Et tidligere innlegg har satt det nyttbare energibehovet til en person til ti tusen kilowattimer per år. Som for de andre fornybare energikildene vil jeg for bioenergi undersøke hvor stort areal vi trenger for å produsere den energimengden.
Dette innlegget vil bare vurdere bioenergi som blir produsert fra vekster som dyrkes eller hogges i den hensikt å produsere energi. Bioenergi kan i tillegg, både som biodrivstoff og som varme for diverse formål, produseres fra biologisk avfall.
Beslaglagt areal, en oppsummering
Biodrivstoff produseres i dag hovedsaklig fra palmeolje, korn, sukker og raps. Arealbehovet for disse vekstene varierer mellom 5 og 25 tusen m2 for å dekke energibehovet til en person.Biodrivstoff kan også produseres fra trevirke som hogges/høstes i skog og plantasjer. Men det er mer effektivt å brenne trevirke og så bruke varmenergien til diverse formål enn å lage biodrivstoff av det. Det er stor variasjon i arealbehovet som trenges for å dekke energibehovet til en person. Når det brennes i varmekraftverk varierer arealbehovet mellom 4 og 40 tusen m2.
Bioenergi generelt
Primærenergi oppgis ofte i tonn oljeekvivalenter (toe). 1 toe tilsvarer 41,9 milliarder Joule (GJ). 3,6 GJ tilsvarer 1 millioner wattimer (MWh) primærenergi. Dvs. at 1 toe tilsvarer 11,64 MWh primærenergi. Konverteringene over angir energiinnhold uten å ta hensyn til virkningsgrader.Notatet A calculation of the EU Bioenergy land footprint undersøker økning i arealbehov for å oppnå EUs målsettinger om bioenergi frem til 2030. Jeg tar utgangspunkt scenarioet i Figur 4 og 6 i rapporten. Det viser at et økt årlig forbruk på 109 Mtoe vil kreve 25,7 Mha nytt areal. Det er 4,24 toe per hektar. Med 38 prosent virkningsgrad er det 18,75 MWt per hektar, dvs. 1,875 kWh per m2. Energibehovet til en person vil kreve 5333 m2.
Rapporten påpeker at bioenergien som EU brukte i 2010, la beslag på landområder tilsvarende Sveriges areal, og at målsettingene for 2030 vil legge beslag på landområder tilsvarende summen av Sveriges og Polens arealer.
Biodrivstoff
I følge Wikipedia kan vi på ett hektar produsere 1190 liter rapsolje per år, dvs. 0,119 liter per m2 matjord. Rapsolje inneholder cirka 33 MJ per liter. Vi antar at oljen kan brukes med en virkningsgrad 38 prosent, noe som gir cirka 3,5 kWh per liter. Det betyr at vi fra hver m2 kan produsere cirka 0,415 kWh nyttbar energi. Den gjennomsnittlige globale energibehovet på ti tusen kWh per person per år krever 24100 m2 matjord.Wikipedia opplyser at produksjon av palmeolje gir hele fem ganger så mye olje per hektar som produksjon av rapsolje. Dvs. at den gjennomsnittlige globale energibehovet per person krever 4820 m2 jord. Det er i praksis er regnskog i tropene som er ryddet og brent for å gi plass til palmeoljeplantasjer.
Energi fra skog i Norge
Biodrivstoff fra palmeolje, korn, raps og andre jordbruksprodukter som kunne vært brukt til menneskemat, er første generasjons biodrivstoff. De forrige avsnittene viste at de belegger store arealer for å produsere energien vi trenger. Dette skjer på jord som kunne produsert mat til mennesker, og de fleste er derfor enige om at første generasjons biodrivstoff ikke er bærekraftig. Mange argumenterer for at vi skal hente mer energi og biodrivstoff fra biomasse som vi ikke kan spise. I Norge vil det i praksis si mer hogst i våre boreale skoger. Biodrivstoff fra tømmer og avfall etter hogst er andre generasjon biodrivstoff.NVE publiserte rapporten Analyse av klimagassutslipp fra utnyttelse av skog til energiformål i 2015. Den siste delen av rapporten er en livsløpsanalyse av klimagassutslipp ved bruk av tømmer og skogsavfall til energiformål. Den sier klart at det er bedre å bruke biomassen i varmekraftverk og til oppvarming enn til å lage biodrivstoff av. Årsaken er at å lage biodrivstoff krever mye prosessering og har større energitap enn å brenne biomassen. Jeg vil derfor bare vurdere nødvendig arealbehovet ved brenning av biomasse i varmekraftverk og for oppvarming.
NVE-notatet sier at årlig tilvekst i norske skoger er 28 millioner m3 og at en million m3 inneholder 2 TWh primærenergi. Hvis all tilvekst hogges og brukes til energiformål, vil det gi 56 TWh primærenergi. Med virkningsgrad 38 prosent blir det 21,3 TWh nyttbar energi fra norske skoger hvis all tilvekst hogges og brukes til energiformål. Landskogtakseringen SSB sier at produktiv skogmark dekker 83084 km2. Dvs. at nyttbar årlig energi per m2 fra produktiv norsk skog er 256 Wh per m2, som betyr at vi trenger 39060 m2 skogareal for å dekke energibehovet til en person. (I praksis vil mye av hogsten benyttes til andre formål enn til energi, som f.eks. bygningsmaterialer, papirprodukter og kjemiske produkter. NVE notatet opererer derfor med realistiske og teoretiske energipotensiale på cirka halvparten av tilveksten.)
I følge BP statistical Review 2018 var Norges forbruk av primærenergi 47,5 Mtoe i 2017. Det tilsvarer 210 TWh nyttbar energi. Dvs. at hvis vi bruker absolutt all tilvekst i norske skoger til energiformål, ville det dekke cirka 10 prosent av Norges forbruk.
Energi fra hurtigvoksende energivekster
Sett fra et energiaspekt er ulempen med norske granskoger at rotasjonstiden, dvs. tid mellom flatehogst av samme areal, er lang, cirka 60 år. Et alternativ er energivekster med kort rotasjonstid som f.eks. popler. Notatet Land availability and potential biomass production with poplar and willow short rotation coppices in Germany analyserer mulighetene som slike energivekster gir. Notatet sier at 680 tusen hektar åkerland (5,7 prosent av dagens åkerland) og 1,5 millioner hektar beitemark (33 prosent av dagens beitemark) er velegnet for energiproduksjon med energivekster. Notatet sier videre at med gunstig vanntilgang og temperatur i vekstsesongen kan disse arealene gi 14 tonn tørrved per år per hektar. I SSB notatet Energiregnskap og -balanse står det at 1 tonn ved inneholder 16,8 GJ primærenergi. Dvs. at 1 hektar gir årlig 235,2 GJ primærenergi, som brent i et varmekraftverk med 38 prosent virkningsgrad gir cirka 25 tusen kWh nyttbar energi. Det er 2,5 kWh per m2. Dvs. at energibehovet til en person krever 4000 m2 som dyrkes med energivekster.Hvis Tyskland plantet energivekster på alle arealer som i følge forrige avsnitt er velegnet for det, ville det beslaglegge 2,18 Mha, som er 6,1 prosent av Tysklands totale areal. Med gunstig vanntilgang og temperatur vil disse arealene gi 54,5 TWh nyttbar energi per år. I følge BP statistical Review 2018 var Tysklands forbruk av primærenergi 335,1 Mtoe i 2017. Det tilsvarer 1482 TWh nyttbar energi. Dvs. at hvis Tyskland bruker absolutt alt areal som er velegnet til energivekster, ville det bare dekke cirka 3,7 prosent av Tysklands forbruk.
Biofuel Watch i Storbritania har regnet ut at biomasse fra britiske nåletre-plantasjer gir 1,16 kWh strøm per m2 plantasje når biomassen brennes i et varmekraftverk med 35 prosent effektivitet. Dvs. at energibehovet til en person krever 8620 m2 med nåletre-plantasjer. Sitka-gran er det vanligste nåletreet i de britiske nåletre-plantasjene. Drax-kraftverket klarer 35 prosent virkningsgrad; alle de andre kraftverkene i Storbritania som brenne biomasse, har betydelig dårligere virkningsgrad.
Usikkerhet
Anslagene på antall m2 for å dekke energibehovet til en person er usikre. Jeg har antatt 38 prosent virkningsgrad når vi brenner biomasse og biodrivstoff fordi det er standardverdien som BP bruker. Men det er veldig optimistisk, for et varmekraftverk som brenner biomasse har vesentlig dårligere virkningsgrad enn et som brenner kull. Basert på table 1 i notatet How Biomass Energy Has Become the New Coal har jeg tidligere antatt 34 prosent virkningsgrad for kull og 24 prosent for biomasse. Jeg har ikke tatt hensyn til energien som brukes når biomasse høstes og tørkes og når biodrivstoff lages. Den energibruken er i følge Biofuelwatch mye større per produsert energimengde enn tilsvarende energibruk når vi produserer strøm med vann, sol og vind.Oppsummering
Arealbehovet for å dekke energibehovet til en person for alternativene som er diskutert over, er:Bioenergi EU snitt 5333 m2
Biodrivstoff raps 24100 ''
-- '' -- palmeolje 4820 ''
Strøm norsk skog 39060 ''
'' tyske energivekster 4000 ''
'' britiske plantasjer 8620 ''
Jeg vil igjen presisere at dette er anslag med stor usikkerhet, og at de er gjort med for bioenergi gunstige forutsetninger. Tallene viser at bioenergi er ekstremt arealkrevende.
Hvis Norge bruker absolutt all tilvekst i sine skoger til bioenergi, vil det dekke cirka 10 prosent av Norges energiforbruk. Hvis Tyskland bruker alt sitt areal som er velegnet for energivekster og disse arealene får gunstig vanntilgang og temperatur, vil de som bioenergi dekke cirka 3,7 prosent av Tysklands forbruk.
Ingen kommentarer:
Legg inn en kommentar