Har bioenergi en rolle i fremtidens energisystemer Har bioenergi en rolle i fremtidens energisystemer? Samspill mellom bioenergi, varme, elkraft og drivstoff utnytter ressursene godt og gir bedre klima. 2008-01-16 Petter Hieronymus Heyerdahl, Institutt for matematiske realfag og teknologi, UMB

Innhold BIOENERGI, RESSURSER OG BRUK VERDIEN AV BIOVARME BIODRIVSTOFF OG TRANSPORT ET SKRITT PÅ VEI MOT BÆREKRAFTIG TRANSPORT. O3+ KONKLUSJONER Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer

Klimaet påvirker oss alle 100 % Norge kan påvirke klimaet lite Tilstrekkelig enighet om at mennesket bidrar til å forandre klimaet Nobels fredspris 2007 Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer Klimaet påvirker oss alle 100 % Norge kan påvirke klimaet lite Viktig oppgave: Vi må tilpasse oss endringene Vi må skape kunnskap, prosesser, teknikker og produkter for å bedre klimaet som flest mulig andre kan ta i bruk For å bli troverdige må vi feie for egen dør

DEL 1 - BIOENERGI, RESSURSER OG BRUK Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer

+ = 32 44 12 CO2 og litt kjemi 1 kg C + 2.7 kg O2 = 3.7 kg CO2 O16 O16 Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer O16 + 32 = 44 C12 O16 Forbrenning C12 12 Fotosyntese Eller: 1 kg C + 2.7 kg O2 = 3.7 kg CO2

Hvor mye CO2 binder trær? Tørrstoff i tre: Gran 380 kg/fm3, furu 440, bjørk 500 (kalles basisdensitet) Sammensetning i tørrstoff: 50% C, 43% O, 6% H Innhold av C blir derfor: Gran 190 kg/fm3, furu 220, bjørk 250 For å binde 1 kg C trengs 3.7 kg CO2 1 fm3 gran binder 190 kg • 3.7 kg CO2 = 700 kg CO2 1 fm3 furu binder 220 kg • 3.7 kg CO2 = 800 kg CO2 1 fm3 bjørk binder 250 kg • 3.7 kg CO2 = 900 kg CO2 Skogen i Norge med røtter binder netto ca. 24 millioner tonn CO2 Norge slipper for tiden ut ca 50 millioner tonn CO2 Et hus av tre binder 10 – 20 tonn CO2. Tilsvarer utslipp fra en bil i 5 – 10 år Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer

Biomasse kan være på tre former: Fast Ved, flis, pellets, halm, frø, avfall, slakteavfall, salat, kjøtt, fisk, trekull, gress… Gass Biogass, deponigass, kupromp, syngass fra gassifisering, hydrogen fra alger… Flytende Oljer, fett, alkoholer, estere, sirup, tjærestoffer... Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer Kilde: Energiveven

Energimarkeder i Norge hvor biomasse kan ta andeler Privat romoppvarming og varmt vann, el. 14 TWh Næringsbygg oppv., el. 13 TWh Industri damp/vann, el. 6 TWh Bensin og diesel 4 600 mill liter 45 TWh Fyringsoljer og parafin 1 300 mill liter Reduksjonskarbon ind. 940 000 tonn 10 TWh Til sammen 100 TWh Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer I bruk i dag, priv + ind 8 mill fm3 16 TWh

FINNES DET NOK BIOMASSE? Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer FINNES DET NOK BIOMASSE?

Industri og privat til sammen i dag: 16 TWh Biomasse til energi Industri og privat til sammen i dag: 16 TWh Mulig økt uttak og høsting uten å true artsmangfoldet : 30 TWh (Avfall fra storsamfunn, industri, bioproduksjon og foredling, tre, biogass, deponigass skogsbrensel, grot, halm, kornavrens....) Vi kan tredoble bruk av bioenergi i Norge (NVE 7/2003 og NVE P06 037) Men det er ikke nok: Andre kilder må inn: Sol, vann, varmepumpe, vind, bølge, tidevann, jordvarme, saltkraft Øke fokus på energikvalitet: Rett energi på rett plass Øke verdikjedeeffektiviteten Viktigst: Bruk mindre. Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer

Konklusjon biomasseressurser Det er ikke nok biomasse til alle gode formål Den vi har må brukes smart Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer

DEL 2 - VERDIEN AV BIOVARME Kan jeg bidra? Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer

ca 35 øre/kWh Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer Den røde kurven viser hva neste KWh koster å produsere i et kraftverk. For vannkraft er det bare noen øre fordi mesteparten av kostnadene er knyttet til investering. De dårligste og skitneste kullkraftverkene har høyest grensekostnad fordi de må bruke mye kull for å få ut en kWh og får store avgifter. Den blå etterspørselskurven forteller følgende: Hvis strømmen er gratis bruker vi i Norden 400 TWh. Hvis den koster 80 øre/kWh bruker vi 370 TWh. Konklusjon: Vi er så rike at strømprisen ikke betyr noe. Der hvor disse kurvene krysser hverandre dannes prisen. Den røde kurven viser hva neste KWh koster å produsere i et kraftverk. For vannkraft er det bare noen øre fordi mesteparten av kostnadene er knyttet til investering. De dårligste og skitneste kullkraftverkene har høyest grensekostnad fordi de må bruke mye kull for å få ut en kWh og får store avgifter. Den blå etterspørselskurven forteller følgende: Hvis strømmen er gratis bruker vi i Norden 400 TWh. Hvis den koster 80 øre/kWh bruker vi 370 TWh. Konklusjon: Vi er så rike at strømprisen ikke betyr noe. Der hvor disse kurvene krysser hverandre dannes prisen.

Kan jeg bidra da? Jeg kjøper pelletskamin, flisanlegg eller vedovn og minsker strømforbruket i huset med 10.000 kWh Da må det lages 10.000 kWh mindre kullkraft 10.000 kWh kullkraft slipper ut 10 tonn CO2 (1 kg/kWh) En vanlig bil slipper ut ca. 160 g CO2 per km 10.000 kg/0.16 (kg/km) = 60.000 km! Å bytte ut 10.000 kWh strøm med for eksempel bioenergi sparer utslipp tilsvarende 4 års bilkjøring Svar: Ja, du kan bidra, dessuten er det enkelt Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer

Bjørg og Eivind Strøm på Lesteberg gård i Vestby bidrar Bjørg og Eivind Strøm på Lesteberg gård i Vestby bidrar. 84 plassers barnehage gått fra strøm og olje til biovarme. Støttet av Innovasjon Norge Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer Varmer 7 hus 1500 m2 300.000 kWh Investering 700.000 kr Varmepris 30øre + MVA

Bjørg og Eivinds bidrag Råstoff: 130 fm3 = 400 lm3 tørrgran, rydde- og tynningsvirke Erstatter 200.000 kWh elkraft. Sparer 200 tonn CO2 Erstatter 100.000 kWh oljefyrt varme. 10 tonn olje brenner til ca. 30 tonn CO2 Omleggingen sparer årlige utslipp på ca. 230 tonn CO2 Tilsvarer 1 400 000 km bilkjøring eller 100 biler á 14 000 km per år Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer

Bioenergi erstatter elkraft - Bidrag fra en boligblokk En boligblokk har 200 leiligheter á 60 m2 som varmes med strøm 7000 kWh romvarme og 3000 kWh varmt vann = 10 000 kWh per leilighet = 2 000 000 kWh for hele bygget Så settes det inn biovarmeanlegg Anlegget er CO2-nøytralt og erstatter 2 000 000 kWh strøm CO2-utslipp reduseres med 2000 tonn per år Anta at en fyrsentral med pelletsbrenner koster 3 millioner kr Det utgjør 15 000 kr per leilighet Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer

Bioenergi erstatter elkraft i boligblokk – en leilighet Energikostnad strøm........: 75 øre/kWh • 10 000 kWh = 7500 kr Pelletsvarme ut av ovnen.: 45 øre/kWh • 10 000 kWh = 4500 kr 10 år med røde tall, Barrierestudiet, Enova, 2007 Besparelse per leilighet per år....................................= 3000 kr Installasjon av vannbåren varme i leiligheten, ca. 20.000 kr Din andel av pelletsanlegget……………………………..15.000 kr Total investering per leilighet…………………………….35.000 kr Nedbetaling rundt 15 år. Deretter meget konkurransedyktig pris på varmen ENOVA kan støtte prosjektet med 5000 kr per leilighet (0.5kr/kWh) Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer

Regjeringens mål er 14 TWh ny biovarme. Hva er det verdt? Anta 4 TWh biovarme erstatter olje – sparer 1.2 mill tonn CO2 Anta 10 TWh biovarme erstatter strøm – sparer 10 mill tonn CO2 Dette tilsvarer mer enn hele den norske Kyotoforpliktelsen Teknologien finnes Biomassen finnes Behovet er der Mest effektive bruk av biomasse Råd: Begynn på mandag Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer

Konklusjon varme Å erstatte strømoppvaring med biovarme gir størst reduksjon av CO2, men krever en del ombygginger Å erstatte oljefyring med biovarme er logisk, har litt mindre virkning enn strøm, men er enklere Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer

DEL 3 – BIODRIVSTOFF OG TRANSPORT Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer

Biodrivstoff i Norge. Råstofftilgang setter grenser Norsk veitransport i dag: 46 TWh innfyrt (varmeverdien i alt drivstoff) Gjerrigere biler i 2020, men mer kjøring. Anta 50 TWh 10 % biodrivstoff i 2020 har brennverdi 5 TWh 5 TWh biodrivstoff krever 10 – 15 TWh biomasse Vi har 30 TWh ledig biomasse.... som maksimalt kan dekke 20 - 30 % av drivstoffbehovet Realistisk: Halvparten varme og halvparten drivstoff. Altså maks 15 – 20 % biodrivstoff fra norske ressurser Vi må ha høyere ambisjoner: 100 % fornybar Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer

Vi må flytte fokus fra drivstoff til bevegelse. Bruk av bil i Norge (antall turer): 41% under 3km 32% 3 – 10 km 27% over 10 km Kilde: Den nasjonale reisevaneundersøkelsen. TØI-rapport 844/2006 Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer Minst ¾ av turene er egnet for el-bil

Er veien om biodrivstoff bærekraftig i Norge? Energien i biomassen utnyttes 6 ganger bedre Bidrivstoffabrikk 35 % effektivitet 1.5 kWh/km 0.5 l diesel /mil = 0.5 kWh/km Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer Elbil 0.18 kWh/km Biovarme frigjør strøm til drift av elektrisk bil 0.18 kWh/km Pelletfabrikk 80 % effektivitet 90% 0.25 kWh/km

Lokaltrafikk og arbeidsreiser kan tas med elbil Jiayuan JY-6356 Think 2007 GM EV1 1997 Peugeot Partner 2005 Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer Utnytter energien i biomassen 6 ganger bedre enn biodrivstoff Null CO2-utslipp dersom biomassen erstatter strømoppvarming Null utslipp lokalt 50% el-bil-km i Norge halverer utslipp og vil kreve kun 6 TWh el. Satsing nå kan: Bringe Norge i front på andel fornybart drivstoff Starte snuoperasjonen som må komme Gi norsk elbilindustri et skikkelig løft Mercedes 12 seter, 80 km

Biodrivstoff eller biovarme? 10 % biodrivstoff i Norge reduserer CO2-utslipp med 1.3 millioner tonn Samme biomassen brukt til varme kan frigjøre 8 - 12 TWh strøm… som vil redusere CO2 utslipp med 6 - 10 millioner tonn... som omtrent tilsvarer Kyotoforpliktelsen i 2012 Vi har over 30 TWh el-varme å ta av Da trenger vi ikke gasskraft Og får tid til å vente på vindkraft fra havet Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer

Frigjort strøm driver elbiler Vannmagasinene er strømlageret Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer 6 elbiler (60.000 km) 10.000 10.000 kWh 4 favner ved 13 lm3 flis 2.6 tonn pellets Fjernvarme Ved: 1.6 fm3/favn, 2200 kWh/fm3, η = 0.65 Flis: 300kg/lm3, 3.5 kWh/kg, η = 0.75 Pellets: 4.700kWh/kg, η = 0.8

Varmepumper frigjør strøm Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer 10.000 kWh 5000 15.000 10.000 6 Elbiler (60.000 km) Varmepumpe

Trenger vi ikke biodrivstoff da? Jo, biodrivstoff kan eller må brukes der alternativer ikke finnes: Tungtransport og langtransport Tog uten strøm Ferger og båt Fly Biogass. Muligens krav om innblanding i naturgass tilsvarende biodrivstoff i flytende fossile drivstoff. Disse markedene er større enn det er biomasse til i Norge Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer

Konklusjon transport Bruk strøm i lette kjøretøy og nærtrafikk Bruk biodrivstoff der strøm ikke kan brukes Strøm vil overta mer når kjørelengden øker Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer

DEL 4 ET SKRITT PÅ VEI MOT BÆREKRAFTIG TRANSPORT. Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer Bred introduksjon av elbil og plug in hybrid bil: Trafikk og miljø Energibruk Næringsutvikling PHEV = Plug in Hybrid Electric Vehicle = hybrid bil med store batterier for lengre kjøring på strøm

Fremtidens drivstoff er strøm Strøm har mange fornybare kilder: Vann, vind, sol, bølge, bio, salt, jordvarme. Dette gir sikker transport med el som kilde. Biler lades også fra solceller. De kommer. 10 – 15 m2 kan drive en elbil ett år El kan gi langt mer enn 10 % fornybar fremdrift i 2020: All veitransport i Norge trenger kun 10 % av vannkraften Begynn nå og avlast sjokket når drivstoffprisene tar av Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer

Næringsutvikling ved satsing på elbil Norge kan starte endringen som må komme: Elbil i stor skala Sikkert marked vil fremskynde batteriteknologi Produsenter og kapital tør satse Norge har mye strøm som kan frigjøres – naturlig å starte i Norge Skaper marked for nye teknologier for sparing, frigjøring og produksjon av strøm Skaper sikkert marked for bioenergi – sikrer desentral basisforsyning Motto: Energi fra bygdene driver ren trafikk i byene Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer

Nøkkel Stasjonær produksjon av energi, må sees i sammenheng stasjonær Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer må sees i sammenheng og transport stasjonær bruk av energi

Konklusjon: Det er ikke nok biomasse til alle gode formål Konklusjon: Det er ikke nok biomasse til alle gode formål. Biomassen må brukes smart: Bytt ut el-varme og oljefyring med biovarme - best bruk av ressursene og størst CO2-gevinst - frigjør store mengder strøm - avlaster nettene og reduserer behov for gasskraft Fremtidens drivstoff er strøm. Start innføring av elbiler nå - best bruk av ressursene og størst CO2-gevinst - stille og null lokale utslipp - stort potensial for næringsutvikling - kan komme mye lenger enn 10 % fornybar fremdrift i 2020 - konkurrerer ikke med mat Bruk biodrivstoff riktig: Der alternativer ikke finnes Bioenergiens rolle i fremtidens energisystemer