Sjællands biomasse-potentiale Anders Chr. Hansen, Roskilde Universitet Henrik Hauggaard-Nielsen, Risø DTU Vurderinger af potentialer for biomasse som energiressource Potentialevurderinger foretages ofte i tre lag. 1) Det fysiske potentiale, som i princippet kan udnyttes på landets eller regionens arealer 2) Det tekniske potentiale, som i praksis kan udnyttes givet infrastrukturer, bystrukturer m.m. på arealerne 3) Det økonomiske potentiale, der kan udnyttes, så det hænger sammen økonomisk og med de samfundsmæssige prioriteringer (Klimakommissionen (Danish Commission on Climate Change Policy) 2010) vurderede, at Danmark i 2008 udnyttede sit biomasse potentiale svarende til 88 PJ. Hertil kommer imidlertid et uudnyttet potentiale på 144 PJ. Dette fremgår af Tabel 1. 1
Tabel 1. Klimakommissionens vurderingaf Danmarks biomassepotentiale. Produktion 2008 Fysiskteoretiske potentiale Teknisk og økonomisk potentiale (75% af fysisk) 2050 2050 2050-2008 Halm 15 40 30 15 Træ 41 60 45 4 Energiafgrøder 0 109 82 82 Biogas 4 32 24 20 Affald*) 24 31 31 7 Akvatisk biomasse 0 27 20 20 Øvrig bioenergi 5 11 8 3 Biomasse i alt 89 310 233 144 Anden VE 33 1511 1511 1478 VE i alt 122 1821 1744 1622 Biomasse i alt 73% 17% 13% 9% Anden VE 27% 83% 87% 91% VE i alt 100% 100% 100% 100% *) Teknisk og økonomisk potentiale = 100% af fysisk potentiale. Kilde: (Klimakommissionen (Danish Commission on Climate Change Policy) 2010). 2
Klimakommissionens potentialevurdering ligger på linje med Energistyrelsens vurdering, der ligger til grund for fremskrivningen i Danmarks national handlingsplan for vedvarende energi (Klima- og Energiministeriet 2010). De fleste opgørelser af Danmarks potentiale for udvikling af vedvarende biomasseressourcer vedrører de fysisk-teoretiske potentialer. Det teknisk mulige potentiale er typisk en hel del mindre og det økonomiske eller realiserbare potentiale er endnu mindre. Klimakommissionen forudsætter som en tommelfingerregel, at det økonomiske potentiale er 25% mindre end det fysisk-teoretiske potentiale. Det er imidlertid et meget groft overslag og der er stort behov for viden om det økonomiske og realiserbare potentiale. Det store vidensbehov i forbindelse med opgørelse af biomassepotentialet i Sjælland ligger i at gå fra det fysisk-teoretiske niveau over det teknisk mulige til det økonomisk realisable niveau. Landbrugets biomasseressourcer repræsenterer langt den største del af ressourcepotentialet for biomasse, der kan udvikles på et økonomisk holdbart grundlag. Arealer med deciderede energiafgrøder vurderes at kunne yde op til 170 GJ per hektar når energiforbrug til dyrkning m.m. fraregnes. Tabel 2. Netto-udbytte af energi ved anvendelse af arealer til deciderede energiafgrøder. Afgrøde GJ/ha energipil 170 biogas ud fra kløvergræs 60 ethanol og lignin fra helsæd 45 ethanol fra hvedekerner 20 rapsolie eller biodiesel 15 Kilde: (Klimakommissionen (Danish Commission on Climate Change Policy) 2010) Det skal dog tilføjes at både udvikling af dyrkningssystemer og afgrødetyper sandsynligvis vil betyde endnu større energiudbytter per hektar frem til 2050. Samtidig ses det også af Tabel 1, at biomasse kun kan give et ganske vist nødvendigt, men også begrænset bidrag til Danmarks energiforsyning. Fysisk-teoretiske biomassepotentialer på Sjælland Biomasse er en fælles betegnelse for fx halm og øvrige afgrøderester, træ, husdyrgødning og andet bionedbrydeligt affald, som oprindelig blev dannet ved planternes fotosyntese, og som inden for en årrække nedbrydes til CO 2 og vand. I Danmark udgør biomasse omkring 70 pct. af forbruget af vedvarende energi. Biomasseressourcerne stammer primært fra landbrug og skovbrug. Herudover henregnes de bionedbrydelige affaldsstrømme også til biomasseressourcer. Disse affaldsstrømme er hidtil vokset i takt med den økonomiske aktivitet og det forventes, at denne sammenkobling imellem økonomisk vækst og organisk affald vil bestå i nogen grad i fremtiden. Det vil i så fald give en voksende kilde til biomasse til energiformål på det korte sigt. 3
På længere sigt forventes et øget bidrag primært at stamme fra landbrug og i mindre grad også fra skovbrug. Det areal, der dyrkes med energiafgrøder anslås i dag at omfatte 65-80.000 ha raps til biodiesel, 9-10.000 ha majs til biogas og 4100 ha energipil og lignende (Landbrugsinfo 2010). Det svarer til 3,0-3,6% af det dyrkede areal, men for rapsens vedkommende udgør energiafgrøden 40-50% af det areal, der dyrkes med industrifrø. En forholdsvis lille andel heraf dyrkes i Sjælland. En forøgelse af det areal, der anvendes til energiafgrøder, især energipil, forudses i bl.a. Klimakommissionens scenarier at kunne spille en stor rolle i fremtidens energiforsyning. Der savnes imidlertid opgørelser af, hvor store arealer på Sjælland, der er egnede til dyrkning af energipil. Det økonomisk realisable potentiale for dyrkning af raps til biodiesel er for EU som helhed noget mindre end det, der dyrkes i dag, idet energiforbruget og CO 2 -udledningen ved dyrkningen overstiger de 35% af CO 2 -indholdet i den erstattede diesel, der er overgrænsen fra 2018. Det gælder formentlig også for de danske arealer med mindre der udvikles teknikker, der radikalt nedbringer energiforbruget ved dyrkning, forarbejdning og transport af raps til biodiesel. Restprodukter og affald fra landbrug, skovbrug og forarbejdning udgør en betydelig del af biomassepotentialet. Anvendelsen af halm til energiformål spiller allerede i dag en stor rolle i energiforsyningen. Tabel 3. Udnyttelse af halmressourcen i 2009. Danmark Sjælland Halm i alt 100% 100% Til fyring 29% 48% Til foder 22% 9% Til strøelse m.v. 14% 6% Ikke bjerget 36% 37% Kilde: (Danmarks Statistik. 2011). Det fremgår af Tabel 3, at en større del af halmudbyttet i Sjælland allerede går til energiformål frem for foder og strøelse, end tilfældet er i de øvrige regioner. Teoretisk kunne godt og vel en tredjedel af halmudbyttet anvendes til mere bioenergi, men det ville i givet fald næppe være muligt, at opretholde jordens kulstofpulje, så det teknisk mulige potentiale er noget mindre. Hertil kommer, at en stor del af den ikke bjergede halm kan have et meget højt vandindhold, så det økonomisk realisable potentiale er undnu mindre. I Danmark benyttes biomasse-ressourcen i langt overvejende grad som brændsel i bl.a. kraftvarme- og fjernvarmeværker. I mindre grad anvendes gyllebaseret biogas med op til omkring 20% tilførsel af organisk affald fra fødevareindustrier til produktion af varme og el. Den afgassede gylle leveres tilbage til landmanden og anvendes som gødning. 4
Landbruget i regionen producerer kun 8% af Danmarks husdyrgødning 1. Halvdelen af husdyrgødningen planlægges udviklet til energiressource i 2020 og det forudsætter etablering af et større net af biogas-fællesanlæg (Regeringen 2009), også på Sjælland. Der er i dag 25 biogas fællesanlæg, hvoraf to på Sjælland (Nysted og Hashøj). De konverterer både husdyrgødning og andet affald - også fra industrien - til energi. Husdyrgødningens økonomisk realisable energipotentiale afhænger af den geografiske placering af disse biogasanlæg, som igen afhænger af den geografiske placering af gødningsproduktionen og andre biomassekilder. De akvatiske biomasseressourcer (alger) forventes også, at kunne udgøre en kilde til biomasse på længere sigt. Det er dog en mere usikker kvantificering, idet man fortsat udvikler på håndtering af disse råvarer, produktionskoncepter og modificering af konverteringsteknologier. Potentialet for denne blå biomasse som energikilde behandles i et andet papir. Affald som energiressource De affaldsstrømme, der håndteres af den danske affaldssektor, bliver i meget vidt omfang genanvendt eller omdannet til energi. Det er dog muligt, at de på trods af en omfattende genanvendelse vil fortsætte med at vokse i fremtiden og det kan også vise sig hensigtsmæssigt at udvinde gas af nogle af de strømme, der hidtil har været brændt. Det vil vedblive med at være en ressource med et relativt lille potentiale, men det udelukker ikke, at der lokalt kan være et stort potentiale i forgasning af eksempelvis industriaffald. En opgørelse af biogaspotentialet i affald anslår at dette på landsplan udnyttes til produktion af 2,2 PJ energi, men at der herudover er 2-5 PJ uudnyttet potentiale. Hvor stor en del af affaldsstrømmene, der findes i landsdelen eller regionen Sjælland, er ikke opgjort og om deres energipotentiale er økonomisk realisabelt afhænger af den konkrete lokale udformning af markedet for biomasse. Sjællands forudsætninger for biomassepotentialet Selvom Sjælland overordnet set har samme forudsætninger for jordbrugsproduktion som de øvrige regioner i Danmark, er der visse faktorer, som er medvirkende til, at arealanvendelse og afgrødesammensætning adskiller sig. Kornafgrøder er ligesom resten af landet den dominerende afgrødekategori, idet næsten 60 % af dyrkningsarealet er etableret med korn. Men i forhold til de øvrige regioner udgør raps, frø til udsæd og sukkerroer en større andel. Derimod er andelen af grovfoder baseret på flerårige græsmarksafgrøder, helsædsafgrøder mfl. lille i forhold til resten af landet. Der er adskillige faktorer, som ligger til grund herfor, også af historisk karakter, men overordnet vurderes jordtype og husdyrbesætningen at være de afgørende. Lerjorde udgør ca. 80 % af dyrkningsarealet i Sjælland, og der er tradition for at dyrke afgrøder (vinterhvede og sukkerroer), der honorerer lerjordens gode egenskaber. Samtidig er husdyrtætheden mindre end i resten af landet. Det kan betyde, at en eventuel nedgang i husdyrproduktionen i 1 Målt i dyreenheder, dvs. 100 kg nitrat ab lager (Danmarks Statistik. 2011). 5
højere grad vil finde sted i Sjælland end i andre regioner, som det har været tilfældet i perioden 2006-09. Planteproduktionen er for de fleste landmænd i Sjælland den primære indtægtskilde, hvorimod det i det øvrige Danmark typisk er husdyrbesætningen. Planteavlere har i modsætning til husdyrproducenter langt større frihed til at dyrke de afgrøder, der giver de bedste økonomiske afkast. Der er i Sjælland større muligheder for at vurdere priser og tendenser i henhold til afsætning til forskellige markeder med hurtig tilpasning af valg af afgrøder. Det fysisk-teoretiske potentiale for biogas i Sjælland Der foreligger ikke regionale vurderinger af de samlede biomassepotentialer, men Energinet.dk har fået udarbejdet en vurdering af potentialet i de typer af biomasse, der egner sig til konvertering til biogas. ernes andel heraf fremgår af tabel. 6
Tabel 4. ernes ressourcepotentialer for biogas baseret på terrestisk biomasse. PJ bionaturgas Hovedstaden 0 0 2 1 3 Midtjylland 7 1 13 4 25 Nordjylland 5 1 8 3 16 I alt Sjælland 2 0 8 3 13 Syddanmark 8 1 12 4 24 Hele landet 22 3 42 14 81 I % af DK Husdyrgødning Enggræs Energiafgrøder Efterafgrøder Husdyrgødning Enggræs Energiafgrøder Efterafgrøder Hovedstaden 2% 5% 4% 4% 3% Midtjylland 33% 29% 30% 30% 31% Nordjylland 22% 27% 18% 18% 19% I alt Sjælland 8% 12% 20% 20% 16% Syddanmark 35% 27% 28% 28% 30% Hele landet 100% 100% 100% 100% 100% Kilde: (PlanEnergi 2010). Det fremgår af Tabel 4, at regionen vurderes at råde over 16% af det potentiale for biogas, som landbruget kan levere. Det kan sammenholdes med regionens andel på 18% af det dyrkede areal, 15% af befolkningen og 11% af værdiskabelsen i Danmark. Det er også i denne potentialevurdering især energiafgrøder og husdyrgødning, der vurderes, at kunne udvikles til betydelige energikilder. Husdyrtætheden er dog som tidligere skrevet relativt lav i Sjælland, så bidraget herfra vil være beskedent. 7
Tabel 5. Bidraget til regionens biogaspotentiale fra de enkelte biomassetyper i de enkelte kommuner. Procent. Kommune Husdyrgødning Enggræs Energiafgrøder Efterafgrøder I alt I alt 12.7% 2.9% 62.9% 21.5% 100.0% Lolland 1.0% 0.3% 9.0% 3.1% 13.4% Guldborgsund 1.8% 0.3% 7.7% 2.6% 12.5% Næstved 1.1% 0.2% 6.2% 2.1% 9.6% Kalundborg 1.4% 0.5% 5.1% 1.8% 8.8% Holbæk 1.4% 0.3% 5.1% 1.7% 8.5% Vordingborg 1.0% 0.3% 5.1% 1.8% 8.3% Slagelse 1.0% 0.2% 5.2% 1.8% 8.2% Ringsted 0.6% 0.0% 2.5% 0.9% 4.0% Sorø 0.7% 0.1% 2.4% 0.8% 4.0% Stevns 0.5% 0.0% 2.5% 0.9% 3.9% Odsherred 0.5% 0.2% 2.3% 0.8% 3.8% Lejre 0.5% 0.1% 1.9% 0.6% 3.1% Køge 0.3% 0.0% 1.9% 0.7% 2.9% Roskilde 0.2% 0.1% 1.7% 0.6% 2.6% Greve 0.1% 0.0% 0.4% 0.1% 0.6% Solrød 0.0% 0.0% 0.3% 0.1% 0.4% Faxe 0.4% 0.1% 3.5% 1.2% 0.0% Kilde: (PlanEnergi 2010). Tabel 5 viser, at langt den største del af regionens potentiale for biomassebaseret naturgas kan henføres til dyrkning af energiafgrøder i den sydlige (Lolland, Guldborgsund, Næstved og Vordingborg kommuner) og vestlige (Kalundborg, Holbæk og Slagelse kommuner) del af regionen. Disse kilder tegner sig for 43% af regionens samlede biogaspotentiale. 8
Dette kan have betydning for placeringen af fremtidige biogasanlæg. ens to støre biogasanlæg Nysted og Hashøj er i øvrigt også velplacerede i dette perspektiv. Der findes en lang række andre typer af biomasse, der kan konverteres til biogas. Mængderne heraf er ret små, men lokalt kan de udgøre en betydelig del af det biomasse-mix, der kan omdannes til biogas. De omfatter biomasse, der tages ud af skove og naturområder, spildevandsslam, industriaffald, kød og benmel, have- og parkaffald samt lossepladsgas. Teknisk og økonomisk potentiale for biomasse i Sjælland Biomassepotentialet afhænger først og fremmest af det dyrkede areal, halmudbyttet af dette samt af den andel, der dyrkes med energiafgrøder. Danmarks dyrkede areal faldt i perioden 1982-2006 med 5,3% mens det i Vestsjællands og Storstrøms amter blev 3,7% mindre. Fra 2006 til 2009 er det gået endnu stærkere idet Danmarks dyrkede areal alene på de 4 år er faldet med 3,5% mens Sjællands er faldet med 2,5% (Danmarks Statistik. 2011). Det er vanskeligt at vurdere den fremtidige udvikling af landbrugsarealet, men der er meget, der peger på en fortsat og måske endda en forstærket indskrænkning af det dyrkede areal. For det første er vejen ud af landbrugets økonomiske krise meget vel være forbundet med et mindre dyrket areal. Der kan næppe opnås en selvbærende og holdbar økonomi medmindre man koncentrerer sig om arealer, som kan dyrkes med en vis værditilvækst. Heroverfor står dog en forventet større global efterspørgsel efter fødevarer og ikke mindst kød, som kan gøre i dag urentabel landbrugsdrift rentabel på sigt. For det andet er der i samfundet en voksende efterspørgsel efter natur. Der er således også bred konsensus i Folketinget om skovrejsning på landbrugsarealer (fordobling af skovarealet indenfor en trægeneration) og om genopretning af natur, især på lavbundsjorde. Der er langt fra konsensus om tempoet og omfanget herfor, men der er næppe nogen tvivl om retningen. Det peger i retningen af en fortsat nedgang i det dyrkede areal. Nedgangen i biomassepotentialet er dog ikke helt parallel idet der også udtages biomasse fra skove og andre naturområder, i det omfang de plejes. Samlet set peger det i retning af et fortsat mindre landbrugsareal. Det samlede halmudbytte af dette areal kunne som ovenfor nævnt i princippet forøges, men ikke al halm er egnet som energiressource og jorden har brug for tilbageførsel af kulstof. At biomasse i sig selv har værdi som energiressource kunne også danne basis for afgrøder og dyrkningsmetoder med større halmudbytte. Spørgsmålet om, hvor stor en del af det dyrkede areal, der kan anvendes til energiafgrøder, afhænger desuden af en lang række forhold, hvoraf de internationale fødevarepriser og energipriser er afgørende. Hertil kommer, at det er rejst som et etisk spørgsmål, om det ikke er forkert, at bruge arealet til andet end fødevarer, hvis fødevarepriserne er høje. 9
I den foreliggende plan for vedvarende energi i Danmark forventes en forøgelse af energi fra biomasse på 62 PJ fra 2008 til 2020. Kun 20 PJ heraf forventes at komme fra Danmark mens 42 PJ forventes importeret fra udlandet. Andre medlemslande kan imidlertid også forventes at satse på de samme biomasse-kilder, hvilket kan føre til højere priser og en uøkonomisk biomasse baseret energiforsyning. Hertil kommer, at svineproduktionen, som er udsat for stigende konkurrence kan blive yderligere reduceret i fremtiden. Det vil i så fald også berøre sammensætningen af afgrøder idet ca. 70% af tilgangen af korn til det danske marked anvendes til foder 2. Det økonomisk realisable biomasse-potentiale er også et spørgsmål om udvikling af afgrøder og sædskifter, hvor energi udgør et af flere formål med produktionen. Der findes ikke en ultimativ energiafgrøde, som opfylder alle krav hvad angår økonomisk udbytte, konverterbarhed, miljø og diversitet mv. Dertil kommer, at dyrkning af energiafgrøde ikke bør ses som en isoleret enhed, men skal betragtes i en helhed med størst mulig inddragelse af lokale forhold og den enkelte landmands viden og ønsker. Det økonomisk realisable potentiale afhænger ikke alene af en afgrødes produktivitet i løbet af en dyrkningssæson, men af de påvirkninger, som dyrkning af en given afgrøde har på hele bedriften med inddragelse af driftsøkonomi, arbejdsfordeling over året, naturpleje, ny lovgivning og regelsæt mv. Implementering af nye afgrøder kan være problematisk, hvis det eksisterende sædskifte er velfungerende og sikrer landmanden et godt dækningsbidrag. Som nævnt ovenfor, vil vilkårene for dyrkning af de forskellige afgrøder ændre sig i fremtiden og et mere udviklet marked for biomasse til energiformål vil gøre afgrøder og sædskifter med et stort biomassepotentiale mere økonomiske. Den store usikkerhed om pris- og omkostningsforhold for forskellige lokale og importerede biobrændsler gør det nødvendigt at planlægge et regionalt system for konvertering af biomasse til energi, der er tilstrækkeligt fleksibelt til at håndtere en meget forskellige biobrændsler i meget forskellige blandingsforhold. Ved planlægning af nyt sædskifte/dyrkningssystem hvorfra der fraføres betydelige mængder biomasse, er det som ovenfor nævnt væsentligt, at der med mellemrum skal foregå en tilstrækkelig tilførsel af organisk kulstof til jorden for at opretholde jordens frugtbarhed. Det vil således være uhensigtsmæssigt at fraføre ressourcer til fødevarer, foder og energi uden at være opmærksom på de mere langsigtede konsekvenser for dyrkningssystemet. Dertil kommer at nogle jorde er mere følsomme end andre. Ændres de nuværende kornrige sædskifter til også fx at indeholde flerårige græsmarksafgrøder vil der ske en yderligere tilførsel af biomasse til jorden, som derved kan opretholde en god humusstruktur. Så ved almindelig omtanke og god landmandspraksis er der ikke noget problem i at producere mere biomasse fra vores marker. Der kan produceres ekstra biomasse til nye 2 Beregnet som gennemsnittet over perioden 2000-09 af den procentdel af tilgangen (=høst+import+primo lager-ultimo lager), der anvendes til foder (Danmarks Statistik. 2011). 10
formål, men det kræver omtanke for ikke på længere sigt at nedsætte udbyttet ved at reducere jordens frugtbarhed. En bedre forståelse for det økonomisk realiserbare potentiale for biomassebaseret energi på Sjælland kræver således for det første en række analyser af eksisterende biomasse-strømme i den lokale økonomi og fremtidsudsigterne for disse i lyset af de ovennævnte udviklingstendenser for samfundsmæssige prioriteringer og internationale priser. For det andet vil det være nødvendigt at undersøge udbredelsen af arealer, hvor deciderede energiafgrøder vil være af høj samfundsmæssig interesse og økonomisk værdi. Særlig vigtig er selvfølgelig de bæredygtighedskriterier for biomasse, der nu er indført i den europæiske lovgivning (EU Directive 2009/28/EC (Promotion of the use of energy from renewable sources) 2009). Referencer Danmarks Statistik 2011, Statistikbanken http://statistikbanken.dk/statbank5a/default.asp?w=1920available:18.0 1.2011 2011. EU Directive 2009/28/EC (Promotion of the use of energy from renewable sources) (2009): EU Directive 2009/28/EC of the European Parliament and of the Council of 23 April 2009 on the promotion of the use of energy from renewable sources and amending and subsequently repealing Directives 2001/77/EC and 2003/30/EC, Official Journal of the European Union. Klima- og Energiministeriet 2010, National handlingsplan for vedvarende energi i Danmark. Juni 2010, København. Klimakommissionen (Danish Commission on Climate Change Policy) 2010, Grøn Energi - vejen mod et dansk energisystem uden fossile brændsler. Dokumentation., Klimakommissionen, Copenhagenhttp://www.klimakommissionen.dk/da- DK/OmKlimakommissionen/Klimakommissionensrapport/Documents /DOK%20MASTER%20FINAL%20u%20bilag%205%20okt%2010%20Eopt.pdf. Landbrugsinfo 2010, "Arealer med energiafgrøder i Danmark", [Online],. Available from: http://www.landbrugsinfo.dk. PlanEnergi 2010, Biogaspotentialet i danske kommuner. Regeringen 2009, Aftale om Grøn Væksthttp://www.fvm.dk/Admin/Public/DWSDownload.aspx?File=%2fFiles%2 ffiler%2fpublikationer%2fgrn_vkst-aftale_final.pdf. 11