Hur blir energinettot vid förädling av energigrödorna? Bioenergikonferens Alnarp 1 mars 2006 Pål Börjesson Miljö- och energisystem Lunds Tekniska Högskola
Energibalans för bioetanol - svenska studier Etanoutbyte / energiinsats 6 5 4 3 2 1 0 ( 1,6) Spannmål ( 3,2) Lignocellulosa Vin (Källa: Pål Börjesson / VL-Stiftelsen)
Energibalans för bioetanol - internationella studier Etanoutbyte / energiinsats 6 5 4 3 2 1 0 ( 1,6) ( 1,8) ( 1,4) Spannmål Lignocellulosa Sockerbetor Majs ( 3,2) (Källa: Pål Börjesson / VL-Stiftelsen)
Orsaker till skillnader i energibalans Geografisk lokalisering (klimat, tillgängliga grödor) Odlingspraktik (Mekanisering, typ av gödsling) Skördeutbyte (Grödor, etanol) Råvarans kvalitet (Socker/stärkelse/cellulosa) Transport av råvaror (Avstånd, transportslag) Etanolanläggning (Storlek, teknik, biprodukter) Energisystemets struktur (Elproduktion, övriga bränslen) Datakvalitet (Ålder, tillförlitlighet) Systemgränsdragning (Omfattning, biprodukter) Allokering (Metod, biprodukter)
Allokering mellan etanol & drank Allokeringsmetod Ingen allokering (all energiinsats belastar etanol) Fysikalisk allokering (energiinsats fördelas utifrån energiinnehåll) Ekonomisk allokering (energiinsats fördelas utifrån ekonomiskt värde) Systemutvidgning (energiinsats vid soja-baserat foder dras ifrån) Energibalans 1,7 2,8 2,3 5,3 (Källa: Bernesson m fl, 2004)
Utbyte av biodrivmedel per hektar och år* Nettoutbyte Bruttoproduktion 200 (1 m 3 olja 35 GJ) 150 100 50 0 Salixbiometan Raps-RME Vete-etanol Vall-biogas Vete-etanol & biogas Vete-biogas Betor-etanol Salix-etanol Betor-biogas & etanol Betor-biogas Betor & blastbiogas Salixmetanol/DME GJ per hektar *(Nettoutbyte = Bruttoproduktion total energiinsats; södra Sverige & bra åkermark)
Etanol eller biogas eller både och! Nettodrivmedelsutbyte GJ drivmedel / hektar och år 60 50 40 30 20 10 0 Vall -biogas Vete - biogas Vete & halm - biogas * Drivmedelsutbyte energiinsats; södra Sverige & bra åkermark Vete - etanol Vete - etanol & drank - biogas Vete - etanol & drank & halm - biogas
Transporttjänst per hektar åkermark* 12000 10000 Hybridfordon Mil per hektar 8000 6000 4000 2000 0 RME & etanol Biogas -vall Etanol& biogas -vete Biogas& etanol -s.betor Metanol / DME -salix Biometan -salix Metanol / DME -salix *(Baserat på nettodrivmedelsutbyte; södra Sverige & bra åkermark)
Skog på åker? - Energibalans 14 Energiinsats / Energiskörd (%) 12 10 8 6 4 2 0 Vete - kärna Vete - helsäd Gran - ogödslad Gran - gödslad Poppel Salix
Skog på åker? -Nettoenergiutbyte 200 GJ per hektar och år 160 120 80 40 0 Vete - kärna Vete - helsäd (2,5 t) Vete - helsäd (5,0 t) Gran - ogödslad Gran - gödslad Poppel Salix
Energigrödor till värme, el eller drivmedel? Störst klimatnytta fås när fossila bränslen för värme- & elproduktion ersätts, därefter drivmedel som bensin och diesel 2,5 Flis ton CO2 / ha Salix 2 1,5 1 0,5 Metanol/DME 0 Kol Olja Naturgas Bensin Diesel
Optimerat åkerbränslekombinat! Spannmål Halm Salix El Värme El Etanol Biogas
Energi-, exergi- och emergianalys? Metoderna har olika utgångspunkt Svarar på olika frågor Ointressant att jämföra deras resultat!
Slutsatser (I) Energibalanser varierar pga lokala förutsättningar och metodval svårt att göra rättvisa jämförelser Energibalansen för spannmålsetanol beräknas till i genomsnitt 1,6 (0,7-2,8) Nettoutbytet av drivmedel per hektar kan öka rejält med 2:a generationens drivmedel (cirka 3-4 ggr) Nettoutbytet av dagens biodrivmedel som etanol kan väsentligt förbättras genom samproduktion med biogas
Slutsatser (II) En framtida effektiv drivlina kräver endast en 1/6 så mycket åkermark som dagens åkermarken kan räcka långt! Störst klimatnytta fås när energigrödor används för värme och el, trots detta kan biodrivmedel motiveras utifrån flera aspekter (bl a bättre med biodrivmedel än träda!) Energikombinatlösningar kommer att öka i framtiden inte fokusera på enbart en energibärare utan samproducera drivmedel, el och värme och utnyttja biomassan på effektivaste sätt!
Till sist.. Det är lönsamheten för jordbrukaren som styr utvecklingen idag inte energibalans och nettodrivmedelsutbyte, MEN, genom teknikutveckling och framtida politiska styrmedel kan dessa komma att samanfalla allt mer!