rfr · GV0WRFR14 · 2008-04-25 00:00:00 — Miljöeffekterna av att använda el beror helt på hur elektriciteten har producerats, och här skiljer sig olika synsätt åt avseende hur man ska räkna: i.Antar man ett litet tillskott av elfordon med en totalt sett liten elanvändning och vill veta miljöeffekterna på kort sikt är marginalperspektivet det rimliga. Marginalperspektivet innebär att man räknar på den sist tillförda elen i systemet (på marginalen). I har detta oftast räknats som el ifrån kolkondens (i ) vilket ger höga CO2-utsläpp. Det bör noteras att om man har ett system med utsläppstak och handel med utsläppsrätter som inom EU så kommer marginalel att ha nollutsläpp. Detta beror på att även om elen produceras i ett kolkraftverk, och just där ger ökade utsläpp, så måste utsläppen minska lika mycket någon annanstans i systemet eftersom antalet utsläppsrätter är givet. ii.Antar man många elbilar och således en hög elanvändning på lång sikt är det rimligt att räkna med att den ökande efterfrågan på el framtvingar nya kraftverk. Nya kraftverk i baseras nästan uteslutande på förnybar energi. Många elfordon kan således antas gå på elektricitet med låga eller inga koldioxidutsläpp. iii.En tredje beräkningsmetod är att använda sig av den genomsnittliga elproduktionen i vilken till är koldioxidfri. Räknar man på genomsnittet för den nordiska elmarknaden så är av elproduktionen koldioxidfri. Även här kan man räkna på kort och på lång sikt om man antar att elproduktionen ändras över tiden. För att göra det ännu mer komplicerat har man på en avreglerad elmarknad möjligheten att köpa miljömärkt el (vilket bl.a. SJ gör) eller produktspecificerad el. 2 Förnybar energi för transportsektorn på lång sikt I de scenarier som presenteras i kapitel 3 utgår vi från två olika globala (se figur 3.4) respektive svenska alternativ för energitillförsel . De skiljer sig främst åt vad gäller tillförseln av bioenergi. I båda de globala tillförselalternativen har vind-, våg- och solel sammantaget ökat mycket kraftigt. Främst handlar det om vind- och solel, men även t.ex. vågkraft kan komma att ge betydande tillskott. är kostnaden för solcellsel högre än marknadspriset. Det som gör solel attraktivt är att den potentiellt kan bidra med mycket stora mängder el, om än till ett relativt högt pris. Även potentialen för vindkraftsel är dock betydande. I scenarierna står förnybar el från främst vind och sol för tillsammans mellan 20 och 30 PWh , vilket är mer än dagens totala globala elproduktion som ligger på ca 17 PWh. Kostnaden för ny vindkraft är starkt beroende av vindförhållanden och kalkylränta. Enligt en uppskattning av Elforsk (2003) så ligger kostnaden på ca /kWh, vilket är ungefär i nivå med marknadspriset på den nordiska elbörsen. Man har då antagit real kalkylränta och avskrivningstid. För havsbaserad vindkraft kring uppskattas kostnaden till ca /kWh. En uppskattning av IEA (2006) pekar på en kostnad på ned till /kWh. IPCC (2007) uppger en beräknad kostnad på per kWh. kostar solcellsel i storleksordningen /kWh. Det är mellan 5 och 10 gånger högre än dagens nordiska marknadspris på ca . Enligt flera källor kommer solcellsel även att vara förhållandevis dyr. IPCC (2007) uppger beräknad kostnad till per kWh, vilket är ungefär dubbelt så mycket som man beräknar att vindkraft ska kosta (se ovan). På , framemot 2050, kan solcellsel komma att ge ett stort bidrag till den globala energiförsörjningen, men tekniken förefaller relativt långt från en storskalig kommersialisering. Det största hindret för en större andel solcellsel är sannolikt kostnadsbilden och det därtill kopplade kapitalbehovet som kan bli mycket stort vid en snabb utbyggnad (, 1998). Nätansluten solel har störst potential för kostnadseffektivitet på marknader som dels har en hög solinstrålning, dels har en elefterfrågan som samvarierar med solinstrålningen. Detta gäller exempelvis stora delar av länder som och där en stor del av elen används för att kyla hus. I däremot har vi en låg solinstrålning, och dessutom är elbehovet störst . För att förnybar el ska kunna användas i större skala i transportsektorn utöver användning i elfordon krävs en betydande användning av vätgas. 2 FÖRNYBAR ENERGI FÖR TRANSPORTSEKTORN PÅ LÅNG SIKT 2007/08:RFR14 Vätgas kan produceras med el som insats genom hydrolys. Användning av väte och bränsleceller kräver omfattande systemförändringar med långa ledtider. System för distribution av väte behöver byggas upp, och dessutom krävs bränslecellsfordon vars kostnadsbild och tidpunkt för kommersialisering är osäker. Distribution av väte är kostsamt, då högt tryck krävs, och medför betydande energiförluster, vilket förtar en stor del av den höga verkningsgrad som bränslecellen i sig förväntas ha. Dessa hinder bidrar till att väte används i begränsad omfattning 2050. En bidragande faktor är att elpriset i scenarierna antas ligga relativt högt, vilket bl.a. beror på den betydande mängden solcellsel som används. Bränslecellsfordon är betydligt känsligare för ett högt elpris än elfordon, eftersom de kräver mer än dubbelt så mycket el per kilometer om vätgasen produceras med hjälp av el.21 De framtida produktionskostnaderna för fordon som utnyttjar nätel respektive bränslecellsfordon är också viktiga. 2.2 Bioenergi potential till 2050 Bioenergi står för av den globala energiförsörjningen, men den största delen är s.k. traditionell biomassa (kvistar, träkol m.m.) som används inneffektivt och med stora negativa hälsoeffekter i vid matlagning över öppen spis. Bioenergins framtida potential är (ännu) mer svåranalyserad än t.ex. solenergins22 inte minst på grund av konkurrens om mark som också kan användas till matproduktion, virkesproduktion och för att tillhandahålla biologisk mångfald och ekosystemtjänster.23 Mycket av den globala framtida biomassapotentialen finns i de tropiska regionerna i , södra och . För att komma i närheten av optimistiskt uppskattade biomassapotentialer till 2050 så blir handel med biomassa eller biobränslen en nödvändighet på för att utjämna potentiell produktion i tropiska regioner och efterfrågan på norra halvklotet. I tabell 2.1 nedan visas dagens nivå på biomassaanvändning och den uppskattade tekniska potentialen till 2050. 21Åhman (2001). 22Solenergins framtida roll bestäms i hög grad endast av teknisk utveckling och framtida kostnader för tekniken i sig. 23Människan är för sin existens beroende av ett flertal ekosystemtjänster, exempelvis mat, rent vatten, timmer och fibrer, men även sådana som reglerar klimat, översvämningar, sjukdomar och avfallsströmmar från samhället. Se Millenium Ecosystem Assessment (2005) för en genomgång av begreppet ekosystemtjänster. 2007/08:RFR14 2 FÖRNYBAR ENERGI FÖR TRANSPORTSEKTORN PÅ LÅNG SIKT Generellt är osäkerheterna om framtida bioenergipotentialer betydligt mindre för än vad de är globalt. Detta beror främst på att det i är i skogen som den största bioenergipotentialen finns, medan potentialen globalt sett framför allt finns på mark som också kan användas för matproduktion. Hur mycket produktiv mark som kan vara tillgänglig för bioenergiproduktion efter det att inte minst tillräcklig matproduktion säkerställts påverkas av följande faktorer: I.Den globala dieten: Köttkonsumtion kräver betydligt mer mark för odling av djurfoder och för bete än vad motsvarande mängd vegeta- risk kost kräver. II.Produktionsutveckling inom jordbruket: Avkastningen på marken kan i stora delar av världen öka väsentligt utan att nödvändigtvis äventyra mångfalden. Detta inkluderar bl.a. bevattning, växtförädling och inte minst mekanisering. III.Befolkningstillväxt och ekonomisk tillväxt: Den globala befolkningens storlek är förstås betydelsefull liksom takten och fördelningen av den ekonomiska tillväxten som ofta påverkar dieten mot mer kött. Restriktioner för att bevara ekosystemtjänster/biologisk mångfald: Hur mycket mark som behöver sättas undan för att behålla en tillräcklig nivå på ekosystemtjänster. V.Klimatförändringar: De framtida klimatförändringarna kommer i sig att förändra de globala möjligheterna till bioenergiproduktion. I kommer vi antagligen att få en ökad produktion av biomassa vid måttliga temperaturökningar medan en del regioner på södra halvklotet kan komma att bli obrukbara på grund av vattenbrist. De exakta effekterna beror på hur stor uppvärmningen blir och är svåra att uppskatta. Framtida total tillgång på bioproduktiv mark och vattenresurser: Globalt har arealen mark som används för odling ökat stadigt de 2 FÖRNYBAR ENERGI FÖR TRANSPORTSEKTORN PÅ LÅNG SIKT 2007/08:RFR14 liksom produktiviteten.24 Ökningen av mark som odlas har dock delvis skett på bekostnad av naturskogar och på mark rik på biodiversitet. En ökad befolkningstillväxt och en ökad konkurrens om bioproduktiv mark och globala vattenresurser kan leda till rovdrift och att den globala mark- och vattenförsörjningen försämras. Vår globala förmåga att skydda och ta till vara både bioproduktiv mark och livsnödvändiga vattenresurser påverkar i slutändan hur mycket mark som kan användas för bioenergi.25 Den framtida biomassapotentialen från mark som eventuellt inte behöver tas i anspråk för matproduktion och från mark som är olämplig för matproduktion men fungerar bra för t.ex. fleråriga växter i södra , och kan variera mellan ingenting i pessimistiska uppskattningar upp till /år i optimistiska uppskattningar. Skillnaderna beror på antaganden om ekonomisk tillväxt, produktionsutveckling inom jordbruket, global diet och förmågan att bibehålla biodiversitet.26 Sammanfattningsvis så är det mycket svårt att uppskatta hur mycket bioenergi som kan produceras utan påtagliga konflikter med mat- och virkesproduktion samt övriga vitala ekosystemtjänster. Just på grund av denna osäkerhet är det angeläget att analysera konsekvenserna av olika höga nivåer. I de scenarier som beskrivs i nästa kapitel har vi utgått från två globala nivåer för bioenergitillförsel, /år (låg) respektive /år (hög). Det kan noteras att den lägre nivån ändå innebär nästan en fördubbling jämfört med dagens nivå. Som jämförelse till dessa nivåer kan nämnas att i Miljövårdsberedningens PM Tillväxt och miljö i globalt perspektiv redovisas ett scenario där den globala bioenergianvändningen är 64 000 TWh.27 2.3 Ökad bioenergitillförsel ett globalt problem eller en global möjlighet I finns den största bioenergipotentialen på skogsmark.28 Globalt antas en stor del av bioenergin komma från mark som potentiellt även kan användas som jordbruksmark. I många utvecklingsländer, där en stor del av den långsiktiga potentialen anses finnas, ses moderna biobränslen som en del av utvecklingen mot ett bättre samhälle. En kraftig expansion av den globala biomassaproduktionen innebär emellertid också ett ökat tryck på jordens ekosystem. 24FAO (2007). 25Se t.ex. (2006) generellt om vår framtida vatten- och matförsörjning och Alcamo et al (2005) för scenarier om globala ekosystemtjänster som mat, vatten och bioenergi . 26Se översikt i Smeets et al (2007). 27Miljövårdsberedningen (2007). 28I tillfördes 2005 ca bioenergi varvid ca kom från jordbruksmark och från avfall. 2007/08:RFR14 2 FÖRNYBAR ENERGI FÖR TRANSPORTSEKTORN PÅ LÅNG SIKT ekosystemens långsiktiga förmåga att förse människor med ekosystemtjänster som mat, rening av vatten, pollinering, mediciner m.m.29 måste inkluderas i en bedömning av de långsiktiga möjligheterna för bioenergi. Biodiversitet och ekosystemtjänster vid storskalighet Miljöeffekterna på marken som avsätts för bioenergi beror på vad marken användes till tidigare. Att ersätta intensivodlad spannmålsproduktion med t.ex. salix kan innebära fördelar, medan t.ex. sockerrörsodling på gammal betesmark i tropiska länder innebär en försämring. I har det föreslagits av Kommissionen mot oljeberoende att uttaget av bioenergi från skogsmark ska ökas genom att man undantar av skogsmarken och där bedriver intensivodling med gödsling vilket ger utöver dess totalt bedömda potential på >220 TWh. En ökad användning av bioenergi ifrån skogen kan komma i konflikt med andra miljömål, t.ex. levande skogar. Skogstyrelsen gick t.ex. ut och hävdade att skogsmark motsvarande en potentiell bioenergiproduktion på 68 TWh30 borde undantas för att klara detta miljömål. Intensivodlade områden är i högre grad monokulturer än konventionellt odlad skog, men ökningen av biomassatillväxt skulle kunna möjliggöra att man sparar fler områden helt för att bevara biologisk mångfald med samma eller ökat uttag nationellt sett från den svenska skogen.31 På detta område är ett bättre vetenskapligt underlag eftersträvansvärt. Svensk bioenergi från jordbruket kommer att ersätta redan intensiv spannmålsproduktion och då blir effekterna vad gäller biodiversitet positiva. Odling av t.ex. salix kräver mindre insatser i form av konstgödsel, vilket är positivt för växthusgasbalansen. Om däremot bioenergiodlingen ersätter betesmark så blir effekterna på biodiversitet negativa. I utvecklingsländer skulle en storskalig satsning på bioenergi kunna leda till förluster av biodiversitet eftersom det just är lågproduktiv mark som ska tas i anspråk. Den största producenten av biodrivmedel är där etanol produceras från sockerrör. Den expansion av sockerrörsodling för etanol som förväntas ske i är planerad att ske på Cerradon, ett vidsträckt savannlandskap i södra som delvis används som betesmark, för sojaodling och även till stora delar är outnyttjat (naturlig savann). Att omvandla en del av detta område till produktiv jordbruksmark kommer att innebära förluster av biodiversitet. Generellt ska frågan om markanvändning vägas mot behov av att hitta inkomster och stödja en positiv utveckling på landsbygden. Ländernas institutionella förmåga att undvika rovdrift och planera markanvändningen så att mark med höga biodi- 29Se Millenium Ecosystem Assessment (2005) för en genomgång av begreppet ekosystemtjänster. 30Räknat på att all skogsråvara i dessa områden skulle ha gått till bioenergi. (2007). 31Se t.ex. slutrapport från (, 2007) och , (2007). 2 FÖRNYBAR ENERGI FÖR TRANSPORTSEKTORN PÅ LÅNG SIKT 2007/08:RFR14 versitetsvärden kan skyddas är en nyckelfaktor för framtida bioenergiutveckling.32 Expansionen av brasiliansk sockerrörsetanol kan illustrera flera konflikter som måste hanteras. Även om expansionen av sockerrörsodling förväntas ske på Cerradon långt ifrån regnskogen så kan det få utträngningseffekter i form av att man flyttar betesdjur och sojaodling från den mark som tas i anspråk för sockerrörsodling och i stället hugger ned regnskog och plöjer ny mark där. är sockerrörsodlingen ett i hög grad manuellt arbete som ger många arbetstillfällen, dock ofta under miserabla arbetsförhållanden. Vid en framtida expansion planeras att mekanisera skörden av sockerrör och på så vis fasa ut en stor del av det arbetet. En miljömässig fördel av en sådan utveckling är att den återstod som lämnas kvar på fältet och bränns (blasten) kan tas hand om hand och omvandlas till energi. Nackdelarna är att mekanisering kräver mer insatsenergi för att driva traktorer m.m. och att arbetstillfällena blir färre (men mer kvalificerade). är ett exempel där staten försöker planera för en storskalig expansion av både bioetanol- och biodieselproduktionen som man har ambitionen att ta hänsyn till sociala och miljömässiga krav.33 Att använda jordbruksmark till energiproduktion Är det moraliskt ansvarigt att odla energigrödor på jordbruksmark som i stället kunde odlas med spannmål för mat? I har vi inte brist på livsmedel och med en alltmer avreglerad jordbruksmarknad kan stora arealer avsättas för energiproduktion. , strax före EU-inträdet, hade en nästan helt avreglerad jordbruksmarknad, och då gjordes bedömningen att teoretiskt kunde avsättas.34 I och med EU-inträdet försvann detta överskott på jordbruksmark när jordbruksmarknaden återreglerades inom EU. I takt med att EU:s gemensamma jordbrukspolitik håller på att avregleras så har vi ca: mark i träda som potentiellt skulle kunna användas för bioenergi. Kommissionen mot oljeberoende räknar med, baserat mycket på LRF:s energiscenario, att kan avsättas . Situation har dock ändrats snabbt och ifrågasätts alltmer hur mycket svensk jordbruksmark som skulle kunna vara tillgängligt . De senaste två årens prisökning på spannmål har t.ex. gjort energiodling på jordbruksmark orealistiskt. I utredningen från jordbruket en växande resurs35 diskuteras den moraliska aspekten för svenskt jordbruk. Utredningen menar att det moraliska problemet ligger i att inte hävda god jordbruksmark, dvs. det är fel att 32UN-Energy/FAO (2007). 33Brasilien utvecklar visioner knutna till sin Agro-Energy Policy för att visionärt kunna täcka av det globala bensinbehovet 2025 utan allvarliga konsekvenser för miljön och med sociala fördelar, se t.ex. Cezar de Cerqueira Leite et al (2007), Garcez och Nildo de Souza Vianna (2007). 34Biomassautredningen (1992). 2007/08:RFR14 2 FÖRNYBAR ENERGI FÖR TRANSPORTSEKTORN PÅ LÅNG SIKT plantera igen jordbruksmark med skog eller bebygga den. Således rekommenderade också utredningen att god jordbruksmark ges status av riksintresse i den fysiska planeringen. Globalt beräknas ca 800 miljoner människor vara undernärda36 , men beräknar WHO att 1,6 miljarder är överviktiga och att ca 300 miljoner av dessa dessutom är kraftigt överviktiga. Kopplingen mellan matproduktion och svält är således inte helt enkel. Den största orsaken till svält och undernäring är fattigdom och sällan fysisk brist på mat i sig.37 Högre priser på jordbruksprodukter skulle kunna leda till att många fick möjlighet att utvecklas och höja levnadsstandarden38 som höjda matpriser drabbar människor med låga inkomster. I en UN-Energy/konstaterades att det går att kombinera bioenergiproduktion med livsmedelssäkerhet och att bioenergiproduktion skulle kunna ha mycket positiva effekter på landsbygdsutveckling i fattiga länder men att detta inte skulle ske automatiskt utan att det behövs en medvetenhet och vilja att ta tag i problemet för att undvika de negativa effekterna39. Bioenergi och möjligheten att producera flytande biodrivmedel har fått stort genomslag i , och . Skälen är flera men de höga oljepriserna som tär hårt på många handelsbalans är det tydligaste skälet följt av klimatfrågan och framför allt dess koppling till CDM.40 De växter som odlas för biomassa i tropiska länder är främst sockerrör, palmolja, och lite jetropa. Jetropa är en oljefröväxt som växer på halvtorra områden och på mark som inte passar till matproduktion. Möjligheten att kunna utnyttja torra områden för bioenergiproduktion gör att det knyts stora förhoppningar till jetropa. odlas växten bara i större försök i och delvis i , och än så länge är den långsiktiga ekonomiska och miljömässiga potentialen relativt okänd. Produktionen av palmolja sker framför allt i och har där medfört att stora områden regnskog huggits ned. Stora delar av i t.ex. har möjlighet att odla sockerrör effektivt och producera etanol.41 stöder aktivt denna utveckling i södra . har haft en stor produktion av etanol från sockerrör och produceras sockerrörsetanol i , och . Det finns även ett antal växter som kan producera vedråvara effektivt på södra halvklotet på om produktionsprocesser för andra generationens drivmedel mognar. 36FAO (2007). 37Se bl.a. (2007). 39UN-Energy/FAO (2007). 40CDM: Clean Development Mechanism, ekonomiskt stöd till att minska växthusgasutsläpp i . 41Johnson and Matsika (2006). 2 FÖRNYBAR ENERGI FÖR TRANSPORTSEKTORN PÅ LÅNG SIKT 2007/08:RFR14 Långsiktiga förhoppningar knyts inte bara till att ersätta den egna importen av råoljeprodukter (eller öka exporten som t.ex. har gjort) utan även till att kunna exportera en förädlad produkt till EU och . Utvecklingen av bioenergi från jordbruksmark kan vara en del i fattigdomsbekämpningen.42 Bioenergi ses inte främst som en klimatfråga i utan som en generell utvecklingsfråga. Sida är aktivt inom detta område och stöder bl.a. den tanzaniska regeringen i att hantera den växande efterfrågan på mark för bioenergiproduktion. En snabbt växande biobränslemarknad kan få negativa konsekvenser om det stöder rovdrift av naturresurser i fattiga länder med dålig kapacitet att kontrollera och stävja detta. Länder med tropiskt klimat måste utveckla institutionell kapacitet att planera markanvändningen och vidmakthålla sina naturresurser med en expansion av bioenergiproduktionen. Skövling av regnskog i och för att röja mark för palmoljeodlingar är ett tydligt exempel på hur en expansion av bioenergi inte får gå till.43 Certifiering av biodrivmedel har föreslagits som ett sätt att hindra att i- ländernas efterfrågan på biodrivmedel får negativa konsekvenser både miljömässigt och socialt. Flera initiativ är på gång, bl.a. ett frivilligt certifieringsschema för palmolja, men det är svårt att nå en effektiv bindande överenskommelse som inte av WTO ses som en begränsning av frihandeln44. Frivilliga certifieringsprojekt kan ge en signal till producenterna, men bara om volymen som produceras med certifikat blir tillräckligt stor för att påverka den totala produktionen. 2.4 Var i energi- och transportsystemet kan biobränslen ge störst utsläppsminskning? I det förra avsnittet konstaterade vi att biobränslen är en begränsad resurs. Även om den tekniska potentialen i vissa bedömningar är mycket hög, så begränsas den praktiska potentialen av ett flertal faktorer. Därför är det viktigt att biobränsle, och andra primärenergikällor, används på ett sådant sätt att den totala energieffektiviteten i energi- och transportsystemet blir så hög som möjligt, eftersom detta gör att maximal mängd fossila bränslen kan ersättas. I detta avsnitt för vi ett principiellt (dvs. något förenklat) resonemang kring vilka användningsområden som bör prioriteras, under förutsättning att högsta möjliga energieffektivitet eftersträvas. I praktiken kommer förstås praktiska och ekonomiska aspekter också att påverka hur olika energikällor används. Med allt högre energipriser framöver kommer dock ett ineffektivt energiut- 42 World Watch Institue (2007); and (2007); Goldemberg (2000); UN-Energy/FAO (2007). 43Palmolja används främst som livsmedel men har dock intresset ökat för biodiesel från palmolja. Försök att använda palmolja i svensk biodiesel var på gång men drogs tillbaka av miljöskäl. används ingen palmolja i biodiesel i , däremot importeras palmolja till livsmedel m.m. 44Doornbosch och Steenblik (2007). 2007/08:RFR14 2 FÖRNYBAR ENERGI FÖR TRANSPORTSEKTORN PÅ LÅNG SIKT nyttjande också att innebära dålig ekonomi, även på kort sikt. Vi antar att långsiktiga utsläppsmål (minskning ) gör att den mängd fossila bränslen som kan användas blir mycket begränsad. I kapitel 3 presenteras sedan fem scenarier för energi- och transportsystem fram . Hur mycket biobränsle som används i transportsektorn i scenarierna beror dels på den totala tillgången på bioenergi, dels på efterfrågan på energi inom andra sektorer, dvs. industri och bebyggelse. Det resonemang som förs i detta avsnitt gäller med smärre justeringar både i nutid och för framtida förhållanden (framtida teknologi). Det sammanfattas i form av ett antal tumregler i följande ruta. Med tumregler menas att det finns undantag från dessa regler. Tumregler för att nå högsta energieffektivitet i hela energisystemet och därmed kunna minska mängden fossila bränslen maximalt 1.El bör i första hand användas för elspecifika ändamål, i andra hand för transporter och för värmepumpar samt i tredje hand för processvärme i situationer där biobränsle är olämpligt. Direktel för lokalvärme bör undvikas. 2.Den oljeanvändning som är förenlig med klimatmålen bör i första hand användas i transportsektorn, eftersom biobränsle med större effektivitet kan ersätta olja i kraftvärme och i många industriprocesser. 3.Biobränslen bör i första hand användas för processvärme, gärna i kombination med elproduktion (mottrycksel). 4.I andra hand bör biobränsle användas för produktion av kraftvärme och drivmedel för transportsektorn. Hur mycket som ska användas till varje sektor beror på scenariot.