Sveriges framtida energiförsörjning: Bioenergins rollav professor Per Olof Nilsson Föredrag vid symposium i Akademien den 16 mars 2000.
Bioenergin stod år 1998 för 92 TWh eller 19 procent av den totala svenska energitillförseln. Med nuvarande ekonomiska förutsättningar är en ökning till nivån 150 TWh år 2020 fullt möjlig och av miljömässiga och ekonomiska skäl till och med önskvärd. Den helt dominerande delen av bioenergin kommer från skogen där också ökningspotentialen för de närmaste decennierna är störst, men även avfall och kanske också energigrödor och torv kan få ökad betydelse. Energitillförselns utveckling i Sverige sedan år 1970Den totala energitillförseln till det svenska samhället har under de senaste 28 åren pendlat kring 450 TWh per år, spillvärmen från kärnkraften oräknad, se figur 1. Drygt en tredjedel av den tillförda energin år 1998 tillgodosågs med hjälp av inhemska, förnybara energikällor (biobränslen, vattenkraft och spillvärme). Sverige är alltså starkt importberoende när det gäller energi: 75 procent av alla bränslen och 50 procent av all el - den del som genereras med uranbränsle i kärnkraftverk - tas in från utlandet. Med undantag för en mindre del biobränslen, omkring 7-9 TWh, är de importerade bränslena ändliga och bidrar till de globala miljöproblemen genom utvinningen av råvaran och genom sina restprodukter. På sikt måste de ersättas med förnybara energislag som sol, vind och biomassa. Utvecklingen sedan 1970 har kännetecknats av att:
Biomassa och bioenergiBioenergi är ett samlingsbegrepp för alla energibärare med biomassa som utgångsmaterial; se figur 2. Energibäraren kan ha omvandlats genom t ex någon kemisk process eller annan användning. "Bio" kommer av det grekiska ordet bi'os, som betyder liv. Biomassa betyder således "levande massa" och innefattar den levande, men ofta också den nyligen avdöda, fysikaliska massan hos organismer inom ett visst område. Biobränslen är bränslen bestående av biomassa, t ex ved, halm, torv, och bark. Även massaindustrins lutar, där en stor del av vedens lignin har lösts ut, liksom slakteri- och hushållsavfall och dynga betraktas som bioenergi. Biobränslen är alltså en mycket heterogen grupp bränslen jämfört med t ex olja eller kol. Olika typer av energibärare kan produceras av trädbiomassa, nämligen:
Vanligast är att använda bränslet i form av flis, men under senare tid har användningen av briketter och pellets ökat kraftigt. Dessa bränslen kan användas i både stora och små anläggningar ner till villapannors storlek. Miljövärdena är goda även vid småskalig förbränning, vilket gör det möjligt att använda biobränslen i tätort. Så här användes bioenergin år 1998Under år 1998 uppgick användningen av biobränslen till cirka 92 TWh motsvarande 19 procent av den totala energitillförseln. Fördelningen på bränsleslag och användningsområden visas i tabell 1.
BränsleslagDen helt övervägande delen, cirka 80 TWh, var bränslen med skogligt ursprung, fördelade på 44,4 TWh trädbränslen, 34,3 TWh avlutar från massaindustrin och 1,6 TWh tallbeckolja. Avfall har använts för fjärrvärmeproduktion sedan 1970-talet och användningen ligger i dag på cirka 5 TWh per år. Förbättrad källsortering kan minska den potentiella mängden hushållsavfall som kan utnyttjas till förbränning, men i dag överstiger tillgången på brännbart avfall förbränningskapaciteten. Torvanvändningen var 3,1 TWh vilket är 0,1 TWh lägre än året innan. Produktionen är väderberoende och varierar därför mellan åren. År 1998 uppgick skörden till 380 000 kubikmeter vilket är mycket lägre än genomsnittsskörden under 1990-talet. Vid goda skördeår byggs lager upp för framtida användning om skörden skulle bli sämre. Energigrödor, t ex energiskog och energigräs, har använts sedan början av 1990-talet men användningen är fortfarande relativt begränsad. Användningen av halm som bränsle är också marginell. Under 1998 användes cirka 0,10 TWh energiskogsbränsle, medan halm och energigräs användes i mindre mängder. En relativt omfattande kommersiell import av biobränslen förekommer i form av t ex återvunnet trädbränsle, tallbeckolja, olivkärnekross och torv. Kvantiteterna, som är svåruppskattade, har ökat de senaste åren och beräknas ligga någonstans mellan 7 och 9 TWh per år. AnvändningsområdenSkogsindustrinSkogsindustrin, d v s massa- och pappersindustrin, sågverken och övrig träindustri har under lång tid använt trädbränslen för att utvinna energi. Mycket av teknologin för hantering och förbränning av trädbränslen har sina rötter i skogsindustrin och i utrustningsindustri med anknytning till branschen. Skogsindustrin är den industrisektor som använder mest energi. Men skogsindustrin genererar även energi i sina processer. Vid tillverkningen av mekanisk massa för bl a tidningspapper används mer elenergi än vad skogsindustrin själv kan producera. Vid tillverkning av sulfatmassa och i sågverk uppstår däremot ofta ett nettoöverskott på energi. Skogsindustrin genererar nära 50 TWh energi per år ur egna biprodukter. Av detta härrör cirka 34 TWh från massaindustrins avlutar, som är en restprodukt vid sulfatmassakokningen. Återstoden fördelas ungefär lika mellan massa- och pappersindustrins bark samt spån och bark i sågverken. Vissa överskottskvantiteter av bränslen säljs, framför allt till fjärrvärmesektorn. Användningen av trädbränslen inom skogsindustrin har varit konstant under den senaste tioårsperioden med vissa variationer relaterade till förändringar av produktionsvolymen. Det finns möjlighet att öka användningen ytterligare genom att ersätta olja i massa/pappersindustrin. Samtidigt kan den interna trädbränsleanvändningen effektiviseras. Fjärrvärme och kraftvärmeI Sverige finns cirka 200 företag som producerar och distribuerar värme i fjärrvärmenät. Vissa större anläggningar, kraftvärmeverken, producerar både el och värme. Den totala energiinsatsen för fjärrvärmesektorn är cirka 50 TWh. Biobränslen är den största enskilda bränslekategorin och uppgick år 1998 till nära 24 TWh. Av detta utgör trädbränslen knappt 14 TWh. Eldning i villor och småhusI Sverige finns cirka 1,7 miljoner villor och småhus. För uppvärmning och varmvatten används drygt 50 TWh bränslen och el. Förutsättningarna för uppvärmning av villor och småhus varierar i hög grad mellan bland annat förorter i storstäder, tätortsbebyggelse i övrigt, lantgårdar och fritidshus. Energianvändningen för uppvärmning omfattar ett brett spektrum av olika energikällor, energibärare och uppvärmningssätt, se tabell 2.
Användningen av trädbränslen i villor och småhus uppgår till cirka 11 TWh. Huvuddelen av trädbränslet utgörs av traditionell brännved, mindre delar av flis och pellets. Användningen av förädlade biobränslen (pellets och briketter) uppgick till 0,5 TWh år 1998. Den årliga användningen av trädbränslen inom småhussektorn har varit oförändrad under den senaste tioårsperioden, trots att ett stort antal nya anläggningar för trädbränsleeldning har tillkommit. Moderna anläggningar är alltså effektivare än gamla vad gäller bränsleförbrukningen och rökgaserna innehåller dessutom betydligt lägre halter av ämnen som kan innebära miljö- och hälsorisker. Med ovanstående tabell som underlag kan man beräkna att olja utnyttjas för uppvärmning med cirka 15 TWh och el med cirka 20 TWh. Det finns sålunda ett stort utrymme för trädbränslen att expandera genom att ersätta olja och el. Detta kan i huvudsak ske på två sätt:
EkonomiBioenergin har vissa särdrag i förhållande till andra energislag:
PrisutvecklingSedan mitten på 1970-talet har trädbränsleanvändningen ökat mycket kraftigt. Trots detta har priset sjunkit i avsevärd grad. Den ekonomiska utvecklingen inom trädbränsleförsörjningen illustreras i figur 3 och figur 4. Figur 4 visar utvecklingen inom fjärrvärmesektorn under de senaste 25 åren. Prisutvecklingen uttrycks i figuren i reala termer, d v s i fast penningvärde. Priset i dag ligger på en nivå motsvarande en tredjedel av det pris som gällde när trädbränsleförsörjningen till värmeverken började komma i gång och de första kontrakten tecknades. Denna trend, som alltså går i motsatt riktning i förhållande till den som vanligen anses gälla för prisbildning, kan förklaras med att verksamheten successivt rationaliserats; tekniken har utvecklats och systemen effektiviserats, vilket lett till lägre produktionskostnader. Av den nedre figuren framgår också att priset på trädbränslen till värmeverkssektorn ligger på en nivå som inte avviker markant från priserna på kol och olja. Trädbränslen ligger något högre än kolpriset och lägre än priset på lätt eldningsolja. Om man i stället jämför med priset på beskattade fossila bränslen, är trädbränslepriset mindre än hälften av priset på fossila bränslen. Att priset på trädbränslen är lägre än vad som gäller för konkurrerande fossila bränslen kan förklaras med att konkurrensen på trädbränslemarknaden är intensiv och att trädbränslen konkurrerar med andra biobränslen och torv, inte i första hand med fossila bränslen. Det bör tilläggas att investerings- och driftskostnader för oljeanläggningar är lägre än för trädbränslebaserade anläggningar och att detta förhållande i viss mån påverkar jämförelsen mellan olja och trädbränslen av totalkostnaden för energigenerering. Kapital- och driftskostnader för kolanläggningar ligger däremot på samma nivå som för trädbränsleanläggningar. Sammanfattningsvis och generellt är det emellertid otvetydigt att trädbränslen har en stark ekonomisk konkurrenskraft inom värmesektorn gentemot fossila bränslen. PrisbildningPrisbildningen är olika för olika trädbränslesortiment. När det gäller skogsindustrins biprodukter, spån och bark, sätts priset i första hand av tillgång och efterfrågan, och utbudet påverkas knappast av prisnivån. Priset på grot, däremot, bestäms huvudsakligen av produktionskostnaderna för bränslet. Utbudet av grot påverkas kraftigt av prisnivån. Priser och prisstruktur år 1999 framgår av tabell 3.
StyrmedelUnder den senaste femårsperioden har de viktigaste politiska styrmedlen för att främja bl.a. trädbränslen varit beskattning av fossila bränslen. Dessutom har, liksom under tidigare perioder, vissa investeringsstöd på trädbränslesidan kunnat utverkas. Även stöd till forskning och utveckling av trädbränslen kan räknas in bland styrmedlen liksom stöd till utbildning, information och rådgivning.
Skatter och avgifter år 1999 framgår av tabell 4. Vad gäller beskattningen av fossila bränslen, de så kallade miljöavgifterna, är de svåröverskådliga. Flera olika principer tillämpas samtidigt inom energisystemet:
Energibeskattningens komplexa struktur har inneburit anpassningssvårigheter och ibland nästan absurda skillnader i praktiskt handlande mellan olika energiföretag på grund av deras olika skatteförutsättningar. Försök görs från statsmakternas sida att skapa ett mera rationellt energiskattesystem. Svårigheterna att komma till rätta med problemen är av politisk natur: energiskatter kommer ofta upp som en del i partiernas förhandlingar om den allmänna ekonomiska politiken. Besluten om energiskatterna påverkas därför ofta av omständigheter som inte har direkt med energisektorn att göra.
Arbetskraftsbehov och sysselsättningArbetskraftsbehovet varierar mellan olika typer av bränslen, vilket framgår av tabell 5. För oförädlade trädbränslen ger biprodukter färre arbetstillfällen än grot. Att ta omhand grenar och toppar kräver en arbetsinsats motsvarande knappt 200 manår/TWh medan industriella biprodukter kräver cirka 40 manår/TWh. Att förädla trädbränsle från i huvudsak industriella biprodukter tar ytterligare cirka 200 manår/TWh. Sammantaget genererar trädbränsle i dag ungefär 4 000 årsverken. Uppskattningsvis tillkommer lika många arbeten indirekt genom att trädbränsleproduktionen för med sig annan verksamhet runtomkring som tillverkning av pannor och brännare, servicefunktioner m m. Effektiviseringen av produktionssystemen har varit kraftfull och medfört att arbetskraftsbehovet per producerad energienhet har gått ner. Den snabbt ökande användningen har emellertid fört med sig att sysselsättningen inom trädbränslesektorn ökat i absoluta tal. Totalt sett har alltså antalet arbetstillfällen inom branschen blivit fler. UtvecklingsmöjligheterDet finns sedan länge goda statistiska uppgifter om Sveriges skogar. Dessa data kan användas för konsekvensberäkningar över olika avverkningsalternativ och strategier för den framtida och skogsskötseln. En speciell studie över hur stora mängder skogsbränslen som finns tillgängliga i Sverige med hänsyn till bruttoavverkning, ekologiska och tekniska begränsningar och ekonomiska förutsättningar har gjorts av Lönner m fl 1998. [5] Den är baserad på Riksskogstaxeringens data. De viktigaste förutsättningarna och resultaten redovisas i följande avsnitt. Ekologiska begränsningarUttaget av trädbränslen omfattas av samma krav och regler som gäller för skogsavverkningar i allmänhet. Från år 1986 tills nyligen gällde dessutom Skogsstyrelsens allmänna råd om begränsning vid uttag av träddelar utöver stamvirke på skogsmark. De nya reglerna [6] grundas på en omfattande miljökonsekvensbeskrivning [7] och släpper i stort sett trädbränsleanvändningen fri förutsatt att askåterföring eller kompensationsgödsling tillämpas. Med denna reservation i minnet kan alltså trädbränslen principiellt tas ut i de bestånd och på de trakter där det är möjligt att bedriva normalt skogsbruk. Ibland framförs synpunkten att kravet på askåterföring skulle medföra kostnader av en sådan storleksordning att skörd av grenar och toppar inte blir ekonomiskt möjlig. Praktiska försök hos t ex Falu Värmeverk visar att så inte är fallet. Vid en rationell uppläggning av organisation, teknik och normer för kostnadsfördelningen är kostnaderna inte högre än 5-10 kr/MWh att jämföras med en total kostnad för bränslet på nivån 100-120 kr/MWh. Tekniska begränsningarEn rad tekniska begränsningar gör att de praktiskt möjliga uttagen blir åtskilligt lägre än de teoretiskt sett möjliga. Det rör sig om för små eller svåråtkomliga avverkningstrakter eller sådana där koncentrationen av grot blir för liten. Vidare förekommer alltid spill av olika slag.
Totala bränsletillgångarBruttotillgången av alla sortiment uppgår till 26,8 miljoner ton torrsubstans; se tabell 6. De ekologiska begränsningarna medför en reduktion med drygt 2 miljoner ton (cirka 8 procent av bruttotillgången). De tekniska begränsningarna reducerar tillgången med ytterligare 5,4 miljoner ton. Kvar blir 19,3 miljoner ton vilket motsvarar drygt 70 procent av bruttotillgången. Av denna utnyttjades drygt 8 miljoner ton år 1995. Outnyttjad potential var alltså cirka 11 miljoner ton. År 1998 låg uttagsnivån kvar på samma nivå. Den kraftiga ökningen de senaste åren har framför allt skett genom import. Av den ekologiskt och tekniskt tillgängliga outnyttjade kvantiteten utgjordes ungefär hälften av grot i slutavverkning, 15 procent av träd i ungskogsgallring, 20 procent av grot i äldre gallring och resten vrak och återvunnet trädbränsle. Hur mycket av denna potential som kan utnyttjas beror på de ekonomiska förutsättningarna. En beräkning av kostnaderna för olika sortiment, sammanställda i figur 5 visar att volymer motsvarande cirka 80 TWh är tillgängliga till en kostnad under 115 kronor per MWh. Inom ramen för nuvarande ekonomiska förutsättningar finns det stora möjligheter att ge bio-bränslena ökat utrymme i energitillförseln. Den största ökningspotentialen finns i form av grenar och toppar, grot, från skogsavverkningar och småträd i ungskogsgallringar, tillsammans cirka 40 TWh. Torv skördas i blygsam skala i förhållande till resursens storlek. En viss ökning av torvbrytningen med cirka 10 TWh kan ske utan att miljökrav behöver eftersättas. Energigrödor tycks kunna fungera som "ekologiska filter" för upptag av tungmetaller ur jorden och det är fullt möjligt att detta tilläggsvärde ger ekonomiska möjligheter att expandera avfall som läggs på deponi kan tänkas leda till en ökning med cirka 5 TWh. Sammantaget tycks en ökning från nuvarande nivå på drygt 90 TWh/år till cirka 150 TWh år 2020 vara ganska trolig; se tabell 7. Denna nivå motsvarar cirka 2/3 av nuvarande tillförsel av process- och komfortvärme. Ökningstakten i detta scenario skulle vara cirka 3 TWh/år, vilket ligger nära nu rådande förhållanden.
Referenser
LitteraturEgnell, G; Nohrstedt, H-Ö; Weslien, J; Westling, O; Örlander, G: Miljökonsekvensbeskrivning (MKB) av skogsbränsleuttag, asktillförsel och övrig näringskompensation, Skogsstyrelsen, Jönköping 1998. Energiläget 1999. Energimyndigheten, Box 310, 631 04 Eskilstuna. Telefon: 016-544 20 00; telefax: 016-544 20 99; http://www.stem.se. Lönner, G; Danielsson, B-O; Vikinge, B; Parikka, M; Hektor, B; Nilsson, P O: Kostnader och tillgänglighet för skogsbränslen på medellång sikt, Sveriges lantbruksuniversitet, Institutionen för skog-industri-marknad-studier, Rapport nr 51, Uppsala 1998. Nilsson, P O (red): Energi från skogen, SLU Kontakt 9, Uppsala 1999. Distribution: SLU Publikationstjänst, Box 7075, 750 07 Uppsala. Telefon: 018-67 11 00; telefax: 018-67 28 54; e-post: publikationstjanst@slu.se. Prisblad för biobränslen, torv m m, nr 2 1999, Energimyndigheten, Eskilstuna, http://www.stem.se. Prisblad för biobränslen, torv m m, nr 1 2000, Energimyndigheten, Eskilstuna, http://www.stem.se. Stridsberg, S: Biobränslenas sysselsättningseffekt, Vattenfall AB, Projekt Uthålliga Energilösningar, Rapport 1998/1, Stockholm 1998. Skogsstyrelsens allmänna råd om begränsning vid uttag av träddelar utöver stamvirke på skogsmark, Skogsstyrelsen, SKSFS 1986:1, Jönköping 1986. Skogsbränsleuttag och kompensationsgödsling, Rekommendationer från Skogsstyrelsen, Jönköping 1999.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
;){kind=link}
;){kind=link}
;){kind=link}
;){kind=link}
;){kind=link}