Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Fossila bränslen kommer förr eller senare att ta slut och bidrar dessutom till att påverka klimatet med växthusgaser. En av vår tids stora utmaningar är därför att begränsa användningen av fossila bränslen så mycket som möjligt. I sektorer som uppvärmning av fastigheter och elproduktion har arbetet med att fasa ut fossila bränslen kommit långt. I transportsektorn finns däremot ingen formulerad och verkställd strategi för att fasa ut fossila drivmedel som är den klart dominerande energikällan. Förutom klimatpåverkan bidrar fordon med fossila bränslen med bland annat utsläpp av partiklar, föroreningar och buller som är karaktäristiskt för förbränningsmotorer i allmänhet.
Arbetet syftar till att modifiera en geografiskt avgränsad modell av energisystemet i Uppsala kommun, Uppsala län, till att inkludera tillverkning och användning av biodrivmedel för att drastiskt begränsa användningen av fossila bränslen. Simuleringarna utvärderas med avseende på energianvändning, klimatpåverkan och biomassabehov i förhållande till tillgång.
Drivmedel utvärderades på en lång rad tekniska aspekter såsom systemverkningsgrad, kemiska egenskaper, miljöeffekter och teknisk komplexitet. Aspekter av mindre teknisk karaktär som till exempel marknad och styrmedel finns inte med i analysen. Efter att lämpliga drivmedel valdes ut gjordes ändringar i transportflottan och energiprocesser för att använda och tillverka dessa drivmedel på ett klokt sätt. Vidare inkluderas och utvärderas teknologier såsom biokol, mikroalger och bränsleceller för att minska klimatpåverkan.
Resultaten ger att ett system med metanol och DME som huvudsakliga drivmedel har bäst förutsättningar att fasa ut fossila drivmedel i samhället. Energibehovet i detta första steg är 8-10 % högre och klimatpåverkan är 13-34 % lägre än i motsvarande scenarion med importerade drivmedel. Vidare utveckling sker sedan mot ett system som i huvudsak använder vätgas som drivmedel. Energibehovet i detta system är jämförbart med motsvarande scenarion som använder importerade drivmedel då skillnaden är mindre än 4 % och klimatpåverkan är 32-59 % mindre. Båda dessa system använder även elektricitet i stor skala i transportsektorn.
Slutsatsen av arbetet är att det med genomtänkta processer är möjligt att tillverka tillräckligt stora volymer drivmedel med biomassa från närområdet för att kunna fasa ut fossila drivmedel de närmaste 20-30 åren och att detta ger en minskning av direkt utsläppta växthusgaser på systemnivå.

Most of the worlds energy demand is met by fossil fuels that will run out eventually. In Sweden however, sectors like heating and power production are more or less fossil free or will be very soon. The transport sector is however largely dominated by oil and its derivatives. Use of electricity in the transport sector is rising but alternative fuels seem to be needed to phase out fossil fuels in the coming 15-40 years. This thesis uses an existing model of Uppsala municipality to show the systemic effects of a transition from fossil fuels to a combination of electricity and biofuels manufactured within the energy system using gasification. Furthermore, technologies such as biochar, microalgae and fuel cells are utilized to mitigate climate impact. Compared to similar scenarios that uses imported fuels, the system that primarily uses methanol as fuel needs approximately 8-10 % more energy input with 13-34 % lower climate impact. The system that primarily uses hydrogen as fuel has less than 4 % difference in energy input and 32-59 % lower climate impact. The biomass needed to sustain the modeled system can be harvested in and/or nearby the municipality depending on scenario.