DETTE ER TITTELEN PÅPRESENTASJONENDEPT. OF ECOLOGY AND MANAGEMENT OF NATURAL RESOURCES (INA)

(1)

2111 2005

-Teknologier, potensiale, utfordringer

Erik Trømborg, institutt for naturforvaltning

(2)

PRESENTASJONEN

2

ECOLOGY AND MANAGEMENT OF NATURAL RESOURCES (INA)

Plan for forelesningen

• Kort om utfordringer i det norske energimarkedet

• Hva er bioenergi?

• Teknologier

• Råstoff og potensialer

• Miljøeffekter

• ^Barrierer

• Litt om utdanning innen fornybar energi ved UMB

(3)

PRESENTASJONEN

3

Energibalansen i Norge

Energikilde

Produksjon av primære energibærere

Innenlands nettoforbruk

Innenlands varmemarked

Innenlands transport

Bioenergi 14,2 14,3 8,4 0,0

Fossile brensler 2560,0 100,0 10,0 59,4

Vannkraft 140,8 107,9 31,1 0,8

Total 2715,0 221,9 49,5 60,3

Kilde: SSB 2008

(2006 tall)

(4)

PRESENTASJONEN

4

0 100 200 300 400 500 600 700 800

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

PJ

Renew ables except electricity Renew able electricity Non renw ables

Innenlands energiforbruk 1990-2006

Source: Statistics Norway (2008)

(5)

PRESENTASJONEN

5

0 50 100 150 200 250

Manufacturing, mining and

quarrying

Transport Households Other sectors

PJ

Hydro electric power Fossil fuels

Biofuels

District heating

Energiforbruk per sektor 2006

Source: Statistics Norway (2008)

(6)

PRESENTASJONEN

6

Norge sammenlignet med andre land i Europa

Kilde: Eurostat (2008)

0 % 20 % 40 % 60 % 80 % 100 % 120 % 140 % 160 % 180 % 200 %

Norge Sverige Danmark Finland Island Euro-området

Energiforbruk per capita i % av Norge El-forbruk per capita i % av Norge Elforbruk av totalt energiforbruk

(7)

PRESENTASJONEN

7

HVA ER PROBLEMET?

1. KRAFTFORSYNINGEN

- Sterk avhengighet av vannkraft, stor årlig variasjon i

produksjonen og begrenset overføringskapasitet mot utlandet - Midlere produksjon 120 TWh, kan variere fra 89 TWh til 150 TWh. Netto innenlands sluttforbruk i 2005 var 112 TWh.

- Forventet forbruk i 2015 er 135,5 TWh (NVE)

- Redusert produksjon kan kompenseres gjennom økt import og redusert forbruk.

⇒ Behov for økt kraftproduksjon og/eller redusert

elektrisitetsforbruk for å øke forsyningssikkerheten.

(8)

PRESENTASJONEN

9

2. NORGE SLITER MED KYOTOFORPLIKTELSENE

SINTEF Energiforskning

(9)

PRESENTASJONEN

10

Utslipp av klimagasser i Norge 2005. Mill tonn CO2 ekvialenter

Landstransport og luftfart; 12,8; 24 %

Skipsfart; 2,6; 5 % Fiskeri; 1,3; 2 % Energiproduksjon; 0,4;

1 % Oppvarming av bygg;

2,3; 4 % Avfall; 1,3; 2 % Landbruk; 4,3; 8 % Petrolium; 13,3; 25 %

Industri; 15,6; 29 %

Kilde: St. melding nr 34:2007:

Norsk klimapolitikk

(10)

PRESENTASJONEN

11

Hva er bioenergi?

• Bioenergi er energi produsert av biologisk materiale (biomasse)

• Bioenergi er basert på fornybare ressurser og er CO2 nøytral ved at utslipp fra forbrenningen går inn i det biologiske

kretsløpet.

• Det kan produseres varme, elektrisitet og drivstoff basert på biomasse.

• Bioenergi utgjør ca. 7% av det stasjonære energiforbruket i Norge. Biologisk sett kan produksjonen dobles.

• Varme produsert av ved i husholdningene og bruk av treavfall i skogindustrien er de viktigste kildene for bioenergi i Norge.

• Skogen er den viktigste ressursen for økt produksjon av

bioenergi i Norge. Bark, sagflis, tømmer og hogstavfall brukes

til å produsere biobrensler som ved, flis, briketter og pellets.

(11)

PRESENTASJONEN

12

Globale perspektiver på bioenergi

Global energibruk

Ikke-fornybar energi

80 % Bioenergi

15 %

Annen fornybar energi

5 %

Bioenergi er den største av de fornybare

energikildene og den viktigste

energikilden for

60% av jordens

befolkning

(12)

PRESENTASJONEN

13

Biomasse til energiproduksjon i Europa

Potensialet for bioenergi i Europa (EU-25)

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

2010 2020 2030

TWh

Jordbruk Skogråstoff Avfall

Kilde: EEA 2006

• Bioenergi er tre ganger større enn vannkraft i Europa

• 70% av biomassen til energi til varmeproduksjon, 29% til el- produksjon og 1% til transport

• EU har mål om økning fra 5% til 20% fornybar energi, inkludert tredobling av bioenergi frem til 2020

• Store biomasseressurser:

Samlet norsk energiproduksjon inkl. olje og gass 2003

(13)

PRESENTASJONEN

14

Råstoff-/energikilder – omdanning/teknologier og

produkter/energitjenester

(14)

PRESENTASJONEN

15

Kommersielle teknologier for bioenergi i Norge opp til 2010

Punktoppvarming i eneboliger – vedovner og pelletskaminer

Konvertering av oljebrennere i eksisterende sentralvarmeanlegg

Sentralvarmeanlegg i nye boliger

Fjernvarmeanlegg til eksisterende bygninger med vannbåren varme og til nye bygninger ( Fjernvarme er distribusjon og bruk av varmt vann via rørnett med minst tre kunder og et samlet årlig energibehov på mer enn 1 GWh)

Kraftvarmeverk (CHP) basert på avfall.

⇒ Oppvarming

(15)

PRESENTASJONEN

16

OPPVARMING

Netto energiproduksjon fra bioenergi i Norge ca 12 TWh. Ca 5 TWh i

skogindustrien, 5TWh fra vedovner, 1 TWh fra avfall i fjernvarme og 1 TWh fra skogråstoff i fjernvarmeanlegg, pelletskaminer og biokjeler i sentralvarmeanlegg.

Eksisterende vannbåren varme i tillegg til punktoppvarming med vedovner og pelletskaminer representerer det viktigste potensialet:

0 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 7 000 8 000

Vedovn Pellets- kamin

Biokjel i eneboliger

Sentral varme - skogråstoff

Fjernvarme - skogråstoff

Biokjel i industrien

Skog- industrien

Fjernvarme - avfall Nytt potensiale

Nyttiggjort bioenergi 2003

Sum 23 TWh

Økning på 11

TWh tilvarer

ca 5,5 mill fm

³

tømmer

(16)

PRESENTASJONEN

17

www.umb.no

BIOENERGI TIL ELPRODUKSJON

Kilde: NVE/KanEnergi 2005

Fastbrensel i større anlegg, biogass i mindre

- Lønnsomhet avhengig av store anleggsstørrelser (ca. 3-4 MW el med innfyrt effekt på minimum ca. 12-15 MW (fullasttimer > 6000 t)).

- Varmeleveranser til industri som treforedling eller store fjernvarmeanlegg.

- Høye varmepriser, f.eks. i konkurranse med olje/gass.

- Lave brenselskostnader – dvs. egne ressurser eller ressurser med lav alternativ verdi.

⇒ Vannbåren varme, rimelig råstoff og andre rammevilkår enn i

Norge, men nye CHP anlegg aktualiserer biokraftproduksjon også i

Norge

(17)

PRESENTASJONEN

18

Biodrivstoff

1. Generasjon (biodiesel og bioetanol):

• Laget av jordbruksprodukter (mais, raps, sukker eller fettholdig avfall

• Tilgjengelig på markedet i dag

• Begrenset råstoffpotensial i Norge

• Begrenset CO2 potensial

• Bekymringer rundt tilgang på råstoff, påvirkning på biodiversitet, effekt på matvarepriser

2. Generasjon (syntetisk biodiesel, etanol fra cellulose)

• Laget av råvarer som ikke brukes til mat (cellulose fra skogråstoff, avfall)

• Større CO2 potensial

• Ingen direkte konkurranse med mat

• Større potensial

• Teknologien er ikke kommersiell

(18)

PRESENTASJONEN

19

Råstoff-drivstoff-bruk

(19)

PRESENTASJONEN

20

www.umb.no 0

5 10 15 20 25

Rundvirke Hogstavfall Biprodukter fra skogindustrien Biprodukter fra jordbruket Energivekster Husholdningsavfall Industriavfall

TWh

Økt potensiale Dagens bruk

Råstofftilgangen ikke begrensende på bioenergiproduksjonen i Norge på kort sikt

Data fra ”Bioenergiressurser i Norge”,

- fra 16 til 40 TWh

Økt tilgang:

• 65% skog

• 31% avfall

• 4% energivekster

6 mill fm3

(20)

PRESENTASJONEN

21

(21)

PRESENTASJONEN

22

Miljøeffekter av bioenergi

Bruk av bioenergi påvirker:

• Utslipp av drivhusgasseffekter (x/-)

• Partikkelutslipp (-)

• Biodiversitet (x/-)

(22)

PRESENTASJONEN

23

Hva kan skog og bruk av skogprodukter bidra med i klimasammenheng?

Binding av CO

₂

i skog via fotosyntesen

Bærekraftig avvirkning og substitusjon når skogprodukter erstatter:

–

1. Fossilt brensel - dvs. direkte substitusjon

–

2. Materialer som er mer energiintensive i produksjonen og over livsløpet (stål, aluminium, sement, kunststoffer) – dvs. indirekte substitusjon.

Framtidsvisjon: Skogbasert bioenergiproduksjon med CO2-

fangst

(23)

PRESENTASJONEN

24

Hvor mye bidrar skog med i dag?

28,5 millioner tonn CO

₂

netto binding i norske skoger (etter avvirkning og naturlig avgang)

= 65 % av norske menneskeskapte CO

₂

utslipp (53 % av klimagasser totalt)

Livsløpsanalysene viser betydelige substitusjonsvirkninger:

o

- Når stål erstattes med trekonstruksjoner, spares klimagassutslipp tilsvarende 36-530 kg CO

₂

-ekvivalenter per m

³

trevirke

o

- Når skogsvirke brukes istedenfor fossilt brensel, spares 210-640 CO

₂

-ekvivalenter per m

³

trevirke

Forlenget omløpstid, særlig aktuelt på lave boniteter med utholdende vekst

Effekter på jordsmonnet er viktig for totalregnskapet

(24)

PRESENTASJONEN

25

Globale perspektiver på skog og klima

– I de aller fleste industrialiserte land er situasjonen mye lik den i Norge – dvs. netto binding.

– Den store forskjellen fins i fattige tropiske land med sterk avskogning. IPCC anslår denne avskogningen til i størrelsesorden 5800 millioner tonn CO

₂

per år i dag.

– Nettobindingen i verdens skoger totalt er idag på ca 1000 millioner tonn CO

₂

per år iflg. IPCC – dvs.

utenom avskogningen bindes årlig ca 7000 millioner

tonn CO

₂

netto (etter avvirkning og naturlig avgang).

(25)

PRESENTASJONEN

26

Partikkelutslipp

• Vedfyring står for 60% av svevestøvutslippet i Norge

• Ved å bytte ut en tradisjonell vedovn med en ny rentbrennende, reduseres utslippet med mer enn 80 prosent

• Hvis alle gamle vedovner som er i bruk skiftes ut med nye rentbrennende, vil utslipp av svevestøv fra vedfyring i Oslo bli redusert med mer enn 60 prosent.

•På landsbasis ble 89 prosent av veden brent i tradisjonelle, lukkede vedovner vinteren 1999/2000. Bare 7 prosent av veden ble brent i nye, rentbrennende vedovner, mens 4 prosent ble brent i åpen peis

• I perioden oktober 2006 til og med september 2007 bidro

vedfyring med 145 tonn svevestøv i Drammen. Til sammenligning

bidro veitrafikken i kommunen med 40 tonn svevestøv i 2005

(26)

PRESENTASJONEN

27

Miljøeffekter av økt uttak av skogressurser til bioenergi

Biodiversite t

I dag: moderat utnyttelse av skogressursene basert på standarder for bærekraftig skogbruk

• Økt avvirkning og økt bruk av hogstavfall gir mer intens bruk som påvirker det biologiske

mangfoldet.

• Uttak av hogstavfall gir mer homogene habitater som påvirker sammensetningen av flora og

fauna og påvirkning på jordsmonnet.

• Økt etterspørsel etter tømmer kan gi økt tynning av tette bestand - forbedring av

habitatverdien.

Produktivitet

Uttak av biomasse innebærer eksport av næringsoffer. Lavest innhold i veden og høyest i krona. Uttaket påvirkes derfor av samlet uttak og i hvilken grad grener og topp blir igjen.

Jorderosjon

Jordsmonnet er sårbar og hogstavfall reduserer den direkte påvirkning av regn, sol og vind og vil dermed redusere faren for erosjon..

Vannkvalitet

Hogstavfall og død ved påvirker vannets kretsløp og virker som filter for vannkvaliteten. Økt avvirkning/uttak påvirker vannets kretsløp.

Klimagassutslipp

Redusert karbonbinding gjennom reduksjon i stående volum kan gi samlet negativ effekt

(27)

PRESENTASJONEN

28

Energieffektivitet knyttet til 2. generasjons biodrivstoff

Utfordringer:

1. Varmetap som er vanskelig å utnytte 2. Forbrennings-

motorer har svært lav effektivitet (8- 12%)

3. Bare 5% av

energien i trevirket

”ligger igjen på

vegen”…

(28)

PRESENTASJONEN

29

Barrierer for økt bruk av bioenergi i Norge

• Høye investeringskostnader for bioenergi/prisen på strøm

• Variasjon i kraftprisen

• Lite støtte til bioenergi

• Kompetanse

0 100 200 300 400 500 600

Jan 96 Jan 97 Jan 98 Jan 99 Jan 00 Jan 01 Jan 02 Jan 03 Jan 04 Jan 05 Jan 06 jan.07 jan.08

Spotpris Oslo - NOK/MWh

(29)

PRESENTASJONEN

30

OPTIMAL BRUK AV BIOMASSERESSURSENE

• Konkurranse om råstoffet til varme, el og drivstoff – samt fra skogindustrien

• Varmeproduksjon gir høyest energieffektivitet (75-90%)

• Marked og politikk gjør 4-5 mill m3/10 TWh økning i biovarme sannsynlig

• 15 TWh brutto/7-8 TWh netto til drivstoff – ca 15% av transportforbruket i Norge

• El-biler svært effektive – hybridbiler med plug-in og biodrivstoff

fremtidens løsning?

(30)

PRESENTASJONEN

31

References

BOLKESJØ. T.F., TRØMBORG, E. & SOLBERG, B. 2006. Bioenergy from the forest sector: Economic potential and interactions with timber and forest products markets in Norway. Scandinavian Journal of Forest Research, 21:

175-185.

Trømborg, E, Bolkesjø, T.F & Solberg, B. 2007: Impacts of policy means for increased use of forest-based bioenergy in Norway – a spatial partial equilibrium analysis. Energy Policy 35 (2007) 5980–5990

Trømborg, E, Bolkesjø, T. & Solberg, B. 2008: Biomass market and trade in Norway: Status and future prospects. Biomass and Bioenergy 32 (2008) 660 – 671

Junginger, M; Bolkesjø, T; Bradley, D; Dolzan, P; Faaij, A; Heinimö, J;

Hektor, B; Leistad, Ø; Ling, E; Perry, M; Piacente, E; Rosillo-Calle, F;

Ryckmans, Y; Schouwenberg, P-P; Solberg, B; Trømborg, E; Walter AS, Wit, M; Developments in international bioenergy trade, Biomass and Bioenergy Vol 32, 2008

Trømborg, E. & Leistad, Ø. 2008. Biomass market and trade in Norway:

Status and future prospects. Country Report for IEA Task 40.

http://www.bioenergytrade.org

(31)

PRESENTASJONEN

32

Utdanning innen fornybar energi ved UMB

Ny bachelor i fornybar energi fra 2008

– Tverrfaglig profil

– Stor søkning (138 på venteliste….) – Stor interesse i næringslivet

– Helhetlig kompetanse innen fornybar energi med vekt på bioenergi, samt areal- og ressursforvaltning knyttet til ulike energiformer som vind- og vannkraft.

DETTE ER TITTELEN PÅPRESENTASJONENDEPT. OF ECOLOGY AND MANAGEMENT OF NATURAL RESOURCES (INA)

-Teknologier, potensiale, utfordringer

Erik Trømborg, institutt for naturforvaltning

Plan for forelesningen

• Kort om utfordringer i det norske energimarkedet

• Hva er bioenergi?

• Teknologier

• Råstoff og potensialer

• Miljøeffekter

• Barrierer

• Litt om utdanning innen fornybar energi ved UMB

Energibalansen i Norge

Kilde: SSB 2008

(2006 tall)

Innenlands energiforbruk 1990-2006

Source: Statistics Norway (2008)

Energiforbruk per sektor 2006

Source: Statistics Norway (2008)

Norge sammenlignet med andre land i Europa

Kilde: Eurostat (2008)

HVA ER PROBLEMET?

1. KRAFTFORSYNINGEN

- Sterk avhengighet av vannkraft, stor årlig variasjon i

produksjonen og begrenset overføringskapasitet mot utlandet - Midlere produksjon 120 TWh, kan variere fra 89 TWh til 150 TWh. Netto innenlands sluttforbruk i 2005 var 112 TWh.

- Forventet forbruk i 2015 er 135,5 TWh (NVE)

- Redusert produksjon kan kompenseres gjennom økt import og redusert forbruk.

⇒ Behov for økt kraftproduksjon og/eller redusert

elektrisitetsforbruk for å øke forsyningssikkerheten.

2. NORGE SLITER MED KYOTOFORPLIKTELSENE

SINTEF Energiforskning

Hva er bioenergi?

• Bioenergi er energi produsert av biologisk materiale (biomasse)

• Bioenergi er basert på fornybare ressurser og er CO2 nøytral ved at utslipp fra forbrenningen går inn i det biologiske

kretsløpet.

• Det kan produseres varme, elektrisitet og drivstoff basert på biomasse.

• Bioenergi utgjør ca. 7% av det stasjonære energiforbruket i Norge. Biologisk sett kan produksjonen dobles.

• Varme produsert av ved i husholdningene og bruk av treavfall i skogindustrien er de viktigste kildene for bioenergi i Norge.

• Skogen er den viktigste ressursen for økt produksjon av

bioenergi i Norge. Bark, sagflis, tømmer og hogstavfall brukes

til å produsere biobrensler som ved, flis, briketter og pellets.

Globale perspektiver på bioenergi

Global energibruk

Ikke-fornybar energi

80 % Bioenergi

15 %

Annen fornybar energi

5 %

Bioenergi er den største av de fornybare

energikildene og den viktigste

energikilden for

60% av jordens

befolkning

Biomasse til energiproduksjon i Europa

• Bioenergi er tre ganger større enn vannkraft i Europa

• 70% av biomassen til energi til varmeproduksjon, 29% til el- produksjon og 1% til transport

• EU har mål om økning fra 5% til 20% fornybar energi, inkludert tredobling av bioenergi frem til 2020

• Store biomasseressurser:

Råstoff-/energikilder – omdanning/teknologier og

produkter/energitjenester

Kommersielle teknologier for bioenergi i Norge opp til 2010

Punktoppvarming i eneboliger – vedovner og pelletskaminer

Konvertering av oljebrennere i eksisterende sentralvarmeanlegg

Sentralvarmeanlegg i nye boliger

Fjernvarmeanlegg til eksisterende bygninger med vannbåren varme og til nye bygninger ( Fjernvarme er distribusjon og bruk av varmt vann via rørnett med minst tre kunder og et samlet årlig energibehov på mer enn 1 GWh)

Kraftvarmeverk (CHP) basert på avfall.

⇒ Oppvarming

OPPVARMING

Netto energiproduksjon fra bioenergi i Norge ca 12 TWh. Ca 5 TWh i

skogindustrien, 5TWh fra vedovner, 1 TWh fra avfall i fjernvarme og 1 TWh fra skogråstoff i fjernvarmeanlegg, pelletskaminer og biokjeler i sentralvarmeanlegg.

Eksisterende vannbåren varme i tillegg til punktoppvarming med vedovner og pelletskaminer representerer det viktigste potensialet:

Sum 23 TWh

Økning på 11

TWh tilvarer

ca 5,5 mill fm

tømmer

BIOENERGI TIL ELPRODUKSJON

Fastbrensel i større anlegg, biogass i mindre

- Lønnsomhet avhengig av store anleggsstørrelser (ca. 3-4 MW el med innfyrt effekt på minimum ca. 12-15 MW (fullasttimer > 6000 t)).

- Varmeleveranser til industri som treforedling eller store fjernvarmeanlegg.

- Høye varmepriser, f.eks. i konkurranse med olje/gass.

• ^Barrierer