WORLD ENERGY ASSESSENT
MAIN FINDINGS
www.globalenergyassessment.org
Statistisk termodynamik med tillämpningar
LTH, 2016 - 11 - 21
Energi för en hållbar framtid
Thomas B Johansson
Professor och Director em., International Insitute for Industrial Environmental Economics (IIIEE),
Lund University, Lund, Sweden,
Former Co-Chair, Global Energy Assessement, International Institute for Applied Sytsems Analysis (IIASA),
Laxenburg, Austria
Former Commissioner, Fossil Free Road Transport, Ministry of Energy, Sweden
Planetary boundaries
Source: W. Steffen et al, Science, 2015
World Primary Energy
500
Renewable
Primary Energy (EJ)
400
Microchip
Commercial
aviation
300
200
100
Nuclear
energy
Television
Steam
engine
Electric
motor
Gasoline
engine
Nuclear
Gas
Oil
Vacuum
tube
Coal
Biomass
0
1850
1900
1950
2000
Source: Nakicenovic et al., 1998
Utmaningar som leder till krav på
förändrade energisystem
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
h.
Energitjänster för växande befolkingar och ekonomier, från 7 till 9+
miljarder 2050; 2%/a p.c.
Universell tillgång till moderna energibärare ( ~3 miljarder har det
inte; 1.2 miljarder har inte electricitet)
Överkomliga kostnader för energitjänster (olja@$100/bbl??)
Säker energitillförsel, från hushåll till nationer, “peak oil”
lokala and regionala hälso och miljöfrågor (WHO’s riktlinjer)
Motverka klimatförändringar (<+2 oC över förindustriell nivå)
fredsfrågor
Övriga risker (stora olyckor, kärnvapenspridning, livsmedelsprod)
=> Mycket stora förändringar i energisystemen behövs
Dessa utmaningar måste hanteras
• Adekvat
• Samtidigt
• Tillräckligt snabbt
World Primary Energy
500
Renewable
Primary Energy (EJ)
400
Microchip
Commercial
aviation
300
200
100
Nuclear
energy
Television
Steam
engine
Electric
motor
Gasoline
engine
Nuclear
Gas
Oil
Vacuum
tube
Coal
Biomass
0
1850
1900
1950
2000
Source: Nakicenovic et al., 1998
Vilka förändringar av energisystemen krävs?
Huvudelement:
• Energieffektivitet, särskilt i slutlig användning
• Förnybara energikällor
• Kolinfångning och lagring (Carbon Capture and
Storage, (klimatpåverkan enbart)
• Effektiviseringar och förnybar energi kan
ses som instrument för hållbar utveckling
MATLAGNING
Utveckling, hälsa,
kvinnors situation,
växthusgaser
Source: REN21, Renewables 2016 - Global Status Report
Source: REN21, Renewables 2016 - Global Status Report
Many Countries have succeeded with
Electrification
Source: Pachauri et al., ‘Energy Access for Development’, GEA, 2012, p. 1401-1458.
Solar Home Systems
Bangladesh
Grameen Shakti
SOLAR SUITCASE
Source: We Care Solar
Goal 7: Ensure access to affordable, reliable,
sustainable and modern energy for all
Targets
• By 2030, ensure universal access to affordable, reliable and
modern energy services
• By 2030, increase substantially the share of renewable energy in
the global energy mix
• By 2030, double the global rate of improvement in energy
efficiency
• By 2030, enhance international cooperation to facilitate access
to clean energy research and technology, including renewable
energy, energy efficiency and advanced and cleaner fossil-fuel
technology, and promote investment in energy infrastructure
and clean energy technology
• By 2030, expand infrastructure and upgrade technology for
supplying modern and sustainable energy services for all ….
CO2, CH4 and temperature records from Antarctic ice core data
Source: Vimeux, F., K.M. Cuffey, and Jouzel, J., 2002, "New insights into Southern Hemisphere temperature
changes from Vostok ice cores using deuterium excess correction", Earth and Planetary Science Letters, 203,
829-843.
Source: IPCC AR5 WGII
Parisavtalet
• Nytt angreppssätt jfr med det misslyckade
Köpenhamnsförsöket 2009: inga legalt bindande
utsläppsminskningar utan INDC, Intended Nationally
Determined Contributions.
• Från “blame and shame” till “blame and encourage”.
• Rapportering i 5 års cykler.
• Legalt bindande rapportering, men inga sanktioner.
• Håll ökningen av den globala genomsnsittstemperaturen väl
under 2 grader och försök begränsa den till 1.5 grader.
• INDCs före Paris beräknades reducera uppvärmningen från 4 –
5 grader till ca 2.7 grader.
Global emission pathways in compliance with
a 2 ºC guardrail, with 67% probability
(WBGU 2009)
Source: WBGU
Emissions from fossil fuel use and industry
Global emissions from fossil fuel and industry: 36.3 ± 1.8 GtCO2 in 2015, 63% over 1990
Projection for 2016: 36.4 ± 2.3 GtCO2, 0.2% higher than 2015
Uncertainty is ±5% for
one standard deviation
(IPCC “likely” range)
Estimates for 2014 and 2015 are preliminary. Growth rate is adjusted for the leap year in 2016.
Source: CDIAC; Le Quéré et al 2016; Global Carbon Budget 2016
Observed emissions and emissions scenarios
The emission pledges to the Paris Agreement avoid the worst effects of climate change (4-5°C)
Most studies suggest the pledges give a likely temperature increase of about 3°C in 2100
The IPCC Fifth Assessment Report assessed about 1200 scenarios with detailed climate
modelling on four Representative Concentration Pathways (RCPs)
Source: Fuss et al 2014; CDIAC; IIASA AR5 Scenario Database; Global Carbon Budget 2016
Energy consumption by energy type
Energy consumption by fuel source from 2000 to 2015, with growth rates indicated for the more
recent period of 2010 to 2015
Source: BP 2016; Jackson et al 2015; Global Carbon Budget 2016
Emissions per capita
The 10 most populous countries span a wide range of development and emissions per person
Emission per capita: CO2 emissions from fossil fuel and industry divided by population
Source: Global Carbon Budget 2016
Fate of anthropogenic CO2 emissions (2006-2015)
16.4 GtCO2/yr
44%
34.1 GtCO2/yr
91%
Sources = Sinks
31%
11.6 GtCO2/yr
9%
3.5 GtCO2/yr
26%
9.7 GtCO2/yr
Source: CDIAC; NOAA-ESRL; Houghton et al 2012; Giglio et al 2013; Le Quéré et al 2016; Global Carbon Budget 2016
Cumulative global CO2 emissions and temperature
Cumulative global CO2 emissions from fossil fuels, industry, and land use change and four
simplified future pathways compared to probability of exceeding different temperatures
The green boxes show the year that the exceedance budgets are exceeded assuming constant 2016
emission levels
The years are indicative and vary depending on definition and methodology
Source: Jackson et al 2015b; Global Carbon Budget 2016
The emission pledges (INDCs) of the top-4 emitters
The emission pledges from the US, EU, China, and India leave no room for other countries to
emit in a 2°C emission budget (66% chance)
Source: Peters et al 2015; Global Carbon Budget 2016
Sweden 1970 – 2015.
Two ways of looking at emissions
Emissions in Sweden from
products being exported
Geographical
perspective
Emissions in Sweden from
• Transport
• Energy
• Industy
• Agriculture
• Etc.
Consumption
perspective
Emissions abroad from
imports into Sweden and
international transport
Source: Jörgen Larsson, CTH,
2015
Greenhouse gas emissions:
a consumption vs. a geographical perspective
Flights per person per year, 1973 - 2013
Red: domestic
Blue: international
Källa: Jörgen Larsson, CTH, 2015
Consumption-based emissions (carbon footprint)
Allocating emissions to the consumption of products provides an alternative perspective
USA and EU28 are net importers of embodied emissions, China and India are net exporters
Consumption-based emissions are calculated by adjusting the
standard production-based emissions to account for international trade
Source: Peters et al 2011; Le Quéré et al 2016; Global Carbon Project 2016
WORLD ENERGY ASSESSENT
MAIN FINDINGS
www.globalenergyassessment.org
2
celková energie [kWh/m a]
250
Domácí spotřebiče
- 90%
200
Passive Buildings
Vzduchotechnika
Ohřev TUV
150
Vytápění
100
50
0
Stávající zástavba
Pasivní dům
Energy use for space conditioning reduced by 90+
% through application of better insulation,
- 75%
windows, doors etc., as well as heat recovery and
solar gains. Applicable to both new construction
and renovation.
Source: Jan Barta, Center for Passive Buildings, www.pasivnidomy.cz
Energimärkning av apparater
Source: David Sanborn Scott, 2004
37
The Solar Suitcase
Nuclear PWR Investment Costs
Nuclear
PWR
Investment
Costs
(US overnight
excl.
interest,
France
partly incl. interests)
US overnight excl. interest, France partly incl. interests
mean/best guess and min/max of costs
10000
US average
France best guess
2008$/kW
5000
1996
4000
1983
3000
1980
2000
1995
1980
1985
1000
1000
1975
1
1971
10
1977
100
cum GW installed
US: Koomey&Hultman, 2007; France: Grubler, 2009
Source: GEA Chapter 24, forthcoming
biomass
coal upstream emissions
displaced
grid electricity
ele
fuel
ctr
icit
y
to g
rid
flue gases
vehicle tailpipe
Fuel transport/distribution
photosynthesis
biomass upstream emissions
ATMOSPHERE
coal
Conversion
CO2
storage
char
Samförgasning av kol och bioenergi för samproduktion av kraft, bränslen och
kemikalier, med CCS som leder till negativa CO2 utsläpp Source: GEA Kapitel 12
WORLD ENERGY ASSESSENT
MAIN FINDINGS
www.globalenergyassessment.org
Global Energy Assessment ställde frågan:
Finns det kombinationer av resurser och teknik, för
slutlig använding och tillförsel av energi, som kan
skapa energisystem vilka möter alla utmaningarna
samtidigt?
Samhälleliga mål i GEA’s back-casting
secenario för 2050
• understödja ekonomisk tillväxt i sentida ”historisk” takt
• universell tillgång till el och ren matlagning, 2030
• minskade luftföroreningar, följ WHO’s riktlinjer
• undvik ”farlig” klimatförändring, högst + 2 oC över den
förindustriella globala medeltemperaturen
• förbättra tillförselsäkerheten för energi, genom ökad mångfald och
uthållighet
• hantera”peak oil” och undvika kärnvapenspridning
Branching points in GEA backcasting analysis
Source: GEA Chapter 17
GEA-Supply
1200
1000
EJ
800
600
400
Geothermal
Solar
Wind
Hydro
Nuclear
Gas wCCS
Gas woCCS
Oil
Coal wCCS
Coal woCCS
Biomass wCCS
Biomass woCCS
Renewables
Nuclear
Gas
200
0
1850
Oil
1900
1950
Coal
Biomass
2000
2050
Några slutsatser:
• Det finns många kombinationer som
”fungerar”
• Dessa skapar alla värden som inte avspeglas i
villkoren för marknadernas aktörer
• effektivare energianvändning skapar störst
flexibilitet, följt av förnybar energi
• CCS förmodligen ett ”måste”
• Kärnkraften är en option, men inte ett
”måste”
• Kraftfulla incitatment och
kapacitetsutveckling nödvändiga; kan bara
komma från den politiska processen
Inte bara energiteknik
•
•
•
•
•
•
Stadsplanering
Transportsystem
Materialanvändning
Markanvändning
Konsumtionsmönster
…..
Samtidig (i) ekonomisk utveckling,
(ii) fattigdomsbekämpning och (iii) minskning av
utsläppen av av växthusgaser
• Begreppet multiple benefits (ung. multipla värden)
• Inkludera alla värden (sysselsättning, tillväxt, hälsa,
lokal miljö, minskad klimat påverkan, ....)
• Att bedöma ett projekt på basis av € per undviket tC
blir missvisande.
• Effektiv energianvändning, särskilt i slutlig
användning
• Förnybar energi
GEA -- Slutsatser
1. Energisystemen kan transformeras så att de stödjer hållbar utvecking.
2. En effektiv transformation förutsätter handling omgående.
3. Effektiv energianvändning är ett omedelbart och effektivt instrument.
4. Förnybar energi är riklig, tillgänglig överallt och i ökande grad
konkurrenskraftig.
5. Genomgripande förändringar av fossila energisystem är viktiga och
möjliga.
6. Universell tillgång till moderna energibärare och ren matlagning är
möjlig till 2030.
7. En integrerad strategi för energisystemens utvecklingen är avgörande.
8. Energiåtgärder för en hållbar framtid för med sig substantiella värden
för samhället i många dimensioner.
9. Socio-kulturella förändringar kommer att behövas.
10. Politik, regelverk, och stabila investeringsförhållanden är essentiella..
Fossilfrihet på väg
Direkt och indirekt energianvändning för transporter. För 2030
begränsar sig utredningen till de två ramarna i fetstil
Källa: Energimyndigheten, 2012
Undersök fem åtgärdsområden för att se hur
långt åtgärder skulle kunna leda mot
fossiloberoende:
1. Stimulerad fortsatt positiv samhällsomställning med
minskade och effektivare transporter som följd
2. Infrastrukturåtgärder och byte av trafikslag
3. Effektivare fordon och ett energieffektivare
framförande av fordon
4. Eldrivna vägtransporter
5. Biodrivmedel
Några viktiga trender:
•
•
•
•
•
•
•
•
IT utvecklingens alla dimensioner
Resfria möten
E-handel
Tätare och attraktivare städer
Hälsofrågor, inkl. cykel och gang
Ökad kollektivtrafik
“peak car”?
Körkortsinnehav
Energieffektivare fordon inom EU, 2001 - 2013
200
190
Koldioxidutsläpp (g/km)
180
Tyskland
170
Finland
160
Sverige
150
Storbritannien
140
EU-15
130
Norge
Spanien
120
Italien
110
Frankrike
100
2001
2003
2005
2007
2009
2011
2013
Danmark
Vägtrafikens användning av fossil energi med
och utan åtgärder (TWh)
120
Utveckling av samhälle och
transportsystem
Energianvändning (TWh)
100
Energieffektivisering (exkl el)
80
Energieffektivisering (genom el)
60
Byte till el
Byte till biodrivmedel
40
Export biodrivmedel
20
Kvarstående fossil energi
0
2010
-20
2030A
2030B
2050A
2050B
Personbilarnas (vänster) och stadsbussarnas och
distributionsbilarnas (höger) trafikarbete fördelat på olika
framdrift i åtgärdspotential A
100%
90%
Andel av trafikarbete
80%
70%
60%
Fossilt
50%
40%
Biodrivmedel
30%
El
20%
10%
0%
2010 2020 2030 2040 2050 2010 2020 2030 2040 2050
Personbil
Stadsbuss
Användning av fossil energi efter
åtgärder
Fraction of biofuels in the transport sector (domestic) by fuel
in relation to total energy in fuels in the road transport sector,
2007 – 2015, per cent.
Fraction of biofuels in the transportation sector as calculated
with the EU method in the Directive 2009/28/EC, per cent.
Tillbaka till helheten: andra nyttor
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Tryggare energiförsörjning
Fler arbetstillfällen
Attraktivare och förbättrad tillgänglighet i städer
Mindre emissioner av luftföroreningar och buller
Ökad fysisk aktivitet och förbättrad hälsa
Ökat underlag för kollektivtrafiken
Minskat markanspråk för transporter
Ökad social integration och jämställdhet
Högre trafiksäkerhet
Långsiktigt lägre kostnader
Tack!
WORLD ENERGY ASSESSENT
MAIN FINDINGS
www.globalenergyassessment.org
