Biomass in a Sustainable Energy System

Popular Abstract in Swedish Anvandningen av fossila branslen sasom kol, olja och naturgas svarar for mer an 70% av dagens globala utslapp av koldioxid vilket ar det storsta antropogena bidraget till vaxthuseffekten. Energieffektivisering och en okad anvandning av fornybara energislag, t ex bioenergi, ar tva nyckelstrategier for att minska utslappen av vaxthusgaser. Ett okat utnytttjande av bioenergi bor dock inte leda till att den lokala miljobelastningen okar. Snarare bor moderna bioenergisystem medfora att saval den globala som den lokala miljobelastningen minskar. I denna avhandling behandlas aspekter kring en okad anvandning av bioenergi i det svenska energisystemet. Moderna bioenergisystem bor vara baserade pa ett effektivt energi- och markutnyttjande, eftersom tillgangen pa bioenergi och produktiv mark ar begransad. Energiinsatsen for produktion och transport av avverkningsrester fran skogen (toppar och grenar) samt halm och energiskog (Salix) fran jordbruket motsvarar cirka 4-5% av den skordade biomassans energiinnehall. Motsvarande energiinsats vid produktion och transport av ettariga energigrodor ar hogre, mellan 15-35%. Salix har ocksa den hogsta nettoenergiskorden (energiskord minus energiinsats) per hektar och ar bland de olika energigrodorna i Sverige. Nettoutslappen av koldioxid fran fossila branslen som anvands vid dagens produktion och transport av avverkningsrester, halm och Salix motsvarar cirka 2-3% av de utslapp som sker fran en branslecykel baserat pa kol. Avverkningsrester och flerariga energigrodor som Salix och energigras kan produceras till laga kostnader jamfort med ettariga energigrodor och fossila branslen nar dagens svenska miljoskatter inkluderas. Nar bioenergi ersatter fossila branslen for el- och varmeproduktion fas generellt en storre och mer kostnadseffektiv koldioxidreduktion an nar biomassebaserade drivmedel ersatter bensin och diesel. Den framsta anledningen till detta ar lagre energiforluster vid omvandling av biomassa till el och varme an vid omvandling till drivmedel. Drivmedel fran cellulosahaltiga ravaror, t ex avverkningsrester och Salix, medfor en storre och mer kostnadseffektiv koldioxidreduktion an drivmedel fran ettariga energigrodor som t ex raps och vete. Det finns en stor potential att oka anvandningen av bioenergi i Sverige och biomassa kan bli den dominerande energikallan i framtiden. Dagens anvandning av bioenergi i Sverige om cirka 80 TWh per ar, vilket motsvarar cirka 15% av den totala energitillforseln, bedoms kunna oka till omkring 200 TWh per ar baserat pa de odlingsforhallanden som antas galla kring 2015. Den okade mangden biomassa i dessa potentialberakningar bestar till ungefar lika delar av avverkningsrester och flerariga energigrodor, framst Salix. Om denna mangd biomassa anvands for att ersatta fossila branslen kan dagens nettoutslapp av koldioxid fran Sverige halveras, forutsatt att energibehovet ar oforandrat. Ett okat uttag av avverkningsrester fran skogen bedoms endast i mindre omfattning paverka biodiversiteten, da uttaget antas huvudsakligen ske i barrskog efter slutavverkning. Andra generella atgarder inom skogsbruket sasom ett okat inslag av lovskog och gammal dod ved samt skydd av artrika biotoper bedoms vara betydligt viktigare for att bevara den biologiska mangfalden. En forutsattning for ett okat uttag av avverkningsrester ar dock att vedaska efter forbranning aterfors till skogen for att bibehalla skogsmarkens langsiktiga produktionsformaga. Odling av flerariga energigrodor kan utnyttjas for att minska jordbrukets miljobelastning i form av vaxthusgasemissioner, naringslackage och erosion. Dessutom kan Salix och energigras utnyttjas for rening av avloppsvatten, lakvatten och avloppsslam. Tungmetallhalten i akermark kan reduceras genom Salixodling. Genom att ta hansyn till dessa lokala miljovinster nar flerariga energigrodor ersatter ettariga livsmedelsgrodor kan vardet av energigrodorna oka och darmed deras konkurrenskraft gentemot andra branslen. Omkring 20 TWh biomassa skulle teoretiskt kunna produceras arligen till en genomsnittlig kostnad motsvarande mindre an halva dagens produktionskostnad nar vardet av minskad lokal miljobelastning inkluderas. Da forutsatts att odlingar som genererar hogst varde prioriteras och att hansyn tagits till att olika miljoforandringar kan fas pa samma odlingsplats. Det finns en god balans mellan potentiell regional produktion och anvandning av biomassa i Sverige nar bade uttag av avverkningsrester och odling av energigrodor beaktas. Detta medfor att framtida transportavstand for bioenergi inte behover bli langre an i genomsnitt cirka 40 kilometer. Dagens genomsnittliga transportavstand for bransleflis ligger kring 80 kilometer. Ny elproduktionskapacitet kan komma att behovas i framtiden och samproduktion av el och varme ar ett effektivt satt att omvandla biomassa. Separat el- och varmeproduktion medfor storre energiforluster. Cirka 22 TWh el beraknas kunna produceras arligen fran biomassa i Sverige genom samproduktion av el och varme i dagens befintliga fjarrvarmesystem. Denna potentiella elproduktion motsvarar cirka 30% av dagens karnkraftsproduktion. En lamplig strategi for att utnyttja bioenergi i Sverige kan darfor vara: (i) ersatta fossila branslen i befintliga varme- och kombinerade el- och varmeanlaggninger, (ii) oka samproduktionen av el och varme i fjarrvarmesystem i tatbefolkade omraden och i massaindustrin i skogsregioner, samt (iii) producera drivmedel i glesbefolkade omraden med overskott av biomassa. Det finns ett flertal faktorer som paverkar implementeringen av moderna bioenergisystem och sannolikt kravs ett antal olika incitament for att astakomma en storskalig implementering. Exempel ar konsistenta ekonomiska styrmedel som beaktar miljovinsterna bade vid produktion och anvandning av bioenergi, regler kring aterforing av vedaska, samt forbattrad information kring moderna bioenergisystem till saval biomasseproducenter som slutliga anvandare av varme, el och drivmedel. (Less)