Riktig bruk av energi

(1)

Riktig bruk av energi

Samspill mellom bioenergi, varme, elkraft og transport utnytter ressursene godt og gir bedre klima

Foredrag for UH Innkjøpsforum, UMB, 2010-06-03

Petter Hieronymus Heyerdahl, Universitetet for miljø og biovitenskap

(2)

IVERSITETET FOR MILJØ-OG BIOVITENSKAP bruk av energi

2

Funnet og produsert olje i Norge Peak oil var i 2001.

Kilde: Kjell Aleklett, Uppsala Universitet,

http://partnerskapalnarp.slu.se/ekonf/1mars2006KjellAleklett.pdf

(3)

ETET FOR MILJØ-OG BIOVITENSKAP ruk av energi

3

Kilde: BP 2005

Total

Tatt ut totalt historisk:

ca 1000 mrd fat

Reserver:

1000 – 2000 mrd fat

(4)

IVERSITETET FOR MILJØ-OG BIOVITENSKAP

Hvor kan biomasse spille en rolle i dette bildet?

bruk av energi

4

(5)

5

CO ₂ og litt kjemi

Eller:

1 kg C + 2.7 kg O ₂ = 3.7 kg CO ₂

C

₁₂

12 O

₁₆

O

₁₆

+

+ ³² = ⁴⁴

C

₁₂

O

₁₆

O

₁₆

Forbrenning

Fotosyntese

(6)

IVERSITETET FOR MILJØ-OG BIOVITENSKAP Riktig bruk av energi

6

Hvor mye CO ₂ binder trær?

 Tørrstoff i tre: Gran 380 kg/fm

³

, furu 440, bjørk 500

(kalles basisdensitet)

 Sammensetning i tørrstoff: 50% C, 43% O, 6% H

 Innhold av C blir derfor: Gran 190 kg/fm

³

, furu 220, bjørk 250

 For å binde 1 kg C trengs 3.7 kg CO

₂

 1 fm

³

gran binder 190 kg • 3.7 kg CO

₂

= 700 kg CO

₂

1 fm

³

furu binder 220 kg • 3.7 kg CO

₂

= 800 kg CO

₂

1 fm

³

bjørk binder 250 kg • 3.7 kg CO

₂

= 900 kg CO

₂

 Skogen i Norge med røtter binder årlig netto ca. 24 millioner tonn CO

₂

 Norge slipper for tiden ut ca 55 millioner tonn CO

₂

per år

 Et hus av tre binder 10 – 20 tonn CO

_2.

Tilsvarer utslipp fra en bil i 5 – 10 år

(7)

7

FINNES DET NOK BIOMASSE

TIL ALLE GODE FORMÅL?

(8)

IVERSITETET FOR MILJØ-OG BIOVITENSKAP Riktig bruk av energi

8

Biomasse har mange flotte egenskaper:

 CO

₂

-nøytral

 fordelt ressurs

 kan lagres

 forstås av alle

 Kan brukes i alle skalaer

240 MW el Alholmen, Finland 1000 m3 brensel i timen Bionordic 2 - 6kW

100 W

(9)

9

 treforedling

 varmemarkedet – proft og privat

 for tiden eneste alternativ til drivstoff

 økende bruk til konstruksjonsmateriale

 biokjemiske produkter som plast og oljer etc.

 klimanøytralt reduksjonskarbon

 karbonnegative kraftverk / karbonfangst

 biokarbon i landbruket – Terra Preta

....men det er flere om benet:

(10)

10

Biokarbon i jordbruket - Terra Preta

(11)

ETET FOR MILJØ-OG BIOVITENSKAP

Skogen er vår viktigste biomasseressurs

Foto: John Y. Larsson, Skog og landskap

ruk av energi

11

(12)

Utvikling av tilvekst og avvirkning i norske skoger

Netto tilvekst i skogen har brennverdi på 30 – 40 TWh

Kommer an på hvor mye av treet som brukes (grener, topper, røtter, bark) og hvor langt ut i skogen det hugges (bratt terreng, nye skogsbilveier)

bruk av energi

12

Kilde: S. Gjølsjø og K. Hobbelstad. Energipotensialet fra skogen i Norge, Oppdragsrapport fra Skog og landskap 09/2009

25 mill fm3

i 2002

(13)

Biogass

 Dannes ved råtning av biomasse uten tilgang på oksygen.

 Biogass: Ca. 65% metan (CH

⁴

) og 35% (CO ² )

 Best utnyttelse av våtorganisk materiale.

Våt prosess, næringsrik biorest, høyt energiutbytte og høyverdig gass som drivstoff til CHP og transport.

 Reduserer utslipp av metan som har 20 ganger høyre GWF enn CO ²

ruk av energi

13

(14)

Teoretisk potensial for biogassproduksjon i Norge

Kilde GWh

Husholdninger 377 Storhusholdninger 246

Handel 50

Industri 1241

Halm 575

Husdyrgjødsel 2480

Avløpsslam 266

Deponigass 292

Sum 5527

bruk av energi

14

Kilde: Hanne Lerche Raadal, Østfoldforskning, 30. april 2009,

Potensialstudie for biogass i Norge, Prosjekt gjennomført for Enova høsten 2008

Total produksjon i dag er 470 GWh

(15)

15

Biomasse til energi

 Industri og privat til sammen i dag: 16 TWh

 Mulig økt uttak og høsting

uten å true artsmangfoldet : 30 TWh

(Avfall fra storsamfunn, industri, bioproduksjon og foredling, tre, biogass, deponigass skogsbrensel, grot, halm, kornavrens....)

 Vi kan tredoble bruk av bioenergi i Norge til 45 TWh

(NVE 7/2003 og NVE P06 037)

 Men det er ikke nok: Andre kilder må inn:

Sol, vann, varmepumpe, vind, bølge, tidevann, jordvarme, saltkraft

 Øke fokus på energikvalitet: Rett energi på rett plass

 Øke verdikjedeeffektiviteten

 Viktigst: Bruk mindre.

(16)

Fossilt karbon

ca. 25 mill tonn

CO2

bruk av energi

16

El - 115

Kull og koks Gass - 6 - 13

Veitransport - 49 Båt - 18

Fly - 9 Fyringsolje - 7

Fjernvarme - 2

Bio - 15

Bruk av energi i Norge i 2008 (TWh)

Kilde: SSB

(17)

17

Energimarkeder i Norge hvor biomasse kan ta andeler

Privat romoppvarming og varmt vann, el.

14 TWh

Næringsbygg oppv., el. 13 TWh

Industri damp/vann, el. 6 TWh

Fyringsolje og parafin 1 000 mill liter 10 TWh Bensin og diesel 4 900 mill liter 49 TWh Båt (fylt i norske havner) 1 800 mill liter 18 TWh

Fly 900 mill liter 9 TWh

Reduksjonskarbon ind. 940 000 tonn 10 TWh

Til sammen 130 TWh

Sum flytende drivstoff : 7.5 milliarder liter ~76 TWh

(18)

18

Konklusjon biomasseressurser

 Det er ikke nok biomasse til alle gode formål

 Den vi har må brukes smart

(19)

19

Kombinasjoner sol og bioenergi frigjør strøm og olje Lønnsomme løsninger er på vei.

Varmt vann jevnt forbruk hele året

Vinter vår og høst sommer

Sol

Bio

 Sol dekker varmebehovet fra vår til høst

 Jo større energilager dess mindre vedforbruk

 Vintervarme dekkes av bioenergi.

Romvarme Sol

(20)

20

Gode vedovner er her – bør få økt utbredelse

 Gassifiseringsovn for ved med naturlig nedovertrekk

 Virkningsgrad over 90 %

 Varme: 70 % vann, 30 % luft

wallnoefer.it

(21)

21

Varmelister med vannbåren varme er lite brukt i Norge.

Hvorfor?

 Jevn fordeling av varme langs hele veggen

 Kan senke romtemp 3

^o

og sparer 10 – 15 % energi

 Lavtemperatur vann.

 Tar lite plass

Kilder: Variotherm og Best Board

(22)

22

Rimelig norsk solfanger – drøyt 1000 kr/m ²

Norsk Solfangerproduksjon AS

(23)

23

Varme i Norge

 Å erstatte strømoppvaring med biovarme gir størst reduksjon av utslipp, men krever en del ombygginger

 Å erstatte oljefyring med biovarme er logisk, er enklere, men har litt mindre klimavirkning enn å erstatte strøm

 Bioenergi godt egnet

- for større anlegg drevet profesjonelt (skoler, større bygg, boligblokker) - der brenslet har meget lav pris

- egen ved i god ovn - også sammen med sol

 Varmepumper godt egnet i alle størrelser – bør ha lavtemp fordeling

 Solvarme begynner å bli lønnsomt

 El-oppvarming må ut av sløsehus

 ENØK er best! Den kilowattimen du ikke bruker er mest verdt

(24)

24

BIODRIVSTOFF

Drømmer, virkelighet og muligheter

(25)

25

Biodrivstoff i Norge. Råstofftilgang setter grenser

 Bil, fly og båt i dag bruker 7500 millioner liter fossilt drivstoff

 Vi har 30 TWh ledig biomasse

 Dette kan gi ca. 1500 millioner liter

 Altså maksimalt 20 % biodrivstoff fra norske ressurser

 Biomasse vil også brukes til andre formål, så tallet blir mindre

 Vi må ha høyere ambisjoner: 100 % fornybar transport

(26)

26

Vi må flytte fokus fra biodrivstoff til fornybar fremdrift

Reisevaneunderøkelsen TØI, 2005

Over 80 % av turene er egnet for el-bil

% Hvor lang tur kjører du?

Akkumulert: 6 18 30 46 66 83 100

(27)

27

Nå kommer elbilen. Bil nr 2 blir bil nr 1.

 Null CO

₂

-utslipp dersom strømmen kommer fra vind, vann, sol, bølge, biokraft eller er frigjort fra oppvarming

 Null utslipp lokalt

 50% elbil-km i Norge halverer utslipp og krever kun 5% av vannkraften.

 Dette er fint, men:

 Problem 1: Kort kjørelengde, må ha to biler

 Problem 2: Dyre batterier, tør ikke kjøpe

 Problem 3: Ser teite ut

Think Kewet Buddy Peugeot Partner Jiayuan JY-6356

(28)

28

Løsning: To biler i en. Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV.

Strøm til daglig fra store batterier – bensin på langtur

Kilde: Ciborowski, Peter, et al: Air Emissions Impacts of PHEV in Minnesota’s Passenger Fleet.

Plug-in Hybrid Task Force, Minnesota Pollution Control Agency, March 2007.

Alle større merker kommer med hybrider fra 1-3 år

90% fossil 10%

Vanlig bil bio 10

% fornybar

90% fossil 10%

Hybrid bil 10

30% fossil 60% av km på strøm 10%

PHEV30km 70

90% av km på strøm

PHEV100km ^10% 90

10%

90% av km på strøm bio

PHEV100km 100

(29)

29

BYD F6, kinesisk PHEV100km i salg i Kina nå.

Strøm på turer under 100 km – bensin på langtur

 100 km på litium-jern-fosfat batterier – 330 km på bensin

 50 % lading på 10 minutter. Full lading fra vanlig kontakt på 9 timer

 På dashbordet er det to knapper:

 Trykker du på den ene kjører du for 10 kr/mil med eksos

 Trykker du på den andre kjører du for 1.50 kr/mil, utslippsfritt.

 2010: Masseproduksjon ren elektrisk BYD e6 300km

Plug-in Hybrid Electric Vehicle:

Hybrid med store batterier 75 kW elmotor,

50 kW, 1 liter bensindrevet generator slår inn på langtur PHEV100km bruker 10 - 15 % bensin gjennom året

Bensinmotoren går optimalt siden

den med konstant belastning

driver en generator

(30)

30

Generator Motor i alle hjul

Batterier

Volvo C30 PHEV110km

Li polymer batteri El-motorer i hjulene Flexifuel motor

Samarbeid med SAAB

(31)

Mitshubishi PX MiEV – PHEV 4-seters SUV

 50 km rekkevidde

 0.2 liter/mil over året

 Kommer i 2010

 2 stk 60 kW elmotorer + en stk 80 kW drivstoff

ruk av energi

31

(32)

32

5 seter Joule fra Optimal Energy, Sør-Afrika

 300 km på en lithium ion batteripakke. Klargjort for 2 pakker

 PM asynkronmotor forhjuldrift

 eller en PM asynkronmotor i hvert hjul

 Små serier 2010 – masseproduksjon 2012

(33)

33

Mitsubishi MiEV – 4 seter

 Rekkevidde: 160 km, max 130 km/h

 Motor: 47 kW, synkron, permanent magent

 Batteri: 16 kWh, 330V, Litium ion, 200 kg

 Ladetid: 7 timer på 16 A kurs. Hurtiglading: 80% på 30 min, 3-fas 50 kW

(34)

REVA NXR 4 seter – Ren EV. K jørelengde 160 km

 I salg 2010

 kr 216.000 med batteri.

 14 kWh Li-ion batteri, 2500 - 3000 ladinger,

NXG, 200 km kommer 2011

REVA betyr ”Ny start” på

sanskrit

(35)

35

Opel Ampera, PHEV60 – I salg i Europa i 2011

 16 kWh Li-ion batteri

 Elmotor: 111 kW / 370 Nm

 Drivstoffutgifter 20% av bensin

 4 seter

(36)

Og verdens raskeste elbil…

 0-100 på 3.9 sekunder

 400 km kjørelengde

bruk av energi

36

(37)

37

6 tonns elektrisk lastebil

ZeroTruck er bygget på et 2008 Isuzu N Serie chassis.

Litium polymer batterier gir 160 km kjørelengde.

www.electrorides.com Levering i Los Angeles fra august 2008

(38)

Balqon M150

 7 tonn 150 km, tom 240 km

 Ladetid 8 timer, 280 kWh batteri Li-ion

 240 kW motor, 90 km/h WWW.BALQON.COM

2009-11-01

(39)

39

Smith i England har laget elbiler i 80 år

 150 – 200 km på en lading

 3.5 – 4.6 tonn lasteevne

 Lithium-Ion Jern-Fosfat batteri – tåler klattlading

 8 timers ladetid

(40)

40

Serie hybridbuss. Hjulene drives kun med elektromotor.

Strøm fra generator med forbrenningsmotor. Senere brenselcelle.

Daimler Benz, Citaro, 20 km på strøm Batterier på taket ^{(19 kWh)}

Lader ved bremsing og utfor

Stille og luktfri inn og ut fra holdeplass 20 - 30% redusert forbruk

Etanol, biogass, brenselcelle, biodiesel

(41)

Electric TucTuc for person transport in cities

360 Watts motor

www.solarcarinternational.com

ssens rolle i fremtidens energisystemer

41

(42)

 Typical range 30 – 60 km

 Lots of DIY kits available

ssens rolle i fremtidens energisystemer

42

Electric bike

(43)

What are the sources of electricity?

But you can also contribute………

ruk av energi

43

(44)

44

Frigjort strøm driver elbiler

Brennverdier:

Ved: 1.6 fm³/favn, 2200 kWh/fm3, η = 0.65 Flis: 300kg/lm3, 3.5 kWh/kg, η = 0.75 Pellets: 4.700kWh/kg, η = 0.8

5 elbiler

(à 10.000 km)

10.000 10.000

10.000 kWh 4 favner ved

13 lm

³

flis

2.6 tonn pellets

Vannmagasinene

er strømlageret

(45)

45

Varmepumpe frigjør strøm som driver elbiler

I en bolig settes det inn en varmepumpe som erstatter 15.000 kWh med elvarme.

Varmepumpen bruker 5000 kWh strøm, men frigjør netto 10.000 kWh strøm.

10.000 kWh strøm kan drive en elbil 50.000 km per år.

Elektrisk energi har alt for høy kvalitet til å brukes til noe så enkelt som å gi varme.

10.000 kWh

5000 15.000

15.000 10.000

5 Elbiler

(

à 10.000 km)

Varmepumpe

Peugeot 106 Electric

(46)

46

6 m ² solfangere varmer tappevann og frigjør strøm.

Elbilen kjører et år på denne strømmen.

3 – 4000 kWh

1 Elbil

10.000 km Fiat Micro-Vett

Solvarmeproduksjon i Norge: 400 – 450 kWh/m2 per år.

6 m2 på taket sparer 2000 – 3000 kWh/år

frigjør strøm fra varming av varmt vann til drift av en elbil

Nettet er det store batteriet

Illustrasjon: Kim Brantenberg

(47)

47

Bilen kjører et år på 15 m ² solpaneler

2000 kWh

1 Elbil

(

10.000 km)

Strømproduksjon i Norge: 150 kWh/m2 per år.

Her er det ikke snakk om frigjøring av strøm, men ny produksjon

Nettet er

det store

batteriet

(48)

48

Fremtidens drivstoff er strøm,

men elektronene må være grønne

 Strøm har mange fornybare kilder:

Vann, vind, sol, bølge, bio, jordvarme, ENØK, varmepumpe Mange kilder gir sikker transport

 Flytende drivstoff har bare to: Fossil C og biologisk C – følsomt

 El kan gi langt mer enn 10 % fornybar fremdrift i 2020

 All veitransport i Norge trenger kun 10 % av vannkraften

 Begynn nå og avlast sjokket når drivstoffprisene tar av

(49)

49

Konklusjon:

 Bytt ut el-varme og oljefyring med fornybar varme - best bruk av ressursene og størst CO

₂

-gevinst

- frigjør store mengder strøm til eksport og bedre bruk - avlaster nettene og reduserer tap

 Fremtidens drivstoff er strøm. Start innføring av elbiler nå - best bruk av ressursene og størst CO

₂

Riktig bruk av energi