Framtida energitillförsel

Nuläget Växthuseffekten är ett av de stora miljöproblemen CO2 är den viktigaste ”mänskliga” växthusgasen och den viktigaste källan är förbränning av fossila bränslen För att förmildra effekterna krävs kraftiga minskningar av CO2-utsläpp Hotet om en förstärkt växthuseffekt betraktas av många som ett av det potentiellt sett allvarligaste globala miljöproblemen. CO2 ger det största bidraget till växthuseffekten och utsläppen härrör till stor del från förbränning av fossila bränslen

Framtida energitillförsel Är det överhuvudtaget ekonomiskt och tekniskt möjligt att klara av mycket hårda CO2 begränsningar samtidigt som välfärden ökar såväl i Sverige som i resten av världen? Men hur ska detta realiseras och är det överhuvudtaget möjligt? I Sverige ska vi dessutom avveckla kärnkraften

Möjliga scenarion år 2050 Utsläppskrav CO2 halt 400 ppm eller 500 ppm (idag 360 ppm) CO2 utsläpp max 4 eller 8 Gt C/år Utsläppsrättigheter fördelade på lika mängd per person År 2050 antas befolkningsmängden vara 10 miljarder Resulterar i en utsläppsrätt på 0.4 respektive 0.8 ton C/capita och år I studien antas att CO2 halten i atmosfären stabiliseras på 400 eller 500 ppm. Båda dessa halter kan accepteras om jämviktstemperaturen ska stanna på ca 17C, dvs ca 2C högre än idag. Detta innebär att CO2 utsläppen inte får överstiga 4 el 8 Gt C/år. I dessa scenarios antas det att alla människor har samma utsläppsrätt. Vidare antas det att år 2050 uppgår jordens befolkning till 10 miljarder Detta innebär alltså att varje individ får släppa ut 0,4 till 0,8 ton C per år

Jämförelse med idag

Sverige Uppskattningsvis 10 miljoner människor år 2050 Sverige tillåts därmed släppa ut totalt 4 eller 8 Mton C per år Motsvarar en reduktion med 75% respektive 50% jämfört med idag Scenarierna har inte tagit hänsyn till handel med utsläppsrättigheter

Scenarion År 2050 Postmaterialistiskt Materialistiskt 75% reduktion Två olika framtidsvisioner. Materialistisk, dvs med högre materiell konsumtion. Scenariona beskriver hur energiförsörjningen skulle kunna se ut. Observera att resultaten av dessa är illustrationer av hur det skulle kunna se ut. Inte projektioner Antagande: Aktivitets- och energieffektivitetsnivåer inom olika sektorer Därefter uppskattat potential för förnyelsebar energi Mha en energi-ekonomi modell genererat scenarier för de olika CO2 begränsningarna Postmaterialistiskt Materialistiskt 75% reduktion 50% reduktion 75% reduktion

Postmaterialistisk vision Materiell standard blir mindre viktig, till förmån för fritid och mindre stress Arbetar mindre Bor på lika stora bostadsytor Reser lika mycket (mer på fritiden i mindre omfattning till jobbet) Industriproduktionen har stigit (datorer, mobiltelefoner etc) Omöjligt att svara på hur våra värderingar ser ut om 50 år.

Materialistisk vision Fortsätter i högt tempo Ökad materiell konsumtion tillfredställer Resandet och industri-produktionen ökar och vi kräver större bostadsyta OBS! Visionerna skall inte betraktas som prognoser, utan bilder på hur framtiden kan se ut!!! Olika visioner attraherar olika människor. Vilken som är troligast går inte att svara på

Metodik Antagande om effektiviserings och användningsnivåer Potentialer för förnybar energi Antagit bränslekostnader, omvandlingseffektiviteter och investeringar Optimeringsmodell för det svenska energisystemet, som minimerar kostnaden för att nå en viss CO2-begränsning Ska ses som ett hjälpmedel för att generera scenarion Ingen sanningsmaskin

Aktivitetsnivåer Materialistiskt Postmaterialistiskt Resande Flyg +200% Tåg +100% Bil +50% Lastbil +100% Produktion Tillv +200% (sek/år) Övr +30% (ton/år) Bostad Värme +40% Ökad elanv.+60% Flyg +100% Bil -15% Lastbil 0% Tillv +150% (sek/år) Övr  0% (ton/år) Värme +15% Ökad elanv.+40% I den materialistiska stiger aktiviteten i de flesta sektorer Tillv +200% i monetära termer Övr (papper massa stål) +30% i fysiska termer I postm ökar aktiviteten också, men inte lika kraftigt. Undantaget är personbilismen, där arbetsresandet minskar men fritidsresandet ökar

Effektiviseringar/Nivåförändring Materialistiskt Postmaterialistiskt Resande Flyg -50%/ +50% Tåg -30%/ +40% Bil -55%/ -32% Lastbil-30%/+40% Produktion Tillv +200% (sek/år) Övr + 30% (ton/år) Bostad Värme -40%/ -16% Ökad elanv -40%/ -4% Flyg -50%/ 0% Bil -75%/ -80% Lastbil-30%/-30% Tillv +150% (sek/år) Övr  0% (ton/år) Värme -40%/ -31% Ökad elanv -40%/ -15% Effektivisering. Alla sekt utom bil och flyg ligger eff på ca 40% eller lägre fram till år 2050 (ca 1%/år) Den största eff har antagits ske för personbilar på korta sträckor i den postm visionen. Eff potential 70% och att bilarna drar 0,3l/mil.

Energitillförsel Förutsättningar Potential för tillförsel av förnyelsebar energi Resurser för olja, kol och gas antas fortfarande räcka Ingen CO2 infångning eller lagring i Sverige (däremot för världsscenariot) Kärnkraften i Sverige är avvecklad före 2025

Biobränsle Energiskog och halm Avfall Torv 6 TWh/år resp. 11 TWh=∑17 TWh Avfall 15 TWh/år Torv 0 TWh/år Biobränsle från skogsindustrin 156 TWh/år varav Svartlut 30-35 TWh/år Flis mm 40-70 TWh/år TOTALT : 143 – 188 TWh (Idag 97 TWh inkl torv) Hur mycket som kan användas är en kontroversiell fråga, som beror på ekologiska, tekniska och ekonomiska aspekter Ene skog: Idag överskottsareal kan anv för odling av energiskog. Utrymmet starkt beroende på utv i övr världen. Kan istället anv för matproduktion för export. Om jordens fattiga fortsätter att vara fattiga ökar utrymmet för energiodlingar. 6 TWh är antaget på basis av att de fattiga blir rikare Avfall: Enl biobränslekommissionen Torv: Räknas som ett nettobidrag av CO2, därför 0 TWh Skogsind: Beror på aktivitetsnivån inom massa papper ind Skillnaden 143-188 postmat och mat, antagits att 20% av skogsmarken görs om till reservat och att avverkningsnivån är lägre. Dvs den postmaterialistiska har högre miljöambitioner än den materialistiska

Direkt omvandling av sol till el eller vätgas Vattenkraft Tillförseln oförändrad 65 TWhel/år (68 TWh/år normalår) Vindkraft 10000-12500 turbiner a’ 1 MW 20-25 TWhel/år (0,56 TWh/år -02) Solvärme Total area 28 km2 (3m2/capita) 9 TWh/år (0,03 TWh/år -98) Direkt omvandling av sol till el eller vätgas Solceller och import av vätgas 6 TWhel/år Vatten: Samma nivå som idag. Teoretisk pot 130 TWh medan ekon pot 90 TWh (Stat Off Utredn) Vind: Byggs ut snabbt till 2025. Solv: Antagen utbyggnadstakt 0,5 km2/år. Solf bedöms leverera 360 kWh/m2. 6 TWh till fjv och 3 TWh lokalt Dir omv: Om elpriset blir tillräckligt högt blir solceller lönsamma i Sverige. 6 TWh år 2050. Svårt att tänka sig vätgasproduktion baserad på sol i Sve. Mer lönsamt att producera i soligare länder och därefter transportera gasen till Sverige, transp.kostn låga Mkt stor fysisk potential. Vi skulle kunna klara av hela vår energiförsörjning med solceller och ”solvätgas”. För 300 TWh/år H2 krävs en area motsvarande 1,5% av Sveriges yta. (6735 km2 lite mindre än Kanarieöarnas yta) Antag att omvandlingseffektiviteten är 5% från solenergi till H2. Solinflöde 1000 kWh/år/m2 krävs således 6000 km2 för att producera 300 TWh/år H2

Övriga antaganden Inga ”futuristiska” tekniker Teknisk utveckling har gjort att kostnaderna har sjunkit och effektiviteten förbättrats Flyget använder olja och stålindustrin kol/koks De tekniker som finns tillgängliga år 2050 är redan idag kommersiella eller nära att kommersialiseras Teknisk utveckling har gjort att kostnaden sjunkit och effektiviteten förbättrats. Ex bränsleceller, solceller, vindkraft, svartlutsförgasning samt biobränslen för olika anv omr

Resultat Materialistiskt De 2 materialistiska visionerna. Omfattande effektiviseringar av energianvändningen äger rum men äts upp av ökande anspråk. I 8 Mt C scenariot finns relativt stort utrymme för CO2 utsläpp, vilket gör att nästan hela transport sektorn kan drivas på fossila bränslen, i huvudsak olja men också gas I 4 Mt C scenariot finns inte detta utrymme. Här sker transporterna med uteslutande av metanol och vätgas

Elanvändning Materialistiskt Elanv skiljer sig åt i de båda scenariona för 2050. I fallet med låga CO2 utsläpp används 56 TWh biobränsle för metanol produktion, vilket ger brist på biobr och ersätts i storutsträckning av vp i uppvärmningssektorn. Vp 18 i 4 MtC scenariot och endast 5 i 8 MtC . Det är därför som elanv är högre i det scenariot.

Energitillförsel Postmaterialistiskt Tot 317 TWh. 4 Mt C/år. Enetillf domineras av biobränslen och vattenkraft. Vind kraftigt utbyggd och vi har även solvärme och solceller. Värmepumpar och omgivningsvärme bidrar med 24 TWh Fossila bränslen tot 49 varav 11 kol i stålind, 16 olja för flygresor, 19 olja övr transp. 3 fossilgas (syns knappt i fig) anv för kraft- och värmeprod Bio största delen till kv prod men också till metanol prod till persbilar

Elanvändning Postmaterialistiskt Elanv minskar snabbt efter kärnk avvecklingen. En viktig faktor är konvertering från elv till fjv. Dir verkande el har minskat från dagens 35 till 2 (fritidshus). Elanv i vp ökar till 12. Anv i ind minskar lite pga effektiviseringar. Transp ökar (tågtrafik) Prod. Vattenkraft 65 Vind 20 Kraftvärme Effektivisering/Mindre el för uppv ersätter KK Massaind (svatlutsförgasning) 8 Twh el och 1 twh el från solceller.

Global energitillförsel 2050 Biobränsle Biobränsle kommer att spela en viktig roll, men i betydligt mindre omfattning än i Sverige Världen 4-8 MWh/capita Sverige drygt 19 MWh/capita Beräknas tillföra 57 000 TWh/år (Skog- och jordbruksrester 22000 TWh och bioenergiplantager 35000 TWh) En viktig begränsing i studien är att hela omvärlden har lika hårda CO2 mål. Förutsättningar dock olika pga mindre biobränsle och vattenkraft. Potential för förnybar energi är mycket stor. Optimistiska pga den stora areal som behövs konkurrerar med matproduktion.

Global energitillförsel 2050 Vattenkraft Beror på vilken miljöhänsyn som tas 3000 TWh/år (2000 TWh/år idag) Vindkraft och solel Potentialen betydligt större än för vattenkraft 10000 TWh/år (motsvarar hela dagens globala eltillförsel) Solceller har tillväxttakt på ca 15% per år under 90-talet, Vind kraft med ca 20%/år under samma period. Men vi startar med mycket små energimängder varför %-satser farliga.

OECD ländernas energitillförsel 1973 respektive 2000 Ser att Other som vi här diskuterar utgör en mycket liten del 43 690 TWh 61 840 TWh +42%

Global energitillförsel 2050 Solenergi till vätgas För produktion av 50000 TWh/år under antagande om 10% effektivitet och solinstrålning 2000 kWh/m2/år krävs 250000 km2 Med kringutrustning 0,5M km2 (vilket motsvarar 5% av Saharas yta) Begränsningar Resursbegränsningar Expansionen; 1000 TWh/år Solbaserad vätgas blir en nödvändig komponent för att uppfylla koldioxidmålet.

Global energitillförsel 2050 Kärnkraft och fossila bränslen Används förmodligen för produktion av vätgas Kostnaden jämfört med vätgas från solenergi är avgörande Vid en lägre kostnad finns dock risker Olyckor Avfallshantering Kärnvapenspridning Vätgasproduktion med naturgas och CO2 infångning väntas bli billigare Via elektrolys produceras vätgas mha el.

Global energitillförsel 2050 Ger 20 MWh/person och år, vilket är ca 40% av dagens svenska energitillförsel.

Global energitillförsel 2100 Scenario 0,4 Mt C/capita. Figuren visar att kol, olja och naturgas fortsätter att dominera världens energitillförsel fram till mitten av 2000-talet. Den ökade efterfrågan på energi i industrin, hushåll och för transporter tillfredsställs huvudsakligen genom en ökad användning av bioenergi och ökad energieffektivisering. Men när koldioxidbegränsningarna växer sig starkare och olja och naturgas börjar ta slut, kommer nya energiteknologier in i bilden, framförallt solceller och koldioxidavskiljningstekniker (som används för att fånga in de koldioxidutsläpp som uppstår i samband med förbränning av kol).

Är dessa scenarion realistiska? Ur tekniskt perspektiv? Förmodligen. Antagandena beträffar effektiviseringar, tillförselpotentialer och omvandlingsprocesser är rimliga med tanke på tidsperspektivet Ur ekonomiskt perspektiv? Studier visar att det inte finns några oövervinnliga svårigheter. Priserna blir högre, men energikostnaden i samhället utgör en liten del av totala kostnaden. (Små extra kostnader i relation till BNP) Svårt att se hinder. Teknisk utveckling dock nödvändig Även om man kan förvänta sig att det blir svårare att nå målen på global nivå, så råder det stor enighet bland energi-ekonomi modellerare att kostnaden för att nå målen inte överstiger 5% av världens BNP. I flera studier antas världens BNP vara 5,4 ggr större år 2100 än idag. Kostnaden att nå målet gör att vi blir 5,1 ggr rikare. Modellerna räknar med en ekonomisk tillväxt på 2.5% per år. Det innebär att vi någon gång i april 2102 blir lika rika som vi skulle varit i januari år 2100, dvs ca 2 år senare trots kostnader på tusentals miljarder dollar. Slutsats; vi kan bli rikare samtidigt som koldioxidutsläppen minskar, även enligt de mer pessimistiska studierna. För Sveriges del blir det ännu billigare eftersom vi har god tillgång på förnyelsebar energi

Sverige vs världen Sverige har goda tillgångar på tre billiga energikällor (bio, vatten och vind) På global nivå blir vi mer beroende av direktomvandling av solenergi till el eller vätgas Om Sverige och världen kan nå dessa CO2 begränsningar är i grund och botten en politisk fråga Slutsats; vi kan bli rikare samtidigt som koldioxidutsläppen minskar, även enligt de mer pessimistiska studierna. För Sveriges del blir det ännu billigare eftersom vi har god tillgång på förnyelsebar energi Frågan om vi kan nå dessa koldioxidmål är således en politisk fråga. Insikten om att det är tekniskt och ekonomiskt möjligt kanske kan öka beredvilligheten bland politiker att fatta de nödvändiga besluten