Chalmers University of Technology
Morgondagens energisystem i Europa – utmaningar och möjligheter Filip Johnsson Institutionen för Energi och miljö, Energiteknik 412 96, Göteborg
[email protected] Skånes energiting 9 juni, 2011
Chalmers University of Technology
Sammanfattningsvis • Problemet: Det finns för mycket fossila bränslen, speciellt av kol • Tekniker och Åtgärder: Vi behöver samtliga. Befintlig infrastruktur begränsar handlingsutrymmet, men ger även möjligheter att snabbt påbörja omställningen av energisystemet
– Storskalig integration av förnybar energi (vindkraft o biomassa), koldioxidavskiljning, energieffektivisering, ”smart systems”,…
• Styrmedel: Det måste till en kostnad att släppa ut koldioxid. – Viktigt med lokala nivån – strukturerad planeringsprocess
• Närmaste 40 åren (till 2050) är kritiska – Vi måste börja ställa om nu! Stora möjligheter • Morgondagens energiräkning: Inga stora förändringar i elpris över kommande år i de Nordiska länderna (ingen stor effekt av tysk kärnkraftsavveckling)
Chalmers University of Technology
Stora investeringar i energisystemet under kommande decennier • Minskad klimatpåverkan • Säkerställd försörjningstrygghet (Security of Supply) • Bibehållen konkurrenskraft
Chalmers University of Technology
Begränsa den globala temperaturökningen med 2ºC: 50 till 85% minskning av globala CO2 utsläpp till år 2050
Chalmers University of Technology
Begränsa den globala temperaturökningen med 2ºC: 50 till 85% minskning av globala CO2 utsläpp till år 2050 Minskad energianvändning - Befolkning - Teknik - Välstånd och livsstil - Effektivisering
Byta bränsle/teknik - Förnybart - Kärnkraft - Kol till gas
Fånga in och lagra koldioxid - Från stora punktkällor (kraftverk, industrier, vätgasproduktion) - Kolfixering - markanvändning (Land Use Change and Forestation- LUCF)
Chalmers University of Technology
Viktigt utgå från existerande energiinfrastruktur
Chalmers University of Technology
...inklusive den globala bränsleinfrastrukturen
Chalmers University of Technology
Ökat välstånd ger (oftast) ökade emissioner Exempel Kina:
• Around 300 GW coal based power added 2004-2008 → 700 Mt coal → increase in emissions = 1.7 Gt CO2 • Reduction if EU targets on emission reductions until 2020 are met = 1.1 – 1.7 Gt! (all sectors!)
Chalmers University of Technology
Fokus fram till år 2050 (fyra decennier) - Några exempel
Chalmers University of Technology
Minskad energianvändning
Chalmers University of Technology
Befintlig byggnadsstock viktig i vår del av världen
Chalmers University of Technology
Befintlig byggnaddsstock kritisk i vår del av världen ~500 flats ~1400 m2 solar panels
”Gårdsten”
40 % reduction in energy use and increased participation by inmates
Chalmers University of Technology
Livsstilsförändringar
Chalmers University of Technology
Shift in consumer preference From SUVs' to PHEVs' Was: 384,000 SEK, Now 189,000SEK > 50% discount!
January 22nd, 2009, GP
Chalmers University of Technology
Förnybar energi – vindkraft och biomassa
Chalmers University of Technology
Chalmers University of Technology
Storskalig integrering av vindkraft [MW]
• Balans mellan investering i vindkraft och transmissionskapacitet och allokering av vindkraft med avseende på vindförhållanden • Fri allokering mer kostnadseffektivt jämfört med nationella mål för vindkraft NL • Sverige kan bli betydande exportör av grön el
550 /800
1600 /1200
900 700
RU
600 2500 /2150
1600
700
C
100
7000 1350
ES
740 4600 600
950/ 1500 3330
5200 /2300
1300/1700
460/390
600 1200
3060
PL
Chalmers University of Technology
Integration – stationary and transport sectors Plug In Hybrid Electric Vehicles (PHEV)
- High overall conversion efficiency - Centralized emissions for fossil fuel share (CCS possible) - Act as moderator for intermittent power generation - Act as control power profit for car owner
Chalmers University of Technology
Biogasproduktion från förgasning - Forskning och utveckling Chalmers 2-4 MW pilotanläggning
GoBiGas fas 1 Hisingen 20 MW SNG demonstrationsanläggning Göteborg Energi och E.ON
GoBiGas fas 2 Hisingen 80 MW SNG Kommersiell anläggning Gbg Energi och E.ON
Chalmers labreaktor
2008
2012
2016
Chalmers University of Technology
Avskiljning och lagring av koldioxid (CCS)
Chalmers University of Technology
Mycket stora tillgångar av fossila bränslen • Dagens ekonomiskt utvinnbara reserver = samlad utsläppspotential på ca 760 GtC (miljarder ton kol). • Total kolbudgeten detta århundrade för att begränsa temperaturhöjningen till mellan 1.9 och 4.4ºC = 375 - 600 GtC (IPCC)
Från Kjärstad and Johnsson, (2010)
Chalmers University of Technology
CO2 Capture, Transport & Storage (CCS) Avskiljning, transport och lagring av koldioxid (CCS)
Chalmers University of Technology
Example of power plant (base load) Lignite-fired 2x933MWel
2x115MWheat Commissioned in 2000
10 million tons CO2/year!
Chalmers University of Technology
Utveckling av koldioxidavskiljningsteknik Exempel: Oxyfuelförbränning Jänschwalde 250 MW demonstration plant
Commercial plant
Vattenfall 30MW pilot plant
Chalmers 100kW research plant
2010
2015
2020
Chalmers University of Technology
CCS- transport och lagringsinfrastruktur måste byggas upp Current EU CO2 emission sources ~ 3,600 units, > 2 Gt CO2/year
EU CO2 sinks (ex coal fields) ~ 1,400 reservoirs, > 100 Gt CO2
Source: Chalmers Energy Infrastructure Database
Chalmers University of Technology
Vi behöver allt! – exempel elproduktion
Chalmers University of Technology
Pathway for EU-27 (plus Norway) – med effektiviseringar EU 20-20-20 target1 by 2020, 85% CO2 reduction by 2050 5000 4500
< 50 €/t CO2 up to 2045 Green certificate price 20-25 €/MWh
Electricity generation [TWh]
4000
3500
Hard coal CCS
biomass & waste
New Gas
Wind
3000
Lignite CCS New Hard coal
Gas
New Lignite
Nuclear reinvestments
2500 2000
New Biomass & waste
Hard coal
New Wind
1500
Lignite Others
1000
Nuclear Hydro replacements
500 Hydro
0 2005
2010
2015
2020
2025
2030
Year Odenberger, M., Johnsson, F., Energy Procedia, in press (2010)
1
2035
2040
2045
2050
Recalculated to electricity generation sector, based on PRIMES
Chalmers University of Technology
Sammanfattningsvis
• Problemet: Det finns för mycket fossila bränslen, speciellt av kol • Tekniker och Åtgärder: Vi behöver samtliga. Befintlig infrastruktur begränsar handlingsutrymmet, men ger även möjligheter att snabbt påbörja omställningen av energisystemet
– Storskalig integration av förnybar energi (vindkraft o biomassa), koldioxidavskiljning, energieffektivisering, ”smart systems”,…
• Styrmedel: Det måste till en kostnad att släppa ut koldioxid. – Viktigt med lokala nivån – strukturerad planeringsprocess
• Närmaste 40 åren (till 2050) är kritiska – Vi måste börja ställa om nu! Stora möjligheter. • Morgondagens energiräkning: Inga stora förändringar att vänta på kort sikt • Avveckling av tysk kärnkraft – ingen dramatisk effekt på kort sikt • Sverige speciellt (gynnsamma förutsättningar)!
Chalmers University of Technology
Extras
Chalmers University of Technology
Energiplanering
Chalmers University of Technology
Energi- och klimatarbete måste göras på flera nivåer 1. 2. 3.
Internationell nivå Nationell nivå Lokal/regional nivå
Tredje nivån – den lokala – är av stor vikt - Många avgörande beslut tas på denna nivå - Nära det dagliga livet för allmänheten - Stark koppling till livsstil och användarsidan - Faktisk implementering av många åtgärder görs på lokal nivå - Viktigt med strukturerad metodik
Chalmers University of Technology
Viktigt med nätverk för lokala initiativ
• Borgmästaravtalet “Covenant of mayors” (2,689 municipalities have signed, June 7, 2011) • UNECE action plan • Nationella nätverk, t.ex. Uthållig kommun www.eumayors.eu
Chalmers University of Technology
Ny bok från Pathwaysprojektet • Sammanfattar resultaten från projektet ”Pathways to Sustainable European Energy Systems” från perioden (20062010). • Kan laddas ner från: www.energy-pathways.org Intresserad? Kontakta Filip Johnsson 031-772 1449 Inger Hessel 031-772 1430
Chalmers University of Technology
Cost for energy efficiency measures – Swedish buildings SFD= Single Family Dwelling, MFD= Multi-Family Dwelling.
Matas et al., 2010
