Kostnadseffektiva val av marina drivmedel givet hårda koldioxidminskningskrav

Koldioxid (CO2) från förbränning av fossila bränslen bidrar till att koncentrationen av CO2 i atmosfären fortsätter att öka och eftersom CO2 är en växthusgas påverkar den också jordens medeltemperatur och bidrar därför till global uppvärmning. I ett flertal internationella överenskommelser har det fastslagits att den globala medeltemperaturen inte får överskrida 2 grader jämfört med förindustriell tid. För att kunna nå detta tvågradersmål behöver de globala utsläppen av CO2 med stor sannolikhet mer än halveras till 2050 och endast försumbara nivåer kvarstå år 2100, vilket är en extra stor utmaning för transportsektorn som idag domineras av fossila bränslen. Sjöfarten står visserligen bara för 3,3% av de globala CO2 utsläppen, men är en sektor som växer snabbt. EU har satt upp ett långsiktigt mål att minska de totala CO2 utsläppen från sjöfart med 40-50% till 2050 jämfört med 2005 års nivå, vilket kommer kräva stora investeringar i ny teknik och/eller andra drivmedel i sjöfarten. Alternativ som flytande naturgas (LNG), biobränslen, naturgasbaserad metanol, kärnkraft, elektrobränslen, vätgas med bränsleceller och olika typer av effektiviseringstekniker är alla tänkbara lösningar för sjöfartssektorn. Naturgas och biomassa har båda mycket goda egenskaper för att kunna omvandlas till marina bränslen, men är begränsade resurser med hård konkurrens från andra sektorer. Eftersom eldrivna fartyg med batterier knappast är möjliga är vätgas, bränsleceller och elektrobränslen (syntetiska kolväten producerade från vätgas och CO2, ex. metan och metanol) de enda riktigt långsiktiga alternativen som kan produceras i stor skala helt utan CO2-utsläpp. De olika bränslealternativen har olika mognadsgrad och olika för-och nackdelar i förhållande till miljön och människors hälsa, produktionskostnader, tillgänglighet och behov av ny infrastruktur. Ett visst arbete har redan gjorts för att jämföra bränslens miljöprestanda utifrån ett livscykelperspektiv (LCA). LCA fångar dock inte hur förutsättningarna ändras över tiden och effekter utifrån ett systemperspektiv som uppkommer när olika energisektorer konkurrerar om samma råvaror. Energisystemstudier kan, bl.a. genom att ta hänsyn till konkurrensen om energiresurser, analysera under vilka förutsättningar olika bränslen och framdrivningstekniker är kostnadseffektiva och i vilken mån de kommer att vara nödvändiga/tillräckliga för att uppnå uppsatta klimatmål. Den globala energisystemmodellen (GET) är en linjär optimeringsmodell som generar scenarier fram till 2100 för transportsektorns bränsleval, för en viss CO2 koncentration, till lägsta totala kostnad (för hela världens energisystem). GET har tidigare använts för att analysera en övergång till förnyelsebara alternativ för vägtransportsektorn och sjöfartssektorn har varit grovt förenklad. Syftet med det föreslagna projektet är att komplettera LCA studier på marina bränslen med energisystemstudier för att djupare kunna förstå komplexiteten kring val av drivmedel inom sjöfartssektorn. Resultaten förväntas kunna ge beslutsstöd till rederier och andra beslutsfattare när det gäller val av marina bränslen och framdrivningssystem, något som idag saknas. I en bakgrundsstudie vill vi först ta fram olika framtida scenarier för tillväxten i sjöfarten till 2100 för att bättre förstå utmaningen av omställningen mot en sjöfartssektor med mycket låga CO2-utsläpp. I projektet är vi sedan huvudsakligen intresserade av att undersöka: (1) vilka är de mest kostnadseffektiva bränslena och framdrivningsteknikerna i sjöfarten till 2100 utifrån ett globalt kostnadsminimerande energisystemperspektiv i en framtid med hårda koldioxidminskningskrav, (2) hur påverkas valet av bränslen och framdrivningstekniker i sjöfarten av införandet av olika slags koldioxidsminskningskrav, t.ex. industriländer ska minska snabbare än utvecklingsländer eller att alla energisektorer ska minska lika mycket och (3) vilken roll kan elektrobränslen ha i sjöfarten och i övriga transportsektorn i ett framtida energisystem med krav på koldioxidminskningar. Studien kommer ge en tydligare bild av vilka utmaningar som sjöfarten står inför och vilka möjliga vägar som finns för att uppnå globala och regionala klimatmål.

Participants

Maria Grahn (contact)

Forskare vid Chalmers, Space, Earth and Environment, Physical Resource Theory

Karin Andersson

Biträdande professor vid Mechanics and Maritime Sciences, Maritime Studies, Maritime Environment and Energy Systems

Selma Brynolf

Doktor vid Mechanics and Maritime Sciences, Maritime Studies, Maritime Environment and Energy Systems

Funding

Formas

Funding years 2015–2018

Related Areas of Advance and Infrastructure

Sustainable development

Driving Forces

Transport

Areas of Advance

Energy

Areas of Advance

More information

Latest update

2015-09-18