Miljöpåverkan av vätgasförsörjning

Miljöpåverkan av vätgasförsörjning - Miljösystemanalys för vätgas i Göteborg Magnus Karlström, Vätgas Sverige Eva Andersson, CIT Industriell Energianalys AB Göteborg, Juli 2007 Finansierat av Göteborg Energis Stiftelse för Forskning och Utveckling

Förord Veckan efter midsommar 2007 samlades 125 europeiska motorjournalister på Gotland för att under en vecka testköra Hondas nya bränslecellsbil FCX Concept Car. Den nya bilen ska produceras i en liten serie för att lanseras kommersiellt i begränsad skala de närmaste åren. Testkörningen på Gotland är ett tecken på att bränslecellsbilar har kommit några steg närmare för att kommersialiseras någon gång under 2010-talet. Men hur ska vätgasen produceras med låga utsläpp av växthusgaser? Den här studien har belyst frågan om hur vätgasen kan produceras och användas för en första vätgastankstation i Göteborg. Göteborg Energis Stiftelsen för forskning och utveckling har finansierat studien. Arbetet har varit ett samarbete mellan Magnus Karlström Vätgas Sverige och Eva Andersson från CIT Industriell Energianalys AB. En referensgrupp bestående av Björn Sandén (Chalmers), Lars Holmquist (Göteborg Energi) och Robert Onsander (projektledare petrokemiklustret) har hjälpt till med råd. Magnus Karlström, projektledare Vätgas Sverige Göteborg söndag den 15 juli 2007

Sammanfattning Vätgas är en energibärare med stor potential att reducera utsläppen av växthusgaser från transportsektorn och stärka energiförsörjningstryggheten eftersom att vätgas kan produceras från många olika energikällor. I Göteborg har en diskussion pågått under längre tid om att anlägga en vätgasstation för ett demonstrationsprojekt. En möjlighet för att få fram kostnadseffektiv vätgas i Göteborgs närhet är att använda biproduktsvätgas från Stenungsund. Men är det en bra användning av biproduktsvätgasen ur miljösynpunkt att transporteras ner vätgas via tankbilar till Göteborg för att användas i vätgasfordon? För att svara på denna fråga har denna studie gjorts vars övergripande målsättningen är att kvantifiera och analysera miljöpåverkan av att använda en vätgastankstation med tillhörande fordon i Göteborg. Olika realistiska sätt att producera och använda vätgasen jämfördes. Studien innehöll åtta produktionsalternativen och fem användningsalternativen. Endast primärenergianvändning och utsläpp av växthusgaser kvantifieras. I studien har fem olika sammanhängande scenarier använts för att testa hur olika bakgrundsystem påverkar slutsatserna om vilken användning och produktion av vätgas som har minst miljöeffekter Resultatet visar att valet av bakgrundssystem har stor betydelse.vätgasframställning genom elektrolys ger höga utsläpp av växthusgaser i alla scenarier utom när elen antas producerad i vindkraftverk. Bioförgasningsanläggningar som är integrerade med andra processanläggningar ger låg användning av primärenergi. De visar också på låga utsläpp av växthusgaser i de fall där användningen av biomassa inte antas påverka användningen av biomassa i andra sektorer där biomassan kan ge en större reduktion av växthusgaser. Om bioförgasningsanläggningarna redan producerar på full kapacitet kommer uttaget av vätgas ersättas med naturgas. Användning av den vätgas som finns i Stenungsund ger fördelaktiga resultat för användning av primärenergi och utsläpp av växthusgaser. Utsläppen från transporten är liten och påverkar inte resultatet så mycket även om transportsträckan ökas. Resultaten för användning av vätgas som Hythane, som är en blandning av vätgas och naturgas, beror mycket på om fordonet får en lägre bränsleförbrukning när den körs på Hythane jämfört med när den körs med bara naturgas. Det finns för få vetenskapliga studier på detta för att kunna dra några långtgående slutsatser.

Innehållsförteckning Inledning 1 Syfte och omfattning 2 Mål 2 Tänkt användning och avsedd målgrupp 2 Omfattning av studien 3 Funktionell enhet 3 Miljöeffekter som studeras 3 Typ av studie 4 Geografisk avgränsning 4 Tidsavgränsning 4 Avgränsning till andra tekniska system 4 Produktions och distributionsalternativ 5 Användningsalternativ 5 Systemuppdelning 5 Marginaleffekter i bakgrundssystemet 6 Känslighetsanalyser 7 Datakvalité 7 Begränsningar 7 Inventering 8 P1 Vätgas från ångreformering av naturgas på stationen 8 P2 Vätgas från elektrolys 8 P3 Reformering av biometan till vätgas på tankstationen 9 P4, P5 Förgasning av biomassa till vätgas integrerat med ett raffinaderi 9 P6 Förgasning av biomassa i Stenungsund 11 P7, P8 Vätgas från Stenungsund 12 A1 Bilar med bränsleceller 12 A2 Vätgasbilar med förbränningsmotorer 13 A3 Hythane bilar 13 A4 Bussar med bränsleceller 13 A5 Hythane bussar 14 R1 Dieselbil och diesel 14 R2 Dieselbuss och diesel 14 Marginaleffekter 14 Bakgrund 14 El 15 Biometan 15 Naturgas 15 Biobränsle 16 Värme till fjärrvärme 16 Val av bakgrundsscenarier 16 Scenario 1 Kort sikt 17 Scenario 2 Nytt byggs 17 Scenario 3 Biobränslebrist 17 Scenario 4 Kol fyller på 17 Scenario 5 Vi lyckas 18 Bakgrundsscenarier fjärrvärme 18

Resultat 20 Användning av energibärare 20 Resultat nivå 2 Utsläpp av växthusgaser och användning av primärenergi 22 Utsläpp av växthusgaser för produktionsalternativen och olika scenarios 22 Primärenergianvändning för produktionsalternativen och olika scenarios 23 Utsläpp av växthusgaser och primärenergianvändning för olika användningsalternativ 24 Utsläpp av växthusgaser för produktion och användning och olika scenarios 25 Scenario: Kort sikt 25 Scenario: Nytt byggs 26 Scenario: Biobränslebrist 27 Scenario: Kol fyller på 28 Scenario: Vi lyckas 29 Känslighetsanalys 30 Olika utsläpp för elproduktion 30 Olika transportavstånd för vätgasen från Stenungsund 31 Olika energieffektiviseringsantagande för vätgas/metan blandningar 32 Olika växthusgasutsläpp från fjärrvärme 33 Diskussion 34 Slutsatser 35 Referenser 36

Inledning Vätgas är en energibärare med stor potential att reducera utsläppen av växthusgaser från transportsektorn och stärka energiförsörjningstryggheten eftersom att vätgas kan produceras från många olika energikällor. Ett antal storskaliga vätgasdemonstrationsprojekt har genomförts och planeras i nuläget för att möjliggöra en kommersialisering av vätgasinfrastruktur och vätgasfordon. Det är dock dyrt att framställa vätgas i små mängder med låga utsläpp av växthusgaser. I Göteborg har en diskussion pågått under längre tid om att anlägga en vätgasstation för ett demonstrationsprojekt. En möjlighet för att få fram kostnadseffektiv vätgas i Göteborgs närhet är att använda biproduktsvätgas från Stenungsund. Kapaciteten på biproduktsvätgasproduktionen är 1000 kg/timme och det skulle räcka till ca 50 000 fordon med bränsleceller Fördelen med vätgasen som finns i Stenungsund är att produktionen är befintlig, kommersiell och storskalig. Vidare har vätgasen väldigt hög renhet och drifttillförlitligheten är hög eftersom det finns tre oberoende produktionsanläggningar som är i drift 24 timmar om dygnet året runt. Biproduktsvätgasen används i nuläget till att producera processvärme i Stenungsund och måste därför ersättas med motsvarande energimängd. I nuläget kan naturgas köpas in för att ersätta biproduktsvätgasen, men en framtida möjlighet är att petrokemiföretagen i Stenungsund förgasar biobränsle för att ersätta biproduktsvätgasen. Men är det en bra användning av biproduktsvätgasen ur miljösynpunkt att transporteras ner vätgas via tankbilar till Göteborg för att användas i vätgasfordon? För att svara på denna fråga görs denna studie vars övergripande målsättning är att utföra en miljösystemanalys för att beräkna de möjliga miljövinsterna med att använda vätgas i ett transportdemonstrationsprojekt i Göteborg. I miljösystemanalysen ingår även det omgivande teknikssystemet, till exempel produktion av el, fjärrvärme, naturgas och biobränsle. Ett alternativ till att använda vätgas från Stenungsund är att reformera biometan till vätgas på stationen. Biometanen skulle då komma från anläggningen för förgasning av biomassa som planeras i Göteborg under namnet GoBiGas. Den delen av den här studien bygger på de beräkningar som redan genomförts i projektet Biokombi Rya (CEC, 2007) samt på ett examensarbete som handlade om att använda vätgasen i Stenungsund till Hythane fordon (Klingus, 2005). Hythane är en blandning mellan vätgas och metan. Alternativet att använda biproduktsvätgas från Stenungsund kommer att jämföras med andra alternativ att producera vätgas i Göteborg. Olika alternativ för hur vätgasen används i fordon kommer också att jämföras. 1

Syfte och omfattning Mål Målsättningen med denna studie är att kvantifiera och analysera miljöpåverkan av att använda en vätgastankstation med tillhörande fordon i Göteborg. Olika realistiska sätt att producera och använda vätgasen ska jämföras. Studien ska göra följande: jämföra den potentiella miljöpåverkan av olika sätt att producera vätgas till en vätgastankstation i Göteborg samt jämföra den potentiella miljöpåverkan att använda vätgasen i Göteborg för olika transporttillämpningar. Alla alternativen ska jämföras med ett noll-alternativ, som är en framtida situation där det inte finns någon vätgasstation. Tänkt användning och avsedd målgrupp Målsättningen är att studiens resultat ska användas som beslutsunderlag för en projektgrupp som ska ta ställning till hur och om de ska producera och använda vätgas i transportsektorn i Göteborg, men resultaten ska också som underlag till en framtida ansökan för att bygga en vätgastankstation med användning av tillhörande fordon i Göteborg. Resultat skulle dessutom kunna användas som underlag till en ansökan till Europeiska kommissionen. De planerar nämligen att satsa på storskaliga vätgasdemonstrationsprojekt på ett fåtal platser i Europa sk Hydrogen Lighthouse Projects. Nyligen har ett partnerskap upprättats som heter Scandinavian Hydrogen Highway Partnership (SHHP). Det är ett partnerskap mellan tre olika nätverksorganisationer i Sverige, Norge och Danmark. En av målsättningarna med partnerskapet är att kvalificera sydvästra Skandinavien för ett av de storskaliga demonstrationsprojekten för vätgas i Europa. En vätgastankstation i Göteborg skulle vara en viktig del i argumentationen för att lägga vätgassatsningar på den svenska västkusten som en del av ett skandinaviskt projekt. Den första ansökningsomgången till EU kommer antagligen vara i mitten/slutet av 2008. Under en lång tid har diskussioner förts om att installera en Hythane - och vätgasstation i Göteborg. Resultatet från den här studien kan användas som underlag till en KLIMP ansökan. För att uppnå syftet med studien är därför studien situationsspecifik, orienterade mot en framtida situation och är tänkt att användas som beslutsunderlag. 2

Omfattning av studien Funktionell enhet Den funktionella enheten för studien är produktion och användning av 4650 kg vätgas/år från en vätgastankstation i Göteborg. Det är så mycket vätgas som behövs för en buss med bränsleceller som körs 53 000 km/år i stadstrafik. Alla resultat i studien normaliseras till den funktionella enheten. Resultatet kommer att presenteras som skillnaden mellan en situation med vätgasfordon och en utan, se Figur 1. Anledningen till att välja den här resultatpresentationen är att KLIMP-projekt utvärderas på det här sättet. Figur 1 Hur resultatet i studien presenteras. Miljöeffekter som studeras Endast primärenergianvändning och utsläpp av växthusgaser kvantifieras. Den potentiella påverkan som en växthusgas redovisas som Global Warming Potential GWP (100 år). Metans växthusgaspotential under en period på 100 år 21 ggr större än CO 2 per kg. Ett annat antagande för studien är att utsläpp av koldioxid vid förbränning av biobränslen inte långsiktigt bidrar till växthuseffekten. För primärenergianvändning presenteras alla resultat med det effektiva värmevärdet i MJ. 3

Typ av studie Studien är tänkt att belysa en framtida situation som är en konsekvens av hur vätgasen produceras och användas. Studien är jämförande mellan olika sätt att producera och använda vätgas, men är inte tänkt att användas för att jämföra med vätgas med andra alternativa bränslen och drivsystem. Geografisk avgränsning Studien handlar om en vätgasstation i Göteborg. Tidsavgränsning Studien är tänkt att visa en situation som skulle kunna vara aktuell från 2012 och ca tio år framåt. Avgränsning till andra tekniska system Miljöpåverkan från tillverkning av fordon, tillverkning av distributionssystem, byggande av station, och byggande av kraftanläggningar är ej med i inventeringen. Miljöpåverkan från tillverkning är ofta liten i förhållande driftsfasen. Det gäller i de flesta fall även byggande av kraftanläggningar. 4

Produktions och distributionsalternativ Åtta alternativ har valts för att ta fram vätgas till en demostrationstankstation för vätgas i Göteborg. Alternativen har valts för att de bedöms som realistiska inom tidsperiod på 5-10 år och med de möjligheter som finns i Göteborgstrakten. P1: Vätgasproduktion på stationen: Ångreformering av naturgas P2: Vätgasproduktion på stationen: Elektrolys P3: Vätgasproduktion på stationen: Ångreformering av biometan som är inköpt från en förgasningsanläggning i Göteborg P4: Inköp av vätgas från en förgasningsanläggning i Göteborg (Naturgas, se bilaga 2) P5: Inköp av vätgas från en förgasningsanläggning i Göteborg (Biomassa, se bilaga 2) P6: Inköp av vätgas från Stenungsund: Vätgasen i bränngasen ersätts med syntesgas från förgasad biomassa P7: Inköp av vätgas från Stenungsund: Vätgasen i bränngasen ersätts med 100% naturgas (se bilaga 2) P8: Inköp av vätgas från Stenungsund: Vätgasen i bränngasen ersätts med 50% naturgas (se bilaga 2). Om vätgasen måste transporteras används lastbilar med trycksatt vätgas. Användningsalternativ Fem olika realistiska användningsalternativ av vätgas i transportsektorn har valts ut. A1: Bil med bränsleceller A2: Bil med förbränningsmotor A3: Bil med förbränningsmotor som använder Hythane A4: Buss med bränsleceller A5: Buss med förbränningsmotor som använder Hythane Systemuppdelning För beskrivning av det tekniska systemet har en uppdelning har gjorts i ett bakgrundssystem och ett förgrundssystem. Förgrundssystemet är de processer som beslut kan fattas över som ett resultat av studien. Bakgrundssystemet är alla andra processer av systemet (Clift et. al, 1998). Förgrundssystemet i den här studien antas att endast beslut kan fattas om vätgasen ska produceras lokalt, elektrolys eller ångreformering, eller om den ska köpas in från någon extern producent, som är Petrokemiindustrin i Stenungsund eller en förgasningsanläggning i Göteborg. Beslut kan också fattas hur vätgasen ska användas i transportsektorn som t ex i bilar med bränsleceller eller i Hythane bussar. 5

Konsekvenserna av att energivaror som t ex el och naturgas måste köpas in eller säljas från förgrundssystemet modelleras i det som kallas bakgrundssystemet. Resultaten från studien kommer också presenteras enligt systemuppdelningen. Först kommer resultaten bara presenteras som växthusgaser som kommer direkt från processer inom förgrundsystemet samt summan för varje enskild energibärare som krävs eller levereras från förgrundssystemet. I visas Figur 2 en principbild. Figur 2 Principmodell för hur resultatet presenteras Den andra nivå för resultatpresentation är att också inkludera utsläpp och energianvändning från de olika tekniska systemen som finns i bakgrundssystemen. Ett exempel är att inkludera utsläppen för att producera en viss mängd elektricitet. Marginaleffekter i bakgrundssystemet Hur bakgrundssystemet påverkas av t ex ökad eller minskad efterfråga av energivara som el kommer bero på antaganden hur man bör modellera 6

marginaleffekter, men också hur de framtida tekniska systemen kommer att se ut. För en diskussion om olika synsätt kring marginaleffekter se Sköldberg et al (2006). I den här studien kommer fem olika sammanhängande scenarier att användas för att testa hur olika bakgrundsystem påverkar slutsatserna om vilken användning och produktion av vätgas som har minst miljöeffekter. Scenarierna är beskrivna i avsnittet Marginaleffekter. Känslighetsanalyser För att undersöka hur mycket resultatet ändras inom ett scenario när olika elproduktionssätt används görs en känslighetsanalys med de tre elproduktionssätt som använts i studien (kolkraft, naturgaskombi och vindkraft). En känslighetsanalys har också genomförts för att se hur resultatet påverkas om vätgasen transporteras en längre sträcka. En känslighetsanalys har också genomförts för att se hur resultatet påverkas om fjärrvärmen i Göteborg produceras på olika sätt. Slutligen har också har olika bränsleförbrukningsförbättringar för Hythane testats. Datakvalité Vid en livscykelanalys (LCA) måste data dokumenteras och kommuniceras. Därför finns en detaljerad beskrivning av källor och antaganden i bilaga 1 som beskriver varje datamängd. Om data saknas har antagande gjorts som har dokumenterats. Målsättningen med studien är att data för processer inom förgrundssystemet är site-specific. För bakgrundssystemet är det olika om data är situationsspecifik eller mer generella data beroende för vilken process det är. Data har jämförts mellan olika källor. Begränsningar Studien är endast ett begränsat beslutsunderlag. För att bygga en station måste kostnadskalkyler, lämplighet för uppskalning och andra faktorer vägas in. Miljöbedömningen är också begränsad eftersom det inte tar med alla typer av miljöeffekter men också att den inte inkluderar dynamisk effekter av en investering. En dynamisk effekt är att investering i en vätgasstation kan ses som en del av en storskalig och kollektiv investering för att lära sig och förbättra vätgastekniken globalt så att vätgas på sikt kan spela en stor roll. För en mer utförlig diskussion se Sandén och Karlström (2007). 7

Inventering P1 Vätgas från ångreformering av naturgas på stationen I produktionsalternativ ett antar vi att vätgasen produceras via ångreformering av naturgas på stationen. En station med naturgasreformering består av en naturgaskompressor, en fläkt, en vattenpump som är integrerad med en SMR (steam reforming ångreformering) och en PSA-enhet (pressure-swing adsorption). PSA är en teknologi för att rena gasen till tillräckligt hög renhet för användning i bränsleceller. Stationen har också en vätgaskompressor, säkerhetsutrustning, ett högtryckslager och ett tankmunstycke. För en överblick av inflöden och utflöden se Figur 3. Data är hämtad för DOE(2005a). Figur 3 Principbild för ångreformering av naturgas P2 Vätgas från elektrolys I produktionsalternativ två antar vi att vätgas produceras genom elektrolys. Elektriciteten köps in från nätet. En vätgastankstation med elektrolys består av en elektrolysör, en vatten-reningsutrustning och vattenpumpar. Stationen har också en vätgaskompressor, säkerhetsutrustning, ett högtryckslager och ett tankmunstycke.för en överblick av inflöden och utflöden se Figur 4. Data är hämtad från DOE (2005b). Figur 4 Principbild för en elektrolysstation 8

P3 Reformering av biometan till vätgas på tankstationen I P3 antar vi att biometan produceras i en förgasningsanläggning från förgasad biomassa. Biomassan tillförs som fuktig biomassa och torkas i processen. Produkten ut från förgasaren omvandlas till en gas som uppfyller specifikationen för naturgas och kan transporteras till tankstationen via naturgasnätet. På tankstationen reformeras biometan till vätgas på samma sätt som naturgasen i produktionsfall P1. Figur 5 Vätgasproduktion från biometan i lokal reformeringsanläggning vid tankstationen (P3) Förgasaren kan alltid leverera gas till naturgasledningen och kommer därför att vara i full drift oberoende av om biometan används vid tankstationen eller inte. När biometan levereras till tankstationen innebär det att mindre biometan kan användas för andra ändamål. P4, P5 Förgasning av biomassa till vätgas integrerat med ett raffinaderi I denna studie antas endast en liten mängd vätgas användas, och för att kunna motivera att bygga en förgasningsanläggning för vätgasproduktion krävs ett större vätgasbehov. Raffinaderierna har ett stort vätgasbehov för produktion av en mer efterfrågad produktmix. Vätgas kan till exempel produceras internt på raffinaderiet genom att en del av produkterna eller naturgas reformeras. I P4 och P5 antas att en del av vätgasen till raffinaderiet produceras från förgasat biobränsle. 9

Figur 6 Vätgasproduktion från förgasad biomassa integrerad med raffinaderi (P4 och P5) P4 och P5 skiljer sig genom att olika konsekvenser av vätgasuttag till tankstationen antas: P4 - P5 - mer naturgas används i reformeringsanläggningen för att producera motsvarande mängd vätgas till raffinaderiprocessen produktionen av vätgas från biomassa ökar När vätgas produceras i biobränsleförgasaren innebär det att det mesta av kolet i biobränslet tas bort som koldioxid som lätt kan avskiljas. Det kan ge en framtida möjlighet till minskat koldioxidutsläpp när det finns system för transport och lagring av CO 2. Lagring av koldioxid är dock inte medräknat i denna studie. 10

P6 Förgasning av biomassa i Stenungsund I Stenungsund finns idag ett överskott av vätgas från flera anläggningar. Detta vätgasöverskott går till bränngassystemet som delvis är gemensamt för industrierna i Stenungsund, men skulle kunna tas ut för transport till en tankstation i Göteborg. Trycket i Stenungsundsindustriernas vätgassystem är 30 bar och vätgasen behöver komprimeras till 200 bar inför transport. Bränngas är en av produkterna i processerna och används som internt bränsle. Om behovet av bränngas överstiger den interna produktionen av bränngas tillförs naturgas till bränngassystemet. Ett annat sätt att ersätta energimängden i den vätgas som tas ut till tankstationen är att producera bränngas från förgasad biomassa. Efter förgasning, rening, tjärkrackning och kylning kan gasen användas som bränngas. Eftersom man i detta produktionsalternativ inte har med så många processteg som man har vid framställning av metan eller vätgas blir energiutbytet större för samma mängd biomassa. Figur 7 Vätgas från befintlig vätgasproduktion i Stenungsund och energin ersätts med energirik gas från förgasad biomassa (P6) När vätgas tas ut från Stenungsundsindustrierna för att transporteras till en tankstation i Göteborg, behövs mer bränngas. Antingen regleras driften av förgasaren för att öka gasproduktionen eller, om förgasaren redan producerar maximalt, används mer naturgas som bränngas. Förändringen i energiströmmar för det senare fallet blir identisk med P7 nedan. 11

P7, P8 Vätgas från Stenungsund Ett enklare sätt att ersätta energi som tas ut med vätgasen är att tillföra samma mängd energi i form av naturgas (P7). En sådan lösning skulle innebära att man inte får någon förlust i omvandlingen från naturgas till vätgas. Figur 8 Vätgas från befintlig vätgasproduktion i Stenungsund och energin ersätts med naturgas till 100 % (P7) eller till 50 % (P8) Vid vissa driftsfall produceras mer bränngas internt i processen än behovet för industrierna. Detta innebär att det i vissa fall kan tas ut vätgas utan att ersätta den fullt ut med naturgas. Vi har därför med ett fall där endast hälften av energimängden som tas ut i form av vätgas behöver ersättas med naturgas (P8). A1 Bilar med bränsleceller Vätgasfordon kan delas in i fordon med bränsleceller och fordon med förbränningsmotor. Runt omkring i världen pågår demonstrationsprojekt där dessa två typer testas. Den vanligaste bränslecellstypen för fordon är PEM (Polymer Elektrolyt Membran). En bil med bränsleceller är mycket energieffektiv i jämförelse med många alternativ. Bränslecellsteknologin fortsätter att utvecklas, men är fortfarande inte kommersiellt gångbar. Tekniken måste förbättras för att nå livslängd- och kostnadsmål (Kalhammer et al, 2007). I den här studien används en energianvändning för bilar med bränsleceller på 0,94 MJ vätgas/bil-km (JRC2005a, JRC2005b). Bilen med bränsleceller är tänkt att representera ett teknikläge efter 2010. I JRC (2005a) studie är energianvändningen beräknad genom att simulera en virtuell bil som är tänkt att representera en typisk europeisk bil i en vis storleksklass. Bilen är ungefär lika stor som en VW Golf. Den här teoretiska bilen används som ett verktyg för att undersöka 12

konsekvenserna av olika drivlinor och bränslen. För att möjliggöra en jämförelse har så ska bilen oavsett bränsle och drivlina uppnå en kravspecifikation på b la toppfart, max acceleration och räckvidd. Bilen är dock inte tänkt att vara representativ för hela den europeiska bilflottan. A2 Vätgasbilar med förbränningsmotorer Vätgas bilar med förbränningsmotorer är inte en så använd teknik. Endast två större bilföretag arbetar med tekniken nämligen Ford och BMW. Fördelen är att det är ganska enkelt att omvandla befintlig förbränningsteknik så att vätgas kan användas som bränsle. Tyvärr, är problem med vätgaslagringen större för förbränningsmotorbilar än för bilar med bränsleceller. Förbränningsmotorbilar har också utsläpp av NOx som bilar med bränsleceller inte har. Energianvändningen för förbränningsmotorbilen är 1,68 MJ vätgas/bil-km JRC (2005a). Bilen med förbränningsmotor är tänkt att representera ett teknikläge efter 2010. A3 Hythane bilar En vätgas inblandning i naturgas som används i fordonsgasbilar skulle kunna vara en teknikbrygga genom att befintlig naturgasinfrastruktur används. Normalt kallas blandningen mellan vätgas och naturgas Hythane, som är registrerat varumärke som ägs av Brehon Energy PLC (Sierens and Rosseel 2000). Fördelen med att använda Hythane i stället för vätgas är att befintliga fordonsgasfordon kan användas med små förändringar (Munshi et al. 2004). I den här studien används energianvändning för en naturgasbil (JRC 2005a), med en energianvändning på 2,2 MJ/bil-km. Energianvändningen är då 2,3 energi-% vätgas och 97,7 energi-% naturgas. Bilen med förbränningsmotor är tänkt att representera ett teknikläge efter 2010. I studien räknar vi inte med någon energieffektivisering pga av inblandning av vätgas i fordonsgas. A4 Bussar med bränsleceller Det har byggts ca 80 bränslecellsbussar totalt i världen fram till år 2004 (Adamson, 2004). Bränslecellsbussar ses som en tidigare användningsområden är bilar med bränsleceller därför att de: är större därför är problem med begränsad volym för bränslecellsystemet och vätgaslagringen inte ett så stort problem. har ungefär samma körcykel hela tiden så den är lättare at förutsäga vilken prestanda som krävs. tankas på en plats så det är enklare att bygga en infrastruktur. kan kosta mycket som investering, men eftersom de används så mycket så kan en längre rörlig kostnad ändå ge en relativt låg livscykelkostnad. 13

I den här studien används en energianvändningen på 10,6 MJ vätgas/buss-km (Karlström, 2002). A5 Hythane bussar Hythane bussar i den här studien antas ha en energianvändning som är 90 % av en naturgasbuss. Energianvändningen för naturgasbussen är 21,42 MJ/buss-km (Karlström, 2002). En Hythane bussar har därför en bränsleförbukning på 19,3 MJ/buss-km. Bränsleblandningen antas bestå av 8 energi-% vätgas och 92% energi- % fordonsgas. R1 Dieselbil och diesel Dieselanvändningen för en dieselbil (2010+) är 1,77 MJ diesel/bil-km (JRC, 2005a). Förbättring av energieffektivitet är ca 2,5 procent mellan 2002 till 2010. Dieselbil har ett dieselpartikelfilter. Data för energianvändningen för att framställa 1 MJ diesel är tagen från IVL(1999). R2 Dieselbuss och diesel Energianvändningen för en buss är 17,3 MJ diesel/ buss-km (Karlström,2002). Data för energianvändningen för att framställa 1 MJ diesel är tagen från IVL(1999). Marginaleffekter Bakgrund För att kunna beskriva vad som händer med utsläpp av koldioxidekvivalenter när det sker en ändring i energisystemet måste vi veta vilken effekt en minskning eller ökning av energianvändning har på andra system. Det blir stor skillnad om vi till exempel antar att en marginell ökning av elförbrukningen innebär mer kolkraft eller att det innebär fler vindkraftverk. Den faktiska förändringen är omöjlig att förutspå, men genom att räkna med olika tekniker med stor skillnad i påverkan på utsläpp av koldioxidekvivalenter kan man se hur systemet påverkas vid olika val av marginalteknik. När marginaleffekten beräknas förutsätts att marginella ändringar i energisystemet inte leder till ändringar i efterfrågan på energi, utan att det ersätts med samma energimängd av det energislag som är på marginalen. Marginaleffekten beror även på hur stora förändringarna är och hur långt fram i tiden man räknar. Vid stora förändringar är det troligare att det sker förändringar i den nuvarande strukturen av energisystemet och om man ser långt fram i tiden är det mer osäkert hur energisystemet ser ut. 14

Tabell 1 Koldioxid-ekvivalent utsläpp med olika marginalalternativ El a Biometan b Naturgas c Biobränsle d El g/mj g/mj g/mj g/mj Kolkraft 220 Naturgas 59 Ökat naturgasuttag 3 Biobränsle (hög tillgång) 3 Naturgaskombikraftverk a) Utsläpp av CO 2 eq, inklusive produktion och distribution av bränsle och 107 Kol 177 Kol 121 Kol 137 Vindkraft 0 Biogas omvandling b) Om naturgas eller kol är marginal så måste även kolet som respektive energibärare innehåller räknas med. c) Om naturgas är begränsat så antas att för varje MJ naturgas som används så kommer 1 MJ el från naturgas ersättas med 1 MJ el från kolkraft. d) Om biobränsle är begränsat så antas att för varje MJ biobränsle som används så kommer 1 MJ el från biobränsle ersättas med 1 MJ el från kolkraft. Kolkraft anses ofta som marginell elproduktionsteknik på kort sikt. Med högre kostnader för att släppa ut koldioxid kommer naturgaskombikraftverk att vara lönsamma att bygga och kan anses vara marginalel eftersom en ökad användning innebär ökade investeringar i naturgaskombikraftverk. På samma sätt kan man vid kraftig utbyggnad av vindkraft betrakta vindkraft som marginalel. Biometan Eftersom biometan som producerats genom förgasning av biobränsle kan matas direkt in på naturgasnätet antas att det finns avsättning för all producerad biometan. Om en del av producerad biometan används för vätgasframställning kommer det att innebära att mindre biometan används som till exempel transportbränsle eller värmekälla. Där kommer istället mer naturgas att användas. Alternativt kan man anta att när efterfrågan på biometan ökar kommer fler produktionsanläggningar för biometan eller biogas 1 att byggas och andelen biogas i systemet ökar. Naturgas Vid ökad användning av naturgas kan man tänka sig olika konsekvenser, antingen ökar produktionen av naturgas eller så innebär det att kol ersätter naturgas i en annan sektor av energisystemet 15 1 Med biogas menas oftast gas som bildas genom rötning av biologiskt material. Produkten är då metan. I fortsättningen används benämningen biogas för all metan framställt från biomassa. 15

Biobränsle Än så länge finns det möjlighet att öka uttaget av biomassa och använda som energiråvara. Eftersom ett hållbart uttag av biomassa är begränsad av årlig tillväxt och odlingsbar yta är det sannolikt att biomassa som energiråvara kommer att bli en begränsad resurs i en framtid med höga kostnader för att släppa ut koldioxid. Då kommer användning av biobränsle i olika tillämpningar att konkurrera, och det finns ett värde i att effektivisera för att frigöra biobränsle. När biomassa är en begränsad resurs kan den marginella effekten av att använda biomassa till förgasning bli att mer kol används som primärenergi. Värme till fjärrvärme För att kunna beräkna den marginella effekten av hur utsläppen av växthusgaser påverkas när mer spillvärme tillförs fjärrvärmesystemet måste det befintliga lokala fjärrvärmesystemet vara definierat. Om fjärrvärme redan produceras med mycket spillvärme kommer ytterligare spillvärme bara kunna levereras under en del av året. När extra spillvärme ersätter biobränslen kommer inte utsläppen av koldioxid att förändras, men om tillgången på biomassa är begränsad så kommer det innebära att frigjort biobränsle kan användas för att till exempel ersätta kol. Val av bakgrundsscenarier Fem olika bakgrundsscenarier har valts. Dessa beskriver olika kombinationer av vilka energislag som ökar eller minskar vid marginella ändringar i användningen av el, naturgas, biobränsle och biogas, se Tabell 2. Kombinationerna är ett försök att skapa logiskt sammanhängande bilder av troliga scenarier. De är också valda för att visa ytterligheter och därmed kunna användas som en form av känslighetsanalys. Scenarievalet syftar alltså inte till att identifiera det mest troliga scenariot utan att visa på tänkbara scenarier som ger olika resultat för vår koldioxidanalys. Tabell 2 Marginalbränslen eller tekniker i Scenario 1-5. El Naturgas Biobränsle Biogas marginal marginal marginal marginal Scenario 1 Kort sikt Scenario 2 Nytt byggs Scenario 3 Biobränslebrist Scenario 4 Kol fyller på Scenario 5 Vi lyckas Kolkraft Naturgas Biobränsle Naturgas Naturgas Naturgas Biobränsle Biogas Naturgas Naturgas Kol Naturgas Kolkraft Kol Kol Kol Vindkraft Naturgas Biobränsle Biogas Resonemang som ligger bakom de olika Scenarierna beskrivs nedan i text och de främsta karaktäristiska dragen sammanfattas i Tabell 3. 16

Scenario 1 Kort sikt I Scenario 1 beskrivs ett energisystem som är troligt på kort sikt. I det nordeuropeiska systemet antas att el från kolkraftverk ökar eller minskar på marginalen. Både biobränsle och naturgas finns tillgängligt så att det går att öka uttaget vid en ökning av användningen, det vill säga - en ökad användning innebär inte en minskad användning i en annan sektor. Däremot antas att biogas endast kan produceras i begränsad mängd. Det betyder att ökad användning av biogas på ett ställe i systemet innebär minskad biogasanvändning där den används idag. Där ersätts biogasen med naturgas. Scenario 2 Nytt byggs Även i Scenario 2 antas att det är god tillgång på naturgas och biobränsle och att uttaget kan öka. För el och biogas antas att nya anläggningar byggs allt eftersom efterfrågan på dessa energibärare ökar. Marginalproduktionen av el antas vara naturgaskombikraftverk. Naturgaskombikraftverk byggs därför att kostnader för koldioxidutsläpp styr bort från kolkraft och tillgången på naturgas är god. Teknik för koldioxidinfångning från kolkraftverk är inte lönsamt eller inte tillräckligt utvecklat. Scenario 3 Biobränslebrist I Scenario 3 innebär höga kostnader för koldioxidutsläpp att tillgången på biobränslen blir begränsad. Om biobränsleanvändningen ökar i en sektor, kommer den att minska i en annan. Att ersätta kol med biobränsle i kolkraftverk är enkelt och ger stor koldioxidminskning. I Scenario 3 antas därför att användning av mer biobränsle i en förgasningsanläggning i Sverige innebär ökad kolanvändning. Även tillgången på biogas kommer att vara begränsad och en ökning av biogasanvändning i en sektor medför ökad användning av naturgas någon annanstans i systemet. Kraftiga styrmedel styr över elproduktion till naturgaseldade kombikraftverk och teknik för koldioxidavskiljning vid kolkraftverk introduceras. Den marginella elproduktionen sker med naturgas. Scenario 4 Kol fyller på I scenario 4 antas att vi har starka styrmedel för att minska koldioxidutsläppen. Trots det så ökar energianvändningen. Den ökade efterfrågan på primärenergi kan inte tillgodoses med de begränsade koldioxidneutrala energikällor som finns tillgängliga. Det är risk för brist på olja och gas vilket gör att priserna är höga och på marginalen är det kol som kommer in eller backar ut vid förändringar i uttag. För elproduktion antas kolkraftverk utan koldioxidavskiljning ligga på marginalen. Om en ökning/minskning sker i naturgasanvändningen kommer bristsituationen att medföra ökad/minskad användning av kol eftersom det är brist på tillförd energi. Det är även brist på biobränsle vilket gör att ökad användning av biobränsle till exempel till förgasning i Sverige kommer att minska användningen till exempel vid anläggningar som omvandlar blandningar av kol och biobränsle till el eller 17

transportbränsle. På samma sätt medför ökad användning av biogas att kolanvändningen ökar. Scenario 5 Vi lyckas I Scenario 5 har vi lyckats med att minska efterfrågan på energi eller lyckats möta efterfrågan genom att bygga ut förnyelsebara energislag. Ändringar i elanvändning påverkar utbyggnad av vindkraft som därför kan anses ligga på marginalen. Tillgången på naturgas och biobränsle är inte begränsad. Det gör också att ökad biogasanvändning innebär att kapaciteten byggs ut. Tabell 3 Karaktärisering av Scenario 1-5 Scenario Styrmedel Tillgång på Tillgång på Efterfrågan naturgas biomassa på energi 1 Kort sikt Moderata God God Moderat 2 Nytt byggs Moderata God God Moderat 3 Biobränslebrist Kraftiga God Låg Moderat 4 Kol fyller på Kraftiga Låg Låg Hög 5 Vi lyckas Kraftiga God God Låg Bakgrundsscenarier fjärrvärme I bakgrundsscenarierna antas samma värde för koldioxidutsläpp från fjärrvärme för samtliga scenarier. I Göteborgs fjärrvärmesystem finns mycket spillvärme som baslast året om, se Figur 9. Om ytterligare spillvärme kan produceras kommer det att ersätta någon av de övriga fjärrvärmeleverantörerna. Två stora leverantörer av fjärrvärme är det naturgaseldade kraftverket Rya KVV och biobränsleanläggningar som till viss del producerar mottrycksel. Beräkningar av minskade utsläpp av växthusgaser blir komplicerat eftersom dessa anläggningar i tillägg till fjärrvärme producerar elkraft. Beroende på hur man antar att den ersatta elen skulle ha producerats blir det resulterade växthusgasutsläppet olika. Dessutom varierar värmebehovet kraftigt under året och tidpunkten för uttag av vätgas till tankstationen påverkar marginaleffekten av tillförd fjärrvärme. 18

Kombinat 1200 1000 800 MW 600 Olja Gas Värmepumpar Biobränsle NGCC CHP "Spill" 400 200 0 12 21642062482810321236 1440 16441848 20522562460 2664 2868 3072 3276348 36843888 40924296 4500 4704908 51125316 55205724 5928 61326336540 67446948 7152 7356 75607764 7968172 83768580 0 timmar Figur 9 Exempel på varaktighetsdiagram för Göteborg Energis fjärrvärmesystem För detta projekt antar vi ett genomsnittsvärde på 30 g koldioxid per MJ fjärrvärme. Men för att illustrera hur fjärrvärmeleveransen påverkar koldioxidutsläppet beroende på hur man ansätter värdet för marginellt koldioxidutsläpp görs en känslighetsanalys där utsläppet i fjärrvärmesystemet vid marginella förändringar varierar mellan 0 och 200 g/mj. Fjärrvärme i Stenungsund I produktionsalternativ P6 produceras bränngas till petrokemiindustrierna för att ersätta energin i den vätgas som tas till tankstationen. Bränngasen produceras genom förgasning av biobränsle, och i den processen kan en del av värmen återvinnas som fjärrvärme. I Stenungsund finns ett väl utbyggt fjärrvärmesystem och god tillgång på spillvärme från industrierna vid lämplig temperatur. Ytterligare produktion av spillvärme kommer därför inte att ge någon förändring av utsläpp av växthusgaser i Stenungsunds fjärrvärmesystem. 19

Resultat Användning av energibärare I Tabell 4 summeras användningen av olika energibärare för de olika produktionsfallen, samt de direkta utsläppen av CO 2 från produktionen. Tabell 4 Summering av användning av energibärare för de olika produktionsfallen (produktion av 4560 kg vätgas/år). P8: Stenu. 50% NG P7: Stenu. 100% NG P6: Sten. Bränng P5: Bio. Raff. P4: NG Raff. P3: SMR BioM P2: El P1: SMR NG Fossil koldioxid (ton CO 2/år) 44 0 0 41-1 1 32 16 Biobränsle (GJ/år) 0 0 0 0 826 635 0 0 Biometan (GJ/år) 0 0 771 0 0 0 0 0 Diesel (GJ/år) 0 0 0 0 0 12 12 12 El (GJ/år) 65 807 65 31 108 64 48 48 Fjärrvärme (Göteborg) (GJ/år) 0 0 0-55 -241 0 0 0 Fjärrvärme (Stenungsund) (GJ/år) 0 0 0 0 0-82 0 0 Naturgas (GJ/år) 771 0 0 744-27 0 547 274 I tabell 4 visas att både P4 och P5 producerar inte bara vätgas utan också andra energibärare som t ex fjärrvärme. En annan iakttagelse är mängden diesel som används för att transportera ner vätgasen från Stenungsund till Göteborg är liten i förhållande till mängden energibärare som används för att producera vätgasen. För både P5 och P3 så är de direkta utsläppen av koldixoxid noll eller lägre. Men om koldioxidavskiljning blir aktuell i framtiden så skulle de kunna ha negativa utsläpp av koldioxid. Ett annat resultat är att användningen av energibärare är mindre om möjligheterna i Stenungsund används t ex används bara 547 GJ naturgas/år i jämförelse med 771 GJ naturgas/år att producera vätgasen via ångreformering vid stationen. 20

I tabell 5 visas hur många bil-km/år eller buss-km/år som kan ersättas med 4560 kg vätgas per år beroende på användningsalternativ. Tabell 5 Hur många bil-km eller buss-km kan fordonen som använder vätgas ersätta för de olika användningarna av vätgas som transportbränsle Bil med bränslecell Bil med - motor Bil-km Ca 580 000 Ca 330 Förbrännings Busskm 000 Vätgasdelen av Hythane bil (1) Bränslecells -buss Vätgasdelen av Hythane buss (2) Ca 244 000 -- -- -- -- -- Ca 51 000 Ca 60 000 1) Hythane bilen använder 2,3 energi-% vätgas. Totalt kommer Hythane bilarna 10,6 miljoner bil-km, men vätgasdelen är 244 000 bil-km. 2) Hythane bussen använder 8 energi-% vätgas. Totalt kommer Hythane bussarna 346 000 buss-km, men vätgasdelen är 60 000 buss-km. Då ingår effektiviseringsvinsten med Hythane på 10% också i vätgasdelen. En normal svensk bil används ungefär 1500 mil/år. Det innebär att vätgas för 580 000 bil-km räcker till ca 39 bilar med bränsleceller. 51 000 buss-km är ungefärlig årlig körsträcka för en buss i vanlig linjetrafik. I tabell 5 visas att med en 10% energieffektiviseringsförbättring så kan vätgasen ersätta mer buss-km om Hythane används än om bränslecellsbussar används. För att mer utförlig analys av effektiviseringspotentialen för Hythane se känslighetsanalysavsnittet. 21

Resultat nivå 2 Utsläpp av växthusgaser och användning av primärenergi Utsläpp av växthusgaser för produktionsalternativen och olika scenarios I tabell 6 och figur 10 visas utsläppen av växthusgaser (ton CO 2-ekv./år) för olika produktionsalternativen när även marginaleffekterna av ökad eller minskad efterfrågan av olika energibärare är inkluderad. Tabell 6 Utsläpp av växthusgaser (ton CO 2-ekv./år) för olika produktionsalternativen och olika scenarios Vi lyckas Nytt byggs Kort sikt Biobränslebrist Kol fyller på P1: SMR NG 46 53 64 53 155 P2: El 0 87 226 87 226 P3: SMR BioM 11 18 63 52 155 P4: NG Raff. 36 45 24 45 149 P5: Bio Raff -6 8 72 119 180 P6: Sten. Bränng 3 10 20 95 106 P7: Stenu. 100% 33 39 47 39 112 P8: Stenu. 50% 17 22 31 22 63 Figur 10 Utsläpp av växthusgaser (ton CO 2-ekv./år) för olika produktionssätt och scenarios I figur 10 syns att det blir stor skillnad på utsläpp av växthusgaser beroende på hur bakgrundssystemet modelleras. Speciellt blir skillnaden stor för scenariot Kol fyller på. Det scenariot bygger på att all ökning av energianvändningen leder till att kol måste användas på marginalen. P5 och P6, där biobränsle förgasas, ger låga utsläpp av CO 2-ekvivalenter för de scenarier där tillgången på biobränsle är god. 22

Primärenergianvändning för produktionsalternativen och olika scenarios I tabell 7 och figur 11 visas användningen av primärenergi (GJ/år) för olika produktionsalternativen när även marginaleffekterna av ökad eller minskad efterfrågan av olika energibärare är inkluderad. Primärenergi behövs för att producera 4560 kg vätgas/år. Tabell 7 Primärenergianvändning (GJ/år) för produktionsalternativen och olika scenarios Vi lyckas Nytt byggs Kort sikt Biobränslebrist Kol fyller på P1: SMR NG 843 894 930 894 1160 P2: El 848 1478 1926 1478 1926 P3: SMR BioM 1510 894 928 893 1160 P4: NG Raff. 664 667 727 631 682 P5: Bio Raff 738 722 739 722 961 P6: Sten. Bränng 776 793 828 765 801 P7: Stenu. 100% 562 650 676 650 840 P8: Stenu. 50% 288 375 401 375 483 Figur 11 Primärenergianvändning (GJ/år) för olika produktionssätt och scenarios I figur 11 syns att om elektrolys används som produktionsmetod så används mest primärenergi i alla scenarier utom i Vi lyckas, som innebär att vindkraft används som källa för elproduktion. I figur 11 syns också att P8 använder minst primärenergi i alla scenarier. 23

Utsläpp av växthusgaser och primärenergianvändning för olika användningsalternativ I tabell 8 visas minskningen av användningen av primärenergi och utsläpp av växthusgaser om olika vätgasfordon används istället för dieselfordon. I data för dieselfordonen ingår också produktion och distribution av diesel. Vätgasfordon använder ingen primärenergi utan endast energibäraren vätgas. Den primärenergin som används för att producera vätgasen är sammanställd i de åtta produktionsalternativen och är därför ej med i sammanställningen i tabell 8. Tabell 8 Ton CO 2-ekv./år och användningen av primärenergi GJ/år för olika användningsalternativ minus utsläpp och primärenergianvändning av dieselfordon som ersätts. Ton CO 2-ekv./år GJ/år A1: BC-bil -96-1092 A2: H2-Förbr. -54-611 A3: CNG/H2-bil -40-458 A4: BC-Buss -65-896 A5: CNG/H2-buss -75-1045 I tabell 8 visas att bränslecellsbilar ger störst reduktion av växthusgaser om det finns en mängd vätgas. Hythane kan dock ge en större förbättring, se känslighetsanalys kapitlet. 24

Utsläpp av växthusgaser för produktion och användning och olika scenarios Scenario: Kort sikt Scenario Kort sikt beskrivs ett energisystem som är troligt på kort sikt. I det nordeuropeiska systemet antas att el från kolkraftverk ökar eller minskar på marginalen. Både biobränsle och naturgas finns tillgängligt så att det går att öka uttaget vid en ökning av användningen, det vill säga - en ökad användning innebär inte en minskad användning i en annan sektor. I figur 12 visas totala utsläpp växthusgaser i relation till användning av dieselfordon när marginaleffekterna modelleras i scenariot kort sikt. Figur 12 Utsläpp av växthusgaser (ton CO 2-ekv./år) för olika sätt att producera och använda 4560 kg vätgas/år. Resultaten presenteras relativt användning av dieselfordon. Bakgrundssystemet modelleras enligt scenario kort sikt. I figur 12 syns att vätgas från elektrolys ger högre utsläpp än dieselfordon för alla användningsalternativen. Mellan 130-180 ton CO 2-ekv./år ökade utsläpp av växthusgaser för elektrolys vätgas. För ångreformering av naturgas på stationen måste användningen vara bränslecellsbilar, Hythane bussar eller bränslecellsbussar för att det ska vara någon reduktion av växthusgaser. Det bästa produktionsalternativet är att använda vätgas från raffinaderi. Om P4, P5 eller P8 används så är alla användningsalternativ bättre än diesel. 25

Scenario: Nytt byggs För scenario Nytt byggs antas att det är god tillgång på naturgas och biobränsle och att uttaget kan öka. För el och biogas antas att nya anläggningar byggs allt eftersom efterfrågan på dessa energibärare ökar. Marginalproduktionen av el antas vara naturgaskombikraftverk. Naturgaskombikraftverk byggs därför att kostnader för koldioxidutsläpp styr bort från kolkraft och tillgången på naturgas är god I figur 13 visas totala utsläpp växthusgaser i relation till användning av dieselfordon när marginaleffekterna modelleras i scenariot kort sikt. Figur 13 Utsläpp av växthusgaser (ton CO 2-ekv./år) för olika sätt att producera och använda 4560 kg vätgas/år. Resultaten presenteras relativt användning av dieselfordon. Bakgrundssystemet modelleras enligt scenario nytt byggs. I det här scenariot har elektrolys alternativet blivit bättre än för scenariot kort sikt. Det är till och med så om bränslecellsbilar används att det totalt blir en reduktion i jämförelse med diesel. En annan skillnad mellan scenario nytt byggs och kort sikt är att biometan, P3, blir bättre. 26

Scenario: Biobränslebrist I Scenario Biobränsebrist innebär höga kostnader för koldioxidutsläpp att tillgången på biobränslen blir begränsad. Om biobränsleanvändningen ökar i en sektor, kommer den att minska i en annan. Att ersätta kol med biobränsle i kolkraftverk är enkelt och ger stor koldioxidminskning. I figur 14 visas totala utsläpp växthusgaser i relation till användning av dieselfordon när marginaleffekterna modelleras i scenariot biobränslebrist. Figur 14 Utsläpp av växthusgaser (ton CO 2-ekv./år) för olika sätt att producera och använda 4560 kg vätgas/år. Resultaten presenteras relativt användning av dieselfordon. Bakgrundssystemet modelleras enligt scenario biobränslebrist. I figur 14 syns att alla produktionsalternativen som använder biobränsle blir betydligt sämre. Det beror på att kolkraft används på marginalen när biobränsle tas bort från kraftsektorn. De bästa produktionsalternativen är att använda vätgas från Stenungsund och att ersätta biproduktsvätgasen med naturgas. 27

Scenario: Kol fyller på I scenario 4 antas att vi har starka styrmedel för att minska koldioxidutsläppen. Trots det så ökar energianvändningen. Den ökade efterfrågan på primärenergi kan inte tillgodoses med de begränsade koldioxidneutrala energikällor som finns tillgängliga. Det är risk för brist på olja och gas vilket gör att priserna är höga och på marginalen är det kol som kommer in eller backar ut vid förändringar i uttag. För elproduktion antas kolkraftverk utan koldioxidavskiljning ligga på marginalen. I figur 15 visas totala utsläpp växthusgaser i relation till användning av dieselfordon när marginaleffekterna modelleras i scenariot kol fyller på. Figur 15 Utsläpp av växthusgaser (ton CO 2-ekv./år) för olika sätt att producera och använda 4560 kg vätgas/år. Resultaten presenteras relativt användning av dieselfordon. Bakgrundssystemet modelleras enligt scenario kol fyller på. I figur 15 syns att alla alternativen blir sämre. Jämförelsen med diesel är lite tveksam i det här scenariot för egentligen borde dieseln produceras från kol för en bra jämförelse. Det som syns tydligt är att alla produktionsalternativ i Stenungsund har relativt lägre utsläpp av växthusgaser.. 28

Scenario: Vi lyckas I Scenario Vi lyckas har vi lyckats med att minska efterfrågan på energi och/eller lyckats möta efterfrågan genom att bygga ut förnyelsebara energislag. Ändringar i elanvändning påverkar utbyggnad av vindkraft som därför kan anses ligga på marginalen. Tillgången på naturgas och biobränsle är inte begränsad. Det gör också att ökad biogasanvändning innebär att kapaciteten byggs ut. I figur 16 visas totala utsläpp växthusgaser i relation till användning av dieselfordon när marginaleffekterna modelleras i scenariot vi lyckas. Figur 16 Utsläpp av växthusgaser (ton CO 2-ekv./år) för olika sätt att producera och använda 4560 kg vätgas/år. Resultaten presenteras relativt användning av dieselfordon. Bakgrundssystemet modelleras enligt scenario vi lyckas. I figur 16 visas att alla sätt att producera och använda vätgas är bättre än diesel i det här scenariot. Den riktig stora skillnaden är att elektrolys är ett riktigt bra alternativ, men även att förgasa biomassa i ett raffinaderi är bra. 29