sou · GPB377d2 · 2002-01-01 00:00:00 — – kommer bedre ut med en ordning med grønne sertifikater der de er unntatt sertifikatplikt enn i referansescenariet – i ved brenselsbytte i kraftvarmeverk – i både ved brenselsbytte og ved økt produksjonskapasitet basert på nye, fornybare energikilder (fortrenger gasskraft i og ). Vi har tre hovedkonklusjoner fra studien. For det første vil kostnaden ved ordningen deles av eksisterende produsenter og konsumenter. Produsentene mottar en lavere pris for sin produk- sjon og dette reduserer deres inntekter. Konsumentene må betale en høyere pris for den kraften de forbruker og det øker deres utgifter. Tapet ved ordningen kan imidlertid oppveies ved fjerning av skatter som finansierer dagens støtteordninger til kraftproduk- sjon basert på nye, fornybare energikilder. Det ligger utenfor dette prosjektets formål å vurdere ulike støtteordninger mot hverandre. Den andre konklusjonen er at elintensiv industri tjener på inn- føringen av grønne sertifikater dersom de selv blir fritatt for serti- fikat-plikten. Det skyldes den reduserte engrosprisen slik at de får lavere kostnader ved kraftkjøp. Den tredje hovedkonklusjonen relaterer seg til CO2-utslippene. Vi finner at brenselsbytte i kraftvarmeverkene reduserer de svenske utslippene. Ved bygging av ny kapasitet skjer det imidlertid ingen endring i fordi vi har antatt at investeringene som fort- renges vil være i og . At det ikke bygges gasskraft i skyldes at det vil være dyrere å bygge i enn i . Når det bygges gasskraft i , selv om det er dyrere enn i , skyldes det flaskehalser fra og inn til . Prisen blir således høyere i og gjør det lønnsomt å bygge gasskraftverk der. Analys av effekter av ett svenskt elcertifikatsystem Beräkningar med energisystemmodellen MARKAL På uppdrag av har Profu i genomfört modellberäkningar för att analysera olika konsekvenser i samband med att ett certifikatsystem för förnybar elproduktion införs i . Beräkningarna har gjorts med energisystem- modellen MARKAL. Vi sammanfattar här resultaten från analy- serna kortfattat i punktform: Certifikatpriset varierar mycket mellan scenarierna, men ligger oftast i intervallet 10–/kWh el för den studerade storleken på certifikathandeln. Det finns en tydlig koppling mellan elpris och certifikatpris. Scenarier med högt elpris har genomgående låga certifikat- priser och vice versa. Nivåerna på elpris och fjärrvärmepris påverkar fördelningen mellan olika förnybara produktionsslag inom certifikat- systemet. Dagens skattesystem innebär att skillnaden mellan pris på fjärrvärme- och elproduktion inte är så stor som den borde vara eftersom elproduktion är fri från skatter, medan värme- produktionen belastas med höga skatter. Ett lägre fjärrvärme- pris kan göra biobränslekraftvärme mindre konkurrenskraftigt och därmed blir certifikatpriset högre. Olika storlek på certifikathandel (den förnybara portföljens storlek år för år) påverkar certifikatpriset. Biobränslekraftvärme får en dominerar roll bland de förnybara elproduktionsalternativ som antas omfattas av certifikat- systemet, särskilt inledningsvis. Biobränslekraftvärme förekommer både som nya anläggningar uteslutande för biobränsle och som byte från kol till biobränsle i existerande anläggningar. Fördelningen mellan de två alternativen är olika, beroende på scenarioantaganden. Småskalig vattenkraft och avfallskraftvärme har också god konkurrenskraft inom certifikatsystemet. Ny vindkraft blir inte spontant lönsamt utan certifikatsystem då nuvarande stödformer tas bort. Vindkraftkapacitet införs i de flesta scenarier först , olika mycket i olika scenarier. Varje scenario har beräknats med, respektive utan certifikat- system. Även i fallen utan certifikatsystem införs viss förnybar elproduktion, olika mycket beroende på scenario. I scenarier med högt elpris införs relativt sett mycket förnybar pro- duktion spontant. Anläggningar kan vandra in i, och ut ur, certifikatsystemet. I kraftvärmeverk som både kan utnyttja kol och biobränsle för elproduktion kan man inför välja att ingå i certifikat- systemet och därmed få intäkter från certifikatförsäljning. Ett annat år kan man göra bedömningen att det lönar sig bättre att avstå denna intäkt och istället utnyttja det billigare bränslet kol. Certifikatsystemet i kombination med dagens skattesystem leder till att det kraftvärmeunderlag som fjärrvärmesystemet utgör, i stor utsträckning tas i anspråk för tekniker med lågt elutbyte, t.ex. avfalls- och biobränslekraftvärme. Differentierade certifikat beroende på typ av grön elproduk- tion fungerar dåligt eftersom man förlorar sambandet mellan totalt antal certifikat och total produktion från förnybara alternativ inom certifikatsystemet. Bilaga 5 SOU 2001:77 Frågeställningar och analysuppgifter ................................... Resultat – förnybar elproduktion scenario för Biobränslekraftvärme i fjärrvärmesystemen ........................ El- och certifikatpris.............................................................. Resultat – frönybar elproduktion konsekvenser på nordisk elproduktion och nordiska koldioxidutsläpp ..... Grön elproduktion till följd av certifikatsystemet............... Vad ersätter den gröna elproduktionen? Hur påverkas de nordiska koldioxidutsläppen?................... Resultat – viktiga parametrar ..................................... Ett urval av resultaten från förstudien......................... Olika mängd certifikat per kraftslag..................................... Summan av el- och certifikatpris........................................... Utredningen (N 2000:07) om ett system för certifikathandel baserat på kvoter för användningen av el från förnybara energi- källor (ELCERTH) gav Profu i uppdrag att genomföra en MARKAL-studie som analyserar effekterna av ett införande av certifikathandel i . Studien har omfattat följande moment: Förstudie som visade MARKAL:s möjligheter och utgjorde underlag för utformningen av huvudstudien (se separat PM) Anpassning av MARKAL för uppgiften, inklusive viss kompletterande indatainsamling Genomförande av modellkörningar för scenarier och parameteranalyser Gemensamt med ELCERTH gjorde vi ett urval av frågeställningar som bedömdes värdefulla att analysera med MARKAL. De vikti- gaste anges nedan: A.Priset på certifikaten vid olika förutsättningar: Priset (eller skuggpriset1) på certifikaten för förnybar el beräknas, som det mått på den ersättning som kommer att krävas för att få den önskade mängden el från de specificerade källorna. B.Elpriset - utveckling och nivåer: Hur påverkas elpriset i av att en viss mängd förnybar elproduktion tvingas in via ett certifikatsystem i ? C.Vilka förnybara alternativ kommer certifikatmarknaden av be- stå av? Hur kommer de energislag som omfattas av certifikat för för- nybar el att utvecklas? Beräkningarna kommer att ge uppgifter om vilka tekniker inom certifikatbubblan som är mest kost- 1 Skuggpriset är vad systemet är berett att betala för ytterligare en enhet. I detta fall är skuggpriset på certifikaten kostnaden för att införa ytterligare en enhet förnybar elproduktion. Det gäller både alternativ som finns och nya alternativ. D.Påverkan på övrig elproduktion: Hur påverkas övrig elproduktion i och i av att olika mängder förnybar elproduktion tvingas in? Här berörs även effekter av ökad import av el. E.Känsligheten för olika utformning av certifikatsystemet: Olika modeller för certifikatsutformningen analyseras. Det kan exempelvis gälla certifikatsbubblans storlek och hastigheten på dess tillväxt. Det kan också gälla relationen mellan certifi- katen och elproduktionen (x antal certifikat per MWhel). F.Känsligheten för olika utveckling i elsystemets omvärld: Scenarioanalys och parameterstudier med avseende på en serie variabler, t.ex. bränslepriser för förnybara och fossila bränslen. Totalkostnad/elpris och certifikatpris påverkas av elproduk- tionskostnaderna både för de energislag som omfattas av certi- fikatssystemet och övrig elproduktion. Samtliga scenarier har körts i MARKAL i två versioner: 1.Utan certifikatsystem, och utan dagens stöd till de aktuella kraftslagen 2.Med certifikatsystem, men utan dagens stöd till de aktuella kraftslagen Resultat presenteras för versionen med certifikatsystem. Dessutom visar vi i vissa fall differensen mellan de båda versionernas resultat. Inte i något fall jämför vi med dagens stödsystem, eller någon annat stödsystem. Vårt uppdrag är alltså formulerat så att vi bara analyserar certifikatsystemet i förhållande till en situation helt utan politiska åtgärder och stöd för de kraftslag som certifikatsystemet omfattar. Om inget annat anges ingår dock dagens energi- och kol- dioxidskatter i beräkningarna. Följande fyra huvudscenarier har beräknats: livslängd för vindkraft, normalt (högt) naturgaspris, kolkon- dens tillåten. Som ovan, men här tillåts en oändlig import av el till det nordiska elsystemet till priset /kWh. Ett fall med förbättrade förutsättningar för vindkraft, jämfört med förhållandena i Normal-scenariot. Vindkraften har livslängd och kolkondens tillåts ej. I övrigt som scenariot Normal. Ett fall med lågt naturgaspris (på nivån /MWh2 ) och ingen skatt på fossila bränslen. Detta leder bl.a. till lägre fjärr- värmepriser i . (Därmed ges biobränslekraftvärme skärpt konkurrens från produktion utanför certifikatsystemet: fossil- bränslebaserad kraftvärme- och hetvattenproduktion.) I övrigt som Normal-scenariot. Delvis inom scenarioanalysen och delvis som separata MARKAL- beräkningar har vi genomfört ett antal parameterstudier. Med parameterstudier avser vi beräkningar där en parameter varieras åt gången, t.ex. priset på naturgas. Följande parametrar har studerats, antingen i huvudstudien eller i förstudien: certifikatbubblans storlek som funktion av tiden (även fall utan certifikathandel) differentiering av antalet certifikat som respektive teknik ger 2 Liksom i Normalscenariot startar gaspriset i på /MWh . I Fossilbränslescenariot sjunker gaspriset i linjärt till /MWh . antaganden om livslängd och investeringskostnad för vindkraft marginalproduktion av kolkondens eller ej begränsad/obegränsad import av el till det nordiska systemet I detta avsnitt lyfter vi fram ett antal beräkningsförutsättningar av särskilt intresse för de aktuella frågeställningarna. De kraftslag som i denna studie antas omfattas av certifikat- systemet är: biobränsleeldat mottryck i industrin biobränsleeldad kondensproduktion av el vindkraft (tre kostnadsklasser) ny vattenkraft (är begränsad till ) Den tidsperioden som studerats är 1999 till 2023. Samtliga beräk- ningsfall i MARKAL (scenarier och parameteranalyser) innehåller samma storlek och ökningstakt på certifikathandeln (samma cer- tifikatbubbla). Certifikatsystemet införs i samtliga fall i (och inte i övriga nordiska länder). Startnivån väljs strax under den nivå på elproduktion som de aktuella produktionsslagen får i fallet utan certifikatsystem. Därmed är det först som certifikatbubblan styr och till följd av detta ger ett certifikatpris. Figur 1 visar det förutsatta kravet på elproduktion från de spe- cificerade elproduktionsalternativen som omfattas av certifikat- systemet. Figur 1: Storlek på elproduktion som i samtliga scenarier krävs från de specificerade produktionsalternativen Den databas för MARKAL där det nordiska el- och fjärrvärme- systemen beskrivs innehåller en mycket stor mängd indata. Där finns beskrivningar av bränslen (tillgång och pris), skattesystemet, en stor mängd tekniska alternativ för el- och fjärrvärmeproduktion (både existerande och framtida alternativ) samt prognoser för hur efterfrågan på el och fjärrvärme utvecklas. I detta avsnitt lyfter vi fram ett antal beräkningsförutsättningar som är viktiga för de aktu- ella analyserna. Här presenteras kostnader och prestanda för ett antal elproduk- tionsalternativ. Anledningen till att vi lyfter fram data även för al- ternativ som inte omfattas av certifikatssystemet är att dessa starkt påverkar den omgivning där certifikatteknikerna införs. Tabell 1: Kostnader och prestanda för vindkraft och småskalig vat- tenkraft (kr/kW) (kr/kW) Livslängd (år) 15/(21) 15/(21) 15/(21) Tabell 2: Kostnader och prestanda för kraftvärme och kondens Investering (kr/kW) Fasta D&U (kr/kW) Rörliga D&U (kr/MWh el) Elverknings-grad (%) Tillgänglighet (timmar) Livslängd (år) Symbolen indikerar att teknikutveckling antas driva kostnader nedåt, räknat från basåret till slutåret. Symbolen - talar istället om att ett kostnadsspann föreligger för olika klasser inom samma teknikkategori, exempelvis beroende på storlek. Tillgängligheten beskriver i princip utnyttjningen för vind och vatten (uppdelat på säsonger) eftersom de rörliga kostnaderna för dessa kraftslag är nära noll. För övriga tekniker bestäms utnyttjningen i första hand av varaktigheten för el och värme medan tillgängligheten snarare ska ses som en övre gräns för utnyttjningen. Antagandena om tillgång och pris på biobränslen är viktiga förut- sättningar för beräkningarna. Vi har valt att beskriva biobränsle i form av olika klasser med olika tillgång och pris, tabell 3. biobränslemängder står till förfogande för MARKAL och de tas i anspråk i kostnadsordning (först den billigaste klassen till potenti- alen uttöms, därefter nästa klass, och så vidare tills en optimal an- vändningsnivå nåtts). Beskrivningen baseras på underlag från Ener- gimyndigheten till Profu . Tabell 3: Pris och potential för olika biobränslesortiment (kr/MWh) (TWh/år) Avlutar i skogsindustrin ingår ej i tabellen ovan. I modellen antas kostnaden för detta bränsle vara i det närmaste noll. Det förutsätts att mottrycksproduktionen från industrisektorn papper & massa ej överstiger . Symbolen innebär en potentialökning från basår till slutår. Vi redovisar också prisantagandena för några importerade, fossila bränslen. Priserna redovisas exklusive skatter. Skatterna adderas i samband med beräkningen, med olika hög skatte- belastning beroende på vad bränslena utnyttjas till. Vi antar att dagens () svenska energi- och koldioxidskatter bibehålls under hela den studerade perioden. Anledningen till att vi lyfter fram dessa prisantaganden trots att de inte är aktuella för använd- ning för certifikatberättigad elproduktion är att de indirekt på- verkar den gröna elproduktionens konkurrenskraft. Pris- prognoserna bygger på underlag från . Tabell 4: Priser på importerade bränslen, exklusive skatter 370/96 142 (kr/MWh) (TWh/år) 3 Det lägre priset i basåret gäller , och , det högre gäller 4Resultat – förnybar elproduktion scenario för scenario Nedan ges en resultatredovisning, scenario för scenario. I viss ut- sträckning har vi också inkluderat resultat från parameteranalysen. I takt med att certifikatbubblan expanderar fylls den upp med olika produktionsalternativ. Mycket snabbt blir småskalig vattenkraft lönsam att bygga ut och kapacitet motsvarande /år byggs ut. Återstående /år har dock en så hög investeringskostnad att den inte väljs i något beräkningsfall. Figur 2 Certifikatrelaterad elproduktion och certifikatpris för den studerade perioden. Den streckade linjen i figuren visar använd- ningen av de aktuella elproduktionsalternativen i fallet utan certifi- katsystem. Avfallskraftvärme expanderar även i referensfallet (dvs. utan certi- fikathandel) vilket framgår av figur 3 nedan, men får ytterligare draghjälp från certifikatsystemet. Antaganden för avfallskraftvärme och avfallshetvatten i modellen bygger på antaganden om tillgänglighet och (negativ) kostnad för avfall utifrån våra egna bedömningar. (Avfallskraft- värmens utbyggnad kan inte optimeras fram enbart ur energi- perspektiv, eftersom den i stor utsträckning byggs för att åstadkomma en kvittblivning av avfall.) Kraftvärme inom industrin expanderar snabbt upp till den nivå som vi tillåtit i modellen. (Detta produktionsalternativ beskrivs mycket förenklat i modellen och den verkliga utvecklingen av industrins kraftvärme är nära kopplad till berörda industriers förhållanden.) Figur 3 Certifikatrelaterad elproduktion samt elproduktionen i fallet utan certifikatsystem för två typiska år . Biobränslekraftvärme i fjärrvärmesystemen kan produceras i an- läggningar uteslutande för biobränsle och sådana där både kol och biobränsle kan användas för elproduktion. (I figur 3 utgörs bränslebyte från kol till biobränsle av det som benämns Biokraft- värme – Stora, medan Biokraftvärme – Små är anläggningar en- bart för biobränsle.) I Normal-scenariot tillåts ingen import av el, och vi har stigande efterfrågan på el. Därmed behövs efterhand ny kapacitet i elsystemet. Detta avspeglas i ett stigande elpris. Inledningsvis byggs ny biobränslekraftvärme ut och ny kapacitet tillförs därmed. kring 2011 upphör utbyggnaden av ny biokraftvärme och certifikatbubblan fylls istället med genom bränslebyte från kol till biobränsle i befintliga kraftvärmeverk som kan elda båda bränslena. Detta förklaras med en kombination av sjunkande fjärrvärmepris, relativt lågt elpris och stigande kolpris. Det blir då lönsamt att byta från kol till biobränsle i de kraftvärme- verk som erbjuder denna möjlighet. är det lönsamt att fortsätta elda kol för elproduktion och biobränsle för värme- produktion. Detta är totalt sett ett mycket litet delresultat som inte påverkar särskilt mycket. Det är dock kvalitativt intressant eftersom det visar att det kan bli så att vissa anläggningar kan vandra in i, och ut ur certifikatsystemet. kommer den första introduktionen av ny vindkraft. Detta kan förklaras med att den antagna kostnadsreduktionen medfört att landbaserad vindkraft då blir konkurrenskraftig. Hela potentialen för denna typ av vindkraft utnyttjas och övrig nöd- vändig expansion inom certifikatbubblan täcks med biobränsle- kraftvärme. När vi kommer har havsbaserad vindkraft nått ned till konkurrenskraftiga priser. är utrymmet för bio- bränslekraftvärmen sett ur fjärrvärmeperspektiv alltmer uttömt och tillgången till billiga biobränslen är begränsad. Denna kombination leder till att den fortsatta expansionen inom certifikatbubblan täcks med vindkraft. I takt med att elpriset stiger till följd av ökande el-efterfrågan behövs allt lägre certifikatpris för att motivera utbyggnad av grön Detta förstärks ytterligare av den kostnadsreduktion vi antagit för vindkraft. I Normal-scenariot ligger certifikatpriset på en nivån /MWh eller lägre. Scenariot Elöverskott skiljer sig från Normal-scenariot genom att obegränsad import av el till det nordiska elsystemet tillåts till priset /kWh. Därmed stiger inte elpriset till följd av den ökade efterfrågan på el i . Detta leder till genomgående högre certifikatpriser, eftersom elpriset inte på samma sätt bidrar till att täcka kostnaderna för de produktionsslag som ligger inom certifi- katsystemet. Den maximala nivån på certifikatpriset blir av samma storleksordning som i Normal-scenariot, men den minskning man kunde se i Normal-scenariot uteblir här. Figur 4 Certifikatrelaterad elproduktion och certifikatpris för den studerade perioden. Den streckade linjen i figuren visar använd- ningen av de aktuella elproduktionsalternativen i fallet utan certifi- katsystem. En markant skillnad i detta fall är alltså att behovet av ny kapacitet är betydligt mindre. Därmed täcks en avsevärt större del av bio- bränslekraftvärmen av bränslebyten i existerande anläggningar som kan elda både kol och biobränsle. (Detta tillför ju ingen ny elpro- duktionskapacitet.) Det blir dock fortfarande en relativt stor ut- byggnad av ny biobränslekraftvärme. Det minskade behovet av ny elproduktion gör också att vindkraft- introduktionen senareläggs () och att introduk- tionen blir mindre (istället för ). Figur 5 Certifikatrelaterad elproduktion samt elproduktionen i fallet utan certifikatsystem för två typiska år . Det låga elprisets effekt på den spontana introduktionen av de ak- tuella produktionsslagen framgår av den streckade linjen i figur 4. Figur 5 visar detta i detalj. Man kan alltså förvänta sig en mycket blygsam användning om inget stödsystem tillämpas och om elpriset ligger kvar på en låg nivå. Som tidigare diskuterats finns en stark koppling mellan elpriset och certifikatpriset. Detta visas tydligt i figur 6. Där presenteras el- respektive certifikatpris för beräkningsfallen Normal och Elöver- skott. Förklaringen till det principiella utseendet är alltså att ett lågt elpris medför att en större del av kostnaden för elproduktionen från certifikatteknikerna måste bäras av intäkter från certifikatsystemet. Figur 6 Sambandet mellan elpris och certifikatpris i scenarierna Normal och Elöverskott Certifikatpris - "Normal" Certifikatpris - "Elöverskott" Elpris - "Normal" Elpris - "Elöverskott" Scenariot Vindkraft innehåller förbättrade förutsättningar för vindkraft, jämfört med förhållandena i Normal-scenariot. Vind- kraften har här livslängd (istället ) och kolkondens tillåts inte (vilket leder till marginellt högre elpriser). I övrigt är förutsättningarna desamma som i Normal-scenariot. Figur 7 Certifikatrelaterad elproduktion och certifikatpris för den studerade perioden. Den streckade linjen i figuren visar använd- ningen av de aktuella elproduktionsalternativen i fallet utan certifi- katsystem. Den relativt lilla skillnad i elproduktionskostnad som den förlängda livslängden leder till för vindkraft får mycket stort genomslag i utbyggnadstakten för vindkraften. Här inleds utbyggnaden och mängden vindkraft blir också betydligt större än i Normal-scenariot. uppgår vindkraftproduktionen till istället för i Normal- scenariot. Figur 8 Certifikatrelaterad elproduktion samt elproduktionen i fallet utan certifikatsystem för två typiska år . De lägre kostnaderna för vindkraften medför att avsevärt lägre nivåer på certifikatpriset behövs för att fylla certifikat- bubblan. Elproduktionskostnaden för vindkraft når dock inte ned till en nivå som gör det lönsamt att bygga ut utan stöd (utom en försumbar spontan introduktion i sista beräkningsperioden). blir dock biobränslekraftvärme det dominerande pro- duktionsalternativet inom certifikatsystemet, särskilt under de in- ledande 10 åren. Scenariot Fossilbränsle togs fram för att avspegla en situation med lågt fjärrvärmepris. Ett lågt naturgaspris och ingen skatt på fossila bränslen medför att konkurrensen från produktion utanför certifi- katsystemet ökar, vilket skulle kunna göra biobränslekraftvärme mindre attraktiv. Naturgasbaserad hetvatten- och kraftvärme- produktion blir en stark konkurrent. I övrigt som Normal-scena- riot. Figur 9 Certifikatrelaterad elproduktion och certifikatpris för den studerade perioden. Den streckade linjen i figuren visar använd- ningen av de aktuella elproduktionsalternativen i fallet utan certifi- katsystem. Resultatet blev dock inte det förväntade. Det blir minst lika mycket biobränslekraftvärme som i Normal-scenariot, men fördelningen mellan ny biobränslekraftvärme och bränslebyte i storskaliga biokraftvärmeverk är en annan. Denna fördelning har samma utseende som i scenariot Elöverskott. Certifikatpriset blir helt naturligt högre än i Normal-scenariot eftersom vi här har ett lägre elpris (till följd av billig (skattefri) elproduktion i koleldade kraftvärmeverk). Om man jämför med scenariot Elöverskott ligger certifikatpriset på ungefär samma nivå. Den ökade konkurrensen från fossila bränslen har alltså inte minskat utnyttjandet av biobränslekraftvärme totalt sett. Bland annat leder en ökad användning av skattebefriad kol och naturgas i fjärrvärmesystemet (både i kraftvärmeverk och i rena hetvatten- pannor) till att billigare biobränsle frigörs för biobränslebaserad kraftvärme, företrädesvis, som tidigare nämnts, som bränslebyte från kol till biobränsle (i figur 10 benämnt Biokraftvärme – Stora). Totalt sett blir konsekvensen av beräkningsförutsättning- arna i detta fall oförändrad, eller möjligen ökad konkurrenskraft för biobränslekraftvärme. Figur 10 Certifikatrelaterad elproduktion samt elproduktionen i fallet utan certifikatsystem för två typiska år . 5Resultat – förnybar elproduktion, konsekvenser på nordisk elproduktion och nordiska koldioxidutsläpp