För att ta fram en modell över drivmedelsproduktionen, från odling av alger till utvinnandet av det färdiga drivmedlet, utfördes först en litteraturstudie. Grunder till denna litteraturstudie hämtades främst från forskningsrapporter genom sökningar i vetenskapliga databaser, samt artiklar och texter funna via andra sökmotorer på Internet. Vidare har även uppslagsverk och encyklopedier, såsom Nationalencyklopedin, i viss mån använts.
4.1 Antaganden
För att kunna upprätta en modell över mikro- och makroalgsodlingen på den fiktiva ön, måste många antaganden göras. Dessa gäller exempelvis de förhållanden som råder på ön, vilket behov av
drivmedel som finns och prisuppskattningar av elektricitet.
4.1.1 Givna parametrar
En sammanfattning av de givna parametrar som finns för detta projekt följer i Tabell 12:
Tabell 12: Givna parametrar för den fiktiva ön
PARAMETER VÄRDE ENHET
Befolkning 100 000 personer
Yta 10 km²
Befolkningen på den fiktiva ön antas vidare ha en BNP per capita jämförbar med Sveriges, och inga andra naturresurser än de som där finns naturligt, finns att tillgå.
4.1.2 Odling
För både mikro- och makroalgsodlingen antas det att odling kommer kunna bedrivas året runt. Området för algodlingen antas för både mikro- och makroodlingen tillhöra ön, och därmed
tillkommer ingen kostnad för marken. För makroalgsodlingen antas att det finns ett lämpligt korallrev i närheten av den fiktiva ön, vilket möjliggör en avlång odling i önskat vädersträck. Det antas med andra ord att kvadraterna, om 5 x 5 pennrör, kan placeras i bredd, så att så många rör som möjligt befinner sig i uppström.
4.1.3 Densitet för drivmedel
Densitet för alla vätskor varierar med temperaturen, och det går därför inte att säga exakt vilken densitet de olika drivmedlen har. Det kommer därför uppskattas att densiteten för diesel är 814 kg/m3 (Statoil, 2012) och att densitet för etanol är 789 kg/m3 (Åberg, 2000).
4.1.4 Drivmedelsbehov för den fiktiva ön
För att kunna uppskatta vilken drivmedelskonsumtion som kan tänkas finnas på den fiktiva ön undersöks hur mycket drivmedel som konsumeras i Sverige respektive på Hawaii. Den fiktiva ön ska ha en levnadsstandard som är jämförbar med Sverige, och bör därför också ha ett jämförbart drivmedelsbehov. Dock kan man tänka sig att drivmedelskonsumtionen ser annorlunda ut på öar jämfört med på fastlandet, och då paralleller redan har dragits till Hawaii i andra sammanhang kommer därför även Hawaiis drivmedelskonsumtion att ligga till grund för den uppskattade drivmedelskonsumtionen för ön.
Diesel har ett energiinnehåll på 9,96 kWh/l medan motsvarande siffra för bensin är 9,04 kWh/l (Karlsson & Johansson, 2009). Det kommer därför att antas att motsvarande förhållanden gäller vid beräkningar av konsumtion av drivmedel, det vill säga att dieselförbrukningen per sträcka är ungefär
58
91 % av bensinförbrukningen. Etanol å andra sidan kräver generellt sett 20-30 % mer drivmedel per sträcka än bensin på grund av dess lägre energiinnehåll jämfört med bensin (Nationalencyklopedin, 2012). Det antas här att etanol kräver 25 % mer drivmedel per sträcka jämfört med bensin.
Tabell 13 visar en sammanfattning av den totala energikonsumtionen av transporter för Hawaii och Sverige, som sedan har omvandlats till respektive drivmedelstyp efter energiinnehåll:
Tabell 13: Bränsleåtgång för olika drivmedelstyper för Hawaii och Sverige (2005)
LAND TOTAL ENERGI FÖR TRANSPORTER (TWh/år) TOTAL ENERGI/CAPITA (kWh/år) BENSIN/CAPITA (l/år) DIESEL/CAPITA (l/år) ETANOL/CAPITA (l/år) Hawaii 37,7a 27 457b 3036 2756 3795 Sverige 96c 10 123d 1119 1016 1399 Källor: a US Energy Department (2012) b US Sensus bureau (2011) c Energiläget 2011 d Statistiska centralbyrån Som
Tabell 13 visar har Sverige en betydligt lägre drivmedelsåtgång per capita än Hawaii, vilket kan förklaras med att Hawaii är en ö, och därmed kräver mer drivmedel för transporter utanför landet. Den fiktiva ön antas också behöva drivmedel för transporter utanför ön. Dock är ön betydligt mindre till ytan än både Hawaii och Sverige, vilket borde leda till en betydligt mindre konsumtion för
transporter inom ön. En uppskattning om ett behov av 1500 l diesel per capita görs grundat på detta. Baserat på skillnaden i energiinnehåll motsvarar detta 2066 l etanol. Med en befolkning på 100 000 invånare bedöms alltså ön ha ett drivmedelsbehov av totalt 150 miljoner l diesel eller 206,6 miljoner l etanol. Med den antagna densiteten för respektive drivmedel enligt föregående avsnitt, motsvarar detta 122 100 ton biodiesel eller 162 993 ton etanol.
4.1.5 Kurser för dollar och euro
Då mycket av den litteraturstudie som ligger till grund för detta projekt är skriven på engelska och vänder sig till en internationell läsarkrets, står många prisangivelser i dollar. Självklart fluktuerar kurserna för dessa valutor, men i detta projekt används antagna kurser som utgångspunkt, ett dollarpris på 6,7 kronor och ett europris på 8,8 kronor grundade på aktuella kurser hämtade den 5 april, 2012 (Riksbanken, 2012).
4.1.6 Uppskattning av elpriser
En viktig del i kostnadsanalysen för att producera drivmedel från alger är att göra en prisuppskattning på elektricitet för den fiktiva ön. För att få en uppfattning om vilken prisbild som kan tänkas finnas på den fiktiva ön, görs jämförelser med Hawaii och Maldiverna.
En jämförelse mellan Hawaiis priser på elektricitet jämfört med övriga USA visar att Hawaii har ett betydligt högre pris än det genomsnittliga i USA för alla sektorer. Elpriset på Hawaii var år 2009 omkring 0,21 dollar/kWh (U.S. Energy Department 2012), vilket motsvarar 1,43 kr/kWh med den antagna dollarkursen i föregående avsnitt. Den stora skillnaden har flera förklaringar, bland andra att oljan som importeras till Hawaii från fastlandet för att framställa el har blivit dyrare jämfört med tidigare. Dessutom har Hawaii sex separata system för elförsörjning, en för varje ö med undantag
59
från öarna Niihau och Kahoolawe, vilket innebär att varje system är mycket litet jämfört med övriga system i USA, och därmed fås också ett högre elpris. (Hawaiian Electric Company 2012)
Maldiverna har ett elpris på mellan 0,15 och 0,25 dollar per kWh (van Alphen, van Sark & Hekkert, 2006). Detta motsvarar 1,01–1,68 kr/kWh med den uppskattade dollarkursen.
Med utgångspunkt från elpriserna på Hawaii och Maldiverna kommer elpriset på ön att uppskattas till 0,2 dollar/kWh, eller 1,34 kr/kWh, med den antagna dollarkursen.
4.1.6.1 Näringsrikt djupvatten från OTEC - samarbete
Mikroalgerna i detta projekt kommer att odlas i uppumpat vatten från 1000 m djup (se 3.1.2 ovan). I detta projekt antas det att en OTEC-anläggning, av samma typ och storlek som någon av de
anläggningar som beskrivs gå med vinst i Karkiainen och Reichel (2012) rapport, ligger i nära anslutning till mikroalgsbassängen. Vidare antas att ett samarbete mellan denna och odlingen möjliggör ett inköp av det djupvatten som pumpats upp och används av OTEC-anläggningen. Då denna OTEC-anläggning enligt rapporten går med vinst, även utan försäljning av vatten till algodlingen, antas det att inköpspriset inte kommer överstiga det som tillämpats vid liknande distribution på Hawaii. Priset kommer därför att uppskattas vara detsamma som det The Big Island Abalone Corporation (BIAC) köpte sitt uppumpade djupvatten för; 20 dollarcent/1000 gallon (se Litteraturstudien 2.7.3.2), vilket också är det pris som Karkiainen och Reichel (2012) använt i sina beräkningar. Detta motsvarar 0,00035 kr/l.
4.2 Begränsningar
Projektet undersöker hur drivmedel för öns behov kan utvinnas från alger. Den utreder inte huruvida det finns ett behov av olika typer av drivmedel på ön, utan det antas att öns behov kan täckas av endast en drivmedelstyp.
Vid utformningen av algodlingarna i detta projekt behövs kunskaper inom många områden så som kemi, biologi, hållfasthet och materiallära som författarna till viss del saknar. Därför är syftet med detta projekt inte att hitta den bästa metoden för varje steg i processen, från odlings- och
skördningsmetod till förädling av biomassa. Syftet begränsas till att ta fram en modell som bedöms som möjlig, vilken sedan analyseras och jämförs med andra alternativ. Detta är dessutom ett projekt som inte grundar sig i några nya empiriska undersökningar, utan data från tidigare forskning har hämtats och använts i den utsträckning det har varit möjligt att anpassa den till de förhållanden som gäller för den fiktiva ön. Detta har medfört att många antaganden gjorts, vilket lett till en viss osäkerhet i modellen.
4.2.1 Skapande av mikroalgsbassängen
Intentionen med detta projekt var inte att undersöka och finna det mest optimala materialet för tillverkning av mikroalgsbassängen och dess flytring, utan enbart att i modellen använda ett material som för detta ändamål kan tänkas vara passande.
Vidare berör inte modellen av mikroalgsodlingen någon förankringsanordning. Denna begränsning har gjorts då livstiden på alla komponenter i modellen har likställts med den beräknade
tsunamifrekvensen. De tunga cementblock som antas användas som dödviktsankare för bassängen (se Fallstudie 3.1.2.3) antas emellertid vara mer eller mindre oberörda av en tsunamivåg. Oavsett om
60
de förflyttas något antas de kunna återfinnas, och därmed även återanvändas, vid omstart av odlingen.
4.2.2 Skapande av makroalgsodlingen
Detta projekt berör inte några faktorer, som ingår i den pennrörs-odlingsmetod som använts vid skapandet av detta projekts makroalgsodling, utöver de som berörts av Glenn och Doty (1990) i deras rapport (se Litteraturstudie 2.4.2.3).