Gasinfrastruktur för transporter – risk för fossil inlåsning?
I samarbete med
Johan Benjaminsson Maj 2013 Gasefuels AB
Innehåll
Gasinfrastruktur för transporter – risk för fossil inlåsning? ... 1
1 Inledning ... 3
2 Infrastruktur ... 4
2.1 Fordonsgas till transporter – från fossilt till mestadels förnybart ... 4
2.2 Gasinfrastruktur i Sverige ... 5
2.3 Distribution av fordonsgas ... 6
3 Biogaspotential... 8
3.1 Potential för ökad biogasproduktion ... 8
3.2 Förgasningstekniken ökar biogasvolymen ...10
3.3 ”Power-to-gas” – förnybar el blir förnybar gas ...10
3.4 Gasinfrastruktur underlättar infasning av förnybara bränslen ...11
3.5 Inmatning av biogas på nätet ...14
4 Marknad och styrmedel ...16
4.1 Naturgasen utmanas av förnybar energi ...16
4.2 Klimatmål, ”grön” efterfrågan och styrmedel ...17
5 Sammanfattning och diskussion ...17
Bilaga 1
1 Inledning
Det förekommer i klimat- och energidebatten ibland påståenden om att en utbyggnad av gasinfrastruktur leder till att beroendet av fossil naturgas ökar. Inlåsningseffekter påstås försvåra övergången till förnybara energislag. Det påstås även att biogaspotentialen är så liten att den endast kan ersätta en liten del av naturgasen1.
I direktivet till Utredningen om Fossilfri Fordonstrafik framgår att utredaren ska analysera i vilken grad handlingsalternativ och åtgärder ger en fastlåsning i vissa tekniker eller energibärare.2 Därför finns skäl att belysa naturgasens roll i relation till biogasen inom fordonssektorn.
Påståendet om fossil inlåsning kan granskas och ifrågasättas utifrån olika perspektiv, exempelvis:
Infrastruktur: Gasinfrastrukturen är densamma för naturgas som för biogas. Molekylerna är desamma, även om de har fossilt respektive förnybart ursprung. Det finns därför inte direkta tekniska hinder för att ersätta naturgas med biogas i ledningsnätet. Transport av gas, i
komprimerad eller flytande form, på lastbil är i dag ett kostnadseffektivt alternativ till rörbunden distribution. En effektiv distribution av gas består i dag främst av lokal och regional
rördistribution, kompletterad med lastbilstransporter för att skapa ett större kundunderlag.
Biogaspotential: Biogasproduktionen är i dag begränsad, men den stegvis ökade produktionen har gjort att fordonsgasen har gått från att vara helt fossil till att vara mestadels förnybar. Denna positiva utveckling kan fortsätta om den stora realiserbara biogaspotentialen förverkligas. Med rätt förutsättningar kan förgasningstekniken, som bland annat kan producera biogas från skogsavfall, få genomslag under kommande år. Då kan andelen biogas i hela transportsektorn öka ytterligare.
Marknad och styrmedel: Offensiva klimatmål, och en tydlig ”grön” kundefterfrågan, styr i dag aktörerna på såväl energi- som fordonsmarknaden. Att gradvis fasa ut fossila bränslen är ett övergripande mål för alla aktörer. Detta gäller naturligtvis också gasbranschen som inom Energigas Sveriges ram satt upp målet om en helt förnybar gasförsörjning till landtransporter år 2030. För att uppnå de förnybara målen räcker det inte bara med tydliga målsättningar från branschens sida. Utan långsiktiga styrmedel och signaler från politikens sida kan inte fossila bränslen ersättas med förnybara. Vi har sett det inom fjärrvärme- och kraftvärmesektorn. Det gäller i högsta grad också transportsektorn.
Denna rapport – Gasinfrastruktur för transporter – risk för fossil inlåsning? – kommer att diskutera perspektiven ovan och även ta upp frågan om fossil inlåsning i ett historiskt perspektiv3. Begreppet gasinfrastruktur är i detta sammanhang ett samlingsnamn för olika former av transportering av gas, via rör eller flak på lastbil, och för tankning av fordon eller bunkring av fartyg.
Inledningsvis beskrivs kort fordonsgasens utveckling i Sverige. Från att ha varit helt fossilt baserad i början av 1990-talet är den i dag mestadels förnybar. Därefter beskrivs infrastrukturen för fordonsgas och hur rördistribution och flaktransporter i dag samverkar för att tillsammans skapa effektiva system för distribution.
1 http://www.naturvardsverket.se/Documents/publikationer/620-5701-4.pdf
2 Kommittédirektiv ”Fossiloberoende fordonsflotta – ett steg på vägen mot nettonollutsläpp av växthusgaser”, Dir 2012:78. Läs mer på: http://www.sou.gov.se/sb/d/17384/a/213332
3 Se matris i bilaga 1.
I följande avsnitt beskrivs biogaspotentialen. Nya studier visar att den realiserbara potentialen är betydligt större än vad som hittills redovisats av bland annat Energimyndigheten4. Därefter beskrivs hur
gasinfrastrukturen kan vara ett stöd för ökad produktion och avsättning av biogas. Avslutningsvis beskrivs den viktiga roll som offensiva klimatmål och en tydlig ”grön” kundefterfrågan har för att öka andelen förnybara bränslen. Politikens långsiktiga styrmedel är i sammanhanget avgörande.
Rapporten avslutas med en sammanfattning och diskussion. I matrisen i bilaga 1 ges en översiktlig bild av de centrala perspektiv som tas upp, med jämförelser över tid.
2 Infrastruktur
2.1 Fordonsgas till transporter – från fossilt till mestadels förnybart
Fordonsgas är samlingsnamnet för naturgas och biogas när det används som fordonsbränsle. Det har funnits på den svenska marknaden sedan tidigt 1990-tal. I början var fordonsgasen nästan helt fossilt baserad och användes främst i bussar. I takt med att biogasproduktionen har ökat har också den förnybara delen i fordonsgasmixen ökat till att i dag vara mestadels förnybar. Riksgenomsnittet för fordonsgasmixen är 60 procent biogas och 40 procent naturgas. Det finns dock lokala variationer där biogasdelen kan vara större.
I Figur 1 visas utvecklingen av biogas och naturgas till transportsektorn. Leveranserna av naturgas och biogas har ökat för varje år, men sedan 2006 har andelen biogas varit större än naturgasdelen i
fordonsgasmixen. Sammanlagt levererades år 2012 cirka 1,4 TWh fordonsgas, vilket kan jämföras med den totala energianvändningen för inrikes transporter på 92 TWh.
Figur 1 Naturgas och biogas till transportsektorn
Figur 2 på nästa sida visar en länsvis fördelning av fordonsgasanvändningen under 2012. Län med störst användning av biogas använder även mest naturgas. Oberoende av närheten till naturgasnätet ser de flesta regioner ut att ha en naturgasandel på 10-50 procent i fordonsgasen. Det visar att närhet till rörbunden distribution inte är en avgörande faktor för att kunna försörja en lokal flotta med fordonsgas.
4 Se Förslag till en sektorsövergripande biogasstrategi. ER Slutrapport 2010:23:
http://www.energimyndigheten.se/Global/Press/Pressmeddelanden/Biogas_Slutrapport_final30aug2.pdf 0
100 200 300 400 500 600 700 800 900
1995 2000 2005 2010
GWh/år Biogas till fordon
GWh/år
Naturgas till fordon GWh/år
Komplettering till rörbunden distribution med flaktransporter på lastbil är därmed en viktig pusselbit för att skapa effektiva system för distribution. På så sätt kan marknaden för biogas stärkas till att också omfatta områden som inte ligger i direkt anslutning till gasnät.
Figur 2 Fördelning mellan naturgas och biogas i Sveriges län år 2012
Figur 1 och Figur 2 visar att användningen av naturgas i transportsektorn inte har lett till en fossil inlåsning. Naturgasen har, med rätt förutsättningar, underlättat en infasning av biogas. Avgörande för denna infasning har varit höga målsättningar på regional nivå att prioritera biogas till busstrafiken. Med tiden har den gasdrivna personbilsflottan ökat, vilket bidragit till stigande efterfrågan.
I Region Skåne och Västra Götalandsregionen fanns tillgång till naturgas via transmissionsnätet. Men med tydliga mål5 för ökad biogasproduktion har biogasandelen gradvis ökad i fordonsgasmixen. I Östergötland och Stockholm har situationen varit annorlunda. Här användes först endast biogas i fordonsgasmixen, men i tider av stark marknadstillväxt och sviktande produktion har naturgasen haft en viktig roll som backup och komplement för att garantera leveranssäkerhet. Naturgasen har därmed bidragit till att värna de marknader som biogasen byggt upp.
Exemplen ovan visar att naturgasen och biogasen snarare samverkar än konkurrerar. De visar också att ambitiösa politiska mål, kombinerat med rätt styrmedel och många kunders tydliga ”gröna” efterfrågan, är avgörande för att ersätta fossila bränslen med förnybara.
2.2 Gasinfrastruktur i Sverige
Sverige får i dag sin naturgas från Danmark, via rörledning som sträcker sig från danska Dragör till Malmö och Trelleborg och vidare till Gnosjö och Stenungsund6. Första delen färdigställdes 1985 och den senaste till Stenungsund färdigställdes 2004. På flera håll i landet finns lokala och regionala distributionsnät för gas, exempelvis Stockholm, Linköping, Norrköping, Trollhättan, Borås, Västerås, Örebro och Skellefteå.
Dessa nät baseras främst på biogas, men naturgasen har i perioder haft en viktig roll som backup och komplement. Infrastrukturen används således för såväl biogas som naturgas.
5 Se exempelvis Region Skånes Färdplan för biogas: http://www.skane.se/sv/Skanes- utveckling/Ansvarsomraden/Miljo-och-natur/Fardplan-for-Biogas/
6 Läs mer på: http://www.swedegas.se/gasnatet/gasnatet 0
50 100 150 200 250 300 350 400
Stockholms län Uppsala län Södermanlands län Östergötlands län Jönköpings län Kronobergs län Kalmar län Blekinge län Skåne län Hallands län Västra Götalands län Värmlands län Örebro län Västmanlands län Gävleborgs län Västernorrlands län Jämtlands län Västerbottens län Norrbottens län
GWh/år
Naturgas GWh/år Biogas GWh/år
Naturgas i flytande form (liquefied natural gas, LNG) transporteras också via fartyg från Norge till en importterminal i Nynäshamn. Fler terminaler byggs och planeras nu på olika platser i landet, som Lysekil, Göteborg, Gävle och Helsingborg. En produktionsanläggning för flytande biogas (liquefied biogas, LBG) har också nyligen satts i drift i Lidköping7. Infasningen av LBG har i dag en viktig roll för att balansera den fossila LNG-delen i de moderna lastbilar som använder flytande metan som bränsle.
En stor fördel för biogasanläggningar som matar in biogas till naturgasnätet är att gasnätet redan har en uppbyggd marknad för gas och således föreligger full avsättning för biogasen. Gasnätet bidrar till att storskaliga biogasanläggningar som GoBiGas (användning av skogsrester) och Jordberga (användning av energigrödor) kan byggas eftersom gasnätet utgör en garant för full avsättning året runt.
Infrastrukturen och kundunderlaget som byggts upp med naturgas används här för att realisera biogasanläggningar i industriell skala. Detta är ett tydligt exempel som belyser hur en uppbyggnad av infrastruktur kan fungera som en marknadsutvecklare för biogas. Men marknadens efterfrågan styr. Här är ambitiösa regionala klimatmål avgörande, vilket styr Stockholms Lokaltrafiks krav på 100 procent biogas till bussarna och Region Skånes målsättning om att fordonsgasen endast ska utgöras av biogas till 2018.
2.3 Distribution av fordonsgas
Biogasanvändningen i transportsektorn är i dag störst där det även finns tillgång till infrastruktur för naturgas. Utvecklingen av effektiva metoder, med fartygs- och vägtransporter, för komprimerad och flytande biogas gör även att dagens distributionssystem i mångt och mycket liknar distribution av konventionella flytande drivmedel. Därmed är det möjligt att skapa en effektiv distribution av gas utan tillgång till rörledning.
I Sverige finns nästan 200 gastankstationer som främst är fördelade i Mälardalen och söderut. Det finns exempel på direkt leverans från biogasanläggningar med lokala gasledningar eller via det nationella
gasnätet. Lastbilstransporter är också ett konkurrenskraftigt alternativ till rördistribution. Kompositflaskor monterade på lastväxlarflak, eller flytande gas i tankbil, används i en allt större utsträckning.
På senare år har distribution av trycksatt biogas i gasflaskor ökat. Biogas komprimeras då till flaskor som är monterade i en container, ett så kallat mobilt lastväxlarflak. Tidigare användes främst stålflaskor som är tunga vilket medförde att högst 6000 Nm3 biogas kunde transporteras med lastbil. En utveckling av flaskor i kolfiber har möjliggjort att lastbilstransporter i dag kan forsla cirka 11 000 Nm3 biogas. En stor del av gastankstationerna i Östergötland, Västergötland, Småland, Blekinge och Stockholmsområdet förses på detta sätt med biogas. Detta har möjliggjort en utbyggnad av tankstationer utan investeringar i
rörledningar.
Figur 3 på nästa sida illustrerar hur tankstationen i Arlanda förses med gas från en biogasanläggning i Örebro via lastbilstransport. För att biogasanläggningen ska kunna garantera leveranser finns även en backup med LNG. Systemet har således möjlighet att förse Arlanda med antingen naturgas eller biogas, beroende på produktion och efterfrågan.
7 Läs mer på: http://www.lidkopingbiogas.se/
Figur 3 Distribution av biogas med lastbil till tankstationen på Arlanda
Flytande metangas är ett effektivt distributionssystem. Genom att kondensera naturgas eller biogas till flytande form kan tre gånger så mycket gas transporteras med lastbil, jämfört med om gasen distribueras med lastväxlarflak vid 250 bar tryck. Tankstationer som förses med flytande gas finns exempelvis i Sundsvall, Upplands Väsby, Älvsjö och Eskilstuna.
Vid Stigs Center i Göteborg kan fordon antingen tanka flytande gas eller förångad gas (se figur 4). Den flytande gasen kommer från en biogasanläggning i Lidköping där biogas kyls till -160 °C och därefter distribueras med tankbil till Göteborg. En tankstation för LBG kan också förses med LNG från Nynäshamn eller Fredrikstad i Norge. I dag byggs även en LNG-terminal i Lysekil och nya terminaler planeras på flera andra orter. Ett system för LNG skapar på sikt möjlighet till att fasa in mer LBG och underlättar på så vis marknadsuppbyggande för LBG.
Figur 4 Tankstation i Göteborg som förses med flytande biogas från Lidköping8
8http://www.automotivesweden.se/aktiviteterochnyheter/artiklar/
goteborgforstieuropa.5.29db4375130759df96b80002636.html
Tankstation Arlanda
LNG
Lastväxlarflak Biogasanläggning i
Örebro
Förångning
Kompressor
LBG Kondensering
LBG LBG
Biogasanläggning i Lidköping
Förångning LBG
Tankstation vid Stigs Center i Göteborg
Det finns ett flertal lokala gasnät i Sverige. I exempelvis Linköping, Västerås och Stockholm har gasnäten dels försörjning av biogas från biogasanläggningar, dels en försörjning av naturgas genom förångning av LNG.
Figur 5 visar en principskiss över Stockholm Gas fordonsgasnät som sträcker sig från Högdalen till Frihamnen. I Högdalen matas naturgas in och vid Frihamnen ansluts en gasledning med biogas från Käppalaverket. Biogas matas även in från Henriksdals reningsverk. Leveranser av LNG till Högdalen kommer från terminalen i Nynäshamn. En dekomprimeringsanläggning är också ansluten till gasnätet där biogas i mobila gaslager dockas in till nätet. På så vis kan nätet förses med biogas som producerats långt från gasnätet. De lokala gasnäten år således varken låsta till biogas eller naturgas, utan kan förses med den gas som efterfrågas.
Figur 5 Lokalt gasnät i Stockholm med distribution av biogas och naturgas
3 Biogaspotential
3.1 Potential för ökad biogasproduktion
Ett argument som ibland framförs är att den begränsade biogaspotentialen riskerar att leda till en hög naturgasanvändning och därmed ett fossilt beroende. Flera koncept och tekniker som används i Sverige visar dock att det är möjligt att producera stora mängder biogas. Potentialstudier bekräftar också att biogasproduktionen kan, under rätt förutsättningar, öka betydligt i framtiden.
Biogas från Käppalaverket och Henriksdal
Publika tankstationer och busstankstationer
LNG
Förångning i Högdalen Anslutning av mobila gaslager från biogasanläggningar
Teknikkonsultföretaget WSP har genomfört en potentialstudie, på uppdrag av Energigas Sverige, som visar att 22 TWh biogas kan produceras årligen år 20309. Därefter finns det möjlighet att producera ytterligare volymer om förgasningstekniken kommersialiseras. Utvecklingen ligger i linje med Energigas Sveriges vision om att all fordonsgas ska vara förnybar till år 2030 och att den årliga förnybara
gasproduktionen ska uppgå till 50 TWh år 2050. Avgörande för att kunna realisera dessa volymer är emellertid politiska ambitioner. På samma sätt som etanol och RME fasas in som drivmedel med hjälp av kvotplikt och skattesubventioner, kan biogas ersätta naturgas under rätt förutsättningar.
Under 2013 kommer två stora anläggningar att ge en ökad infasning av biogasvolymer till naturgasnätet.
GoBiGas i Göteborg kommer att producera 160 GWh/år biogas av skogsrester och i Jordberga utanför Trelleborg kommer 110 GWh/år att produceras av energigrödor. EU ser tekniken som en framtidslösning och har beviljat GoBiGas 550 miljoner kronor i investeringsbidrag under förutsättning att en utbyggnad görs till 800 GWh/år biogas.
Figur 6 Koncept för gårdsbiogasanläggningar med gemensam distribution och uppgraderingsanläggning10
Enligt potentialstudier är den realistiska biogaspotentialen från gödsel och växtodlingsrester som halm och blast knappt 6 TWh/år. Infrastrukturen har en viktig roll även för den gårdsbaserade biogasproduktionen.
Figur 6 visar en översikt över produktionskonceptet i Brålanda där fyra mindre gårdsbiogasanläggningar matar in biogas till ett gasnät. Gasledningen leder till en gemensam anläggning för uppgradering till fordonsgas och därifrån kan biogasen ledas till en lokal tankstation och till en flakfyllningsstation. Det unika med Brålandaprojektet är att gårdarna förbinds med ett gemensamt nät för distribution och att de samverkar kring uppgraderingen av biogas till fordonsgas, vilket är en förhållandevis dyr process jämfört med själva biogasproduktionen.
9 http://www.mynewsdesk.com/se/pressroom/energigas-sverige-service- ab/pressrelease/view/biogasproduktionen-kan-mer-aen-tiodubblas-
856597?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=Subscription&utm_content=pressrelease
10 Karin Stenlund, Fyrbodals kommunalförbund www.biogasgotland.se
Liknande system där gårdsbiogasanläggningar förser lokala tankstationer finns på Gotland och i Falköping. En fortsatt utbyggnad av liknande koncept kan leda till att en större del av potentialen på 6 TWh/år kan förverkligas. På sikt skulle lokala gasnät kunna kopplas ihop till regionala gasnät och på så sätt förbättra försörjningen av fordonsgas.
3.2 Förgasningstekniken ökar biogasvolymen
Sverige har mycket skog och den totala årliga tillväxten motsvarar 250 TWh biogas11. Skogen har redan många viktiga industriella användningsområden men om exempelvis 4 procent av den årliga tillväxten används till biogas ger det en potential på 10 TWh/år.
I Göteborg byggs i dag förgasningsanläggningen GoBiGas som ska producera biogas från träpellets för inmatning till naturgasnätet. Anläggningen driftsätts i november 2013 och Figur 7 visar pågående byggnation. GoBiGas demonstrerar att tekniken för att producera andra generationens biogas från skogsrester redan finns. Sveriges stora tillgångar på skogsbränsle gör att potentialen att produceras olika typer av biodrivmedel genom förgasning är stor.
Figur 7 I Göteborg byggs idag Sveriges största biogasanläggning för produktion av biogas från träpellets12
Den stora biogaspotentialen från skogsbränsle gör att fler aktörer har konkreta planer på att bygga liknande förgasningasanläggningar som i Göteborg. E.ON driver projektet Bio2G som planerar för 1,6 TWh biogasproduktion i antingen Landskrona eller Malmö och med rätt förutsättningar har detta projekt stora möjligheter att förverkligas.13
3.3 ”Power-to-gas” – förnybar el blir förnybar gas
El från förnybara källor som vind-, sol- och vågkraft skulle också kunna fungera som råvara till förnybar biogas. Konceptet innebär att vatten omvandlas till vätgas och syrgas i en elektrolysprocess. Genom att föra vätgas och koldioxid till en katalysator bildas metan. Källan till koldioxid kan exempelvis vara biogas, som normalt innehåller cirka 40 procent koldioxid. Verkningsgraden från el till biogas är drygt 50 procent, det vill säga från 2 KWh el erhålls 1 KWh biogas.
Vid en utbyggnad av exempelvis vindkraft och solceller skulle denna el kunna omvandlas till biogas, speciellt under särskilt blåsiga eller soliga dagar. I Tyskland finns idag fem stycken pilotprojekt för ”Power to Gas”. I exempelvis Werlte kommer cirka 25 GWh/år biogas att produceras från el och koldioxid från
11 Den svenska biogaspotentialen från inhemska restprodukter (2008), Linné et al
12 http://www.gobigas.se
13 http://www.eon.se/bio2g
sommaren 201314. Det faktum att det redan i dag finns demonstrationsanläggningar för tekniken visar att potentialen för att producera biogas från el och koldioxid på sikt är mycket stor, vilket gör det möjligt att ersätta naturgasen inom transportsektorn.
Elektrolys El
H2O
H2
O2
Metanisering CO2
CH4
Figur 8 Biogasproduktion från el och koldioxid
3.4 Gasinfrastruktur underlättar infasning av förnybara bränslen
Den befintliga gasinfrastrukturen med distribution av flytande gas, i komprimerad form och i rörledning, kan på olika sätt bidra till att sammankoppla produktion och efterfrågan av biogas. LBG innehåller nästan lika mycket energi som etanol per liter. Det gör att även tunga fordon och fartyg kan få med sig tillräckligt mycket bränsle vid tankning.
I dag pågår projektet BiMeTrucks där lastbilar från Volvo tankar LNG och LBG i Göteborg, Stockholm och Malmö. 15 En utbyggnad av detta koncept skulle kunna bidra till att tung trafik kan använda biogas som drivmedel.Höjda emissionskrav på sjöfarten driver även utvecklingen till att allt fler fartyg byggs för LNG-drift. Ett exempel är nybyggda Viking Grace, världens största passagerarfärja med LNG-drift som trafikerar sträckan Åbo – Stockholm. Viking Grace bunkras med fartyget Seagas vid Stadsgårdskajen i Stockholm.16 Detta öppnar upp för möjligheten att på sikt fasa in biogas, som komplement till naturgas.
Figur 9 nedan visar hur LBG kan användas till både lastbilar och färjor. Distributionsformen är även lämplig för biogasanläggningar i industriell skala som är lokaliserade långt från fordonsgasmarknaden, exempelvis förgasningsasanläggningar som placeras i Norrland.
14 http://www.ngvjournal.com/pt/mercados/item/10948-audi-celebrates-topping-out-ceremony-for-its-cutting- edge-e-gas-plant-in-germany och http://www.noz.de/lokales/61756022/bauantrag-fuer-pilotanlage-der-audi-ag-in- werlte-geht-in-die-auslegung
15 http://www.bimetrucks.se
16 http://www.aga.se/international/web/lg/se/like35agase.nsf/docbyalias/news_seagas_christening
Figur 9 Flytande biogas till tung trafik, sjöfart och för långväga distribution till tankstationer
En fortsatt utbyggnad av distribution av komprimerad gas med lastväxlarflak är ett flexibelt sätt att förse tankstationer med biogas från tillkommande biogasproduktionsanläggningar. Lastväxlarflaken kan fraktas direkt till tankstationer men även till lokala gasledningar där flera tankstationer är anslutna (se Figur 10 på nästa sida).
Kondensering
LBG
LBG
Färjor
Förångning LBG
Tankstation för personbilar Lastbilar
Figur 10 Komprimerad biogas till tankstationer och lokala gasledningar
Distributionssystemen för biogas och naturgas skulle kunna få en central roll för framställning av förnybara drivmedel, oavsett vilket biodrivmedel som marknaden efterfrågar. Tabell 1 visar överst energiutbytet av biodrivmedel från skogsrester vid förgasning till metan, metanol, DME och FT-diesel.
Mest effektivt är produktion av metan medan flytande biodrivmedel har ett energiutbyte på omkring 47-57 procent av den ursprungliga energin i skogsresten. Om metan används som råvara blir verkningsgraden för att konvertera metan till flytande drivmedel 63-74 procent. Det betyder att om metan används som en mellanprodukt mellan skogsrester och flytande biodrivmedel blir energiutbytet 30-42 procent. Den del som går bort i förluster kan till stor del användas som värme till fjärrvärmenät. En fördel med att använda metan som mellanprodukt är att många mindre lokala biogasanläggningar då kan fungera som
råvaruproducenter till stora centrala produktionsanläggningar för metanol, DME eller FT-diesel.
Tabell 1 Energiutbyte för drivmedel direkt från skogsrester eller via metan som mellanprodukt
Metan (biogas) % Metanol % DME % FT-diesel %
Skogsrester via förgasning till17 64 49 57 47
Metan till18 100 67,5 7419 63
Metan från skogsrester via gasnätet till 64 33 42 30
17 BiodriV – Biodrivmedel i Värmland (2012), Ekbom, Henriksson
18 Well-to-Wheels Analysis of Advanced Fuel/Vehicle Systems (2005), Brinkman, Wang, Weber, Darlington
19 Systemeffektivitet för alternativa drivmedel (2001), Ahlvik, Brandberg Lastväxlarflak
Kompressor
Tankstation
Lokal gasledning
Figur 11 visar hur systemet skulle kunna se ut i Sverige. Exempelvis GoBiGas i Göteborg producerar metan samtidigt som spillvärme avsätts till det lokala fjärrvärmenätet. Metanen distribueras därefter via gasnätet till en anläggning för produktion av DME, metanol eller FT-diesel. Vid anläggningen för flytande drivmedel bildas spillvärme som avsätts till fjärrvärmenätet. På detta sätt erhålls en effektiv användning av spillvärme. Produktionen av flytande biodrivmedel kan även göras storskalig, samtidigt som flera olika typer av biogasanläggningar levererar metan som råvara till flytande drivmedel via gasnätet.
Figur 11 Gasnätet kan användas för att samla in metan till storskaliga biodieselanläggningar
3.5 Inmatning av biogas på nätet
I dag matas sammanlagt 190 GWh biogas in från åtta produktionsanläggningar i Skåne, Halland och Västergötland. Figur 12visar hur gasen därefter distribueras ut till tankstationer. Genom att tillämpa gröngasprincipen säljs biogasen vid ett fyrtiotal tankstationer som ligger utmed gasnätet.
Gröngasprincipen fungerar på samma sätt som grön el. Det innebär att det inte måste finnas en fysisk koppling mellan en biogasanläggning och en tankstation, utan lika mycket biogas som matas in kan säljas vid tankstationer utmed gasnätet. Gröngasprincipens framtida tillämpning, så att den exempelvis även omfattar flytande metan, är viktig för att biogasmarknaden ska kunna utvecklas och att kundernas ”gröna”
efterfrågan ska kunna mötas.
Rötning av biogas
Uppgradering till naturgaskvalitet
Produktion av DME/Metanol/FT- diesel
Gastankstation
Elektrolys El
H2O
H2
O2
Metanisering CO2
Förgasningsanläggning GoBiGas
Fjärrvärmenät
Fjärrvärmenät
Flytande drivmedel
Figur 12 Distribution av biogas till tankstationer via naturgasnätet
Det finns också skäl att studera hur andra länder, där naturgasanvändningen är betydligt högre än i Sverige, har ökad inmatningen av biogas i gasnätet. Med riktade incitament till el- och värmeproduktion från biogas har Tyskland i dag en biogasproduktion om 60 TWh/år varav 5 TWh matas in till
naturgasnätet. Som jämförelse har Sverige endast 0,2 TWh inmatning (se Tabell 2). Tysklands
biogasproduktion motsvarar 65 procent av Sveriges totala energianvändning för inhemska transporter. En viktig skillnad är emellertid att mer än hälften av all biogas i Sverige används för transporter, medan Tysklands biogas nästan uteslutande används för kraftvärmeproduktion. Den tyska biogasproduktionen visar både att biogaspotentialen är stor med rätt ekonomiska förutsättningar samt att den befintliga naturgasanvändningen inte inneburit ett hinder för biogas.
Tabell 2 Biogas och naturgas i Sverige jämfört med Tyskland
Sverige TWh/år Tyskland TWh/år
Biogasproduktion 1,520 6021
Inmatning av biogas till
naturgasnätet22 0,2 523
Naturgasanvändning 13,524 100025
20 Produktion och användning av biogas år 2011, ES 2012:08
21 Fachverband Biogas e.V. Omräknat från en elproduktion om 22,63 TWh från biogas år 2013
22 Produktion och användning av biogas år 2011, ES 2012:08
23 Branchenbarometer Biomethan. Daten, Fakten und Trends zur Biogaseinspeisung (2012). Deutsche Energie- Agentur
24 www.scb.se
25 http://epp.eurostat.ec.europa.eu/statistics_explained/index.php?title=
File:Gross_inland_consumption,_2011,_in_million_toe_(GCV).png&filetimestamp=20120529133127 (omräkning från 0,7 kg = 10 kWh)
Rötning av biogas
Uppgradering till naturgaskvalitet 190 GWh biogas år 2011
8 inmatningsplatser
Cirka 40 gastankstationer Naturgasnät
4 Marknad och styrmedel
4.1 Naturgasen utmanas av förnybar energi
För att bredda diskussionen om fossil inlåsning finns det skäl att beskriva hur naturgasen har utmanats av förnybara energislag inom andra energisektorer. Införandet av bland annat elcertifikat och klimatskatter har gjort att biobränsleeldade kraftvärmeverk har kunnat konkurrera med gaskraftverk. Det visar inte minst drifttagandet av flera fastbränslebaserade värme- och kraftvärmeverk utmed västkusten år 2012- 2013, där naturgas sedan länge finns lätt tillgänglig.
En fortsatt utbyggnad av infrastruktur för gasformiga bränslen påverkar även andra energisektorer där naturgas och biogas kan sättas in. Naturgas kan användas till såväl värme- och kraftvärmeproduktion som till råvara och bränsle i industriella processer.
Figur 13 på nästa sida visar uppgifter från Elforsk rapport ”El från nya och framtida anläggningar 2011”.
Staplarna visar kostnaden för att framställa el med kraftvärmeproduktion baserad på naturgas, biobränsle och avfall. Som jämförelse visas även kostnaden för el från vindkraftverk som står på land respektive till havs. Beräkningar baseras på 6 procent kalkylränta och att avsättning föreligger för värme.
Ett gaskraftverk i storleksordningen 40 MW ser inte ut att kunna konkurrera med en biobränslebaserad elproduktion på 30 MW. På samma sätt kan inte större gaskraftverk konkurrera med större
biobränsleanläggningar. Naturgas ser enligt beräkningarna inte heller ut att vara konkurrenskraftig mot kraftvärmeproduktion från avfall eller gentemot vindkraft. Det visar att investeringar i gaskraftverk inte är en lönsam investering, enligt dagens förutsättningar och styrmedel.
Figur 13 Elproduktionskostnaderför kraftvärmeanläggningar och vindkraft inklusive elcertifikat och skatter26
Detta innebär att nya kraftvärmeanläggningar utmed naturgasnätet inte har naturgas som bränsle. Under våren 2013 har det avfallsbaserade Filbornaverket i Helsingborg driftsatts och i dag pågår byggnation av det biobränslebaserade Örtoftaverket i Örtofta utanför Lund med driftstart i december 2013 (se Figur 14 på nästa sida).
26 Elforsk rapport 11:26 ”El från nya och framtida anläggningar 2011”
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Landvind
1 MW Avfall 20
MW Biobränsle
30 MW Biobränsle
80 MW Naturgas
40 MW Naturgas
150 MW Havsvind 150 MW
kr/kWh el
Figur 14 Avfallsbaserade Filbornaverket (18 MWel) samt biobränslebaserade Örtoftaverket (39 MWel)27
Även i Varberg driftsattes hösten 2012 ett värmeverk för biobränsle och sedan tidigare har Göteborg Energi en pelletsanläggning som utgör en central del av Göteborgs värmeförsörjning. Styrmedel som elcertifikat och skatt på fossil kraftproduktion har gjort förnybar kraftvärmeproduktion mer lönsam än exempelvis gaskraftverk.
4.2 Klimatmål, ”grön” efterfrågan och styrmedel
Utfasningen av olja och kol i fjärrvärmeverken och övergången till förnybar kraftvärmeproduktion visar att höga klimatmål och tydliga, långsiktiga styrmedel är avgörande för att ett fossilt bränsle ska kunna ersättas med ett förnybart. I framtiden kan stigande olje- och dieselpriser leda till att biogas, inklusive naturgas inom främst sjöfarten, blir ett mer konkurrenskraftigt bränsle. För att möta kundernas ”gröna”
efterfrågan, och för att uppnå klimatmålen, krävs dock långsiktiga styrmedel som främjar produktion och användning av biogas och andra biodrivmedel. Politiska styrmedel har gjort att el- och värmeproduktion i dag har mycket låga utsläpp av växthusgaser. På samma sätt krävs tydliga incitament och styrmedel som styr mot klimatmålen för transportsektorn.
5 Sammanfattning och diskussion
Denna rapport har diskuterat frågan om gasinfrastruktur för transporter riskerar att leda till en fossil inlåsning där naturgasen tränger ut biogasen och även andra biobränslen. Slutsatsen är att närmare 30 års naturgasförsörjning till Sverige inte har inneburit en fossil inlåsning inom transportsektorn, inte ens i de delar av landet som haft direkt anslutning till nätet. Tvärtom. I dag kan vi konstatera att naturgasen har möjliggjort en infasning av biogas i transportsektorn.
Förklaringarna till att utbyggd gasinfrastruktur för transporter inte har lett till en fossil inlåsning är att:
Naturgas och biogas distribueras med samma infrastruktur, såväl via rör som med lastbil. Tillgång till rörbunden distribution gör det möjligt att få avsättning för stora mängder gas, vilket
underlättar industriell produktion av biogas. Samtidigt har lastbilstransport av komprimerad gas med mobila lastväxlarflak, samt flytande gas i tankbil, utvecklats till kostnadseffektiva alternativ till gasledningar. Med mobila lastväxlarflak och i tankbil kan biogas transporteras på ett liknande sätt som bensin och diesel. Samverkan mellan rörbunden och mobil distribution skapar i dag en effektiv distributionskedja för biogas. Detta har lett till att storskalig utbyggnad av rörbunden distribution inte längre är aktuell. Den regionala rörutbyggnad som planeras, exempelvis i Skåne, har som syfte att utveckla biogasmarknaden.
27 http://filbornaverket.se
http://www.lundsenergikoncernen.se/Ortoftaverket/Ortofta/Om-Ortoftaverket/Fakta-siffror/
Den realiserbara biogasproduktonen är mycket stor, cirka 22 TWh. Tillgången på restprodukter från lantbruket, liksom skogsrester, är stor. Om förgasningstekniken kommersialiseras under de närmaste åren kan produktionen av biogas och andra förnybara drivmedel öka väsentligt. På längre sikt kan även biogasproduktion från förnybar el (”Power to Gas”) få ett genomslag. I detta perspektiv får gasnätet en viktig roll för att lagra förnybar energi. Gasnätet i sig skapar då inte en fossil inlåsning, utan blir i stället en integrerad del av ett hållbart energisystem, tillsammans med förnybara energislag som sol- och vindkraft.
Marknaden efterfrågar i dag biogas som drivmedel till transporter. Stora fordonstillverkare, som Volkswagen och Volvo, ser fordonsgasen som ett av de viktigaste bränslena i den förnybara bränslemixen. Flera regioner har också tydliga mål om att kollektivtrafiken helt ska baseras på biogas och andra förnybara bränslen. LNG ses som ett framtidsbränsle inom sjöfarten för att nya strikta miljökrav ska kunna uppnås. Detta visar att marknadsefterfrågan driver utvecklingen.
Tillsammans med offensiva klimatmål, och tydliga styrmedel, kan skiften till förnybara bränslen genomföras.
Styrmedel är avgörande för omställning till förnybara bränslen. Inom fjärrvärmesektorn har olja och kol ersatts med biobränslen. Inom kraftvärmeproduktionen har förnybara energislag blivit mer lönsamma än exempelvis naturgas. Det hade inte skett utan tydliga styrmedel som
koldioxidskatt, skatt på fossil kraftproduktion eller elcertifikat som gynnat förnybar elproduktion.
Samma sak gäller naturligtvis transportsektorn. Med höga klimatmål, och långsiktiga styrmedel som styr mot målen på ett kostnadseffektivt sätt, kan dagens fossila fordonsbränslen ersättas med dagens och morgondagens förnybara bränslen.
I sammanhanget måste några kritiska frågor ställas: Leder fler LNG-terminaler till naturgasberoende?
Leder ett lågt naturgaspris till fossil inlåsning? Svaren på frågorna är inte givna. Naturgasen har en given roll inom industri, som ersättning till olja och kol, samt inom sjöfarten, för att minska dessa sektorers miljöpåverkan. Frågan om naturgasens roll i vägtransporter är dock öppen.
Marknaden investerar i dag efter bästa förmåga i förnybara bränslen för att möta kundernas efterfrågan och bidra till politiska målsättningar. Men övergången till helt fossilfri fordonstrafik kan inte genomföras utan tydligt politiskt stöd. Frågan om naturgasberoende och fossil inlåsning kan därför inte bara ställas till marknaden. Även våra beslutsfattare blir svaret skyldiga. I bästa fall kan ett svar, och en tydlig långsiktig plan för fossilfrihet, formuleras gemensamt av både politik och marknad.
Sammanfattningsvis kan gasinfrastruktur spela en viktig roll för att ta vara på Sveriges stora
biogaspotential och för att bidra till övergång till en fossilfri fordonsflotta. Biogas är ett kostnads- och energieffektivt förnybart drivmedel. Med rätt styrmedel kan biogasen utgöra en stor andel av de förnybara drivmedlen i framtidens fossilfria fordonstrafik.
Bilaga 1
Matris över några centrala faktorer för
gasinfrastruktur och distribution i tidsperspektiv
Historik:
Från 1980-tal till 2000-tal Nutid Framtid:
Fram till 2050 Marknad Industrins energiförsörjning i
fokus. Naturgasen bidrar till att bygga upp marknad för biogas.
Konsoliderad biogasmarknad, men osäkerhet hämmar investeringar. Efterfrågan på fordonsgas är större än produktionen. Genombrott för industriell produktion av biogas? Fortsatt industriellt intresse för gasformiga bränslen som ersättare till kol och olja.
Industriell biogasproduktion genom förgasning och rötning.
Utvecklad marknad för LNG för sjöfart, tunga transporter på land och industri. Utbyggd produktion av LBG för transporter och viss användning inom industrin.
Infrastruktur Utbyggnad av transmissions- och distributionsnät för naturgas 1985-2004.
Storskalig utbyggnad av transmissionsnät är inte aktuell. Planerad utbyggnad av lokal och regional rörinfrastruktur för biogas.
Effektiv distribution där rör och flaktransporter
samverkar. Ökat fokus på utbyggd tankinfrastruktur i ett EU-perspektiv.
Industriell biogasproduktion får avsättning via effektiv regional distribution där rör och flaktransport samverkar.
Sammankoppling av lokala nät för regional täckning. Utbyggd LNG-infrastruktur för sjöfart och tunga transporter på land.
Utbyggd distribution av LBG till industri och transporter.
Styrmedel Offensiva regionala miljö- och klimatmålsättningar för kollektivtrafiken har utvecklat biogasmarknaden. Incitament som investeringsstöd har haft en viktig roll. Fjärrvärmens omställning från olja och kol till biomassa visar att rätt styrmedel är avgörande.
Osäkerhet om styrmedel för fordonsgas och biogas, trots positiva besked om fortsatt skattebefrielse och reducering av förmånsvärde. Kommuner och regioner har drivande roll för att prioritera fordonsgas inom kollektivtrafiken. Behov av incitament för ökad produktion av biogas. Förslag om klimatcertifikat för ökad produktion av biodrivmedel i Sverige.
Långsiktiga styrmedel saknas.
Grannländer som Danmark och Tyskland satsar strategiskt på biogasproduktion och
fordonsgas, samt ny teknik som vätgas och ”Power-to-gas”.
Tydliga satsningar från svensk sida på spjutspetsteknik kan bli viktiga komplement till prioriterade satsningar på andra generationens biodrivmedel.
Potential Begränsad biogaspotential har utvecklats tack vare offensiva regionala klimatmålsättningar för kollektivtrafiken.
Stor realiserbar
biogaspotential, 22 TWh till 2030. Kritiska faktorer är energiprisutveckling,
konkurrens om biomassa och möjlig utbyggnadstakt av förgasningsanläggningar.
Stor biogaspotential efter 2030 om förgasningstekniken får genomslag. Sverige kan bli ledande inom teknikutveckling och produktion av andra generationens biodrivmedel.
Kommentar:
Rörbunden gasdistribution har gått från storskalig utbyggnad för att främst tillgodose industrins behov till småskalig utbyggnad för att utveckla den lokala och regionala marknaden för biogas och fordonsgas.
Biogas- och fordonsgasbranschen befinner sig i en brytningstid. Marknaden är etablerad och potentialen för produktion och användning är stor. Men långsiktiga styrmedel saknas i dag för att göra fordonsgasen till en betydande del av den framtida förnybara bränslemixen.
