rfr · GV0WRFR14 · 2008-04-25 00:00:00 — Biometan (biogas) från rötning kan dock integreras med biometan från förgasad biomassa, vilket har en bra energibalans. Energikombinat där exempelvis drivmedel, el och värme samproduceras förs ofta fram som ett sätt att höja den måttliga verkningsgrad som erhålls vid produktion av enbart drivmedel. Den högre totala verkningsgrad som kan erhållas beror oftast på att en stor mängd värme produceras som utbytet av drivmedel sjunker81 . Eftersom drivmedel (och el) har en högre energikvalitet än värme är vinsten med kombinat av denna typ ofta inte så stor. 4.2 Hälsa och luftföroreningar Biodrivmedel som används i förbränningsmotorer ger utsläpp av NOx, partiklar och kolväten på ett likartat sätt som bensin och diesel. Skillnaderna mellan biodrivmedel och bensin/diesel är relativt små, men där finns skillnader. En fördel med etanol och metanol är att de generellt ger lite lägre utsläpp av kolväten, kolmonoxid och partiklar.82 83 En nackdel med etanol och meta- 79Johnson and Matsika (2006). 80Falkemark och Rockström (2006). 81Börjesson (2007) 82Ahlvik och (1999); IEA (1999); IEA (2004). 83Internationellt sett (framförallt ) så innehåller biodrivmedel mindre svavel än fossila drivmedel vilket gör att utsläpp av svaveldioxid och även små partiklar blir lägre. 4 BIODRIVMEDEL UR ETT RESURS- OCH MILJÖPERSPEKTIV nol är att de vid kallstart ger högre utsläpp av flyktiga kolväten, däribland formaldehyd, som är en hälsofarlig gas. Detta går dock att åtgärda med förvärmning och/eller direktinsprutning vilket bl.a. tittar på i sin etanolsatsning.84 För bilar med låginblandning anses inte detta vara något problem. Väte och biometan släpper ut mindre partiklar och kolväten än motsvarande mängd bensin/diesel. Skillnaderna mellan biodrivmedel och konventionella drivmedel är i allmänhet små. Potential finns att väsentligt minska utsläppen från dagens nivåer, både för fossila drivmedel och för biodrivmedel. måste alla drivmedel, även etanol, metanol och biometan ha någon form av efterreningsutrustning för att klara utsläppskrav. Utsläppsnivåerna och avgörs mer av förbränningsteknik och vilken typ av avgasreningsteknik som används än vilket bränsle som används.85 Det enda framtida bränslet som skiljer sig väsentligt från dagens konventionella är väte i bränsleceller och elektricitet som båda har potential till noll-utsläpp lokalt. Etanol och metanol är mer lättantändliga än bensin och diesel men förångas sakta vilket ger låga koncentrationerna av farliga ångor. Vid olyckor anses därför etanol och metanol mindre farliga än bensin och diesel. Metanol är giftigt att förtära och etanol bör undvikas i stora mängder men detta gäller även bensin och diesel. En fördel med etanol och metanol är att bägge drivmedlen är biologiskt nedbrytbara. Biodiesel kan hanteras säkert och är mindre farlig för både människor och djur jämfört med vanlig fossil diesel. Väte är säkert när det släpps ut i luften men instängt i en tank finns det en explosionsrisk. Denna risk kan dock hanteras. DME anses vara ett relativt säkert bränsle att hantera och lagras i tank under ett tryck på bar. Sammanfattningsvis finns det för vissa drivmedel (t.ex. väte) säkerhetsproblem vid hanteringen, men problemen förefaller hanterbara.86 84Ecotraffic (2007). 85IEA (2004). 86Se t.ex. IEA (1997); IEA (2004); Ecotraffic (2007); SPI (2007). 5 Ekonomi och introduktionsstrategier Dagens svenska etanol från vete och biodiesel från raps är dyrare att producera än bensin och diesel. Endast etanol från sockerrör i kan konkurrera med bensin vad gäller produktionskostnad, dvs. exklusive skatter och subventioner. Skillnaderna i kostnad mellan bensin/diesel och biodrivmedel minskar när man prissätter den negativa miljöpåverkan som nettoutsläppen av koldioxid ger upphov till. Kostnader för biodrivmedel 2005 Framställningskostnaderna för de biodrivmedel som används varierar stort. Lägst kostnad har etanol från som kostar i storleksordningen /l bensinekvivalenter (b.e. ).87 Etanol från majs kostar /l b.e. och etanol från vete ca /l b.e. Biodiesel kostar /l b.e. och biometan säljs för ca: /l b.e. Alla prisuppgifter här är utan skatter88. Detta kan jämföras med produktkostnader för bensin (inklusive distribution) på för år 200689 med ett genomsnittligt världsmarknadspris på olja på /fat. Även om man räknar in dagens svenska CO2 skatt på /l på bensinen blir etanol från vete inte riktigt konkurrenskraftigt. Ungefär samma slutsats avseende ekonomin gäller för biodiesel jämfört med diesel. har dock både etanol och biodiesel även ett tillfälligt undantag från energiskatten, vilket motiveras av att det är ny teknik under utveckling. Vilka faktorer påverkar drivmedelskostnaderna? Råvarukostnader dominerar kostnaden för bensin och diesel ()90 och är även en dominerande del av den slutgiltiga kostnaden för att framställa dagens etanol och biodiesel ().91 En prognos för råvarupriserna inom EU visas i tabell 5.1. Osäkerheterna kring prisutvecklingen är mycket stor, men tabellen kan ge en indikation på de relativa skillnaderna mellan olika typer av råvara. 87Biodrivmedel jämförs här generellt med liter bensinekvivalenter dvs. den mängd biodrivmedel som innehåller lika mycket energi som en liter bensin. En liter etanol motsvarar ca bensin i energivärde. 88Jordbruksverket 2006, SOU 2007-35, 2008 89SPI (2007). 90Siffrorna varierar men har angivits av Concawe et al /EU JRC och US . 91Kojima och (2005). 5 EKONOMI OCH INTRODUKTIONSSTRATEGIER 2007/08:RFR14 Med andra generationens drivmedel ökar kostnaderna för processen, men å andra sidan använder man en potentiellt billigare råvara (ved), se tabell 5.1. Kostnaderna för biomassa på är mycket osäkra och beror bl.a. av utvecklingen av produktionsmetoder och konkurrensen om råvaran (se avsnitt 2.2 och 2.3). Vidareutveckling av produktionssystem för både träråvara och jordbruksprodukter kan antas leda till lägre produktionskostnader för biomassa , dock kan priset som bränsletillverkaren måste betala för biomassan bli högt om konkurrensen om mark för olika ändamål t.ex. matproduktion, virkesproduktion och ekosystemtjänster blir stor. Kostnader för biodrivmedel Framtiden Vad som är intressant ur ett klimatperspektiv är om förnybara drivmedel skulle kunna bli ekonomiskt konkurrenskraftiga . I tabell 5.2 nedan visas en sammanställning av grova uppskattningar av framtida potentiella kostnader för andra generationens drivmedel. Osäkerheten är mycket stor och resultaten bör endast ses som indikationer, men som framgår av tabell 5.2 förefaller andra generationens biodrivmedel från vedråvara ha en framtida potential till att bli ekonomiskt konkurrenskraftiga med framtida bensin och diesel. I dessa bedömningar ingår dock antaganden om framtida teknikutveckling och storskalig produktion. De framtida kostnaderna för biomassa från vedråvara liksom råoljepriserna är väldigt svåra att förutsäga. De framtida priserna angivna för diesel och bensin baserar sig på ett råoljepris på /fat.92 De flesta långsiktiga oljeprisprognoser har tidigare angivit ett långsiktigt jämviktspris på /fat baserat på det faktum att produktionskostnaden för olja från ickekonventionella oljereserver, t.ex. tjärsand och oljeskiffer, antas ligga runt /fat.93 De senaste årens konsumtionsökning och nedskrivna framtida konventionella oljereserver har dock ändrat bilden. räknar t.ex. IEA med ett oljepris på /fat eller högre fram till 2030.94 Priset för konsumenter kan dock bli betydligt högre om man t.ex. beskattar 92BP (2007). 93Tjärsand och oljeskiffer tillhör s.k. icke-konventionella fossilkällor. Produktionen från konventionella oljekällor antas kunna öka till för att därefter minska, s.k. Peak-Oil. Huruvida olja från icke-konventionella källor kommer att utnyttjas beror mycket på framtida globala klimatåtaganden. 94IEA (2007) som där också nämner: A supply-side crunch in the period to 2015, involving an abrupt escalation in oil price, cannot be ruled out. 2007/08:RFR14 5 EKONOMI OCH INTRODUKTIONSSTRATEGIER Jämförelsen och relevansen mellan stigande råoljepris och konsumentpriset på färdiga produkter, exempelvis bensin, försvåras huvudsakligen av två skäl. Priset på dollarn är väsentligt och en sjunkande dollar leder till stigande pris på såväl råolja som på färdiga produkter. I konsumentledet motverkas det av en stigande kurs på den svenska kronan. Det internationella priset på råolja och färdiga produkter har en tydlig korrelation , men kan variera påtagligt beroende på lokal eller temporär förändring i såväl efterfrågan som utbud. Siffrorna för nuvarande teknik antar storskalig produktion vilket endast sker för etanol från sockerrör av de alternativ som visas i tabell 5.2. Även det framtida priset på vedråvara är mycket osäkert. I exemplet ovan har två nivåer antagits motsvarande /GJ (0,/l b.e.) eller dagens genomsnittliga kostnad för vedråvara på /GJ (0,/l b.e.). Prisreduktionen ned till /GJ antas komma från teknik- och marknadsutveckling. Råvarukostnadens andel av den slutgiltiga produktionskostnaden har då minskat till <40 % i tabell 5.2. Minskningen i produktionskostnad kan leda till minskning i priset på biomassa ifall produktionsökningen är i takt med efterfrågan. Som nämnts finns det också en betydande risk för hård konkurrens om mark, vilket kan leda till betydande prisökningar för biomassan. 5.2 Möjligheter till gradvis introduktion och distribution Möjligheterna att introducera ny teknik gradvis är ett nyckelområde för att lyckas bryta den dominerande tekniken. På fordonsbränslesidan är detta mycket aktuellt, och det är utifrån detta perspektiv en stor fördel med drivme- 5 EKONOMI OCH INTRODUKTIONSSTRATEGIER 2007/08:RFR14 del som går att antingen låginblanda eller använda i flexifuelbilar. Mer kostsamt blir det med bifuelsystem95 t.ex. för biometan och bensin. Alla flytande drivmedel som är aktuella kan användas med konventionell fordonsteknik. Syntetisk diesel är lika bra eller bättre än dagens diesel, och etanol är en utmärkt ersättare till bensin. I vissa fall behöver motorerna anpassas för driften med nya drivmedel som t.ex. etanol och metanol. För etanol handlar det mest om att optimera bränslet för etanoldrift i stället för bensindrift.96 Metanol är betydligt mer aggressivt än bensin, och man behöver anpassa vissa material i motorerna.97 Här finns dock stor erfarenhet då flera länder hade fordon som körde på metanol . Användning av etanol, metanol och metan i dieselmotorer kräver en tändförstärkare, t.ex. vanlig diesel i små mängder. Kraven på infrastruktur är för alla flytande drivmedel i princip desamma som för bensin och diesel. En förbränningsmotor kan även anpassas till att köras på gasformiga drivmedel som väte, DME och metan (biogas). Lagring i fordonet och distributionen av dessa drivmedel medför merkostnader i jämförelse med flytande drivmedel (speciellt gäller detta väte). Gasformiga drivmedel får inte ta för stor plats och förvaras därför under tryck i fordonet. Trycket har stor inverkan på kostnaden och energieffektiviteten. Väte behöver komprimeras till 300350 bar och biometan till 200 bar för att ge tillräcklig räckvidd för fordonet. Andra metoder för att lagra väte har föreslagits (t.ex. flytande väte och lagring i nanofibrer) men inget har visats vara tillräckligt tekniskt utvecklat eller ekonomiskt och energimässigt bättre än att trycksätta vätet. DME är också ett gasformigt drivmedel, men trycket behöver bara vara 69 bar för att få det flytande, vilket kräver mindre kostsamma lösningar. DME kan jämföras med LPG (Liquified ) som redan används i delar av världen utan problem. En fördel med DME, som främst utgör ett alternativ för tunga fordon, är att det minskar behovet av kostsam reningsutrustning eftersom utsläppen är mindre än vid användning av dieselbränsle. För väte som ska användas i ett bränslecellsfordon är det tekniskt möjligt att använda sig av en vätebärare i stället för rent väte. Man kan t.ex. tanka med bensin och med hjälp av partiell oxidation frigöra vätet från bensinen ombord på fordonet. Metanol kan också användas som vätebärare. Fördelarna är att använda sig av befintlig infrastruktur och ett flytande bränsle som 95Bifuel = fordon som har två tanksystem för två olika bränslen (t.ex. biogas och bensin), flexifuel = fordon som kan använda en varierande bränslemix i ett och samma tanksystem (t.ex. bensin eller E85). 96En helt ny motor som konstrueras för endast etanol- eller metanoldrift kan tillåta högre kompression eftersom oktantalet är högt för etanol/metanol. en verkningsgrad som är högre. 97 T.ex. slangar i bränslesystemet, kolvringar och ventilsäten. 2007/08:RFR14 5 EKONOMI OCH INTRODUKTIONSSTRATEGIER är lättare att hantera, men nackdelarna är energiförluster samt tyngre och dyrare fordon. I och finns även E85, dvs. en blandning av etanol och bensin som används av anpassade bilar. Vissa startproblem har rapporterats med E85 vid kallt väder i , men numera höjs ofta andelen bensin något för att undvika detta. Bifuelfordon, dvs. fordon med två olika tanksystem, finns för framför allt fordon med ett gasformigt och ett flytande bränsle. Volvos bifuelfordon kan tanka både naturgas/biometan och vanlig bensin. Merkostnaden för dessa fordon är dock betydligt större än för flexifuelfordon som enbart har en tank där bensin och etanol kan blandas. Hur stora merkostnaderna skulle bli vid en storskalig produktion är osäkert. Concawe98 uppskattar exempelvis merkostnaden för ett bifuelfordon som använder metan och bensin till ca i ett scenario bortom 2010.99 Den relativa merkostnaden blir mindre för lastbilar och bussar, vilket gör att dessa fordon är speciellt intressanta vid en ökad användning av biometan. Vissa biodrivmedel kan låginblandas i bensin eller diesel. etanol kan låginblandas i bensin inom EU, och man diskuterar att höja denna gräns till . I kör man på en 25-procentig etanolblandning men med något anpassade bilar. Metanol kan blandas i bensin inom EU. Vid högre inblandning bör man justera fordonen något eftersom metanol är mer korrosivt. Biodiesel blandas i fossil diesel inom EU och kan i princip tankas till i vanliga moderna dieselfordon i dag.100 Dock har låginblandning medfört vissa problem för tyngre fordon vid kallt väder.101 Syntetisk diesel kan blandas fullt ut med vanlig diesel. 5.3 Diskussion av utvecklingsvägar för drivmedelsproduktion och fordon I de flesta av de scenarier som beskrivits i kapitel 3 utgår vi ifrån att andra generationens drivmedel samt effektivare och delvis elektrifierade fordon (främst hybrider, plug-in-hybrider, små elbilar) utvecklas, introduceras och börjar användas i större skala på , framemot 2050. Hur stor skala varierar mellan scenarierna, och inte i något scenario täcker biodrivmedel mer 98Concawe m fl (2007). 100IEA (2004). 101Energimyndigheten (2007 b). 5 EKONOMI OCH INTRODUKTIONSSTRATEGIER 2007/08:RFR14 än hälften av den totala transportsektorns energibehov (större andel för vägtransporter). Hur ny teknik utvecklas, kommersialiseras och sprids på marknaden har studerats av ett flertal forskare inom energi- och transportområdet. Generella slutsatser från dessa studier används i skissen nedan. Skissen utgår även från de ledtider som är aktuella för att t.ex. byta ut en nationell fordonsflotta, utveckla och bygga upp produktionsanläggningar och marknadsutveckling för kommersialisering av nya produkter. Fram kan bryta tillväxten av växthusgasutsläpp från transportsektorn främst genom effektivisering av fordonsflottan (både tunga och lätta fordon), genom ökad andel kollektivtrafik, ökad andel gods på spår och fartyg och genom låginblandning av etanol och eventuellt även metanol. Energieffektivare fordon är en förutsättning för att nå klimatmål och för att begränsa användningen av allt knappare drivmedel. Insatser för att effektivisera fordonsflottan måste kompletteras med andra styrmedel så att effektiviseringarna inte äts upp av ökande transportvolymer eller större fordon.102 Det är dock viktigt att satsningar görs på mer långsiktiga alternativ för att ha möjligheten att på allvar börja introducera andra drivmedel i större skala senare, om förutsättningarna skulle bli gynnsamma. För att andra generationens drivmedel ska kunna börja introduceras behövs forsknings- och utvecklingsinsatser . I har vi starka forsknings- och utvecklingsmiljöer både när det gäller förgasningsspåret och hydrolysspåret. Pågående försök och demonstrationsanläggningar finns för både förgasning (t.ex. och ) och enzymatisk hydrolys (i ). Förgasningstekniken är gemensam för flera drivmedel som DME, metanol, metan och till viss del syntetisk diesel/flygbränsle. Detta innebär att man inte behöver göra ett val mellan dessa drivmedel. Risken att satsningar ska låsa in den tekniska utvecklingen i fel alternativbränsle och förhindra en vidareutveckling mot långsiktigt bättre alternativ finns men ska inte överdrivas. I utvecklingsfasen är de olika bränslealternativen snarare komplementära och hjälper varandra. Dagens stora inlåsning finns i form av de redan etablerade drivmedlen bensin och diesel. Även om dagens etanol från vete och biodiesel från raps inte är de långsiktigt intressanta alternativen, finns det flera skäl att utnyttja dagens tillgängliga biodrivmedel för en vidareutveckling mot andra generationens bränsle. Det främsta skälet är att etanol och biodiesel kan verka som bryggtekniker103 med att bygga upp en kritisk massa av intressenter och användare som kan driva utvecklingen vidare mot andra generationens drivmedel. Tekniskt sett skiljer sig produktionen av första och andra generationens bränsle åt (olika processteknik och olika råvara). Argumentet om bryggtekniker handlar här inte så mycket om teknik utan mer om hur viktiga aktörsnätverken och deras 102Detta brukar kallas rebound-effekten och utgår ifrån att om det blir billigare att köra på grund av bränslesnålare fordon har man råd att köra mer eller skaffa sig en större bil. 103Sandén och (2005). 2007/08:RFR14 5 EKONOMI OCH INTRODUKTIONSSTRATEGIER kunskap och erfarenhet från marknaden varit för att driva teknikutveckling inom energi- och transportsektorn.104 Det bör dock göras klart för dagens aktörer att en expanderande produktion av första generationens drivmedel inte är långsiktigt hållbar och att strävan bör vara att gå mot andra generationens drivmedel. Dessutom bör man vara medveten om att det råder en osäkerhet om hur mycket bioenergi som kan och bör användas i transportsektorn. Staten måste visa uthållighet och stabilitet för att locka privata investerare till att satsa på alternativ teknik. Förtroendet är viktigt. Dock får stödsystemen inte vara rigida ifall man vill främja en teknisk och samhällelig utveckling, utan stödsystemen bör ständigt utvärderas och förändras. Exempel är miljöbilsdefinitionen som bör skärpas allteftersom ny teknik blir kommersiellt tillgänglig. Skatterabatten för biodrivmedel bör även förändras och följa teknikutvecklingen och på styra mot effektivare drivmedel. förslag om förnybara drivmedel i vägtransportsektorn Enligt förslag från EU-kommissionen105 ska av transportsektorns användning av bensin och diesel täckas av biodrivmedel . Enskilda länder kan dock uppfylla detta krav genom import från andra EU-länder eller från länder utanför EU (även EU totalt räknar med att vara importberoende). Minskningen av växthusgaser ur ett livscykelperspektiv måste vara för att ett biodrivmedel ska räknas. Biodrivmedel som baseras på restprodukter eller cellulosa och som inte direkt konkurrerar med matproduktion räknas dubbelt. I fortsättningen av detta avsnitt diskuterar vi hur man fram skulle kunna uppnå en andel biodrivmedel på inom vägtransportsektorn enligt förslaget från . Två faktorer avgör möjligheterna att uppnå biodrivmedel, dels produktionskapaciteten för drivmedel, dels möjligheterna att i fordonsflottorna utnyttja denna mängd. När det gäller produktionskapaciteten är det en viktig faktor hur stor del som ska produceras i respektive importeras. Viktigt att ta hänsyn till är också den framtida fördelningen mellan fordon försedda med dieselmotorer respektive ottomotorer (vanligen kallade bensinmotorer). ökar dieselandelen snabbt inom vägtrafiken, vilket dels beror på att godstransporterna ökar snabbare än bilresandet, dels på att andelen personbilar med dieselmotorer ökar snabbt.106 Detta innebär att det kommer att bli allt intressantare att hitta alternativ till diesel. Hur utvecklingen kommer att se ut är förstås osäkert och bl.a. beroende av vilka styrmedel som kommer att sättas in för att begränsa utsläppen av växthusgaser. Hur stor mängd biodrivmedel som krävs för att täcka beror på hur stor den totala energianvändningen i vägtransportsektorn blir. Med en kraftigare satsning på effektivisering av fordonen och ut- 104Se t.ex. och (2005); et al (2005). 105EU-kommissionen (2008). 106Andelen dieselbilar i nybilsförsäljningen har ökat från till (Bil ). 5 EKONOMI OCH INTRODUKTIONSSTRATEGIER 2007/08:RFR14 veckling av alternativ till personbils- och lastbilstransporter erfordras en mindre mängd biodrivmedel än vad som annars skulle bli fallet. I det följande antar vi att hela vägtrafiksektorns energianvändning minskat och att behovet av bensin eller bensinersättning uppgår till ca (jämfört med ca ) medan behovet av diesel eller dieselersättning uppgår till ca (jämfört med ca ). Med dessa antaganden skulle mängden biodrivmedel behöva uppgå till ca . Om man inte lyckas effektivisera energianvändningen så mycket som antagits ovan krävs det förstås en större mängd biodrivmedel. Eftersom vissa drivmedel kan räknas dubbelt kan formellt sett klara kravet med en lägre nivå. användes i biodrivmedel i transportsektorn, men eftersom biometan enligt förslaget ska räknas dubbelt motsvarar detta . Gapet till målnivån blir således ca . Detta kan t.ex. fyllas med etanol eller biodiesel alternativt med av de drivmedel som räknas dubbelt, som biometan eller drivmedel producerade från vedråvara genom enzymatisk hydrolys eller förgasning. Olika kombinationer av dessa ytterligheter är förstås möjligt, och det är heller inte säkert att dagens produktion av biodrivmedel kvarstår . En möjlighet är således att täcka gapet med av första generationens drivmedel som veteetanol och biodiesel. Tekniken för produktion av dessa drivmedel är kommersialiserad men energiutbytet och klimatnyttan per hektar är låg i förhållande till vad andra generationens drivmedel väntas ge. Att producera inhemskt kan vara förknippat med relativt höga kostnader, speciellt om priset på jordbruksprodukter fortsätter att var högt. Ett annat alternativ är att förlita sig på importerad sockerrörsetanol. Möjligen är det en billigare lösning, men även världsmarknadspriset på etanol kan komma att stiga om många länder vill öka andelen biodrivmedel, vilket just det här refererade förslaget från kan komma att bidra till. Eventuellt kan också konflikter med bevarande av biologisk mångfald komma att uppstå. Med certifieringskrav från EU kan man undvika att biodrivmedel tas direkt från sådana områden, men det är svårt att försäkra sig emot att biodrivmedel tränger undan andra grödor som i sin tur kan ta värdefull naturmark i anspråk. Ett tredje alternativ skulle kunna vara produktion av etanol genom enzymatisk hydrolys av vedråvara. Att denna teknik skulle få ett genombrott så att man skulle kunna producera etanol förefaller dock optimistiskt. Tekniken för att ta hand om totalt etanol på användningssidan är beprövad. tillåts inblandning av etanol i bensin och inblandning av biodiesel i fossil diesel enligt EU:s bränslekvalitetsdirektiv. En 3- procentig inblandning av metanol är också tillåten men tillämpas inte . Kvalitetskrav på bränslet gör att om man blandar in både etanol och metanol kan inte maxgränsen för respektive alkohol utnyttjas. Det pågår en revidering av bränslekvalitetsdirektivet som sannolikt leder till att inblandning av etanol kommer att tillåtas som 3-procentsgränsen för 2007/08:RFR14 5 EKONOMI OCH INTRODUKTIONSSTRATEGIER