraftverk skulle ge en biobränsleförbrukning på 25 TWh. Med mer avancerad teknik går det att öka verkningsgraden ytterligare, exempelvis genom förgasning eller pyrolys kombinerat med kombicykel. Detta ökar dock samtidigt investeringskostnaden. Vi räknar inte med att det till 2030 byggs några biobränsleeldade kondenskraftverk i Sverige. Typiskt så uppgår den biobränslebaserade elproduktionen från fjärrvärmesystemens kraftvärmeverk i dagsläget till 5 TWh el i kraftvärmedrift. Om vi mycket grovt antar en utnyttjningstid på 5000 timmar 12
per år så medför det en totalt installerad eleffekt på 1000 MW. I kraftvärmedrift produceras alltså el under 5000 timmar. Om vi antar att anläggningarna behöver stå stilla för underhåll och reparationer under en månad så återstår 3000 då anläggningen kan köras i återkylar- eller kondensdrift. Vi antar här att återkylardrift tillämpas och att verkningsgraden blir 33 %. Då kan anläggningarna producera ytterligare 3 TWh el. Biobränsleanvändningen för detta uppgår till 9 TWh. Med den fortsatta utbyggnad av biobränslekraftvärme som beräkningarna i avsnittet ovan identifierar så ökar elproduktionen från biobränslen. Om man som ett räkneexempel antar en fördubbling av kapaciteten till 10 TWh el som bas för sådan återkylardrift så uppgår därmed möjligheten till elproduktion i återkylardrift till 6 TWh, med en biobränsleanvändning på 18 TWh. Om motsvarande produktion skulle göras i kondensdrift, via kondenssvans skulle 9 TWh biobränsle möjliggöra en något större elproduktion, ca 3,5 TWh, det vill säga ytterligare 0,5 TWh. För år 2030 skulle motsvarande produktion, enligt ovan, vara den dubbla, det vill säga 7 TWh el (1 TWh mer än med återkylardrift) med en biobränsleanvändning på 18 TWh. För att sådan elproduktion skall bli attraktiv så måste kostnaderna vara konkurrenskraftiga. Om vi förutsätter återkylardrift, ett biobränslepris på 200 kr/mwh och en drift- och underhållskostnad på 25 kr/mwh br så blir elproduktionskostnaden, exklusive eventuella tilläggsinvesteringar, 680 kr/mwh. Det är lång ifrån säkert att detta är ett konkurrenskraftigt elpris. Exempelvis sägs vindkraft kunna byggas med en elproduktionskostnad på 550 kr/mwh. Riktade styrmedel skulle dock kunna ändra på konkurrensförhållandena. Tidvis är dock sannolikt elproduktion med återkylar- eller kondenssvansdrift attraktiv, men förmodligen inte i den omfattning som räkneexemplen ovan pekar på. För återkylardriften är anläggningarnas drifttid i hög grad begränsad till vår/sommar/höst. Det tider då elefterfrågan, och elpriset, sannolikt är högst - vintertid - körs ju redan de aktuella anläggningarna i kraftvärmedrift. (Då är ju samtidigt fjärrvärmeefterfrågan hög.) Kraftvärme finns också inom industrin, så kallat industriellt mottryck. I dessa anläggningar är drifttiderna typiskt mycket långa och det finns därför inte på samma sätt som i fjärrvärmesystemens kraftvärmeverk utrymme för ytterligare elproduktion. Vi räknar därför inte med någon ytterligare potential för elproduktion, utöver de som sker i mottrycksdrift, i dessa anläggningar. Transportsektorn, inrikes transporter inkl. arbetsmaskiner Inom transportsektor har användningen av biodrivmedel ökat i snabb takt från millennieskiftet. Ökningen har dock skett från en mycket låg nivå. År 2000 användes 0,3 TWh etanol, vilket utgjorde mindre än en halv % av transportsektorns energianvändning. År 2012, vårt basår, användes 6,9 TWh biodrivmedel, varav 2,4 TWh etanol, 3,7 TWh biodiesel och 0,8 TWh biogas. Den totala energianvändningen i transportsektorn uppgick 2012 till 86 TWh. De förnybara drivmedlen utgjorde 8 %. I denna redovisning ingår dock inte alla arbetsmaskiner. Energianvändningen för vissa av dessa återfinns i statistiken under industri eller bostäder och service. (Till år 2013 har användningen av biodrivmedel ökat med ytterligare ca 2,5 TWh, främst i form av biodiesel.) För utblicken till år 2030 baserar vi våra överväganden om introduktionen av biodrivmedel på ett projekt som Profu genomförde under 2012. På uppdrag av Elforsk och Svensk Energi togs en 13
roadmap fram för ett fossilbränsleoberoende transportsystem för Sverige år 2030. Syftet med arbetet som genomfördes i bred samverkan med ett fyrtiotal organisationer var att visa på vilka åtgärder, vägval, beslut och styrmedel som kommer att krävas för omställningen. Arbetet redovisades i Elforsk rapport 12:68, Roadmap för ett fossilbränsleoberoende transportsystem år 2030. Resultaten från Roadmap-projektet ger resultat som påminner starkt om de som Trafikverket tagit fram i samband med Färdplan 2050 och de som Utredningen om fossilfri fordonstrafik (FFFutredningen) presenterar i sitt betänkande Fossilfrihet på väg från 2013. Alla tre utredningarna antyder minskningar av användningen av fossila drivmedel med 80 % till år 2030. Bakgrunden till både FFF-utredningen och vårt roadmaparbete är det mål som regeringen formulerade i sin klimat- och energiproposition från 2009 (prop. 2008/09:162) om en fossilbränsleoberoende transportsektor i Sverige år 2030: Arbetet med att minska transportsektorns klimatpåverkan utvecklas och år 2030 bör Sverige ha en fordonsflotta som är oberoende av fossila bränslen. I propositionen redovisas också olika delåtgärder för att nå detta mål. Bland dessa återfinns: En satsning på förnybara drivmedel och energieffektivare fordonstekniker, elhybridbilar och elbilar I propositionen Mål för framtidens resor och transporter (prop.2008/09:93) anges dessutom: Transportsektorn bidrar till att miljökvalitetsmålet begränsad klimatpåverkan nås genom en stegvis ökad energieffektivitet i transportsystemet och ett brutet beroende av fossila bränslen. År 2030 bör Sverige ha en fordonsflotta som är oberoende av fossila bränslen. Den systemgräns som tillämpas i roadmapen är inrikes transporter, inklusive arbetsmaskiner. Hur transportsektorns energianvändning fördelar sig med olika systemgränser framgår av figuren nedan. 14
Energianvändningen inom dagens transportsystem i Sverige sett med olika systemgränser. Alla tre referenser koncentrerar sig på inrikes transporter. FFF-utredningen begränsar sig dessutom till vägtransporter, medan Färdplan 2050 och Profus roadmap dessutom behandlar flyg, sjöfart, järnväg. I Profus roadmap ingår också arbetsmaskiner. I Profus roadmap utgör vägtransporterna nästan 80 % av energianvändningen. Av de delar som inte utgör vägtransporter är arbetsmaskinerna den största gruppen med nästan 15 %. Eftersom vägtransporterna är så pass dominerande även i Profus roadmap går det att jämföra framtidsscenarier från alla tre referenserna. Den beskrivning av transportsystemets utveckling som vår roadmap innehåller bygger på detaljerade överväganden för vart och ett av de olika beskrivna trafikslagen. Med den systemgräns som tillämpas i Profus roadmap så uppgår transportsystemets energianvändning år 2012 till knappt 100 TWh. Alla tre referenserna tillämpar en likartad metod för att ta fram framtidsscenarierna. Man inleder med prognoser för trafikarbetets utveckling. Baserat på dessa redovisas utvecklingen i energitermer i ett framskrivningsscenario, där oförändrad fordonseffektivitet och drivmedelsmix förutsätts. Utifrån denna reduceras användningen av fossila drivmedel genom åtgärder indelade i några åtgärdsgrupper. Grupperna är likartade men inte helt identiska. Den första gruppen benämns i FFF-utredningen Utveckling av samhälle och transportsystem, medan Färdplan 2050 benämner samma grupp Transportsnålt samhälle. Profus roadmap delar motsvarande åtgärder i två grupper, Transportbehovsminskning och Överflyttning. 15
Indelningen i övrigt är mycket likartad och enkelt uttryckt så kan åtgärderna delas in i tre huvudgrupper: transportsnålt samhälle, fordonseffektivisering och drivmedelsbyte. I roadmapens analys av hur omställningen kan genomföras har åtgärderna delats upp i fyra olika åtgärdskategorier: Transportbehovsminskning Överflyttning (från ett trafikslag till ett annat) Fordonseffektivisering Drivmedelsbyte Vad ingår då i de olika åtgärdskategorierna? Här redovisar vi ett antal exempel på detta: Gruppen minskat transportbehov avser möjligheter att minska behovet av transporter utan att det medför försämrad standardutveckling. Exempel på sådana åtgärder är resefria möten via IT, stadsplanering för minskat behov av arbetsresor samt ruttplanering och samdistribution. Överflyttning handlar om att flytta transporter från ett trafikslag till ett annat. I analysen ingår möjligheterna att överföra personbilstrafik till kollektivtrafik (buss och spårtransporter), flytta godstransporter från lastbil till tåg samt att byta från personbil till cykel- och gångtrafik. Fordonseffektivisering handlar om ett mycket stort antal åtgärder för att minska fordonens energianvändning. Åtgärderna omfattar motor, transmission, hybridisering, kaross, däck, m.m. Dessutom ingår beteendeförändringar i form av sparsam körning. Drivmedelsbyte omfattar både eldrift och byte till förnybara drivmedel. Eldrift av både personbilar och tunga fordon är av stor betydelse för omställningen av transportsystemet. Både rena elfordon och hybrider kommer att behövas. För personbilar står eldrift år 2030 för ca 20 % av de körda kilometrarna. Detta motsvarar en elbilsflotta på ca 1 000 000 bilar. Även för bussar och tunga lastbilar antas eldrift öka rejält. Biodrivmedelsanvändningen ökar också kraftigt. Användningen utgår från de inhemska resurser som bedömts vara tillgängliga. Biodrivmedlen utgörs av en mängd olika bränslen och substrat, både som låginblandning och rena drivmedel, första och andra generationens samt flytande och gasformiga. Profus roadmap och Färdplan 2050 saknar egentligt referensfall. Profus roadmap refererar istället till beräkningar från Trafikverket som pekar på att med nuvarande styrmedel och givet ett par trafikarbetsprognoser så kan man anta att användningen av fossila drivmedel ligger kvar på dagens nivå eller minskar svagt. FFF-utredningen har dock ett referensfall som visar hur utvecklingen kan antas bli om inga ytterligare styrmedel eller andra åtgärder sätts in. Där minskar användningen av fossila drivmedel med drygt 15 % från 2010 till 2030. Minskningen sker trots framskrivningsscenariots ökade energibehov. Den minskade fossildrivmedelsanvändningen kan till tre fjärdedelar hänföras till fordonseffektivisering, medan resten åstadkoms genom drivmedelsbyte, främst till biodrivmedel. Här stannar alltså vägtransporternas biodrivmedelsanvändning år 2030 på 7 TWh. 16
Utan ytterligare styrmedel, men inklusive effektivisering och drivmedelsbyten som redan dagens styrmedel driver fram, så kan man alltså förvänta sig något minskade användning av fossila drivmedel inom det svenska transportsystemet. Minskningen är dock mycket begränsad. För att komma längre krävs ytterligare styrmedel och åtgärder. I alla tre referenserna finns ett målscenario eller potentialscenario som visar hur långt man bedömer att man kan nå till år 2030. Överensstämmelsen mellan referenserna när det gäller minskningen av användning av fossila drivmedel till år 2030 är mycket stor. Alla pekar i huvudscenariot på en minskning med 80 %! Detta trots att de gjorts oberoende av varandra, men där stora delar av bakgrundsmaterialet sannolikt är detsamma. Ingen av referenserna kommer alltså fram till att transportsystemet år 2030 skulle kunna vara helt fritt från fossila drivmedel. De kommer dock till slutsatsen att det skulle gå att dramatiskt minska användningen av fossila drivmedel, - 80 %, under den relativt korta period som återstår till år 2030. (FFF-utredningen presenterar egentligen två olika målscenarier, ett optimistiskt och ett pessimistiskt. De 80 % som redovisas ovan är medelvärdet av dessa båda. Intervallet är egentligen 66 93 %.) Resultaten för Profus roadmapsscenario sammanfattas nedan i ett stapeldiagram som visar hur energianvändningen i transportsystemet utvecklas från idag, via 2015 och 2020 till år 2030. Där framgår också vilka åtgärdskategorier som ligger bakom de energianvändningsminskningar som beräknats. För varje analysår visar den totala stapelhöjden nivån på energianvändningen i ett framskrivningsscenario. Det bygger på att transportsystemet utvecklas vidare utan ytterligare styrmedel eller beslut och med antagande om oförändrad fordonseffektivitet och oförändrad drivmedelsmix. Det är alltså nivån på dessa framskrivningsstaplar som utgör utgångspunkten från vilken roadmapsscenariot tas fram. Som framgår av figuren skulle vi år 2030 i så fall nå en användning av drivmedel på 130 TWh. Figuren visar också den kraftfulla minskning av användningen av fossila drivmedel som uppnås genom de åtgärder som ingår i projektets roadmap. Jämfört med dagens nivå (2007) minskar användningen av fossila drivmedel redan till år 2020 med 35 %, trots en underliggande ökning i trafik- och transportarbete. År 2030, slutligen, så är minskningen jämfört med idag hela 80 %. Om man för år 2030 jämför roadmapsscenariots användning av fossila drivmedel med framskrivningsscenariot så är den procentuella minskningen ännu större, 85 %. 17
TWh 140 120 100 80 60 40 20 Överflyttning Transportbehovsminskning Effektivisering Energiminskning byte El Förnybart Fossilt 0 2007 2015 2020 2030 Total drivmedelsanvändning (TWh) i Roadmapsscenariot samt redovisning av hur framskrivningsscenariots energianvändning reducerats. ( Energiminskning byte avser minskad energianvändning till följd av drivmedelsbyte som ger effektivitetsvinst, t.ex. bensin till el). Även om de tre referenserna är eniga om möjligheten att minska användningen av fossila drivmedel med 80 % så finns det tydliga skillnader mellan referenserna vad gäller hur stor del av minskningen som förklaras med var och en av de olika åtgärdsgrupperna. Något förenklat så ser fördelningen ut på följande sätt: Andel av minskning av fossila drivmedel till år 2030 som kan hänföras till olika åtgärdgrupper [%] FFF-utredningen Färdplan 2050 Profus roadmap Transportsnålt samhälle 20 35 20 Fordonseffektivisering 50 45 45 Drivmedelsbyte 30 20 35 Alla tre referenserna ser fordonseffektivisering som den åtgärdsgrupp som ger det största bidraget till den minskade användningen av fossila drivmedel. (För FFF-utredningen redovisas medelvärdet för de båda målscenarierna, se ovan.) Störst förhoppningar på det transportsnåla samhället ger Färdplan 2050 uttryck för, medan Profus roadmap är den referens som har störst tilltro till drivmedelsbyte. I Profus roadmap uppgår biodrivmedelsanvändningen år 2030 till hela 32 TWh, det vill säga 25 TWh mer än 2012 års nivå. Samtidigt har transporternas energianvändning totalt minskat rejält genom åtgärder för ett transportsnålt samhälle och fordonseffektiviseringsåtgärder. År 2030 stannar den 18