Morgondagens energisystem i Europa utmaningar och möjligheter

Morgondagens energisystem i Europa utmaningar och möjligheter Filip Johnsson Institutionen för Energi och miljö, Energiteknik 412 96, Göteborg filip.johnsson@chalmers.se Skånes energiting 9 juni, 2011

Sammanfattningsvis Chalmers University of Technology Problemet: Det finns för mycket fossila bränslen, speciellt av kol Tekniker och Åtgärder: Vi behöver samtliga. Befintlig infrastruktur begränsar handlingsutrymmet, men ger även möjligheter att snabbt påbörja omställningen av energisystemet Storskalig integration av förnybar energi (vindkraft o biomassa), koldioxidavskiljning, energieffektivisering, smart systems, Styrmedel: Det måste till en kostnad att släppa ut koldioxid. Viktigt med lokala nivån strukturerad planeringsprocess Närmaste 40 åren (till 2050) är kritiska Vi måste börja ställa om nu! Stora möjligheter Morgondagens energiräkning: Inga stora förändringar i elpris över kommande år i de Nordiska länderna (ingen stor effekt av tysk kärnkraftsavveckling)

Stora investeringar i energisystemet under kommande decennier Minskad klimatpåverkan Säkerställd försörjningstrygghet (Security of Supply) Bibehållen konkurrenskraft

Begränsa den globala temperaturökningen med 2ºC: 50 till 85% minskning av globala CO2 utsläpp till år 2050

Begränsa den globala temperaturökningen med 2ºC: 50 till 85% minskning av globala CO2 utsläpp till år 2050 Minskad energianvändning - Befolkning - Teknik - Välstånd och livsstil - Effektivisering Byta bränsle/teknik - Förnybart - Kärnkraft - Kol till gas Fånga in och lagra koldioxid - Från stora punktkällor (kraftverk, industrier, vätgasproduktion) - Kolfixering - markanvändning (Land Use Change and Forestation- LUCF)

Viktigt utgå från existerande energiinfrastruktur

...inklusive den globala bränsleinfrastrukturen

Ökat välstånd ger (oftast) ökade emissioner Exempel Kina: Around 300 GW coal based power added 2004-2008 700 Mt coal increase in emissions = 1.7 Gt CO 2 Reduction if EU targets on emission reductions until 2020 are met = 1.1 1.7 Gt! (all sectors!)

Fokus fram till år 2050 (fyra decennier) - Några exempel

Minskad energianvändning

Befintlig byggnadsstock viktig i vår del av världen

Gårdsten ~500 flats ~1400 m 2 solar panels Chalmers University of Technology Befintlig byggnaddsstock kritisk i vår del av världen 40 % reduction in energy use and increased participation by inmates

Livsstilsförändringar Chalmers University of Technology

Shift in consumer preference From SUVs' to PHEVs' Was: 384,000 SEK, Now 189,000SEK > 50% discount! January 22 nd, 2009, GP

Förnybar energi vindkraft och biomassa

Storskalig integrering av vindkraft Balans mellan investering i vindkraft och transmissionskapacitet och allokering av vindkraft med avseende på vindförhållanden Fri allokering mer kostnadseffektivt jämfört med nationella mål för vindkraft Sverige kan bli betydande exportör av grön el NL C 700 [MW] 1600 950/ 1500 3330 600 2500 /2150 740 4600 600 1300/1700 460/390 1200 900 5200 /2300 600 700 3060 550 /800 7000 1350 100 1600 /1200 PL ES RU

Integration stationary and transport sectors Plug In Hybrid Electric Vehicles (PHEV) - High overall conversion efficiency - Centralized emissions for fossil fuel share (CCS possible) - Act as moderator for intermittent power generation - Act as control power profit for car owner

Biogasproduktion från förgasning - Forskning och utveckling Chalmers 2-4 MW pilotanläggning GoBiGas fas 1 Hisingen 20 MW SNG demonstrationsanläggning Göteborg Energi och E.ON GoBiGas fas 2 Hisingen 80 MW SNG Kommersiell anläggning Gbg Energi och E.ON Chalmers labreaktor 2008 2012 2016

Avskiljning och lagring av koldioxid (CCS)

Mycket stora tillgångar av fossila bränslen Dagens ekonomiskt utvinnbara reserver = samlad utsläppspotential på ca 760 GtC (miljarder ton kol). Total kolbudgeten detta århundrade för att begränsa temperaturhöjningen till mellan 1.9 och 4.4ºC = 375-600 GtC (IPCC) Från Kjärstad and Johnsson, (2010)

CO 2 Capture, Transport & Storage (CCS) Avskiljning, transport och lagring av koldioxid (CCS)

Example of power plant (base load) Lignite-fired 2x933MW el 2x115MW heat Commissioned in 2000 10 million tons CO 2 /year!

Utveckling av koldioxidavskiljningsteknik Exempel: Oxyfuelförbränning Chalmers University of Technology Jänschwalde 250 MW demonstration plant Commercial plant Chalmers 100kW research plant Vattenfall 30MW pilot plant 2010 2015 2020

CCS- transport och lagringsinfrastruktur måste byggas upp Current EU CO2 emission sources ~ 3,600 units, > 2 Gt CO2/year EU CO2 sinks (ex coal fields) ~ 1,400 reservoirs, > 100 Gt CO2 Source: Chalmers Energy Infrastructure Database

Vi behöver allt! exempel elproduktion

Electricity generation [TWh] Chalmers University of Technology Pathway for EU-27 (plus Norway) med effektiviseringar EU 20-20-20 target 1 by 2020, 85% CO 2 reduction by 2050 5000 4500 < 50 /t CO 2 up to 2045 Green certificate price 20-25 /MWh 4000 3500 biomass & waste New Gas Hard coal CCS 3000 2500 Gas Wind New Hard coal New Lignite Lignite CCS Nuclear reinvestments 2000 1500 Hard coal Lignite New Biomass & waste New Wind Others 1000 Nuclear 500 Hydro Hydro replacements 0 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Year 1 Odenberger, M., Johnsson, F., Energy Procedia, in press (2010) Recalculated to electricity generation sector, based on PRIMES

Sammanfattningsvis Problemet: Det finns för mycket fossila bränslen, speciellt av kol Tekniker och Åtgärder: Vi behöver samtliga. Befintlig infrastruktur begränsar handlingsutrymmet, men ger även möjligheter att snabbt påbörja omställningen av energisystemet Storskalig integration av förnybar energi (vindkraft o biomassa), koldioxidavskiljning, energieffektivisering, smart systems, Styrmedel: Det måste till en kostnad att släppa ut koldioxid. Viktigt med lokala nivån strukturerad planeringsprocess Närmaste 40 åren (till 2050) är kritiska Vi måste börja ställa om nu! Stora möjligheter. Morgondagens energiräkning: Inga stora förändringar att vänta på kort sikt Avveckling av tysk kärnkraft ingen dramatisk effekt på kort sikt Sverige speciellt (gynnsamma förutsättningar)!

Extras Chalmers University of Technology

Energiplanering Chalmers University of Technology

Energi- och klimatarbete måste 1. Internationell nivå 2. Nationell nivå 3. Lokal/regional nivå göras på flera nivåer Tredje nivån den lokala är av stor vikt - Många avgörande beslut tas på denna nivå - Nära det dagliga livet för allmänheten - Stark koppling till livsstil och användarsidan - Faktisk implementering av många åtgärder görs på lokal nivå - Viktigt med strukturerad metodik

Viktigt med nätverk för lokala initiativ Borgmästaravtalet Covenant of mayors (2,689 municipalities have signed, June 7, 2011) UNECE action plan Nationella nätverk, t.ex. Uthållig kommun www.eumayors.eu

Ny bok från Pathwaysprojektet Sammanfattar resultaten från projektet Pathways to Sustainable European Energy Systems från perioden (2006-2010). Kan laddas ner från: www.energy-pathways.org Intresserad? Kontakta Filip Johnsson 031-772 1449 Inger Hessel 031-772 1430 Chalmers University of Technology

Cost for energy efficiency measures Swedish buildings SFD= Single Family Dwelling, MFD= Multi-Family Dwelling. Matas et al., 2010