Det Hållbara Vätgassamhället

GÖTEBORGS UNIVERSITET Naturvetenskaplig problemlösning GÖTEBORG UNIVERSITY Problem Solving in Science Göteborg 2050 Det Hållbara Vätgassamhället Robert Hedman Examensarbete 20 poäng Handledare: Johan Swahn Avdelningen för Fysisk Resursteori Chalmers och Göteborgs universitet Februari 2005

Sammanfattning Energi är en väsentlig grundpelare i dagens samhälle. Tyvärr orsakar dagens höga och ökande användning, tillsammans med det faktum att 80 % av energin är av fossilt ursprung, en rad problem. Växthuseffekt, försurning, hälsoeffekter på grund av luftföroreningar och en begränsad tillgång på fossilgas, olja och kol är alla bra skäl till att söka nya, långsiktigt hållbara lösningar för vår energiförsörjning. Bland dessa lösningar finns sådana där väte används som energibärare istället för de fossila energibärare som används idag. Syftet med denna studie är att undersöka om väte kan ta en betydande roll och i så fall vilken, i ett framtida hållbart energisystem i Göteborg, i en hållbar omvärld. Metoden som använts är backcasting. Det är en metod som med fördel används för framtidsstudier av komplexa system, där dagens trender och andra omvärldsfaktorer utgör en del av problemet. Resultaten pekar på problem med att väte är energikrävande vid produktion och vid omvandling och distribution i hanterbar form. Möjligheter till storskalig överföring finns med rimliga lösningar och väte kan fungera som kemisk energilagrare samt som bränsle i bränsleceller. I ett system med förnybar primärenergi i överflöd kan väte bli en viktig energibärare. I andra fall kan väte istället få roller inom passande nischer. En slutsats av detta är att dagens energipolitik och energiforskning bör inrikta sig på flera möjliga vägar mot ett hållbart energisystem, samt att tidiga, storskaliga satsningar på väte kan innebära energiineffektiva lösningar som inte medför mindre miljöpåverkan och ett hållbart vägval. Abstract Energy is vital in the modern society. The present extensive and increasing use of energy along with the fact that 80 % of the energy used today is of fossil origin, cause a long range of problems. Global warming, acidification and health effects caused by pollution and the limitation of fossil energy resources are all good excuses to find new, sustainable solutions for our energy system. Among these are those which include hydrogen as an energy carrier instead of the fossil energy carriers dominating today. The purpose of this study is to look into whether hydrogen can shoulder a significant burden, and in that case which, in a future sustainable energy system in Göteborg, in a sustainable world. The method used is Backcasting, a method that is suitable in studies on future, complex systems, where behaviours and trends and other external conditions constitute part of the problem. The results point out hydrogen as energy demanding in production and in transformation and distribution in a manageable form. Possibilities for extensive energy transmission is reasonable and hydrogen can become a chemical energy storage and a fuel for fuel cells. In a system with abundant renewable primary energy, hydrogen may become an important energy carrier. In other cases, hydrogen may be more suitable in specific niches. A conclusion made out of this, is that energy policies of today should be broad banded and aim for multiple different paths towards a sustainable energy system. Early, large-scale commitments to hydrogen development might lead into energy ineffective solutions, neither reducing the environmental effects nor leading on a sustainable path.

Förord Denna rapport är resultatet av ett examensarbete i naturvetenskaplig problemlösning med inriktning på miljövetenskap som har genomförts på Institutionen för Fysisk Resursteori, Chalmers och Göteborgs Universitet, och är kopplad till projektet Göteborg 2050. Energisystemet är den dominerande källan till samhällets utsläpp av koldioxid och andra negativt påverkande ämnen och föreningar. Hur dessa ska kunna minskas för att begränsa den förstärkta växthuseffekten är en fråga som människor runt om i världen sedan FN:s konferens om miljö och utveckling i Rio de Janeiro 1992 och klimatkonferensen i Kyoto 1997 på allvar börjat fundera på. Denna rapport tar ner frågan på lokal nivå och är ett bidrag till diskussionen om hur ett hållbart Göteborg skulle kunna se ut i en hållbar värld. En rapport av detta slag är tänkt att kunna bidra med framtidsvisioner som gör det lättare för beslutsfattare, viktiga samhällsaktörer och allmänhet att arbeta och fatta såväl kort- som långsiktiga beslut i rätt riktning för en hållbar utveckling. Delar av denna rapport kan verka bekanta för den som läst rapporten GÖTEBORG 2050 Det Hållbara Vätgassamhället. Den rapporten färdigställdes som en halvtidsrapport inför ett studieuppehåll som jag gjorde från och med november 2003. Dock skedde detta administrativt under en annan kurs, såsom ett självständigt arbete på 10 p. Föreliggande rapport är resultatet av det återupptagna arbetet; nya infallsvinklar har till viss del använts, min syn på ämnet har mognat och ny kunskap har tillkommit. Jag vill rikta ett tack till de personer som varit mest betydelsefulla för min väg fram till denna rapport. Till att börja med min handledare Johan Swahn som under många möten i totalt över ett års tid agerat aktivt bollplank och hjälpt mig fram. Detta upplevde jag som mycket väsentligt i ett arbete där tankar tillåtits sväva mer eller mindre fritt in i framtiden med utgångspunkt ifrån såväl fakta som idéer presenterade i diverse böcker, rapporter, artiklar och inte minst ur visionerande människors fascinerande tankar. Sedan vill jag tacka Elin Löwendahl för ett utomordentligt arbete dels som samordnare i Göteborg 2050, men framförallt för att på ett konstruktivt och kritiskt sätt läst mina utkast och bidragit till förbättringar. Charlotta Norén och Johan Rotzén har varit goda vänner och gott stöd under de dagar då tankar på ett framtida vätgassamhälle varit allt annat än motiverande och arbetet med denna rapport bakom datorskärmen känts på alla sätt sirapslikt, bortsett från sötman Slutligen vill jag tacka alla mina studiekamrater under mina år på programmet för Naturvetenskaplig problemlösning, särskilt då mina klasskamrater ur np -99. Utan er hade somliga stunder på vägen fram förmodligen haft sådan effekt på mig att jag inte orkat och denna rapport följaktligen aldrig blivit av. Så tack!

INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1 INLEDNING...1 1.1 BAKGRUND...1 1.2 SYFTE...2 1.3 AVGRÄNSNINGAR...3 1.4 LÄSANVISNING...5 2 MATERIAL OCH METOD...8 2.1 BACKCASTING...8 2.2 KÄLLDATA...9 3 NULÄGESBESKRIVNING...10 3.1 DET GLOBALA, FOSSILBASERADE ENERGISYSTEMET...10 3.2 DET SVENSKA ENERGISYSTEMET...16 3.3 ENERGISYSTEMET I GÖTEBORGSOMRÅDET...20 4 RAMAR OCH MÅL...24 4.1 EKOLOGISK HÅLLBARHET...24 4.2 VÄLFÄRDEN...24 4.3 BEFOLKNING 2050...26 4.4 RÄTTVIST ENERGIUTRYMME...27 4.5 ENERGITILLGÅNG...28 4.5 KOLDIOXIDUTSLÄPP...29 5 VÄTE NU OCH I FRAMTIDEN...31 5.1 VÄTE SOM ENERGIBÄRARE OCH BRÄNSLE...31 5.2 TRANSPORT, LAGRING OCH DISTRIBUTION...35 5.3 BRÄNSLECELLER...40 5.4 ANNAN VÄTGASBASERAD ENERGITEKNIK...42 5.5 LIVSFARLIGT OCH MILJÖVÄNLIGT?...42 5.6 FORSKNING OCH POLICYARBETE...46 5.7 IDENTIFIERING AV INTRESSANTA VÄTETILLÄMPNINGAR...47 6 FRAMTIDSBILDER...51 6.1 DET GLOBALA ENERGISYSTEMET 2050...51 6.2 GÖTEBORG 2050...58 7 DISKUSSION OCH SLUTSATSER...76 REFERENSER...79

1 Inledning Väte har på senare tid alltmer kommit att figurera som en möjlig lösning för världen den dagen oljan tar slut eller om och när den förstärkta växthuseffekten framtvingar en revolution på energiområdet. Väte har en mängd egenskaper som gör det lämpligt som en energibärare i ett hållbart energisystem baserat på förnybar primärenergi. Det är ogiftigt, rent, det perfekta bränslet i effektiva bränsleceller och kan genereras på en mängd sätt, däribland ur förnybar vind, sol, vatten och biomassa. Idén om ett vätgassamhälle, eller en vätgasekonomi som det också benämns, och ett sådant samhälles fördelar stöds av en mängd personer med olika visioner och agendor. Dessa personer finns bland beslutsfattare, ledare inom näringslivet och miljöorganisationer med mera (Cherry, 2003). Deras syn på vätgassamhället kan ibland uppfattas som något onyanserad och populärvetenskaplig. Exempel på detta är fraser som oljans ersättare är väte från havet: oändlig energi (Illustrerad vetenskap nr 15/2004) och att med vätgas som bränsle i våra bilar kan vi glömma bekymren med koldioxid och andra utsläpp. Ur vatten kommet, vatten skall det åter vara är självklart en lockande tanke, men innan dessa tankar omsätts i ett nytt energisystem behöver dess egenskaper, även negativa, noggrant analyseras. Ett samhälle där väte är en viktig energibärare i energisystemet är på inget sätt en idé som kommit som en följd av de senaste decenniernas snabba tekniska utveckling. Den franske författaren Jules Verne var på många sätt före sin tid och många tekniska innovationer som vi använder idag beskrevs av honom långt innan de blev en realitet. I sin bok Den hemlighetsfulla ön (L Ile Mystérieuse), 1875, förutspådde han att vatten skulle ersätta kol som energikälla. Vatten skulle splittras upp i sina beståndsdelar och förse oss med oändliga mängder el och värme (IEA, 2003a). En av de största utmaningarna på vägen mot ett hållbart energisystem är att ersätta de enorma mängder fossil primärenergi som används idag med förnybar primärenergi i form av sol, vind och vatten. Dessa energiformer finns visserligen i mängder som vida överstiger våra globala behov men att utvinna energin och distribuera den i form av lämpliga energibärare är inte trivialt. En av de energibärare som kan ha en plats i detta system är väte. 1.1 Bakgrund Den stora användningen av fossila bränslen ligger till stor del bakom den utveckling som västvärlden genomgått sedan den industriella revolutionen. De fossila bränslena och då främst oljan, har fått en allt större betydelse i samhället och är en mycket viktig beståndsdel i den globala ekonomin. Men oljans stora betydelse har även gjort samhället känsligt. Under oljekrisen i mitten av 1970-talet steg oljepriserna kraftigt och det globala samhället fick på ett chockartat sätt upp ögonen för sitt eget beroende. 1

Förbränningen av fossila bränslen har i olika omgångar överraskat världen efersom den visat sig medföra miljö- och hälsoproblem. Den kraftiga smog som under 1952 drabbade London och liknande problem som sedan dess inträffat i många städer och regioner har gjort mänskligheten medveten om att avgaser från bilar, värmekaminer, förbränningskraftverk och industrier med mera är skadliga för hälsan. Senare uppmärksammades försurningen, bland annat i samband med 80-talets stora död av skogar och sjöar i Europa. Här var kväve- och svavelföroreningar från förbränningen en del av orsaken (Elvingson, 2001). Idag är dessa problem fortfarande till viss del aktuella, även om ett målmedvetet arbete med problemen förbättrat läget avsevärt. Teknikutveckling har lett till bättre rening och alternativa metoder. Istället har det nya hotet, i form av den förstärkta växthuseffekten och därpå följande klimatförändringar, uppmärksammats och hamnat i fokus. Energisystemet berör på ett eller annat sätt det mesta i vårt samhälle. Det är på många sätt avgörande för våra arbeten, för våra transporter, för vårt boende och vår allmänna välfärd. Basen i energisystemet utgörs av primärenergin, det vill säga den källa ur vilken vi hämtar all den energi som vi sedan använder. I större delen av den industrialiserade världen och i en växande del av utvecklingsländerna finns energin lättillgängligt flödande genom alla de tjänster vi nyttjar i våra liv. Den totala energitillförseln i världen har med få undantag ökat ständigt sedan industrialiseringen kom igång på mitten av 1800-talet. Tyvärr är hela 80 % av denna baserad på fossil primärenergi (IEA, 2003b), samtidigt som solens ljus dygnet runt flödar emot jorden, ett ljus som innehåller omkring 1 000 000 000 TWh energi per år. En miljard TWh. Dagens globala energitillförsel uppgår till ca 120 000 TWh per år (WEA, 2000). 1.2 Syfte När man läser statistik och rapporter om världens utveckling, det ökande uttaget av ändliga naturresurser, om svält, epidemier och fattigdom, de dystra prognoserna om växthuseffekten och det globala klimatet med mera, ligger det ibland nära till hands att måla världen i grått och drabbas av uppgivenhet. Men framtiden är i våra händer. Den är vårt ansvar och i allra högsta grad möjlig att påverka! Vår strävan mot ett hållbart samhälle har börjat såväl i Sverige som i vår omvärld. Forskning och snillrikhet finner nya lösningar, nya vägar i rätt riktning. Vindkraften växer tillsammans med biomassabaserad energiproduktion mot en allt större och mer betydelsefull position i energisystemet. Arbetet mot effektivare energianvändning, en av de kanske viktigaste punkterna på den hållbara utvecklingens agenda, går sakta men säkert framåt. Syftet med denna rapport är att genom backcastingmetoden ta fram framtidsbilder av rimliga möjligheter för väte i ett hållbart energisystem. Var kan väte som energibärare och bränsle tillsammans med tillhörande energiteknik utgöra en effektiv och praktisk kombination att tillhandahålla energi för energiberoende tjänster? Samtidigt som möjligheterna tas fram syftar rapporten till att finna de begränsningar som är knutna till väte som energibärare. 2

Enligt Cherry (2003) saknas en diskussion om de problem som ett utbrett användande av väte, likt våra fossila bränslen idag, kan leda till. Dessa problem gäller inte bara teknologin utan även ett sådant systems integration med samhället. Utifrån de blandade erfarenheter mänskligheten har av tidigare teknikskiften, finner han den konsensus som verkar finnas bland beslutsfattare och utvecklande parter förvånande. Hos dessa vilar ett etiskt ansvar att utreda alla tänkbara ofördelaktiga konsekvenser, särskilt med tanke på teknologins potential att bli världsomvälvande. De negativa konsekvenserna glöms vid teknikutveckling alltför ofta bort men är nödvändiga att analysera för att undvika nya överraskningar i stil med övergödning, försurning och växthuseffekt men även för att undvika felsatsningar. Förhoppningsvis bidrar denna rapport till att ineffektiva och på andra sätt okloka energilösningar undviks. En avslutande del i rapporten är att finna möjliga vägar till de framtidsbilder som presenteras. Dessa ska kunna fungera som vägledning för beslutsfattare, såväl offentliga som privata, samt för en intresserad allmänhet. Där ska även möjliga återvändsgränder belysas, det vill säga vägar som inte kommer att bidra till ett effektivt användande av väteteknologin och inte heller bidra till ett energieffektivt, hållbart energisystem. 1.3 Avgränsningar I den här typen av studier förekommer många situationer där grundläggande fakta inte är tillräckliga eller relevanta. Det leder till att vissa val och antaganden måste göras som kan vara svåra att motivera och underbygga. Dock är min förhoppning att rapporten ska vara så transparent att dessa fall framkommer tydligt, samt att de i förekommande fall ifrågasätts och att eventuella justeringar föreslås. Vätgassamhället ses i denna studie inte som ett samhälle där hela energisystemet är uppbyggt kring vätgas. Det syftar istället på ett hållbart energisystem som till stor del är uppbyggt kring intermittenta energikällor för främst elproduktion, där väte fyller en viktig funktion inom lämpliga större och mindre nischer som energibärare, energilagringsresurs och bränsle. 1.3.1 Geografisk avgränsning Med Göteborg menas i rapporten inte kommunen Göteborgs Stad som geografiskt område, utan Göteborgs Stad tillsammans med näraliggande kommuner. Dessa är Ale, Mölndal, Partille och Kungälv. Det motsvarar i stort sett de orter som nås av det fjärrvärmenät som finns i området. Det består i första hand av Göteborg Energis nät i Göteborg, Partille, upp igenom Göta älvdal till Ale samt av Mölndal energis fjärrvärmenät ner till Lindome, se figur 1. Även Kungälvs kommun, med ett mindre eget nät, ingår. Detta område används för nutidsbeskrivningen i studien. 3

Figur 1: Till vänster Göteborgsregionens kommunalförbunds tretton kommuner, av vilka de fyra närmast Göteborg ingår i studien. Till höger fjärrvärmenätets utbredning i Göteborg, Mölndal och Partille. Nätet sträcker sig vidare söderut till Kållered och Lindome samt norrut mot Ale. Källor: Business Region Göteborg, Göteborg Energi och Mölndal Energi. Samma område används för framtidsbilderna även om befolkningen i området liksom området i sig förväntas växa. Förutom att en förtätning av befolkning och bebyggelse förväntas i det område som utgör avgränsningen för idag så görs antagandet att Kungälv växer samman med Göteborg. Det framtida energisystemet förväntas utvecklas och ha fler sammankopplingar inom regionen. Därmed uppstår en viss skillnad mellan nutid och framtid i detta avseende. 1.3.2 Ekonomisk avgränsning Ekonomiska bedömningar om exempelvis olika energitekniker eller försörjningsalternativ behandlas inte i denna rapport. Motivet till detta är i första hand att ekonomi inte antas vara det som för samhället i en hållbar riktning. Det hållbara samhället måste först och främst formas inom de ekologiska ramarna, grunden i en hållbar värld. Därefter måste samhället inom dessa ramar formas efter människans behov, de sociala ramarna. De mest elementära behoven är rent vatten och mat till alla samt ett liv i fred och frihet. Rättvis fördelning av resurser, yttrandefrihet och rätt till vård och utbildning är andra rimliga krav. I ett sådant system finns en ekonomi som verkar utifrån de förutsättningar som ges av ramarna. Ekonomin formas alltså för att fungera som en del i det hållbara samhället, inte tvärtom. Politiska och ekonomiska styrmedel, internationella överenskommelser och en växande insikt om vår planet och dess funktion kan leda till att detta blir verklighet. Ett annat motiv är att den energiteknik som vätgassamhället bygger på idag bara till delar är utvecklad till kommersiell nivå, i vissa fall finns tekniken bara på idéstadiet. Samtidigt är det svårt att avgöra vilka de ekonomiska förutsättningarna är i framtiden, bland annat vilken betalningsvilja som finns för de tjänster som energin möjliggör. Energieffektiviseringar kan till exempel få betydelse för betalningsviljan. Det innebär svårigheter att förutspå vilka tekniker, till exempel vilken typ av bränsleceller, som kommer att användas i ett eventuellt vätgassamhälle. 4

Ett tredje perspektiv på de ekonomiska konsekvenserna av omställningen till ett hållbart energisystem har presenterats av Azar och Schneider (2001 och 2002) där slutsatsen dras att den globala tillväxten på sikt knappt påverkas av en sådan förändring. Utöver ett business as usual -scenario har Azar och Schneider beräknat den ekonomiska tillväxten utifrån tre alternativa utvecklingar baserade på olika nivåer av halten koldioxid i atmosfären. De olika nivåerna kräver olika stora investeringar på olika lång sikt, men kontentan av simuleringarna är att påverkan på den globala BNPtillväxten på lång sikt är liten, se figur 2. I internationella sammanhang, däribland inom EU, brukar 550 ppm CO 2 anges som ett mål för stabilisering av koldioxidhalten. Inom Göteborg 2050 har målet för koldioxidutsläpp knutits till en stabilisering av koldioxidhalten på 450 ppm (Klimat och Energimål, 2003). I dagsläget är halten omkring 375 ppm och om ingenting görs, det vill säga business as usual, kan halten år 2100 vara omkring 700 ppm (IPCC, 2001). Figur 2: Tillväxten av global BNP i triljoner US $ vid fyra scenarier: Stabilisering av halten koldioxid i atmosfären på 350, 450 och 550 ppm. Bau=business as usual. Källa: Azar & Schneider, 2002. 1.4 Läsanvisning Denna rapport kan läsas på ett flertal sätt beroende på läsarens intresse och tidigare kunskap på de berörda områdena. För den ivrige läsaren som känner sig manad kan det vara idé att börja sin läsning direkt med kapitel 6, där framtidsbilder av ett hållbart vätgassamhälle presenteras. Efter att ha läst dessa har förhoppningsvis intresse för att lära sig mer om bakgrunden till dem väckts, ett intresse som tillgodoses av övriga delar i rapporten. 5

Rapporten har så här långt gett en introduktion till det som senare kommer att beröras mer detaljerat. I avsnitt två kommer den metod som används för att ta fram framtidsbilder i projektet Göteborg 2050, backcasting, att relativt kortfattat beskrivas. För den som vill utveckla sina kunskaper om metoden ytterligare kan två tidigare rapporter inom Göteborg 2050 rekommenderas, Fräscha Färdval (Löwendahl, 2003) och Mat Göteborg 2050. En särskild sammanfattning av metoden och användningen av den inom Göteborg 2050 väntas inom kort (Swahn, 2005). Efter metodavsnittet följer en nulägesbeskrivning, där dagens globala, nationella och lokala energiförsörjning beskrivs, främst utifrån ett miljö- och hälsoperspektiv. Efter nulägesbeskrivningen presenteras de kriterier och mål som ska utgöra begränsningarna för de framtidsbilder som senare beskrivs. Här presenteras även ett antal centrala begrepp, såsom hållbar utveckling, rättvist miljöutrymme och det goda livet. Därefter beskrivs nuläget inom vätgasutvecklingen, det vill säga en sammanfattning av utvecklingsläget för vätgas och bränsleceller. För den som vill fördjupa sig mer i vätgassamhällets teknik rekommenderas Ola Gröndalens rapport Väte framtidens energibärare utgiven 1998 för Elforsk. Avsnittet avslutas med en sammanfattning av de användningsområden som författaren anser ha goda förutsättningar för en roll i det hållbara energisystemet. Här diskuteras även de begränsningar som vätgassamhället har att möta. Denna sammanfattning motiverar de framtidsbilder som presenteras i följande avsnitt. Framtidsbilderna inleds med en beskrivning av hur det globala energisystemet skulle kunna te sig i hållbar form, baserat på förnybar primärenergi. Här presenteras möjliga lösningar för användning, distribution, transmission, lagring och produktion av energi. Denna del ligger utom ramen för det framtida Göteborg som rapporten egentligen syftar till att beskriva men utgör den hållbara omvärld som är en av förutsättningarna för detsamma. Framtidsbilderna för Göteborg följer därefter med ett antal beskrivningar och diskussioner om både var väte fyller en funktion och var man kan förvänta sig eller önska andra lösningar. De lösningar som är lämpliga presenteras i två scenarier. Först ett nischscenario där vätgassamhället inte slagit igenom helt, därefter ett totalscenario där vätgassamhället fått fullt genomslag. Framtidsbilderna i avsnitt 6.1-3 är det väsentliga i denna rapport och kan läsas fristående från övriga avsnitt. Dock är sammanfattningen som avslutar kapitel 5 av vikt för att förstå de antaganden som görs i framtidsbilderna. Ett avsnitt med en sammanfattande diskussion om framtidsbilderna följer därpå. Det avslutande avsnittet innehåller slutsatser samt en diskussion om möjliga steg på vägen mot de bilder som målats upp. Här diskuteras även vikten av att de strategiska vägval som måste göras i arbetet med att förändra energisystemet inte får leda in på återvändsgränder eller tillåtas blockera andra utvecklingsvägar. I denna rapport används begreppet fossilgas för det som i dagligt tal alltmer kallas för naturgas. Valet att använda begreppet fossilgas är mestadels för att utgöra en pedagogisk motvikt. Under ett tiotal år har en debatt om detta begrepp förts, mestadels bland de direkt berörda parterna i myndigheter, energibranschen och miljörörelsen. Fossilgasens roll i energisystemet framöver kan få stor betydelse för hur hållbar Sveriges utveckling blir. 6

Namnet naturgas är ett vedertaget och väl använt begrepp. Just natur kan dock för den oinsatte ge intrycket av att vara naturlig och miljövänlig. I dagens alltmer miljömedvetna samhälle finns därför en risk att fossilgasen oförtjänt rider på den gröna vågen. Dock finns pedagogiska problem även med att använda beteckningen fossilgas, eftersom detta är ett samlingsbegrepp inte bara för fossil metan utan även för butan, propan, gasol och andra gaser med fossilt ursprung. Gemensamt för dessa är att de delar de flesta positiva egenskaper relativt kol och olja, som fossil metangas har, varför det pedagogiska problemet torde vara mer ringa. 7

2 Material och metod Denna rapport är ett bidrag till arbetet inom projektet Göteborg 2050. Projektet syftar till att genom långsiktiga och hållbara framtidsbilder peka ut en möjlig riktning för en hållbar utveckling för en Göteborgsregion i en hållbar omvärld. Det riktar sig till beslutsfattare såväl som till andra viktiga samhällsaktörer och allmänhet (Solstad Göteborg 2050, 2003). I ett samhälle som delvis formas av en många gånger pressad ekonomisk verklighet kan det kortsiktiga perspektivet behöva balanseras i beslut som påverkar utvecklingen på lång sikt. Därmed är det viktigt med ett aktivt informationsarbete för att ge förutsättningar att välja rätt väg i de långsiktiga frågorna. Årtalet 2050 ska inte ses som 1/1 2050, utan som ett symboliskt årtal, då vårt samhälle är ett hållbart sådant, där de kriterier och mål vi satt upp för ett hållbart samhälle uppfyllts och utvecklingen nått så långt att mänskligheten kan fortleva på ett hållbart sätt utan att begränsas av tidigare generationers förehavanden. Det symboliserar den dag då framtidsbilderna i denna och andra studier inom Göteborg 2050 kan antas vara realiserade. Det är viktigt att inte glömma att mycket faktiskt är hållbart redan idag och att utvecklingen fortlöpande ger oss nya möjligheter att ta nya steg mot det hållbara samhället. 2.1 Backcasting I de olika delprojekt som genomförts och pågår inom Göteborg 2050 används ofta metoden backcasting för att ta fram användbara framtidsbilder. Enkla och målande beskrivningar av framtiden kan användas på olika sätt i främst informationssyfte, men även ses som en idésammanställning för framtiden. Backcasting är en metod som bygger på fyra steg: 1. Nulägesbeskrivning och trendanalys 2. Val av kriterier och mål, ramarna för framtidsbilderna 3. Utarbetande av framtidsbilder 4. Analys av vägar till framtidsbilderna Även denna rapport är framtagen efter backcastingmetoden. Kapitel 3 utgör nulägesbeskrivning tillsammans med delar av kapitel 5. Kapitel 4 utgör steg 2, där kriterier och mål tas fram. Utarbetande av framtidsbilder börjar i avslutningen av kapitel 5 och fortsätter sedan i kapitel 6. En analys av vägarna till dessa framtidsbilder diskuteras till viss del specifikt direkt i anslutning till respektive bild, men även sammanfattningsvis i de två avslutande kapitlen. I och med att vätgassamhället ännu inte börjat ta någon som helst form är det inte helt enkelt att göra en analys av vägen dit, steg fyra. De synpunkter och den diskussion om möjliga steg på vägen som finns är därmed delvis spekulativa. Någon närmare beskrivning av backcasting ges inte här. Den intresserade hänvisas till att läsa mer om den i rapporter av bland annat Robinson (1982, 1990). Därutöver pågår arbetet med en sammanfattande skrift om metoden och hur den använts inom Göteborg 2050 (Swahn, 2005). 8

2.2 Källdata Merparten av det material som studerats inom studien är nulägesbeskrivningar och framskrivningar av dagens energisystem, där olika aspekter studerats och möjligheterna för väte som energibärare i stort och smått analyserats. Ekonomiska bedömningar utifrån dagsläget förekommer flitigt, något som skiljer dem från denna studie. Många av de slutsatser som framlagts i dessa studier har ändå influerat arbetet med denna rapport. Rapporter och artiklar om vätgassamhället präglas ibland av en stark tro för eller emot en vätgasekonomi, något som enligt min uppfattning ibland påverkar objektiviteten och det vetenskapliga innehållet. Samtidigt är framtiden till mångt och mycket en fråga om policy och politik, varför tyckande har betydelse. Föreliggande studie är ett försök att ta del av såväl forskning som tyckande i frågan om ett vätgasbaserat energisystem för att få en så objektiv bild som möjligt på vätets roll i vår hållbara framtid. Ett antal källor har använts flitigare än andra vid arbetet med denna studie men kompletterats med uppgifter ifrån rapporter och artiklar. Viss information har även hämtats från svenska myndigheters rapporter och hemsidor, Statistiska centralbyrån är ett exempel. Ola Gröndalens (1998) rapport om väte som en framtida energibärare och Bossel et al. (2003) The Future of the Hydrogen Economy: Bright or Bleak? tillhör de rapporter som refereras flitigt. 9

3 Nulägesbeskrivning Detta avsnitt ger en beskrivning av hur dagens energiförsörjning ser ut. Det utgår från ett globalt perspektiv och går via Europa och Sverige ner till en lokal nivå. Olika aspekter som belyses är tillgången på primärenergin, dess miljöpåverkan samt åt vilket håll utvecklingen går både ur teknisk och politisk synvinkel. 3.1 Det globala, fossilbaserade energisystemet Den globala energianvändningen har ökat stadigt de senaste 100-150 åren och kommer så att fortsätta göra ett tag till. För Sveriges och stora delar av den industrialiserade världens del är det möjligt att stoppa den här tillväxten utan att behöva minska på välfärd och utveckling. För många utvecklingsländer är dock en ökad tillgång till energi av hög kvalitet tillsammans med andra faktorer ett måste för en ökad välfärd och utveckling. Idag sker en omfattande tillväxt i länder som Kina och Indien och därmed ökar behovet av energi. Deras storlek gör att de snabbt får en tungt vägande roll i det globala energisystemet. Även Afrika, delar av Asien och Sydamerika kan förväntas öka sina behov av energi i den närmaste framtiden. Tillförseln av primärenergi till världens energisystem uppgick år 2001 till ungefär 120 000 TWh per år, se figur 3. Användningen uppgick samma år till 81 000 TWh. Av den globala energitillförseln beräknas omkring 80 % komma ifrån fossila källor i form av kol, olja eller fossilgas (IEA, 2003b). Resterande andelar är 6 % kärnkraft och ungefär 2 % vardera av vattenkraft och förnybar energi i form av till exempel vindkraft, solenergi och biobränslen i kraft- och värmeproduktion. Återstående 10 % utgörs av traditionella biobränslen för bland annat matlagning, främst i utvecklingsländerna (WEA, 2000). Skillnaden mellan den tillförda primärenergin och den använda energin består av olika former av omvandlings- och distributionsförluster, totalt omkring 30 %. Enligt Bossel et al. (2003) är förlusterna från källan till konsumenten i dagens fossilbaserade energisystem omkring 12 % när det gäller olja och omkring 5 % för fossilgas. Efter uppgifter om det svenska elsystemet beräknas förlusterna i ett modernt elsystem uppgå till omkring 7 % (SCB, 2004). Svensk fjärrvärme produceras och distribueras med förluster omkring 13 % (Svensk Fjärrvärme, 2004). I U-länderna består upp till omkring 90 % av den energi som tillförs av traditionell biomassa, det vill säga torkad dynga, ved och liknande. Energieffektiviteten är här mycket låg samtidigt som förbränningen, vilken inte sällan sker inomhus, är hälsovådlig. Bristen på högkvalitativ energi, exempelvis el eller energigas, innebär att många energitjänster såsom tillfredsställande belysning, möjlighet till kylförvaring av mat och mediciner, drift av vattenpumpar med mera inte är tillgängliga. 10

Figur 3: Den globala energianvändningens utveckling från år 1850 till år 2000. Baserad på Nakicenovic et al. (1998). Samtidigt som vi pumpar upp fossil energi ur jordskorpan flödar solens ljus dygnet runt emot någon del av vår värld, ett ljus som innehåller omkring 1 000 000 000 TWh energi per år. En miljard TWh. Dagens globala energitillförsel uppgår till knappt 120 000 TWh per år (WEA, 2000). Den omfattande användningen av fossila bränslen har möjliggjort den snabba utveckling som västvärlden upplevt sedan den industriella revolutionen. De fossila bränslena, främst olja, har fått en allt större betydelse i samhället och är en mycket viktig del i den globala ekonomin. Men dess stora betydelse har även gjort samhället känsligt. När krig utbröt mellan Israel och ett antal arabstater 1973 fick en påföljande internationell oro tillsammans med protester från de oljeproducerande staterna i OPEC priserna på råolja att stiga. De ökade från tre till tolv dollar per fat på bara ett år. Nästa prischock kom 1979 då shahen av Iran avsattes och oljeexport ifrån mellanöstern ströps. Denna incident följdes året därpå av kriget mellan Iran och Irak. Priset ökade då från 13 till 32 dollar per fat. Båda dessa händelser fick stora konsekvenser för den globala ekonomin (Hergés, 2003 och WEC, 2000). Idag, 2004, ser vi återigen stegrande och rekordhöga oljepriser. Oroligheter i Irak, osäkerhet kring Sydamerikansk olja, skattekonflikter i Ryssland och en växande efterfrågan har tillsammans bidragit till höjda priser. Effekterna av detta har inte visat sig än men en situation med ett snabbt växande Kina och ett dito Indien med kraftigt höjd efterfrågan på energi kan, återigen, göra att situationen aldrig mer blir som förr. 3.1.1 Globala energitrender Allteftersom energiefterfrågan globalt ökar exploateras allt fler energiresurser. I Europa pekar tendenserna på kort sikt på en ökad användning av fossilgas, något som kan ersätta en del miljömässigt sämre kol- och olja. En minskning av kondenskraft till förmån för mer kraftvärmeproduktion, där elproduktion merutnyttjas genom att generera processånga till industri eller fjärrvärme för uppvärmning samt vice versa är också att vänta. 11

Även vindkraft byggs ut, på vissa håll kraftfullt. Den lämnar redan ett väsentligt tillskott till energiproduktionen i exempelvis Danmark och delar av Tyskland. Avfallsförbränning förväntas öka, både i Sverige och i Europa, enligt den europeiska branschorganisationen CEWEP (NyT, nov 2004). Nya initiativ för att effektivisera energianvändningen både inom industri och inom bostadssektorn kan förväntas. Handeln med utsläppsrätter är ett initiativ som kan få den effekten, föreslagen energideklaration av bostäder ett annat. Allteftersom effektiviseringar och förnybar energiproduktion slår igenom inom industri-, bostads- och energisektorn, kan transporternas andel av både energianvändningen och utsläppen av växthusgaser förväntas öka. Här finns stor potential till förbättringar men även stora problem. Biobränslen är långsamt på väg in och de europeiska myndigheterna börjar ställa krav på fordonsindustrin vad gäller utsläpp och bränsleförbrukning. Globalt sett påverkar de stora, växande ekonomierna Indien och Kina världens energisystem påtagligt. Begränsade ekonomiska tillgångar tillsammans med stora, nationella tillgångar på främst kol leder till en ökad kolanvändning. Där är behoven så stora att även annan energiproduktion kan förväntas öka, till exempel vind, kärnkraft och vattenkraft. I Nordamerika är de politiska intentionerna att minska sitt beroende av importerad energi genom att exploatera nya, nationella men ibland lågkvalitativa energitillgångar såsom tjärsand och oljeskiffer. Även här sker satsningar på kärnkraft, fossilgas och förnybar energi som vind- och solenergi. 3.1.2 Fossila bränslen och hälsa Förbränningen av fossila bränslen har i olika omgångar under det senaste seklet överraskat mänskligheten då den visat sig medföra konsekvenser i form av olika miljö- och hälsoproblem. Den kraftiga smogepisod som 1952 drabbade London kunde direkt kopplas till en mängd sjukdomsfall och dödsfall. Smogen bestod av föroreningar som sot från bilar, industri och koleldade kaminer (Hunt et al., 2003). Denna episod gav näring till ett arbete som påbörjades under det tidiga 50-talet med omfattande forskning kring luftföroreningars miljö- och hälsoeffekter tillsammans med ett omfattande arbete för att rena luften i drabbade städer (Socialstyrelsen, 2001). Forskningen om föroreningars sammansättning, egenskaper och påverkan på människa och miljö pågår fortfarande och i takt med att tekniken förbättras analyseras påverkan från allt fler ämnen och allt mindre partiklar. Mikroskopiska partiklar och kemiska föreningar från förbränningen kan skada våra andningsorgan och bland annat störa lungornas utveckling hos barn (Gaudermann et al., 2004). Motsvarande fenomen som Londonsmogen har senare drabbat, och drabbar tyvärr fortfarande, många städer och regioner. Idag är problemet störst i snabbt växande storstadsregioner med kraftigt ökande trafik och industriell verksamhet där modern reningsteknik och rena bränslen ännu inte används (Elvingson, 2001). Problemet är inte enbart kopplat till förbränning av fossila bränslen. I flera svenska orter, särskilt i norr, är luften under högtrycksbetonat väder vintertid ofta svårt förorenad på grund av vedeldning i enskilda villapannor av äldre modell. 12