Hantering av el
(och annan energi) i LCA
Cecilia Sundberg
Institutionen för energi och teknik
Innehåll
1. Primärenergi 2. Medelel
3. Marginalel 4. Transporter
Hur hanteras energiresurser i LCA?
Begreppet primärenergi
System
Resursanvändning Miljöpåverkande utsläpp
Energi (MJ)
Energi av olika slag:
El
Värme (temperatur)
Drivmedel (bensin, etanol) m.m.
Energi från olika källor Kol, olja, naturgas
Sol, vind, vatten, geovärme Biobränslen
m.m.
Hur hanterar man det här?
Miljöpåverkande utsläpp
System Resursanvändning
kraftverk
pelletspanna
raffinaderi
bensin el
värme
pelletsfabrik
stenkol trä
råolja
Primärenergi = Energi som utvinns eller infångas direkt från naturen
IEA. Energy statistics manual
NGLs = natural gas liquids
Slutsats 1 - Energiresurser
• Användning av energiresurser i LCA behöver beskrivas med två variabler
• Primärenergi
• Icke-förnybara energiresurser
Primärenergi – exempel
Energiinnehåll innan utvinning
Utvinning och bearbetning
Elproduktion
Distribution
El till konsument
0 20 40 60 80 100
Energiförluster vid elproduktion med naturgas
• Mer än 60% förloras
• För kolkraftvärme förloras ca 40 %
Primärenergi
Primärenergifaktorer
• Svensk elmix 1,79
• Europa > 2
• Fjärrvärme 0,8-0,9
Källa: SOU 2008:25
Produktion av svensk elmix
Vatten Vind Uran
Kol, olja, gas
1 kWh el på svenska elnätet 1,79 kWh
primärenergi
Hur kan fjärrvärmens
primärenergi vara så låg?
En del fjärrvärme produceras i kraftvärmeanläggningar
Allokering enligt alternativproduktionsmetoden: fördelar utsläppen mellan el och värme baserat på om motsvarande mängd el
och värme hade producerats i separata produktionsanläggningar:
-el producerad i en kondensanläggning -värme i en hetvattenanläggning.
Källa: Svensk fjärrvärme. Miljövärdering 2012
Guide för allokering i kraftvärmeverk och fjärrvärmens elanvändning
El från olika källor har väldigt olika miljöpåverkan!
0 200 400 600 800 1000
g CO2- ekv./kWh
Slutsats 2 – Energins miljöpåverkan
• För att beräkna miljöpåverkan från
energianvändning måste man ange vilken typ av energikälla som används (primärenergikälla)
Vilken elproduktion ska man anta i LCA?
marginal-el och medel-el
Marginal-el
• den elproduktion som försvinner
• vid en reduktion av elanvändningen
• eller vid tillkommande elproduktion.
• Begreppet gäller också för det motsatta:
• den produktion som tillkommer
• vid en ökning av elanvändningen
• eller vid avveckling av elproduktion.
Medel-el eller marginal-el:
Grundregel
• Bokföring: använd medel-el
• Konsekvensanalys: använd marginal-el
• Rekommendation från energimyndigheten:
• Beräkningar med marginalel ska användas i alla beslutssituationer
Medel-el
Inom vilket geografiskt område?
Över vilken tidsperiod?
Först lite om
Elproduktion och –handel
Nordisk elmix
Emmy Petersson, 2013. Lantbruket som energiproducent.
Examensarbete inst. energi och teknik, SLU
Medelvärde 2004-2011
Elproduktion i Norden
Elproduktion i Europa
Elproduktion 2013:
50% fossil värmekraft 27% kärnkraft
12% vattenkraft 8% vindkraft 3% övrigt
Sol-el ej redovisat i statistiken
Källa: Eurostat
Elöverföring
4 elhandelsområden i Sverige
Orsak: begränsad överföringskapacitet från norr till söder
Elmarknaden
(Gode et al 2009)
Gode m.fl. 2009. Miljövärdering av el ur systemperspektiv – en vägledning för hållbar utveckling
Miljöpåverkan från medel-el
• Produktionsmix =
ursprungsmärkt el + restmix
Ursprungsmärkt el : vindkraftsel, Bra-Miljöval-el etc.
Standardisering och reglering (EU-direktiv) av
ursprungsmärkning har kommit de senaste 2-3 åren
Nordisk residualmix 2011
Källa: Svensk Energi, beräknat enligt EPEDs modell 291 g CO2-ekvivalenter per kWh el
Ursprungsmix för elleveranser utan känt ursprung
Slutsats 3: medel-el
• För användning av medel-el i Sverige bör i första hand nordisk el-mix användas
• Bra information om nordisk el-mix finns i
Emmy Petersson, 2013. Lantbruket som energiproducent.
Examensarbete inst. energi och teknik, SLU
• I princip bör man använda residual-mix om elen inte är ursprungsmärkt. I praktiken kan det vara svårt att hitta data på residual-mix
Vilken energikälla är
marginal-el?
Marginalel i LCA
• Konsekvens-LCA
• Beskriver en förändring i material- och energiflöden
• Därför används marginaldata
• Hur hittar man rätt marginaldata i dynamiska system?
• Systemgränser
• Tidsaspekten
• Osäkerheter
Marginal-el: Tidsperspektiv
Kortsiktigt (driftsmarginal) => spetsproduktion
Idag
I ett längre perspektiv
Långsiktigt (utbyggnadsmarginal)=> nyinvesteringar
Idag
I ett längre perspektiv
Vilken produktion är kortsiktig marginalel?
1. Den bör ha de högsta rörliga kostnaderna av de tekniker som i normalfallet används.
2. Den bör ha kapacitet att minska eller öka energiproduktionen i stor omfattning.
3. Den bör på årsbasis variera med efterfrågan och utbud på elmarknaden.
Slutsats 4: Sol, vind och vatten är inte kortsiktig marginal-el
Därför att:
• Sol, vind och vatten har låga rörliga kostnader
• Vattenkraftens omfattning på årsbasis beror av vattentillgången, inte efterfrågan
• Sol- och vindkraftsproduktionen styrs inte heller av efterfrågan
Kortsiktig marginalel – Ganska lättbedömt!
(Gode et al 2009)
The future is irreducibly uncertain, while the
electricity supply system is dynamic and evolving (Curran et al 2002)
No unambiguous marginal effects can be identified for electricity, heat or fuel (Energimyndigheten,
2010)
Långsiktig marginalel -
Svårbedömt!
Dynamisk modellering
Energyplan www.Energyplan.eu
NELSON
m.fl.
Inputdata:
Elpriser, utsläppspriser…
Resurser och begränsningar
Policies
Resultat:
Ofta kol/naturgas
Mix som inkluderar kol/naturgas/vind
Komplex marginalel
Beror starkt på inputdata (givetvis)
Energipolicy
Handel med utsläppsrätter och utsläppstak i Europa = 100% förnybart på marginalen? (Finnveden 2009)
Gröna certifikat ger 10% förnybart?
Europeisk energipolicy(20-20-20 målen) = 20-30%
förnybart?
Planerade investeringar
Ny kraftvärme- och värmeproduktion domineras av naturgas(Kjärstad & Johnsson 2007)
Total kapacitet domineras av vind och naturgas (EWEA 2009)
Långsiktig marginalel
Nyinstallerad effekt i EU (2009) i MW
naturgas vind
kol sol
kärnkraft
Resultat kontra verklighet
• Studiens mål – var kritisk!
• LCA kan missbrukas!
• Bränslepriserna fluktuerar
• Volatil marknad
• Pris på utsläppsrätter fluktuerar
• Volatil marknad
• Policyåtgärder har inte alltid avsedd effekt
• Absolut inte…
• Känslighetsanalys viktigt!
• Spelar antaganden om el stor roll för resultatet i min studie?
Slutsats 5: Marginal-el och osäkerhet
• Antaganden om långsiktig marginal-el är osäkra
• Känslighetsanalys viktigt!
• Känslighetsanalys svarar bland annat på frågan:
• Spelar antaganden om el stor roll för resultatet i min studie?
Transporter
• Kursboken kapitel 3.2.5
• Data:
• NTMcalc (www.transportmeasures.org)
Referenser
Kursboken kapitel 3.2.5
Gode m.fl. 2009. Miljövärdering av el ur systemperspektiv – en vägledning för hållbar utveckling
http://www.ivl.se/webdav/files/B-rapporter/B1882.pdf
Svensk fjärrvärme. Miljövärdering 2012 - Guide för allokering i kraftvärmeverk och fjärrvärmens elanvändning
http://www.svenskfjarrvarme.se/Global/Rapporter%20och%20dokument%20IN TE%20Fj%c3%a4rrsyn/Ovriga_rapporter/Miljo/Milj%c3%b6v%c3%a4rdering%
202012,%20Guide%20f%c3%b6r%20allokering%20i%20kraftv%c3%a4rmever k%20och%20fj%c3%a4rrv%c3%a4rmens%20elanv%c3%a4dning.pdf
Svensk energi. Vägledning om ursprungsmärkning. (2012-07-10)
http://www.svenskenergi.se/upload/Vi%20arbetar%20med/Handel&Försäljning/Filer /Ursprungsmärkning/Vägl%20ursprungsmärkning%20%2020120710_inkl%20b ilagor.pdf
