Ger ersättningen av fossila bränslen med biobränslen en nettosänkning i utsläpp av CO2? : Fjärrvärmefallet i Norrköpings kommun

With global warming and the international, national and local goals of reducing greenhouse gas net emissions, the phasing out of fossil fuels are of great importance. One energy source resulting in nearly no net emissions are biofuels. Residue from the forest industry, such as tops and branches, is already today in Sweden an important source of energy, especially in the district heating sector. The demand for forest residue is estimated to increase until 2050 and the potential harvest is a lot larger than what is utilized today. This master thesis tests the hypothesis of biofuels having a climate positive effect when replacing fossil fuels, despite the loss of carbon in the forest soil, which is a feedback of harvesting forest residue. The municipality of Norrköping here works as a case as they are standing in the forefront of turning towards a bio-based economy and a fossil free energy system. The biogeochemical model ForSAFE was used to study if Norrköping can replace all their fossil fuels and solid waste in the district heating for the municipality’s households and public facilities with forest residue from the forest within the municipality’s administrative boundaries. The result show that the productive forest area of the municipality does not yield enough forest residue to fulfil the energy demand from the fossil fuels and the waste. Meanwhile, the soil organic carbon was shown to be decreasing over the simulated years (2000-2300), although the loss did not exceed the emissions from the burning of the replaced fossil fuels. If the productive forest had been large enough to yield enough biomass to meet the demand, the loss of soil organic carbon would still not exceed the amount of carbon dioxide that the fossil fuels would have emitted. This indicates a positive climate effect when replacing fossil fuels with forest residue, reducing net emissions to the atmosphere. Despite the low yield of biomass compared to the energy demand from fossil fuels and waste in Norrköping, a study like this gives a projection of the biomass production and the feedbacks. These effects will be affected by different forest management scenarios and the change in climate. The silvicultural practices have however shown to have negative impacts on the Swedish Environmental Quality Objectives. Threatening the biodiversity and leaching of nutrients and chemicals, resulting in additional feedbacks downstream are examples of effects from disturbance in the forest and forest soil. It is therefore of great importance to consider the natural environment and neatly plan around forestry operations. In the end, the climatic benefit of switching to a fossil free energy system with the help of forest biofuels will have to weighted against the negative impacts. With a landscape view used and great knowledge about feedback effects when forestry planning, the input of biofuels can be a natural way to go for several municipalities in Sweden when wanting to create a bio-based economy with zero net emissions of greenhouse gases.Med global uppvärmning och de internationella, nationella och lokala målen om reducerade växthusgasutsläpp, är utfasningen av fossila bränslen av stor betydelse. En energikälla som ger nära noll nettoutsläpp är biobränslen. Rester från skogsindustrin, som toppar och grenar (grot) är redan idag i Sverige en viktig energikälla, speciellt inom fjärrvärmesystemet. Efterfrågan på grot väntas öka fram till år 2050 och skördepotentialen är mycket större än vad som idag utnyttjas. Detta examensarbete testar hypotesen om att biobränsle är klimatpositivt när det ersätter fossila bränslen, trots kolförlusten i marken som uppstår när grot skördas. Norrköpings kommun används här som fall då de står i framkant när det gäller övergången till en biobaserad ekonomi och ett fossilfritt energisystem. Den biogeokemiska modellen ForSAFE användes för att studera om Norrköping kan byta ut alla sina fossila bränslen samt avfall, som förser kommunens invånare och offentliga lokaler medvärme och varmvatten via fjärrvärmenätet, mot grot från skogsmarkerna inom kommunens gränser. Resultatet visar att den produktiva skogsmarken i kommunen är för liten för att producera tillräckligt med grot för att ersätta allt fossilt bränsle och allt avfall. Samtidigt sjönk markkolet över de simulerade åren (2000-2300) även om förlusten inte översteg utsläppen från förbränningen av de ersatta fossila bränslena. Om den produktiva skogen hade varit stor nog att kunna ersätta de fossila bränslena såhade förlusten av markkol ändå inte varit större än utsläppen från de fossila bränslen som kunnat ersättas. Detta indikerar den klimatnytta som bytet från fossila till biobaserade bränslen ger när nettoemissioner reduceras från atmosfären. Trots den låga skördenivån av grot i förhållande till den energi som de fossila bränslena och avfallet tillför i Norrköping, kan en studie likt denna ge en uppfattning om hur mycket grot som kommer kunna produceras i framtiden och vilka effekter dessakan ha. Dessa effekter beror då på olika skördeintensitet och ett förändrat klimat. Skogsbruket har dock visat sig bidra till att försvåra att de svenska miljömålen nås. Hot mot biodiversiteten samt läckage av näringsämnen och tungmetaller som ger problem nedströms är exempel på effekter av störningar i skogen och skogsmarken. Detta gör att visad hänsyn till den naturliga miljön och god planering kring ingrepp i skogen är av stor vikt. De positiva klimateffekterna av att utnyttja biobränslen från skogen för att ersätta fossila bränslen kan därför komma att behöva ställas mot de negativa ekologiska konsekvenserna av skogsbruket. Med ett landskapsperspektiv och stor kunskap kring effekterna av skogsbruket kan biobränslet komma att bli en naturlig väg att gå för flera kommuner i Sverige som vill övergå till en biobaserad ekonomi med noll utsläpp av växthusgaser