Klimatoptimal biogasanvändning i Trelleborgs kommun

Abstract (Swedish)

Att minska energiförbrukningens klimatpåverkan handlar om att göra energieffektiviseringar och att ersätta fossil energi med icke-fossil. Olika icke-fossila energilösningar ger olika klimatpåverkan sett ur ett livscykelperspektiv, och därför är valet av icke-fossila energilösningar av betydelse för klimatet. Biogas kan användas både för värme- och elproduktion samt som drivmedel. Detta examensarbete är en utredning av vilken användning av biogas som ur klimatperspektiv bör prioriteras i området Trelleborgs kommun. De användningsområden som jämförs är värme och drivmedel. Användning av biogas för elproduktion har inte beaktats eftersom det finns god tillgång till fossilfri el i Sverige och att fossilfri elförbrukning kan uppnås genom att teckna ett fossilfritt elavtal.

I studien har klimatnyttan av biogas jämförts med klimatnyttan av andra etablerade icke-fossila alternativ inom både värme och drivmedel. Om andra alternativ ger större klimatnytta än biogas inom ett användningsområde bör dessa alternativ prioriteras för att optimera klimatnyttan i energisystemet. Klimatpåverkan från de icke-fossila alternativen har beräknats baserat på indata från befintliga livscykelanalyser. Beräkningarna har skett med hänsyn till lokala förutsättningar, såsom vilka råvaror som bör användas och vilken typ av mark som odling av energigrödor bör ske på. Klimatnyttan med varje icke-fossilt alternativ har beräknats som den utsläppsreduktion (i %) som uppstår när alternativet ersätter de fossila bränslen som används i Trelleborg. Studiens antaganden kring t ex råvaror för bränsle- och värmeproduktion utgår från bl a statistik och potentialutredningar, vilket gör att beräkningarna medför osäkerheter. Därför har resultat beräknats både för olika basfall och med känslighetsanalyser där antaganden och förutsättningar för beräkningarna varierats, vilket visar hur resultaten skulle kunna variera.

På drivmedelssidan har resultaten visat att biogas ger störst klimatnytta av de undersöka drivmedlen. Om biogasen produceras av minst 50 % restprodukter (vilket är de klimatmässigt bästa råvarorna) ger biogasen den största utsläppsreduktionen. Biogas är också det enda drivmedlet som uppnår över 90 % utsläppsreduktion. Känslighetsanalyserna visar att de andra icke-fossila drivmedelsalternativen endast kan uppnå 90 % utsläppsreduktion om klimatmässigt mycket optimistiska förutsättningar antas, sett till hur dagens produktionssystem ser ut.

På värmesidan har resultaten visat att det finns ett flertal icke-fossila alternativ som ger över 90 % utsläppsreduktion. Biogas är inte det bästa värmealternativet även vid en råvarutillförsel med endast restprodukter. Känslighetsanalyser visar dock att biogas kan vara det bästa alternativet om man antar att biogasen inte uppgraderas. Uppgradering av biogas är inte nödvändigt om den ska användas för värme lokalt eller via ett nät endast för biogas. Samtidigt visar känslighetsanalyserna att de övriga alternativen med hög klimatnytta håller sig kvar på över 90 % utsläppsreduktion även om man antar klimatmässigt sämre förutsättningar. De visar även att biogas med uppgradering, oavsett råvarumix, inte är det bästa alternativet även om klimatmässigt sämre förutsättningar antas för övriga alternativ.

Slutsatsen är att biogas ur klimatsynpunkt bör användas som drivmedel i Trelleborgs kommun. Anledningen är dels att biogas är det drivmedel som ger bäst klimatnytta och att övriga drivmedel inte uppnår ”likvärdig” klimatnytta eller över 90 % utsläppsreduktion, dels att det för värme finns ett flertal ”likvärdiga” alternativ (med över 90 % utsläppsreduktion), eller t o m bättre alternativ beroende på vilka förutsättningar som antas för biogasproduktionen.

Abstract

Reducing climate impact from energy consumption is a matter of improving energy efficiency and replacing fossil energy with non-fossil. Different non-fossil energy alternatives cause different climate impact in a life-cycle perspective and, therefore, the choices between non-fossil energy alternatives have an impact on the climate performance. Biogas can be used for both heat- and electricity production and as a vehicle fuel. This master thesis is an investigation about which type of biogas use in the area of Trelleborg municipality that is preferable in a climate perspective, in which the usage of biogas for heat production and vehicle fuel is compared. Usage of biogas for electricity production has not been included in the study since there is a large supply of non-fossil electricity in Sweden and that non-fossil electricity consumption can be obtained through signing a non-fossil electricity contract.

In this study, the climate benefit of biogas has been compared to the climate benefit of other established non-fossil alternatives within both heat production and vehicle fuels. If other alternatives give higher climate benefit than biogas within one type of usage, these alternatives should be prioritized to minimize the climate impact of the energy system. The climate impact of the non-fossil alternatives has been calculated based on existing life cycle assessments. The calculations have been made with respect to local conditions, such as which raw materials that are likely to be used and what type of land that is used for cultivation of energy crops. The climate impact of the non-fossil alternatives has been calculated as the emission reduction (in %) that occurs when the alternative replaces the fossil fuels that are used in Trelleborg. The assumptions of the study considering e g biomass resources for fuel- and heat production are based on e g statistics and production potential investigations, which means that the calculations include different uncertainties. Therefore, results have been calculated both in base-cases and sensitivity analyses, where assumptions and conditions for the calculations have been varied, which displays how the results could vary.

For replacing fossil vehicle fuels, the results show that biogas give the highest climate benefit. If the biogas is produced from at least 50% residues (which gives the lowest climate impact), the biogas gives the highest emission reduction. Biogas is also the only vehicle fuel that reaches over 90% emission reduction. The sensitivity analyses show that the other vehicle fuel alternatives can reach 90% emission reduction only if very optimistic conditions are assumed, compared to how today’s productions systems are designed.

For heat production, the results show that there are several non-fossil alternatives that give over 90% emission reductions. Biogas is not the best heat production alternative even assuming a raw material supply of 100% residues. The sensitivity analyses show, however, that biogas can be the best alternative assuming biogas without upgrading. Upgrading of biogas is not necessary for heat production locally or with distribution through a network only for biogas. At the same time, the sensitivity analyses show that several other alternatives still have over 90% emission reduction when assuming less optimal conditions from a climate perspective. Upgraded biogas is, regardless of the raw material supply, not the best alternative even if less optimal conditions from a climate perspective are assumed for the other alternatives.

The conclusion is that biogas, from a climate perspective, should be used as a vehicle fuel in Trelleborg municipality. The reason is that biogas shows the best performance and that the other non-fossil fuels do not reach the same climate benefit (or over 90% emission reduction) and that there for heat production are several comparable alternatives (with over 90% emission reduction) or even better alternatives, depending on which conditions that are assumed for the biogas production.

• author: Andersson, Rasmus
• supervisor: Pål Börjesson; Erik Ronnle
• organization: Environmental and Energy Systems Studies
• course: FMI820 20141
• year: 2014
• type: H3 - Professional qualifications (4 Years - )
• subject: Technology and Engineering
• keywords: Livscykelanalys, fossilfri (eller ”icke-fossil”) energi, biogas, växthusgaser, värme, drivmedel
• report number: ISRN LUTFD2/TFEM--14/5089--SE + (1-77)
• language: Swedish
• id: 4823762
• date added to LUP: 2015-02-16 15:59:35
• date last changed: 2015-03-12 09:55:31