Kostnadseffektiva val av bränslen i transportsektorn givet hårda h koldioxidmål Finansierat av Vinnova Maria Grahn Fysisk Resursteori Chalmers Tekniska Högskola maria.grahn@fy.chalmers.se www.frt.fy.chalmers.se
Need to reach global emissions of 2 Gt C/yr
CO2-C C utsläpp per capita, 1998 Emissions (ton carbon per capita) 6. 5. 4. 3. 2. 1. - USA Canada, Australia, New Zealand Russia Japan OECD Europe Other Europe Middle East China Latin America Other Asia Africa 1, 2, 3, 4, 5, 6, Population (million) 2 Gt C/yr 1 billion people.2 ton C/capita per year World Average India
Global energimodell Övre gräns på CO 2 -utsläppen och minimera kostnaderna CO 2 Omvandlings- kostnad Primärenergi Råvarukostnad Energiomvandling Energiefterfrågan
Energiefterfrågan Efterfrågan på el och värme följer ett ekologiskt scenario C1 framtaget av IIASA. (Antar energieffektiviseringar) BNP antas öka från 2 USD/yr till 5 USD/yr och u-länderna antas nivån som västeuropa har idag. Efterfrågan på energi till transportsektorn ökar med BNP.
Exempel på saker som inte hanteras i modellen Lokala luftföroreningar Energisäkerhet Nyetablering av skog
Övergripande fråga: Hur skulle energisystemet kunna förändras för att klara ett tufft klimatmål? Vilka råvaror är mest kostnadseffektiva om ingen övre gräns på CO2-utsläppen finns?
Global primärenergi utan begränsning på CO 2 -utsläppen EJ/år 12 1 8 KÄRNKRAFT 6 KOL 4 2 OLJA NATURGAS 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 VIND VATTEN BIO
CO 2 -mål 45 ppm, utan CO 2 -avskiljning EJ/år 8 7 6 nuclear 5 4 coal solar H2 3 2 1 oil gas bio fuels solar electr. solar heat wind hydro 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21
CO 2 -mål 45 ppm, med CO 2 -avskiljning EJ/år 9 8 7 6 nuclear coal w capt. 5 4 3 coal solar H2 2 oil bio w capt. 1 gas bio fuels 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 solar electr. solar heat wind hydro
CO 2 -mål 35 ppm, med CO 2 -avskiljning EJ/år 8 7 6 nuclear 5 coal w capt. 4 3 2 1 oil coal gas bio fuels gas w capt. bio w capt. solar H2 solar electr. solar heat wind hydro 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21
Generellt resultat i transportsektorn 18 16 14 12 EL ALT. FLYG EJ/year 1 8 6 PETRO 4 H2 2 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21
vilken roll får Min forskning får biodrivmedel i en värld med 5 miljarder bilar Studie 1: Regionalisering av den globala GETmodellen. Vad händer om regionerna får olika CO2- begränsningar? Studie 2: Förändra GET-modellen till fördel för biodrivmedel och till nackdel för vätgas. Vad krävs för att modellen ska välja biodrivmedel? Studie 3: Jämföra GET-modellen med BEAP-modellen. Varför föreslår BEAP-modellen biodrivmedel?
Vad är biodrivmedel?
Biodrivmedel
Biodrivmedel
Biodrivmedel
Studie 2 Vad krävs för att modellen ska välja biodrivmedel?
Transportation Fuel 45 ppm [EJ/yr] 3 25 2 BASE CASE RAIL EL 15 OIL HEAVY 1 OIL LIGHT H2 5 NATURAL GAS 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21
New pre-requisites requisites in order to favour biofuels for transport Decrease light oil reserves. (Base case: 12, EJ light oil and 12, EJ heavy oil. Changed into 9, EJ and 15, EJ) Co-generation of transport biofuels and heat. Reduce additional costs on methanol vehicles. Reduce investment cost for bio-gasification plants. (Assume a subsidy of 2 USD/kW on gasification plants for transport biofuel production. Base case: investment cost 1, USD/kW)
Transportation Fuel 45 ppm [EJ/yr] Decreased light oil reserves 3 25 2 3 25 2 15 BASE CASE RAIL EL OIL HEAVY 1 OIL LIGHT H2 5 NATURAL GAS 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 RAIL EL 15 OIL HEAVY 1 H2 5 OIL LIGHT NATURAL GAS 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21
3 25 2 15 1 5 Transportation Fuel 45 ppm [EJ/yr] Reduced additional costs on methanol vehicles and co-generation of biofuels and heat. 3 25 2 BASE CASE RAIL EL 15 OIL HEAVY 1 OIL LIGHT H2 5 NATURAL GAS 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 OIL LIGHT MEOH (fossil) RAIL EL OIL H NATURAL GAS 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 H2 MEOH (bio)
25 2 15 1 5 Transportation Fuel 45 ppm [EJ/yr] Assuming a subsidy of 2 USD/kW on gasification plants for biofuel production. (Investment cost 8 USD/kW instead of 1 USD/kW) 3 3 25 2 15 BASE CASE 1 OIL LIGHT H2 5 NATURAL GAS 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 MEOH (bio) RAIL EL OIL HEAVY OIL LIGHT RAIL EL NATURAL GAS OIL H 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 H2
3 25 2 Transportation Fuel 45 ppm [EJ/yr] Assuming all four advantages for biofuel: Co-generation of biofuels and heat, reduced additional costs on methanol vehicles, decreased light oil reserves and a subsidy of 2 USD/kW on gasification plants for biofuel production. 3 25 2 15 BASE CASE RAIL EL OIL HEAVY 1 OIL LIGHT H2 5 NATURAL GAS 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 RAIL EL 15 MEOH (fossil) OIL H 1 OIL LIGHT H2 5 MEOH (bio) NATURAL GAS 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 36 EJ bio-methanol year 22 (6 EJ biomass) 55 EJ bio-methanol year 23 (92 EJ biomass)
Slutsatser så här långt Biodrivmedel är generellt sett inte en kostnadseffektiv strategi för att möta ett tufft klimatmål. Biomassa kan minska CO2-utsläpp till en lägre kostnad om den används i el och värmesektorn. Biodrivmedel kan subventioneras för att konkurrera.
Tack för uppmärksamheten!