Så kan vi möta klimathotet - möjligheter och utmaningar Filip Johnsson Institutionen för Energi och miljö, Energiteknik 412 96, Göteborg filip.johnsson@chalmers.se Reväst Europa 2020 Smart och hållbar tillväxt för alla 11 december, 2013
Kommer vi hinna nå klimatmålen i Norden och Europa? Chalmers University of Technology
Ja, förutsatt att Chalmers University of Technology
Ja, förutsatt att Vi inser att samtliga tekniker och åtgärder behövs Alla måste kompromissa
Ja, förutsatt att Vi inser att samtliga tekniker och åtgärder behövs Alla måste kompromissa Omställningen drivs av en ökad kostnad att släppa ut koldioxid (och andra klimatgaser) Riktade styrmedel räcker inte
Ja, förutsatt att Vi inser att samtliga tekniker och åtgärder behövs Alla måste kompromissa Omställningen drivs av en ökad kostnad att släppa ut koldioxid (och andra klimatgaser) Riktade styrmedel räcker inte De stora mängderna av fossila bränslen hanteras Lämna kolet i backen eller tillämpa CCS
Ja, förutsatt att Vi inser att samtliga tekniker och åtgärder behövs Alla måste kompromissa Omställningen drivs av en ökad kostnad att släppa ut koldioxid (och andra klimatgaser) Riktade styrmedel räcker inte De stora mängderna av fossila bränslen hanteras Lämna kolet i backen eller tillämpa CCS Stora mängder intermittent kraft integreras Ger både möjligheter och utmaningar
Ja, förutsatt att Vi inser att samtliga tekniker och åtgärder behövs Alla måste kompromissa Omställningen drivs av en ökad kostnad att släppa ut koldioxid (och andra klimatgaser) Riktade styrmedel räcker inte De stora mängderna av fossila bränslen hanteras Lämna kolet i backen eller tillämpa CCS Stora mängder intermittent kraft integreras Ger både möjligheter och utmaningar Om ovanstående uppfylls så uppstår många möjligheter och nya affärsområden
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)
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
Fokus fram till år 2050 (fyra decennier) - Några exempel på nyckeltekniker och åtgärder
Minskad energianvändning
Befintlig byggnadsstock viktig i vår del av världen
Dom flesta byggnader redan byggda Cost for energy efficiency measures Swedish buildings SFD= Single Family Dwelling, MFD= Multi-Family Dwelling. Mata et al., 2010
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
Vilket av följande påstående ligger närmast din uppfattning om hur du tror att vi i Sverige kommer att hantera problemet med växthuseffekten? 2005 2010 Von Borgstede, Andersson, Johnsson, Energy Policy 57 (2013) 182 192
Chalmers University of Technology Förnybar energi vindkraft och biomassa
Storskalig integration av intermittent (förnybar) kraft Supply Transmission Demand Regulated/Dispatchable Trade 30 Load 25 20 Variable generation Balance GWh/hour 15 10 5 0 1st Jan 1st April 1st July 1st Oct 31st Dec Storage Storage DSM
Biomassa: 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)
Kol, olja och gas 209 GtC Carbon budget 2007-2050 for a 2 C target (25% probability) 1 1 Meinshausen M., 2009. Greenhouse gas emission targets for limiting global warming to 2 C. Letters to Nature Vol 458, April 30, 2009
Kol, olja och gas 209 GtC Carbon budget 2007-2050 for a 2 C target (25% probability) 1 760 GtC Fossil reserves 1 Meinshausen M., 2009. Greenhouse gas emission targets for limiting global warming to 2 C. Letters to Nature Vol 458, April 30, 2009
Kol, olja och gas 209 GtC Carbon budget 2007-2050 for a 2 C target (>25% probability) 760 GtC Fossil reserves Fossil reserves + 30% of resource base 4600 GtC 1 Meinshausen M., 2009. Greenhouse gas emission targets for limiting global warming to 2 C. Letters to Nature Vol 458, April 30, 2009
CO 2 Capture, Transport & Storage (CCS) Avskiljning, transport och lagring av koldioxid (CCS)
Fossilförbannelse Chalmers University of Technology Problemet: Det finns för mycket fossila bränslen, ur ett klimatperspektiv 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 Utvecklingsekonomier: Endast liten ökning i primärenergi från förnybara källor men kraftig ökning av primärenergi från fossila bränslen Fossilförbannelse: Vi kan inte förvänta oss att de fossila tillgångarna skall lämnas kvar i backen Jämför Natural Resource Curse
SR Klotet, P1
Vi behöver allt! exempel elproduktion
5000 4500 EU27 + Norway and CS - Policy (cf. Energy Roadmap 2050 High Energy Efficiency scenario) 40% CO 2 reduction by 2020 & 99% by 2050 relative 1990 30% RES by 2020, 60% RES by 2050 New Others 4000 Electricity generation [TWh] 3500 3000 2500 2000 1500 Wind Gas Hard coal biomass & waste Lignite PV New Wind Lignite CCS New Gas Hard coal CCS New Others New Biomass Gas CCS Coal-Bio CCS cofire 1000 Nuclear Lig-bio CCS cofire Nuclear reinvestments 500 Hydro replacements Hydro 0 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Year Odenberger et al., 2012
500 450 Nordic countries (except Island) - Policy New Wind New Others Electricity generation [TWh] 400 350 300 250 200 150 Hard coal Wind Gas biomass & waste Lignite Nuclear Peat New Gas Demand New Biomass Nuclear reinvestments Hydro replacements 100 Hydro 50 0 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Year
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 för att analysera möjligheter och utmaningar
Exempel - Ett EU projekt med 6 fallstudier 1. Göteborg, SE 2. Dunkerque, FR SE 1 NL 4 3 2 5 PL FR ES 6 Area [km²]: 451 Population: 490 000 Density [capita/km²]: 1086 Area [km²]: 255 Population: 263 200 Density [capita/km²]: 1032 3. Arnhem, NL 4. Lochem, NL 5. Gdansk, PL 6. Valencia, ES Home owner association De Stoere Houtman with 138 apartments in Arnhem. Smallest Area [km²]: 216 Population: 32 800 Smallest Density [capita/km²]: 152 Lowest Area [km²]: 262 Population: 460 000 Density [capita/km²]: 1756 Highest Area [km²]: 10 563 Largest Population: 4 874 800 Largest Density [capita/km²]: 461
Detaljerad beskrivning av det befintliga systemet Reference Energy System (RES) - Stöd för att definiera och strukturera energisystemet Primary energy Energy conversion and fuel modification Distribution networks Final consumers Electricity 1289 Natural gas Coal 1634 738 738 1000 Heat boilers 1500 34 686 2064 34 80 Dw ellings 2864 Biomass Oil products 7 550 600 200 Combined heat & power plant 116 629 719 65 7 270 Industry 1061..etc...etc...etc. Energy balance in 4238 2538 2245 out 3925 ( Loss 313 )
Exercising Pathways towards a sustainable energy system Detailed description of present system Political goals, technologies and key actors Formulate Pathways goals and visions can be met e.g. 2020 (EU 20-20-20 target), 2050 target SUSTAINABILITY Energy system Present Energy system ST Short Term ~2012-2015 Energy system MT Medium Term ~2020 Energy system LT Long Term ~2050 TIME Year 2020 is not far away when it comes to transformation of the energy system! Year 2050 is useful as a Compass for the direction of change (and is not far away when it comes to transforming the building stock, road infrastructure, power plants ) Action plan Strategic plan Long term vision
Exempel: Västra götalandsregionen VGR - GHG emissions, history and trends VGR - Mtpa 16 14 12 10 8 6 4 2 0 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 GHG emission (1990-2010) Scenario 1 - continued trend (1990-2010) Scenario 2 - VGR goals (länsstyrelsen) Scenario 3 - Compilation of municipalities (2020: 13/49, 2050: 7/49) Scenari 4 - Swedish goals VGR Strategy document Nov 2013
Viktigt med nätverk för lokala initiativ stort intresse i Europa Borgmästaravtalet Covenant of mayors (5409 municipalities have signed, December 10, 2013) (5074 municipalities have signed, September 18, 2013) (4229 municipalities, September 12, 2012) www.borgmastaravtalet.eu/index_sv.html
Sammanfattningsvis Problemet: Det finns för mycket fossila bränslen, ur ett klimatperspektiv Tekniker och Åtgärder - stora möjligheter: Vi behöver samtliga fram till 2050 Storskalig integration av förnybar el Ger både utmaningar och möjligheter Norden som grön exportör Utan CCS: Snabbt komma till stånd global överenskommelse att fasa ut alla fossila bränslen osannolikt! Styrmedel: Det måste till en kostnad att släppa ut koldioxid (och andra klimatgaser) Lokal och regional nivå viktig i omställningsarbetet