Trygg Energi Filip Johnsson Chalmers University of Technology Energy and Environment, Division of Energy Technology Sweden filip.johnsson@chalmers.se Energiforsk höstkonferens, Göteborg 3/11 2015 Pathways to Sustainable European Energy Systems
Otrygg energi Det finns mycket mer fossila bränslen än klimatet tål
Carbon budget for 2ºC warming Fossil reserves + 30% of resource base 4600 Fossil reserves 1 760 Remaining carbon budget (IPCCS, 2014) 1 1 246 Past emissions (IPCC, 2014) -515-500 500 1500 2500 3500 4500 GtC 1 IPCC (2014); Fifth assessment report, working group III, Table 6.3 page 431 (430-480 ppm CO 2eq, overshoot < 0.4W/m 2, the average of 150-280 GtC 2011-2050 and 171-322 GtC 2011-2100, 12-22% probability of exceeding 2ºC)
Coal, oil and gas vs carbon budget for 2ºC warming Fossil reserves + 30% of resource base 4600 Fossil reserves 1 760 Remaining carbon budget (IPCCS, 2014) 1 1 246 Past emissions (IPCC, 2014) -515-500 500 1500 2500 3500 4500 GtC 1 IPCC (2014); Fifth assessment report, working group III, Table 6.3 page 431 (430-480 ppm CO 2eq, overshoot < 0.4W/m 2, the average of 150-280 GtC 2011-2050 and 171-322 GtC 2011-2100, 12-22% probability of exceeding 2ºC)
Coal, oil and gas vs carbon budget for 2ºC warming Fossil reserves + 30% of resource base 4600 Fossil reserves 1 760 Remaining carbon budget (IPCCS, 2014) 1 1 246 Past emissions (IPCC, 2014) -515-500 500 1500 2500 3500 4500 GtC 1 IPCC (2014); Fifth assessment report, working group III, Table 6.3 page 431 (430-480 ppm CO 2eq, overshoot < 0.4W/m 2, the average of 150-280 GtC 2011-2050 and 171-322 GtC 2011-2100, 12-22% probability of exceeding 2ºC)
Fossilförbannelse Länder med stora tillgångar av fossila bränslen Primär energitillförsel och elförsörjning från fossila bränslen har ökat mer än från förnybara källor USA är ett undantag (stora fossila tillgångar minskad kolintensitet) Fossilförbannelse Vi kan inte bara förvänta oss att länder med stora fossila tillgångar skall lämna dessa outnyttjade Mycket stort hot mot en långsiktig lösning på klimathotet - endast två möjliga lösningar Lämna de fossila bränslena outnyttjade Tillämpa CCS tekniken fullt ut Se http://www.dn.se/debatt/overflodet-av-fossilbranslen-ar-den-storsta-klimatfragan/
Trygg energi mycket förnybart och hög effektivitet Vilka är utmaningarna?
Begränsa den globala temperaturökningen med 2ºC: 50 till 85% minskning av globala CO 2 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) - CCS - Kolfixering - markanvändning (Land Use Change and Forestation- LUCF)
Begränsa den globala temperaturökningen med 2ºC: 50 till 85% minskning av globala CO 2 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) - CCS - Kolfixering - markanvändning (Land Use Change and Forestation- LUCF)
Minskad energianvändning
SUV till bränslesnål bil
Procentuella årliga förändringar Effektivisering och BNP jämförelse för hushållselen 5% 4% "Effektivisering" BNP 3% 2% 1% 0% -1% 1981-90 1991-95 1996-2000 2001-04 2005-08 2009-12 -2% Drivkraft: Ej politik utan i huvudsak ekonomisk, teknisk och strukturell
Byta teknik
Annual capacity installations [GW] Annual capacity installations (GW) Annual capacity installations (GW) Europa (EU-27+NO+CH): Nödvändiga investeringar i elproduktion för att uppfylla klimatmål Historik vs utveckling till 2050 Två scenarier: minskning i CO 2 utsläpp relativt 1990: 99% 93% 100 100 80 80 60 60 Wind & solar 40 Wind & solar 40 20 0 Thermal 20 0 Thermal Thermal (fuel) power plants Hydro power plants Other Thermal (fuel) power plants Hydro power plants Other
GW Europa: Stora investeringar i överföringskapacitet Fyra scenarier 400 300 GP 200 100 REF RP CM 0 Existing New
TWh TWh TWh TWh De nordiska länderna fyra scenarier (1990-2050) Reference Climate Market 600 600 500 400 300 200 100 0 Other Other renew Wind Biomass cofire CCS Biomass and waste Natural gas CCS Natural gas Oil Coal CCS Coal convent Nuclear Hydro 500 400 300 200 100 Total demand 0 Other Other renew Wind Biomass cofire CCS Biomass and waste Natural gas CCS Natural gas Oil Coal CCS Coal convent Nuclear Hydro Total demand 600 Year Regional Policy 600 Year Green Policy 500 400 300 200 100 Other Other renew Wind Biomass cofire CCS Biomass and waste Natural gas CCS Natural gas Oil Coal CCS Coal convent Nuclear 500 400 300 200 100 Other Other renew Wind Biomass cofire CCS Biomass and waste Natural gas CCS Natural gas Oil Coal CCS Coal convent Nuclear 0 Hydro Total demand 0 Hydro Total demand Year Year
SEK/MWh Sverige: År 2030 Mer vindkraft ger lägre medelelpris på el, mindre kärnkraft ökar medelelpriset 1000 Årligt medelelpris för olika produktionsprofiler 800 600 Ökad andel vindkraft Minskad andel kärnkraft 400 200 0 Elpris, tidsmedel över ett år Elpris, vindkraft Elpris, kraftvärme
Sverige Högkostnadsperioder varaktighet 50 TWh vind Med kärnkraft 70 TWh vind Utan kärnkraft Bättre affär för termisk balanskraft
Sverige, Lågkostnadsperioder - varaktighet Energilagring krävs; t.ex. el till bränsle electrofuels utmaning för vindoperatörer ej för kunderna 50 TWh vind Med kärnkraft 70 TWh vind Utan kärnkraft
Decentraliserade system Nya marknader Conventional Prosumer System System
Några reflexioner - elsystemet Vi måste byta system under de kommande decennierna Hur vi än gör måste investeringarna tas (med eller utan kärnkraft) Certifikat för alltid eller ny typ av marknad Vi kan inte förvänta oss låga priser Ökad andel korta men frekventa högkostnadsperioder ger bättre förutsättningar för business case för reglerkraft tex gasturbin Problematiskt med energy-only marknad Traditionellt 25% investeringskostnad, 75% rörlig Framtid 75% investering, 25% rörlig Ökad andel decentraliserade system prosumers
Behålla industri och skapa innovationer Vi måste våga satsa långsiktigt och ta risker Chalmers 2-4 MW pilotanläggning GoBiGas fas 1 Hisingen 20 MW SNG demonstrationsanläggning Göteborg Energi GoBiGas fas 2 Hisingen 80 MW SNG Kommersiell anläggning Gbg Energi Chalmers labreaktor 2008 2012 2016
MtCO 2 /år NORDISK BASINDUSTRI UTAN CCS 30 25 20 Utsläppsminskningar CO 2 -intensiv industri totalt (utan CCS) Minskad aktivitet raff. industrin Biomassa i ståloch cementindustrin 15 10 5 0 2010 2020 2030 2040 2050 Lägre andel klinker i cement BAT ersätter befintlig processteknik Sammanlagd potential -35% 2050 jämfört med 2010 Rootzén, J., Johnsson, F. (2015) Energy 80, 715-730
Fånga in och lagra koldioxid
MtCO 2 /år NORDISK BASINDUSTRI MED CCS 30 25 20 15 Utsläppsminskningar CO 2 -intensiv industri totalt (med CCS) CCS Betydande kostnader i termer av ökad energianvändning 10 5 0 2010 2020 2030 2040 2050 Stora volymer av CO 2 att hantera Sammanlagd potential -85% 2050 jämfört med 2010 Rootzén, J., Johnsson, F. (2015) Energy 80, 715-730
Avslutningsvis lite mer hoppfullt.
Nordisk basindustri Åtgärder för at uppfylla långsiktiga utsläppsmål kostar 100 /ton CO 2 EU-ETS < 10 /ton CO 2 Rootzén and Johnsson, (2015) Se http://www.dn.se/debatt/plan-saknas-for-attminska-basindustrins-klimatpaverkan/
Sammanfattningsvis Samtliga scenarier som uppfyller tvågradersmål ger stor andel förnybart (vind and sol) Lokalisering av ny produktionskapacitet Betydande behov av reglerkraft Nordiska länderna exportörer av (grön) el i alla scenarier Många möjligheter att möta variationer i elproduktion Effektivisering viktigt - troligtvis begränsad effekt som klimatåtgärd Vi måste våga ta risker skapa förutsättningar för att behålla industri i Sverige Nya affärsmodeller krävs för prissättning av klimatutsläpp
Trygg energi mycket förnybart och hög effektivitet Vägen dit är utmaningen!