sou · GZB344 · 2011-04-29 00:00:00 — Det första fjärrvärmesystemet i etablerades i och bestod i att ett antal industribyggnader anslöts till en kommu- nal värmecentral. Utbyggnaden av fjärrvärmesystem tog fart i mit- ten av då kommunala elföretag såg en ökande marknad för värmeenergi genom den omfattande stadsutbyggnad och förny- else som då började planeras på många håll i landet. Figur 4.4 Leveranser av fjärrvärme i (TWh/år) Källa: Svensk Fjärrvärme. Ökningen av fjärrvärmeleveranser har skett trots att det specifika värmebehov i flerbostadshus minskat med sedan inledningen av 1970-talet.3 En minskning som kan förklaras både med att energibesparingar genomförts och att äldre fastighets- bestånd rivits och ersatts av nya med lägre uppvärmningsbehov. 3 (2007). Figur 4.5 Normalårskorrigerat värmebehov i svenska flerbostadshus och lokaler med fjärrvärme som uppvärmning (kWh/m Källa: Bearbetad statistik avseende värmeanvändning i byggnader från SCB samt (doktors- avhandling in ) . De första fjärrvärmenäten etablerades av kommunala elverk som såg ett behov av att bygga ut elproduktion baserad på kraftvärme då elpriset var förhållandevis högt . Den värme som producerades i kraftvärmeverken utnyttjades för att tillgodose värme- behov genom utbyggnad av fjärrvärmesystem. byggdes många anläggningar för produktion av vattenkraft i landet vilket innebar att elpriset relativt sett sjönk och det blev inte längre lika intressant att bygga ut kraftvärme. Begynnande miljökrav gjorde dock att fjärrvärmeutbyggnaden fortsatte på många håll, med motive- ringen att ersätta många små skorstenar med en stor med möjlig- heter till god rökgasrening och därmed förbättrad tätortsmiljö. inträffade dels den första stora oljekrisen, dels började kärnkraften fasas in i elsystemet. Som en följd av oljekri- serna gjordes i inledningen av åtgärder för att minska oljeberoende. Oljeeldning började i stor utsträckning ersättas av elpannor och kraftvärme var inte längre intressant. De låga elpriserna respektive höga oljepriserna bestod och några av de största kraftvärmeanlägg- ningarna konverterades från olja till kol som stora eldrivna värmepumpar introducerades i fjärrvärmesystemen på flera håll i landet. I och med insikten om de fossila bränslenas påverkan på växt- huseffekten och risken för global uppvärmning infördes stegvis ökade koldioxidskatter . Genom elcertifikat- systemet som infördes i har kraftvärme, baserad på biobränslen, åter blivit mycket intressant och stöden till utbyggna- den har gjort att även mindre anläggningar för kraftvärmeproduk- tion kan bli lönsamma investeringar. Användningen av fossila bränslen i fjärrvärmeproduktionen har minskat, till att 2009 utgöra sammanlagt av fjärrvärmeproduktionen, varav olja utgör endast . Figur 4.6 Energitillförsel för värmeproduktion i svenska fjärrvärmesystem 1970–2009 Källa: , Energiläget i siffror 2010, ET 2010:46. Beskattningen av fossila bränslen har haft stor betydelse för över- gången från fossila bränslen till obeskattade biobränslen i fjärr- värmeproduktion. Utvecklingen av bränsleanvändningen illustrerar även en rent ekonomisk styrning från lätthanterliga bränslen som med tiden beskattas allt högre mot mer svårhanterliga obeskattade bränslen. Kostnaderna för bränslen blir härigenom lägre vilket kan motivera högre kapitalbindning i utrustning för bränslehantering, förbränning och rökgasrening. Utbytet av importerade fossila bränslen till företrädesvis inhemska förnybara bränslen har haft positiva effekter för landets bytesbalans och har medverkat till att bygga upp nya industribranscher med inriktning på produktion och leverans av biobränslen. bedrivs fjärrvärmeverksamhet på mer än 500 orter i landet och fjärrvärme kan, enligt den årliga så kallade rapport 2010,4 anses utgöra den dominerande uppvärm- ningsformen för flerbostadshus i centralorten i 253 av 290 kommuner (). Den sammanlagda ledningslängden i svenska fjärrvärmesystem uppgick . Branschorganisa- tionen Svensk Fjärrvärme uppges organisera fjärrvärmeföretag som står för av de sammanlagda fjärrvärmeleveranserna i landet. Med början , i samband med tillkomsten av Montreal-protokollet och utfasningen av freoner, har även en utbyggnad av fjärrkyla kommit till stånd. finns fjärrkyla på cirka 35 orter i landet med en sammanlagd ledningslängd . Leveranserna av fjärrkyla uppgick till drygt 830 GWh som levererades till sammanlagt drygt 1 100 kunder.5 Det förekommer i princip två lösningar för fjärrkyla. Den van- ligast förekommande lösningen för fjärrkyladistribution är att kallt vatten cirkuleras i ett separat fjärrkylanät där kylningen sker antingen med hjälp av eldrivna kompressionsvärmepumpar, med värmeåter- till fjärrvärmenätet, eller så kallad frikyla från grundvatten, sjöar eller vattendrag. Utbyggnad av dessa fjärrkylasystem är kost- nadskrävande, främst på grund av att fjärrkyla kräver väsentligt större ledningsdimensioner än fjärrvärme, på grund av väsentligt mindre temperaturskillnad mellan fram- och returledning. Fjärrkyla- näten är därför huvudsakligen koncentrerade till områden med stora samlade kylbehov i städernas centrala delar. På ett antal orter, t.ex. i och , förekommer fjärrkylasystem som är uppbyggda kring ett antal lokalt placerade absorptionskylmaskiner där fjärrvärmesystemet används som driv- energi. 4Nils-Holgerssongruppen (2010). 5Svensk Fjärrvärmes hemsida (). 4.2.2Fjärrvärme i andra länder jämfört med Fjärrvärme finns etablerat främst i länder inom den kalltempere- rade klimatzonen, i Nord-, , i och de före detta samt i de norra delarna av (, , och ). Fjärrvärmesystem finns även i be- gränsad omfattning i norra och men fjärrvärmens andel av uppvärmningsmarknaden är obetydlig. Syftet med etablering av fjärrvärme är i första hand att tillgodose uppvärmningsbehov i bostads- och lokalsektorn på ett rationellt sätt. Medan miljöaspekter i stor utsträckning har varit drivande för fjärrvärmens utveckling i de nordiska länderna har dessa aspekter inte varit lika framträdande i andra länder. I länderna i det forna och i länderna i är därför huvuddelen av fjärvärmeproduktionen fortfarande baserad på fossila bränslen, främst naturgas. Fjärrvärmeleveranserna i de mest betydande fjärrvärmeländerna i framgår av Figur 4.7. Det finns ytterligare länder6 där fjärrvärmen har en marknadsandel på 10–men här har utredningen bedömt att underlagsdata är för otillförlitliga för att redovisas i figuren. Exempel på europeiska länder där fjärrvärme finns etablerat men där fjärrvärmens marknadsandel är är , , och . 6 , och . Källa: Euroheat & , District Heating and Cooling – country by country/2009 survey. Vilka bränslen och energikällor som används för fjärrvärmepro- duktion är i stor utsträckning beroende av tillgången och infra- strukturen för utvinning och transport i respektive land. Länderna på kontinenten och i är i hög grad beroende av importe- rade bränslen för sin fjärrvärmeproduktion. De nordiska och bal- tiska länderna har ett större inslag av inhemska förnybara bränslen än övriga länder. Figur 4.8 Produktionskällor och andel av fjärrvärmeproduktion 2007 Källa: Euroheat & , District Heating and Cooling – country by country/2009 survey. Det framgår av figuren att är det land som har lägst andel fossila bränslen i sin fjärrvärmeproduktion. Utfasningen av de fos- sila bränslena har till stor del åstadkommits genom olika energi- och miljöpolitiska styrmedel. Genom en god tillgång på biobräns- len har de fossila bränslena till stor del ersatts med biobränslen. Andelen avfallsförbränning, värmepumpar och industriell restvärme är också högre än i jämförbara länder. De länder som har högre andel fossila bränslen än har normalt även en högre andel kraftvärmeproduktion, exempelvis är andelen fjärrvärmeproduktion i kraftvärmeverk mer än dubbelt så stor i länder som , och jämfört med i . Andelen fjärrvärmeproduktion från kraftvärme är i dessa länder medan den i uppgår till . 4.3Fjärrvärme i miljö- och samhällsekonomiskt perspektiv Fjärrvärme framhålls både i nuvarande och tidigare energi- och klimatpolitiska riktlinjer7 som viktig för omställningen av energi- systemet. Genom att fjärrvärme medger en större flexibilitet i ut- nyttjande av olika energikällor och bränslen än individuella upp- värmningslösningar kan fjärrvärme effektivt bidra till övergång från fossila till förnybara energiformer. Fjärrvärmeutbyggnaden har också varit en förutsättning för att de nationella styrmedlen för främjande av förnybar energi kunnat åstadkomma den omfattande utfasning av fossila bränslen för byggnadsuppvärmning som skett. Fjärrvärme är också ett villkor för att kunna nyttiggöra värmepro- duktionen vid produktion av el i kraftvärmeverk. Utbyggnaden av fjärrvärme i har bidragit till väsentligt minskat oljebero- ende, effektivare energiutnyttjande, förbättrad tätortsmiljö och minskade utsläpp.8 Utvecklingen av fjärrvärmesektorn i efter oljekriserna har till stor del bestått i en utveckling för att minska användningen av fossila bränslen, främst olja, för uppvärmnings- ändamål. Utvecklingen har såväl ekonomiska som miljömässiga drivkrafter. Olja har alltsedan oljekriserna beskattats hårt med syfte att minska användningen, inledningsvis för att minska beroendet av importerade bränslen och senare för att minska användningen av fossila bränslen av miljö- och klimatpoli- tiska skäl. Den höga beskattningen av fossila bränslen och ökade elpriser gör att olja och el för uppvärmningsändamål inte kan betrak- tas som konkurrenskraftiga alternativ till fjärrvärme. De uppvärm- ningsslag som utgör alternativ till fjärrvärme är huvudsakligen värmepumpar, främst värmepumpar med bergvärme som värme- källa, och anordningar för förbränning av biobränslen i enskilda fastigheter, såsom pelletspannor och pelletskaminer. En mer detal- jerad jämförelse mellan fjärrvärme och konkurrerande uppvärm- ningsalternativ görs i avsnitt 4.5.2. I det följande behandlas upp- 2008/09:162, prop. 2008/09:163, prop. 1996/97:84 m.fl. värmningssektorns miljöaspekter i förhållande till klimat- och energi- politiska målsättningar. Klimat- och energipolitiska målsättningar I klimat- och energipolitiska beslut sätts mål om att andelen förnybar energi bör vara av energianvändningen och att energianvändningen bör vara 20 pro- cent effektivare, uttryckt som en minskad energiintensitet om . Vidare ska utsläppen av växthus- gaser minska till 2020 jämfört med nivå. Minskningen ska ske i verksamheter som inte omfattas av EU:s utsläppshandelssystem. I klimat- och energipropositionerna9 beto- nas att användningen av fossila bränslen för uppvärmning ska av- vecklas till 2020 och att fjärrvärme och kraftvärme har en viktig roll genom att ge möjlighet att ta tillvara energi som annars går förlorad och att utnyttja samhällets energiresurser så effektivt som möjligt. Regeringen anger i energipropositionen10 att energieffektivisering bör bedömas utifrån ett systemperspektiv. Detta innebär att den nytta som uppnås i form av mindre resursförbrukning och mindre miljöpåverkande utsläpp och även lägre kostnader ska ses som det egentliga syftet med energieffektivisering. Effektivisering i sig ska inte uppfattas som det egentliga målet. Detta betraktelsesätt bör således användas vid jämförelse av effektivitet och miljöeffekter av olika uppvärmningsalternativ. Det är viktigt att betrakta uppvärmningsalternativen ur ett systemper- spektiv och inte enbart beakta miljöaspekterna vid slutanvändning av uppvärmningsenergi. Effekterna i bakomliggande tillförselsystem måste också ingå i analysen. I annat fall kan val av nytt uppvärm- ningssystem eller byte av uppvärmningssystem, liksom genom- förande av olika energieffektiviseringsåtgärder, leda till suboptime- ringar och därmed motverka sitt syfte. Energieffektiviseringsutred- ningens synsätt ligger till grund för de förslag till åtgärder och styr- 2008/09:162 och prop. 2008/09:163. 2008/09:163. medel som läggs fast i de klimat- och energipolitiska proposition- erna 2009.11 I Energieffektiviseringsutredningens12 betänkanden framhålls att styrmedel bör utformas så att de stödjer systemperspektivet. Det finns annars en risk att de lösningar som kommer till stånd inte medför minskad användning av primärenergi. Primärenergianvändning är ett fysikaliskt mått som används for att återspegla ett totalt resursbehov. Förhållandet mellan primärenergianvändning och slutlig användning av energi benämns primärenergifaktor. Energieffektivitet och primärenergiaspekter vid elanvändning För att göra en jämförelse mellan fjärrvärme och uppvärmnings- alternativ som i någon form baseras på användning av el måste pri- märenergianvändningen vid elproduktion, det vill säga frågan om hur elen produceras, tas i beaktande. Det svenska elnätet är i praktiken helt integrerat i det nor- diska systemet och den nordiska elmarknaden. Den svenska elpro- duktionen består huvudsakligen av vattenkraft och kärnkraft samt ett växande inslag av kraftvärme och i viss mån vindkraft. Den samlade nordiska elproduktionen har dock ett väsentligt inslag av kolkondenskraft och annan fossilt baserad elproduktion men även en växande andel vindkraft. Det går inte att avgöra vilket slags elproduktion, och därav orsakad primärenergianvändning, som används av en viss användare eller för ett visst ändamål. Det bedöms därför vara relevant att betrakta primärenergin vid elproduktion som det samlade medelvärdet av primärenergi vid elproduktion i . rekommenderar att en viktningsfaktor på 1,5 används som medelvärde för nordisk elpro- duktion.13 För förändringar i elanvändningen bör däremot ett annat synsätt användas. Då är det relevant att studera vad som händer på margi- nalen i elsystemet, det vill säga el som produceras för att täcka kortsiktiga förändringar i efterfrågan på el. Med marginalel menas både den el som produceras om efterfrågan ökar och den elpro- duktion som blir överflödig, och inte produceras, om efterfrågan 2008/09:163. Marginalkostnaden för elproduktion är styrande för vil- ken typ av produktion och vilket bränsle som används i varje given tidpunkt, enligt den så kallade utbudskurvan, se Figur 4.9. Figur 4.9 Schematisk utbudskurva för elsystemet i Den produktion som har de lägsta rörliga produktionskostnaderna utnyttjas först för att täcka efterfrågan på el och finns längst till vänster i diagrammet, medan den produktion som har de högsta rörliga kostnaderna används i sista hand och ligger längst till höger i diagrammet. I det nordiska elsystemet består denna marginal- elproduktion huvudsakligen av kondenskraft, som till största delen produceras med kol som bränsle. Skillnaden i primärenergiutnyttjande är stor mellan elproduktion i kondenskraftverk och kraftvärmeverk, vilket illustreras i Figur 4.10. Jämförelse av verkningsgrad mellan elproduktion i kondens- kraftverk och el- och värmeproduktion i kraftvärmeverk Som framgår av figuren utgör förlusterna av tillförd energi vid produktion av el i kondenskraftverk medan för- lusterna vid produktion av el och värme i kraftvärmeverk bara upp- går till . Vid jämförelse mellan fjärrvärme och uppvärmningsalternativ som baseras på användning av el, främst i jämförelse med berg- värme, betraktas förändringar i elanvändning i ett systemperspektiv som förändringar i marginalelproduktion. Energieffektiviserings- utredningen rekommenderar att en viktningsfaktor på 2,5 används för marginalel i . Värdet baseras på att el på marginalen i det nordiska elsystemet produceras i koleldade kondenskraftverk med en verkningsgrad på . Resonemanget utmynnar i att minskad användning av elvärme, såväl vattenburen som direktverkande, innebär en minskad primär- energianvändning som är 2,5 gånger högre än den minskade mät- bara slutanvändningen av el. Att ersätta elvärme med en värmepump med värmefaktorn 3,0 innebär att en uppvärmningsanordning med primärenergifaktorn 2,5 ersätts med en anordning med primär- energifaktorn 0,83 (2,5/3,0) och att primärenergianvändningen därmed minskar med 1,67 gånger den uppmätta minskade elanvändningen. Energieffektivitet och primärenergiaspekter vid fjärrvärmeproduktion konstaterar att fjärrvärmeproduk- tion innebär stora möjligheter att ta tillvara resurser som annars skulle gå förlorade. Exempel på sådana resurser är industriell rest- värme, kondensorvärme vid elproduktion (dvs. kraftvärme) och värme från avfallsförbränning. Genom att använda resurser som annars skulle gå förlorade innebär användande av fjärrvärme en effektivisering i användningen av primärenergi. Samtliga de energi- källor som huvudsakligen används som basproduktion i svenska fjärrvärmesystem har goda miljöegenskaper; kraftvärme genom möjligheten att producera el med hög verk- ningsgrad och utnyttjning av bränslet. Andelen biobränsleeldad kraftvärme ökar kontinuerligt och uppgick av all kraftvärmeproduktion i medan av kraft- värmeproduktionen baserades på fossila bränslen. industriell restvärme ger inget nettoutsläpp av föroreningar i fjärr- värmeproduktionen. Utsläppen vid energiomvandlingen belastar enbart industriproduktionen. For att kunna utnyttja industriell restvärme i fjärrvärmesystem erfordras endast en relativt sett mindre mängd el, som pumpenergi för överföring av restvärmen till fjärrvärmesystemet. avfallsförbränning genom att utnyttja det avfall som inte material- återvinns som energiråvara. Genom förbränningen minskar avfallets vikt med 80–och volymen . Förbrän- ningen sker vid temperaturer på 900–1 100oC, som innebär att de flesta föroreningar bryts ner till i stort sett ofarliga ämnen. I genomsnitt motsvarar den fossila brännbara delen av det samlade inkommande avfallet i en blandad avfallsfraktion cirka 14 vikts- procent.14 gör bedömningar kring energi som erfordras för sortering, transport etc. av avfallet vilket sammantaget ger en primärenergifaktor för avfallsförbrän- ning på 0,66. föreslår att en genomsnittlig nationell viktningsfaktor tas fram för utvärdering av total nationell energieffektivisering . 14 SOU 2005:23. ningsfaktor som föreslås som medelvärde baserat på en basårs- period 2001–2005 uppgår till 0,93. bedömer att viktningsfaktorn kommer att sjunka i takt med förändringar i fjärrvärmesystemen, genom en fortsatt trend mot ökad restvärmeanvändning och ökad kraftvärmeproduktion. Kraftvärmen bedöms enligt prognoser komma att leverera mer el än 2008, vilket bedöms leda till att den genomsnittliga primärenergifaktorn for fjärrvärme minskar till cirka 0,6. lät genomföra en undersök- ning av viktningsfaktorer i alla svenska fjärrvärmesystem. Under- sökningen pekar på att det finns en total variation mellan 0,05 som lägst till 2,64 som högst med ett medelvärde på 0,93. Utredningen redovisar även en indelning av fjärrvärmenäten efter storlek med medelviktingsfaktorer enligt Tabell 4.1. Tabell 4.1 Viktningsfaktorer för fjärrvärme i nät av olika storlek < 30 GWh/år 31–500 GWh/år > 500 GWh/år Som framgår av tabellen finns ett tydligt samband mellan nätens storlek och produktionens viktningsfaktor, och därmed primär- energianvändning vid produktion av fjärrvärme. Orsaken bedöms av utredningen huvudsakligen vara ett resultat av att kraftvärme är utbyggt i större skala i större nät och att andelen avfallsförbränning och restvärmeutnyttjande också är större i dessa nät. För värdering av marginalproduktion av fjärrvärme, dvs. vid vär- dering av en ökning eller minskning av fjärrvärmeanvändningen, anser att en viktningsfaktor på 1,0 bör användas. Detta för att återspegla att förändringen sanno- likt främst påverkar fjärrvärmeproduktionen under den kallaste delen av året, då pannor som eldas med fossila bränslen används för spetlastproduktion. Jämförelse mellan fjärrvärme och andra uppvärmningsalternativ ur miljösynpunkt Den redogörelse av uppvärmningsalternativens kostnader och pri- ser som ges i avsnitt 4.5.2, visar att den höga beskattningen av fossila bränslen och ökade elpriser gör att olja och elvärme för uppvärmningsändamål inte kan betraktas som alternativ till fjärrvärme. De uppvärmningsslag som utgör alternativ till fjärr- värme är huvudsakligen värmepumpar, främst värmepumpar med bergvärme som värmekälla och el som drivenergi, och anordningar för förbränning av biobränslen, främst bränslepellets. De frågor som främst är att beakta ur miljösynpunkt i valet mellan fjärrvärme och värmepump är kopplad till värderingen av el som uppvärmningsenergi och de aktuella produktionsformerna för fjärrvärme i det fjärrvärmesystem som berörs. El har generellt sett en större användbarhet än värme och kan nyttjas inom flera kvalifi- cerade användningsområden. Termodynamiskt beskrivs detta för- hållande som att elektricitet har en högre exergi15 än värme. Frågan blir då om en högvärdig energiform som el bör användas för så låg- kvalitativa ändamål som uppvärmning av bostäder och lokaler och för beredning av tappvarmvatten. anför, som under- lag för en dom i Miljööverdomstolen16, att det är motiverat att, utöver en bedömning som tar hänsyn till hur den el som används produceras och om det är fråga om medelel eller marginalel, göra en kvalitetsmässig skillnad mellan el och värme på grund av skillnaden i exergi vid bedömning av hänsynsregler.17 Naturvårds- verket anför i målet att en bristande hushållning med elektrisk energi inte fullt ut kan kompenseras med en motsvarande ökad hushållning med värme. gör, i yttrande till ,18 ingen värdering av uppvärmningsformernas exergi utan konstaterar att det inte kan sägas generellt huruvida fjärrvärme eller värme- pump kan anses vara bästa möjliga teknik med hänsyn till den sam- mantagna miljöpåverkan. Det avgörs av vilka energikällor som på- verkas av den förändrade energianvändningen i det enskilda fallet, t.ex. vilka produktionsresurser som används i det aktuella fjärr- 15Inom fysik är exergi den totala mängden potentiellt arbete i ett system i en viss omgiv- ning; betecknar energikvaliteten. Elenergi har exergin 1 medan termisk energi och värme- strålning vid 20oC har exergin noll. 17Miljöbalk (1998:808), 2 kap. 5 §. 18Energimyndigheten (2008a). värmenätet och om den el som avses användas för drift av värme- pumpen är enbart el från förnybara energikällor i ett långsiktigt perspektiv. En värmepump som drivs med produktionsspecificerad förny- bar el ur miljöhänseende kan vara bättre än fjärrvärme som till stor del är baserad på förbränning av fossila bränslen. På samma sätt kan fjärrvärme som till stor del produceras med förnybara bränslen vara bättre ur miljösynpunkt än en värmepump som drivs med el som inte är produktionsspecificerad förnybar. I Miljödomstolens dom19 konstateras att båda alternativen normalt torde uppfylla miljöbal- kens hänsynskrav. När det gäller valet mellan fjärrvärme och anordning för för- bränning av biobränsle så är valet i miljöhänseende huvudsakligen beroende av om det finns förutsättningar att skapa en ändamåls- enlig enskild värmeanläggning med hänsyn till möjligheter att anlägga skorsten, bränsleförråd, tillfartsvägar o. dyl. utan att det innebär olägenheter för boende och grannar. Ur emissionssynpunkt kan enskilda biobränsleanläggningar och fjärrvärmeanläggningar vara lik- värdiga, oaktat att enskilda anläggningar naturligtvis innebär att antalet utsläppskällor ökar, förutsatt att den enskilda anläggningen sköts, underhålls och övervakas i en utsträckning som liknar fjärr- värmeanläggningar. Jämförelse av olika alternativ för produktion av fjärrvärme ur miljösynpunkt Med hänvisning till det generella varaktighetsdiagram för värme- behovet i ett fjärrvärmesystem som presenteras i Figur 4.3 i avsnitt 4.1.3 sker den största delen av den årliga värmeproduktionen i bas- produktionsanläggningar som kännetecknas av att det är anlägg- ningar med låga rörliga produktionskostnader. De energikällor som används i dessa anläggningar är företrädesvis obeskattade, såsom biobränslen, avfallsbränslen eller industriell restvärme. I större fjärr- värmesystem är de biobränsle- och avfallseldade anläggningarna utförda som kraftvärmeverk, för samtidig produktion av el och värme.