Energi - program för forskning, utveckling, demonstration : EFUD 78

Ur KB:s samlingar

Digitaliserad år 2013

utarbetade

pa uppdrag

av Pragramplaner m.m. För

de|egaTionen energibrskning

Energi; för_

program

forskn1ng,u_tveckl1ng,

demonstranon

Energiprodukfion

r?v‘m.c-Q.

EPUD 7a

E

Bilaga

Statens offentliga utredningar

\*§§}E‘i

w Industridepartementet

för

Energi-program forskning, utveckling,

demonstration

EFUD 78

E

Bilaga

Programplaner för Energiproduktion utarbetade av nämnden för energiproduktionsforskning (NE) på uppdrag av delegationen för energiforskning Stockholm 1977

Omslag Hans Sandqvist Jemströms Offsettryck AB

ISBN 91-38-03694-0 ISSN 0375-250X Norstedts Tryckeri, Stockholm 1977

SOU I977:6l

Förord

Med stöd av regeringens bemyndigande den l2juni 1975 tillsatte dåvarande chefen för industridepanementet en delegation för energiforskning (DFE). l regeringens direktiv anges att DFE bör ta fram underlag för planering av FoU inom energiområdet i ett långsiktigt perspektiv sedan det nuvarande treåriga programmet genomförts 30 juni 1978. Tre alternativa förslag till program i olika ambitionsnivåer bör redovisas. Ett alternativ bör svara mot en oförändrad ambitionsnivå i förhållande till insatserna under budgetåret 1977/78 och de två övriga alternativen mot högre ambitionsnivåer. Därvid bör främst belysas möjligheterna att öka insatserna vad gäller utvecklingen av förnyelsebara energikällor innefattande även den forskning och utveckling som behövs för att anpassa olika konsumtionssektorer till ett ökat utnyttjande av sådana energikällor. DFE har slutfört denna arbetsuppgift under september 1977 och redovi- sar sina förslag i betänkandet Energi program för forskning, utveckling, demonstration, EFUD 78” (SOU I977: 56). DFE:s överväganden byggeri allt väsentligt på det underlag i form av programplaner som har utarbetats av styrelsen för teknisk utveckling, statens råd för byggnadsforskning. transportforskningsdelegationen och nämnden för energiproduktionsforskning samt beträffande programmet Allmänna energisystemstudier av DFE själv. Detta underlag är samlat i bilagorna A-F, som redovisas i var sin volym (SOU 1977: 57-62). Bilagoma är indelade efter den programstruktur som gäller för energiforskningsprogrammet 1975/78, enligt följande: . Energianvändning i industriella processer m. m. . Energianvändning för transporter och samfárdsel

mmdnw

. Energianvändning för bebyggelse

. Återvinning av energi i varor m. m.

. Energiproduktion . Allmänna energisystemstudier

Stockholm i september 1977

Thomas Josefsson delegationssekreterare

SOU 1977: 61

Innehållsförteckning Programplan ENERGIPRODUKTION med sina bilagor

varje plan.

SOU 1977: 61 PROGRAMPLAN - ENERGIPRODUKTION

SOU 1977: 61

Innehållsförteckning

l. SYFTE OCH OMTATTNING 11 1.1 Planens uppbyggnad 11 1.2 Programstruktur 12 2. PROGRAMETS MÅL 15 2.1 Programblock och mål 15 2.2 Energipolitiska utgångspunkter 17 2.3 Införande av nya energikällor 18 3. PROGRAMETS FÖRUTSÄTTNINGAR 23 3.1 Energisystemets struktur 23 3.2 NE-programmens utvecklingsläge 26 3.3 Utvecklingsförutsättningar 28 4. PROGRAMMETS MEDEL 33 4.1 Verksamhetens uppläggning 33 4.2 Reala resurser 34 5. AMBITIONSNIVÅER OCH MEDELSBEHOV 35 5.1 Förutsättningarna 35 5.2 Möjliga kombinationer 36 5.3 Av NE bearbetade alternativ 37 5.3.1 Föreskriven ram 37 5.3.2 Välavvägda kombinationer 38 6. SAMANFATTANDE INSATSPLAN 41

10 Innehållsförteckning S()lJl977:6l sid Bilagor: l. Programstruktur 45 2. NE:s instruktion 51 3. Utgifter 1975/78 och avvecklingskostnad 55 1978/81 4. Sammanställning av medelsbehov på olika 57 ambitionsnivåer

Bifogas separat: Plan BIOSYSTEM TORV SKIFFER KOL FISSION FUSION VINDENERGI GEOTERMISK ENERGI AKVATISK ENERGI SOLENERGI FJÄRRSPILLVÄRME NYA BRÄNSLEN ENERGIPRODUKTIONSTEKNIK

1. SYFTE OCH OMFATTNING

Planen för Energiproduktion utgör det underlag programmet som NE enligt direktiv skall lämna till delegationen för energiforskning (DFE), tillika energikomissionens expertgrupp för forskning och utveckling. Det utgör därmed en del av det totala underlag som DFE skall bearbeta inför statsmakternas beslut om energiforskningens inriktning och omfattning sedan det nu pågående treårsprogrammet genomförts. DFE har benämnt sitt underlag PFE 78. Direktiv för NE:s programplanering har i omgångar lämnats av statsmakterna och av DFE.

l.l Planens uppbyggnad

består av denna på mål och medel inriktade Programplanen sammanfattande plan, i vilken även vissa programgemensamma frågor behandlas ett antal bifogade planer för

ggg

delar av programmet. Dessa delar har av NE tills vidare benämnts NE-program. Det sätt på vilken indelningen sker är av väsentlig betydelse för programets mål och medel och behandlas inledningsvis i det följande.

Det sätt på vilket planerna för NE-programmen utformats har bestämts även av andra krav än de som har att göra med PFE 78. Planerna används av NE dels i det egna interna arbetet, dels i dialogen med ett stort antal instanser vid genomförandet av programmet. Hänsyn härtill har därför också tagits vid utformningen.

12 Syfte och omfattning sou 1977; 51

1.2 Programstruktur

NE arbetar f n med en strukturell indelning av programmet i 33 st områden. Dessa områden är antingen identiska med eller en underindelning av de 10 st delprogram, som statsmakterna fastställde 1975 i samband med programmets tillkomst.

Erfarenheterna från det praktiska arbetet inom programmet visar att energipropositionens programindelning har fungerat hyggligt men att det är önskvärt och möjligt att finna en mera ändamålsenlig struktur. I NE:s anslagsframställning för 1977/78 skisserades ett förslag till förändrad struktur. överläggningar med industridepartementet och DFE ledde emellertid till överenskommelsen att arbeta

med det löpande programmet utan någon väsentlig struktur-

förändring under hela den första treårsperioden (1975/76- 77/78) men att utforma programplanerna för nästa treårsperiod (1978/79-80/81) med en ny programstruktur.

Mot bakgrund härav har NE nu utformat programplaner i enlighet med en förbättrad programindelning. Den bedöms utgöra den för närvarande mest ändamålsenliga kompromissen mellan olika önskemål.

Programplaneringen genomförs med en indelning i nedanstående delar, som förslagsvis av NE tills vidare var och en benämns för att skilja dem från beteckningarna NE-program område och delprogram som kommer att användas i genomförandet av programmet treårsperioden ut. Sambanden mellan de 33 områdena och de 15 NE-programmen visas i bilaga l.

De föreslagna NE-programen är:

BIOSYSTEM TORV

Syfte och omfatming 13

SKIFFER KOL NATURGAS OLJA FISSION FUSION VINDENERGI GEOTERMISK ENERGI AKVATISK ENERGI SOLENERGI FJÄRRSPILLVÄRME NYA BRÄNSLEN ENERGIPRODUKTIONSTEKNIK

Till de 15 NE-programmen kommer, åtminstone i NE:s planeett ytterligare element Gemensamt, som omfattar ring, kostnader för kansli, övergripande programplanering, informationsaktiviteter och vissa andra för programmet Ener- I statsmakternas och giproduktion gemensamma funktioner. DFE:s hantering kan kostnaderna för denna post fördelas eller särbehandlas. på de l5 programmen

För NE-programmen NATURGAS och OLJA har inga programplaner ännu utarbetats. Skälet härtill är att förutsättningar för att utarbeta en plan för insatser från NE:s sida hittills saknats. De båda områdena har emellertid givits en identitet för fullständighetens skull och för att egen det är sannolikt att förutsättningarna inom kort komer att klarna.

SOU 1977: 61 15

2. PROGRAMMETS MÅL

Målet för programmet Energiproduktion anges i energipro- 1975:30, sid 445) vara att öka och säkra positionen (prop tillförseln av energi. Energiproduktionssystemet bör, sägs det vidare, i detta syfte

- för att kunna utnyttja fler energislag och utvidgas fler leveranskällor för energi, - av flexibilitet vad gäller utbytbarhet ges högre grad mellan primärenergislag och leverans av förädlad energi, - i större utsträckning, utnyttja energipotentialen - kunna konvertera till förädlade enerprimärenergin gislag anpassade till användarnas behov.

2.1 Programblock och mål

Sambandet mellan energipropositionens förändringsmål och de olika NE-programmen och deras mål visas i följande schema där NE-programmen sammanförts i tre programblock med varsin målformulering.

o Block Mal: A Att i väsentlig omfattning försöka ersätta immed andra energiråvaror, i första hand portolja de i Sverige förekommande.

16 Programmets mål SOU 1977: 61

Program: BIOSYSTEM TORV SKIFFER

KOL NATURGAS OLJA

FISSION FUSION

Block B Mål:

Att i väsentlig omfattning försöka utnyttja de förnyelsebara naturenergiformerna för el-, värmeoch bränsleproduktion.

Program: VINDENERCI GEOTERMISK ENERGI AKVATISK ENERGI SOLENERGI

B10cE_9 Mål:

Att försöka höja verkningsgraden, flexibiliteten och säkerheten i energiproduktions- och distributionssystemet genom system- och komponentutveckling och genom ökad möjlighet till bränslesubstitution.

Program: FJÄRRSPILLVÄRME NYA BRÄNSLEN ENERGIPRODUKTIONSTEKNIK

SOU 1977: 61 Programmets mål 17

NE-programmens mål synes väl uppfylla de krav som energi-

propositionens målformulering ställer. De målformulering-

ar som angivits för de tre blocken är emellertid lättare att arbeta med. De används därför i det följande och utgör tillsammans målet för programmet Energiproduktion.

2.2 Energipolitiska utgångspunkter

1975 års energipolitiska beslut innehöll detaljerade beskrivningar av förutsättningar och delmål. I väsentliga delar får dessa fortfarande antas gälla - i andra delar råder emellertid idag andra förhållanden. I vissa frågor råder oklarhet om det ena eller det andra förhållandet är för handen. De mål som i det föregående formulerats för programmet Energiproduktion kan emellertid knappast ifrågasättas.

Viktigast i 1975 års beslut var en minskning av energikonsumtionens ökningstakt. Fram till 1985 skulle ökningen begränsas till ZZ per år för att därefter helt försvinna. Elandelen tilläts emellertid öka med 6% per år till 1985 efter denna tidpunkt angavs inget beträffande andelen el. Ökningsgraden till 1985 innebar en minskning från 4 å 5% resp 7 ä 8% årlig tillväxt före 1973 (basår för 1975 använda beräkningar).

Förändringarna fram till 1985 skulle väsentligen åstadkommas genom besparingar på konsumtionssidan, genom ökad andel samproduktion av el och värme i mottrycksanläggningar och genom att kärnkraftandelen skulle öka från mindre än lZ till 12% av den totala energiproduktionen (med ungefär motsvarande reduktion av andelen importolja). Förändringarna i energibalansen till 1985 antogs inte till någon nämnvärd del vara ett resultat av utveckling av nya energikällor. Bidrag baserade på utvecklingsresultat inom programmet Energiproduktion antogs således i allt väsentligt komma först efter 1985.

18 Programmets mål SOU 1977: 61

I mars 1977 presenterade SIND en referensprognos på uppdrag av energikommissionen. Referensprognosen upptar bl a den slutliga användningen av energi 1985 och 1995. SIND:s prognos visar en ökning av den totala energianvändningen med 2,12 per år l976-1985 och l,lZ per år 1985-1995. E1användningen ökar med ca 4,7% per år 1976-1985 och med 2,8Z 1985-1995. Jämfört med 1975 års prognos för 1985 ligger SIND:s prognos knappt 2Z lägre för den totala energiåtgången och ca 14% lägre för elåtgången. Av elförbrukningen ökar elvärmen med ca 8-9Z per år. Oljeåtgången hos de slutliga användarna ligger ca 122 högre i SIND:s referensprognos jämfört med 1975 års prognos.

Betydelsen av att reducera det mer är 7OZ-iga beroendet av importolja har markerats såväl före som efter regeringsskiftet. Någon ny normerande precisering, jämförbar med den som angavs i 1975 års beslut har inte gjorts. Detta energipolitiska mål torde dock idag vara det viktigaste utvecklingsmålet om vilket allmän enighet råder. Betydelsen av och stödet till energibesparande åtgärder har också markerats kraftigt, liksom önskemålet att på sikt övergå till att utnyttja de förnyelsebara energikällorna. I det sistnämnda avseendet har dock endast kvalitativa uttalanden gjorts av statsmakterna.

2.3 Införande av nya energikällor

Införande av nya energikällor i det svenska energiproduktionssystemet är en mycket sällsynt händelse. Det finns ingen allmänt giltig och av alla accepterad modell för hur det ska gå till. Det är därför väsentligt att fortsättningsvis utforma programmet Energiproduktion på basis av en genomtänkt och redovisad uppfattning om införandeprocessen, dess aktörer och rollfördelning.

Om vissa grundläggande principer råder ingen osäkerhet.

Progrdmmets mål 19

Sedan en ny energikälla väl införts och börjat komma till användning ska dess vidare utveckling bestämmas i ett samverkande system av energiproducenter och energikonsumenter, utrustningstillverkande industri och föreskrivande myndigheter samt eventuellt efter vissa av statsmakterna beslutade energipolitiska riktlinjer. I ett inledande skede efter introduktionen i energiproduktionssystemet kan härvid ett särskilt finansiellt bidragsstöd till energiproducenten koma ifråga. Finansiellt stöd till tillverkande industri kan härutöver förekomma - men torde då vara att betrakta som ett industripolitiskt snarare än ett energipolitiskt instrument.

Programmet Energiproduktion är, liksom energiforskningsprogrammet i övrigt, i första hand inriktat på att främja och stödja den utvecklingsprocess som ska genomlöpas fram till den tidpunkt då energiproducenten inom det ovan skisserade systemet själv kan åstadkomma den erforderliga vidareutvecklingen. Den utvecklingsfas som då har börjat benämns i det följande användning och vidareutveckling.

Programmet är vidare tänkt att vara ett komplement till de normala utvecklingsprocesserna - ett komplement vars avsikt är att säkerställa att en energipolitiskt önskvärd utveckling verkligen kommer till stånd. Programmet måste således baseras på en hypotes om vad som händer programet förutan.

Helt klart är dessutom att programmet måste utformas så att programets stöd planeras upphöra då utvecklingsfasen användning och vidareutveckling börjar. Det är emellertid inte enkelt eller ens idag möjligt att bedöma när detta kan koma att inträffa - varken vad beträffar kalendertidpunkt eller läget i utvecklingsprocessen. Programmet måste således baseras på en hypotes även i detta avseende.

20 Programmets mål SOU 1977: 61

Beträffande båda de nämnda hypoteserna bör marginalen för osäkerhet ligga på rätt sida, d v s hellre överstimulans än understimulans. Det sistnämnda kan leda till att de stödåtgärder som vidtagits blir helt utan effekt.

Den utvecklingsfas som efter påbörjade introduktionsåtgärder startar kännetecknas av osäkerhet om huruvida den nya energikällan på ett bestående och av egen kraft utvecklingsdugligt sätt verkligen införts för att stanna. Denna utvecklingsfas benämns i det följande introduk- Eigpsskedet. Utvecklingsprocessen fram till introduktionsskedets början kan med fördel anses bestå av en första fas idêvärdering och en därpå följande fas teknikutveckling och försök.

Enligt NE:s uppfattning är prototyp- och demonstrationsanläggningar ofta nödvändiga inslag inte bara i introduktionsskedet, utan även i tidigare utvecklingsfaser. Det är i sådana fall inte ändamålsenligt att särskilja ett statligt finansiellt stöd till prototyper och demonstrationsanläggningar från stöd till övrig forsknings- och utvecklingsverksamhet. Planerna för de enskilda NE-programmen har utformats i konsekvens härmed. Begreppen prototyp och demonstration används sålunda i planerna för NE-programmen utan direkt hänsyftning på energipropositionens användning av begreppen som avser introduktionsskedet. I uppskattningen av medelsbehovet för de olika NE-programmen har en särredovisning av ett särskilt stödbehov till prototyper och demonstrationsanläggningar därför inte heller skett.

Det är vidare, enligt NE:s mening, inte ändamålsenligt att administrera de statliga stödåtgärderna i en och samma utvecklingsfas på ett splittrat sätt. Krävs långtgående samordning med åtgärder vidtagna inom energiforskningsprogrammet bör stödkriterierna utformas enhetligt och stödåtgärderna hållas samman administrativt.

Programmets mål 21

Övergången mellan faserna teknikutveckling och försök och introduktionsskedet är distinkt och bestäms antingen av ett energipolitiskt beslut om att en ny energikälla skall införas och beslut i konsekvens härmed av energiproducenterna eller genom egna interna beslut härom av energiproducenterna. Ingetdera torde ske på ett för omvärlden omärkligt sätt.

Övergången mellan introduktionsskede och användning och vidareutveckling behöver inte, med den rollfördelning som ovan föreslogs, definieras inom energiforskningsprogrammet på ett operationellt entydigt sätt. Övergången mellan idévärdering och teknikutveckling och försök är väsentligen endast av intresse inom energiforskningsprogrammet och då i samband med val av ambitionsnivå för stödåtgärder.

Flertalet av de nya energikällorna i NE-programmen kommer under treårsperioden att befinna sig i skedet teknikutveckling och försök och de övriga i skedet idêvärdering. Det är inte sannolikt att introduktionsskedet kommer att starta för under någon ny energikälla perioden möjligen med undantag av naturgas och i viss mening fjärrspillvärme.

De operationella målen för NE-programmen under treårsperioden blir därmed att genomföra ett handlingsprogram inriktat på systematiskt stöd till teknikutveckling och försöksverksamhet samt, i några fall, att avsluta pågående idêvärdering.

sou 1977: 61 23

3. PROGRAMETS FÖRUTSÄTTNINGAR

Medlet att nå programmålet är att på valda ambitionsnivåer genomföra NE-programmen eller ett urval av dem. Utformningen av dem bestäms emellertid, vid sidan av målet som det formulerats i det ovanstående, av vissa fundamentala förutsättningar. De viktigaste av dessa har att göra med energiproduktionens struktur samt utvecklingsförloppens art och osäkerhet.

3.1 Energisystemets struktur

Energibärarproduktionen i Sverige kan indelas i tre sektorer, el, värme och bränslen. Dessa sektorer har relativt olikartade konsument- och producentstrukturer även om samma konsumenter och producenter i vissa fall återfinns i flera av sektorerna. Allmänt kan dock sägas att el- och värmesektorerna kännetecknas av lokala monopol medan bränslesektorn är en relativt fri marknad.

Utbytbarheten mellan de tre energiformerna är i många fall god, vilket lett till en viss konkurrens mellan företag verksamma inom olika sektorer. I några fall är samma företag representerat i flera branschföreningar.

Huvuddelen av landets elkraft produceras av ett begränsat antal företag. Av dessa är statens vattenfallsverk i särklass störst med nästan hälften av totalproduktionen. I övrigt utgörs producenterna av privata kraftföretag, kommunala energiverk samt elenergiproducerande enheter

24 Programmetsförutsättningar SOU 1977161

inom industriföretag främst inom massa- och pappersindustrin.

De största företagen har en god teknisk kompetens och bedriver även viss egen utvecklingsverksamhet. I frågor av gemensamt intresse samverkar man inom olika branschorgan, någon egentlig konkurrens förekommer knappast mellan företagen. De mindre företagen har mer begränsade resurser inom det tekniska området, men samverkar även de inom branschorganen.

dvs hetvatten för leverans till fastigheter och Xärmg, industrier, produceras huvudsakligen av kommunala energiverk. Dessa har en mycket skiftande storlek till följd av skillnader i tätortsstruktur, utbyggnadsgrad av fjärrvärmenät osv. I några fall har verken en god teknisk kompetens och kapacitet att självständigt bedriva utvecklingsarbete. I de flesta fallen är däremot verken små och saknar möjlighet att driva eller härbärgera utvecklingsprojekt. Branschorganet, Svenska värmeverksföreningen, har inte egentlig utvecklingsverksamhet på sitt program.

De bränslen som finns på den svenska energimarknaden utgörs huvudsakligen av petroleumprodukter. Dessa produceras till större delen av de internationella oljeföretagen.

Drygt hälften av petroleumprodukterna raffineras i Sverige medan resten importeras i färdigt skick. Den tekniska kompetensen inom branschen är god, i viss utsträckning saknas dock utvecklingsverksamhet i Sverige. Denna bedrivs i stället utomlands inom de internationella företagen.

I övrigt förekommer viss bränsleproduktion eller bränsleberedning inom skogsindustrin och användning av avfall som bränsle inom kommunerna.

SOU 1977: 61 Programmets förutsättningar 25

Även konsumentsidans struktur idag utgör en av grundförutsättningarna. Den indelas vanligen i huvudkategorierna industri med ca 40% av den totala energikonsumtionen, övrigsektorn (väsentligen byggnader) med ca 40% och samfärdsel med ca l5Z.

De huvudsakliga, relativa storleksordningarna framgår av följande tabell över uppskattade ungefärliga andelar av den totala energiproduktionens marknadsutbud i Sverige år 1976.

I uppställningen har medräknats bränsleåtgången för att producera el och värme. Energislagens fördelning Producentkategori el värme bränslen 79 - 77 Energiföretag

Konsumentkategori

Kraftproduktion Förluster + egen 10 15 2 förbrukning _u_ ____ ___ 100 100 100

Vid genomförandet av NE-programmen krävs samarbete med och medverkan av parterna på både producent- och konsumentsidan. Själva strukturen på konsumentsidan kan anses vara bestående, medan produktions- och distributionsapparatens struktur får anses vara föränderlig om än med betydande tröghet. Införandet av nya energikällor försvåras av att strukturella ändringar kan behöva genomföras på producentsidan. Sådana förändringar sker varken enkelt

Programmetsförutsättningar

eller snabbt. I den mån de krävs måste utvecklingsprogrammets takt anpassas till eller åtminstone ta hänsyn till möjlig förändringstakt för en sådan strukturförändring. Denna utvecklingsfaktor torde i flera fall vara dimensionerande för utvecklingstakten i den process varigenom nya energikällor införs.

3.2 NE-programmens utvecklingsläge

De pågående och planerade insatserna inom de olika NEprogrammen (eller i dagsläget områdena) har genomgående två syften. De syftar dels till att belysa i vilken utsträckning och med vilken tidtabell och resursuppoffring utvecklingsprogram kan bidra till måluppfyllelsen (dvs idêvärdering), dels till att initiera och genomföra det utvecklingsarbete som skall resultera i faktiska bidrag till måluppfyllelsen (dvs teknikutveckling och försök).

Hittills har det förstnämnda syftet dominerat bland insatserna och det kommer att förbli betydelsefullt även under den nu planerade treårsperioden och i flera fall åtskilliga år framåt. Detta innebär att betydande osäkerhet råder och kommer att råda om de sannolika bidragen från de energikällor som studeras i de olika NE-pr0grammen. De bedömningar som görs nedan och i de enskilda programplanerna kommer därför att undergå flera förändringar de närmaste åren.

De projekt som stöds inom de olika NE-programmen är till en del en följd av initiativ utifrån (ansökningar och förslag) och till en del igångsatta av NE som ett resultat av det planerings- och utredningsarbete som genomförs inom programmen. I begynnelseskedet dominerade den förstnämnda kategorin av naturliga skäl kraftigt. Andelen NEinitierade projekt är emellertid hela tiden stigande och denna utveckling kommer att fortsätta under den nu pla-

sou 1977; 51 Programmetsförutsättningar 27

nerade treårsperioden.

Till följd av förhållandet ovan befinner sig programmen samtidigt i faserna idêvärdering och teknikutveckling och försök, genom att vissa projekt är av den ena kategorin och andra av den andra. Inslaget av teknikutvecklings- och försöks-projekt i ett program som huvudsakligen befinner sig i idêvärderingsfasen rättfärdigas antingen av att försöken är viktiga för värderingsprocessen eller av att sannolikheten för att idêvärderingen ska utfalla i en fortsatt teknikutvecklings- och försöksfas är stor. Det kan också vara så att teknikutveckling för att nå effekt måste genomföras inom en given tid som bestäms av yttre faktorer, vilket motiverar ett visst risktagande.

Det är dock möjligt att karaktärisera de olika NE-pr0gramtill den ena eller men såsom idag väsentligen hörande andra kategorin på nedan visade sätt. Det är härvid att märka att idêvärderingsinslaget självfallet fortsätter även då programmet är i teknikutvecklings- och försöksfasen.

NE-program i utvecklingsfasen idêvärdering:

SKIFFER BIOSYSTEM NATURGAS OLJA GEOTERMISK ENERGI AKVATISK ENERGI NYA BRÄNSLEN

NE-program i fasen teknikutveckling och försök:

TORV KOL FISSION FUSION

28 Programmetsförutsättningar SOU 1977: 61

VINDENERGI SOLENERGI FJÄRRSPILLVÄRME ENERGIPRODUKTIONSTEKNIK

Det är naturligt att i skiftena mellan olika planeringsperioder (dvs i skiftet mellan 1975/78 och 1978/81) sortera om programmen. Det torde framgå av planerna för de olika NE-programmen att BIOSYSTEM och NYA BRÄNSLEN under nästa treårsperiod är att hänföra till de program som befinner sig i teknikutvecklings- och försöksfasen. SKIFFER och GEOTERMISK ENERGI torde komma att ligga kvar i idévärderingsfasen. AKVATISK ENERGI kommer att under nästa treårsperiod antingen utgå eller gå in i nästa fas. Beträffande behovet av programmen OLJA och NATURGAS (som idag endast finns som programrubriker) kan idag ingenting anges.

3.3 Utvecklingsförutsättningar

Utformningen av NE-programmen baseras på en bedömning av utvecklingsförutsättningarna. I det följande samanfattas några av de viktigaste utvecklingsbestämmande faktorerna och NE:s bedömning av dessa i dagsläget.

Följande bedömningskriterier används för vart och ett av NE-programmen.

1. Ärligt bidrag

Den andel av Sveriges nuvarande årliga energitillförsel som maximalt kan produceras per år. Uppskattningen görs mot bakgrund av vad som bedöms rimligt i ett långt perspektiv. Angivelser högre än 752 används inte.

Programmetsförutsättningar 29

2. Uthållighet

Det antal år som energiproduktionsnivån angiven under pkt l kan upprätthållas med hänsyn till energiråvarubasen, i förekommande fall uppräknat till global nivå.

3. _§rundidêns bärighet

Graden av säkerhet för att det verkligen går att i Sverige åstadkomma energiförsörjningsbidraget på antaget sätt. Vid denna bedömning tas inte hänsyn till miljövårdskrav eller andra liknande samhälleliga restriktioner.

4. Miljökravskänslighet

Den utsträckning i vilken naturskydds- och miljövårdsrestriktioner kan förväntas vara bestämmande för utvecklingsförutsättningarna.

5. Alternativanvändningskänslighet

Den utsträckning i vilken anspråk på användning utanför energiområdet kan komma att ställas på mark, råvaror etc som erfordras för energislagets exploatering. Bedömningen avser ett långt tidsperspektiv och gäller endast sådan alternativ användning i Sverige.

6. Tidigaste introduktionstidpunkt

Den tidpunkt vid vilken en kommersiellt och/ eller energipolitiskt motiverad utbyggnad tidigast kan påbörjas i Sverige, under förutsättning att en framgångsrik utveckling då är genomförd.

Programmetsförutsättningar

Kostnadsklass

Energislagets kostnad relativt övriga nu tillgängliga energislag vid den tidpunkt då dess exploatering bedöms som rimlig från teknisk synpunkt.

Behovet av utvecklingsstimulans

Behovet av statliga finansiella och andra stödåtgärder inom eller i anslutning till energiforskningsprogrammet för att en utveckling skall komma till stånd under och/eller efter treårsperioden 1978/79-80/81.

Resultatet av bedömningen redovisas i tabellen på nästa sida.

Programmets förutsättningar 31 SOU 1977: 61

umcmasfiwum ummauumz uwwauumz

mmqmaammom

oLwn. tfim umfifimz “mugg §53 “mugg umuca usmxo uuoum uuoum uuoum uuoum uwflduumz umflfluumz

mom

xmvmcumom wmauumz wqauumz

mmmax mfifimz wfifimz wma wamxo wfiuumz mmm mflfluumz man wflfiuumz

mmq mmq wmq mmq

:usa $2.5 oHgHzmmm

ww«uww

mm

a u n - n

mmm; om? emma ommfi omom 33 omma o¢mH ooom mmma

M

mooHm

mumww«v«H mcofiuxzvou

uxcaa Amov

mazmnommnm |«um:uwuH lwwflwfififimx/C.m uwnwwamcmx

mflfimz mflfimz wflauumz cmwaw cmmcH »Iuumz cmmcH wfiauumz wflfiuumz

amzmmz

a u

Sea. goum uoum uoum

mm

|mmuxnmH«Z uwsmfimcmx wwauumz

wflfimz wfifimz wfiuumz mflfiuumz mflfiuumz mflauumz

zoHHHzHmmo

uamxo

a

Sum uoum cout; uoum couflg :mugg

møwvmncøuo umnmwumn mflHuo mHHoo

$38 umxmm »Sam uuxmm umxmm umxmm umxmm uoxmm ucmxo uwxmm uwxmm umxmm pmxmm pmxmm umxmm pmxmm

mzmmzHmm:mzzbqox

.zmqqmma

om

2:

omumm

uwnwma

8 8 8 8 8 8 I 8

Iamfiufl

Aumv

007mm oofinom

s

A v :mm

Mwunanqwumcm

mwuvwn

an 2 mm mn mm mm

Bum ofium Sum oH-H omnm oH-N oanm ammo

u

ANV mug

aum

mzmn44Hmmmmmnm

zmumzmmm

HommzmozH zmazmmsomo -x:nommHommzm zHzmmHmzoHs

zmam›moHm mmmmHmm mom:e<z zoHmmHm MmHHM< Hummzmqom

moe «ago zoHm:m Hommzm Hommzm »z

AOM

.

sou 1977:61 33

4. PROGRAMMETS MEDEL

4.1 Verksamhetens uppläggning

Uppläggningen av verksamheten beror främst av de förutsättningar som berörts ovan. Härtill kommer NE:s instruktion som bifogas som bilaga 2.

Det arbetssätt NE valt planeras bestå även under den nu planerade treårsperioden. I huvudsak kännetecknas det av

- Tonvikt på ordentlig planering av insatserna i längsta möjliga tidsperspektiv - Projektval så att programmen består av samverkande projekt med fortlöpande resultatåterföring till programplaneringen - Samarbete med energiproducenter, föreskrivande myndigheter, tillverkande industri och andra berörda organ så tidigt som möjligt - Planering med hjälp av extern sakkunskap organiserad i rådgivande grupper - Största möjliga informationsspridning om planer och de bedömningar de vilar på i avsikt att uppmuntra kritik och idêflöde utifrån - Konsekvent metod för administration av projektstöd kännetecknad av etappvisa beslut under vilka projektledare (och i förekommande fall administrativt organ) arbetar ostört enligt huvudsaklig plan men med total omprövningsmöjlighet inför etappskiftena

34 Programmets medel SOU 1977: 61

- Systematisk uppbyggnad programvis av dels konsultkompetens, dels beställarkompetens och beställarfunktioner hos ett antal med NE:s kansli samverkande organ - Långtgående internationellt samarbete när detta är ändamålsenligt

Det är väsentligt för den fortsatta verksamhetens möjligheter till måluppfyllelse att den även i fortsättningen kan läggas upp på ett målmedvetet och långsiktigt sätt. Hittills gjorda erfarenheter indikerar att det är viktigt att ha en ordentlig bredd på verksamheten och att inte forcera beslut med långsiktiga, för vissa nya energikällor helt avgörande konsekvenser.

4.2 Reala resurser

Den verksamhet som finansieras av NE genomförs till helt övervägande del utanför NE. De reala resurser som härvid engageras finns hos:

högskoleinstitutioner - andra statsorgan energiproducenter - kommuner - tillverkande industri konsultföretag branschföreningar privatpersoner med utvecklingsidêer - utländska via internationella organ samarbetsprojekt

Vid planering av insatserna inom NE-programmen tas hänsyn till tillgången på reala resurser. NE:s hittillsvarande erfarenhet är att resurser - även tillgången på reala personella är god. Den utgör således inte en begränsande faktor vid genomförandet av programen, sådana de planerats.

5. AMBITIONSNIVÅER OCH MEDELSBEHOV

5.1 Förutsättningarna

Planerna för de olika NE-programmen har utformats för alternativa ambitionsnivåer för nästa treårsperiod (l978/79- 80/81). Antalet alternativ växlar mellan ett och fyra. För ambitionsnivåer gäller att de utgör en fortsam:l;ga dagsläget väsentligen bestämd ambitionssättning på en i . o niva.

Till amaitionsnivåerna ovan kommer de två särskilda ambitionsnivåer som är obligatoriska enligt anvisningarna för PFE 78. Dessa båda obligatoriska nivåer är oförändrad ekonomisk ram, beräknad som tre gånger utgiftsnivån under 1977/78, för hela programet Energiproduktion (med av NE vald inom programmet) och avveckling av de enfördelning staka programmen (med antagandet att beslut om avveckling tas senast vid treårsperiodens början).

Kostnadsberäkningarna för de obligatoriska nivåerna visas i 3 liksom det sätt på vilket utgiftsnivåerna utbilaga vecklats under treårsperioden 1975/78. Det framgår bl a av bilagan att den oförändrade ekonomiska ramen blir §29 för 1978/81. Om hela programmet på en gång avvecklas Ek: blir mozsvarande kostnad Mkr. l§5

De av N3 framtagna ambitionsnivåerna (i det följande benämnda NE-nivåer) framgår av de enskilda planerna för Medelsuppskattningarna för de alternativa NE-programmen. NE-nivåerna har sammanställts tillsammans med de obligatoriska nivåerna i bilaga 4. I några fall anges de uppskattade kostnaderna genom att ett osäkerhetsintervall anges, i andra fall används typvärden.

36 Ambitionsnivåer och medelsbehov

5.2 Möjliga kombinationer

De olika ambitionsnivåerna (exkl den oförändrade nivån för de enskilda NE-programmen) för de olika NE-programmen kan kombineras på ett mycket stort antal sätt. Alla dessa kombinationer är genomförbara och svarar mot en viss mer eller mindre välvald energiforskningsstrategi. NE:s underlag har presenterats i en form som möjliggör sådan kombinatorik.

För att illustrera och exemplifiera tankeövningar av detta slag visas resultatet av några hypotetiska kombinerade urval. I dessa har för enkelhetens skull endast de högsta och lägsta NE-nivåerna använts om inte annat angives. Man kan få motsvarande ännu mer extrema kombinationer genom att använda avvecklingsnivåer i stället för den lägsta NE-nivån för icke-prioriterade program.

En utgångspunkt är en profil som lägger största vikt vid NE-programmen inom block C dvs vid åtgärders0m syftar till ett förbättrat utnyttjande av energipotentialen väsentligen inom det nuvarande energiproduktionssystemets ramar. Profilen bibehåller sålunda alla-nuvarande optioner utan att några speciella satsningar görs i syfte att t ex möjliggöra ett snabbt ianspråktagande av någon storskalig ersättning för olja. Kostnadsintervallet för denna profil är 375-418 Mkr för treårsperioden 1978/79-80/81.

En annan utgångspunkt är att skapa möjligheter för en storskalig ersättning av olja i ett medellångt tidsperspektiv genom att välja en profil med satsningar på KOL och VINDENERGI. Kostnadsintervallet för treårsperioden blir 501-547 Mkr.

En ytterligare ökning av ambitionsnivån är att utvidga det föregående alternativet med syftet att på lång sikt skapa möjligheter att fullständigt ersätta oljan med för-

i

s

o_ a

Ambitionsnivåer och medelsbehov 37

nyelsebara energikällor. Detta motsvaras av en ökad satsning på BIOSYSTEM och SOLENERGI. Kostnadsintervallet för treårsperioden blir 591-688 Mkr.

Ambitionen att dels tillgodose de föregående syftena, dels skapa möjlighet att öka oberoendet av omvärlden genom ett snabbt och storskaligt utnyttjande av inhemska bränslen motsvaras av maximal satsning på samtliga NE-program och ger kostnadsintervallet 801-953 Mkr för treårsperioden.

5.3 Av NE bearbetade alternativ

NE har närmare studerat två alternativ:

A. Lämplig fördelning på NE-program inom den föreskrivna ekonomiska ramen 330 Mkr.

B. kombinationer med högre ambitionsnivå Välavvägda för några av NE-programmen och med resulterande högre kostnader för hela programmet.

5.3.1 Föreskriven ram

Med den lägsta NE-nivån för alla program blir kostnaden 324370 Mkr. För att komma ner till den föreskrivna nivån (exk1 gemensamt 313 Mkr) krävs således en smärre nedprutning. Detta kan ske antingen genom en ungefär proportionell minskning från lägsta NE-nivån för flertalet program eller genom att några hela program avvecklas.

NE förordar en ungefär proportionell nedskärning från den nivå som utgörs av de lägsta NE-nivåerna med hänsyn tagen till vissa trösklar i vissa program (VINDENERGI och FUSION) samt till avvecklingskostnadens storlek. Nivåerna för FJÄRRSPILLVÄRME och ENERGIPRODUKTIONSTEKNIK justeras här-

38 Ambitionsnivåer och medelsbehov SOU 1977: 61

vid för att få en riktigare helhetsavvägning.

En förutsättning för genomförbarheten är att programuppläggningen kan ske så att mål och inriktning av programmet kvarstår väsentligen oförändrad men med långsammare uppbyggnad och genomförande av programmet.

NE anser att nivån innebär en kraftig sänkning av statsmakternas hittillsvarande deklarerade ambitioner.

Aktuella belopp för de olika NE-programmen framgår av sammanställningen på sidan 42.

5.3.2 Välavvägda kombinationer

NE anser att den nuvarande verksamheten bör fortsätta på en principiellt oförändrad real ambitionsnivå. Detta medför högre kostnader under nästa treårsperiod. Den näst lägsta NE-nivån för programmen BIOSYSTEM, FUSION, VIND- ENERGI, SOLENERGI och ENERGIPRODUKTIONSTEKNIK, den näst högsta för FISSION samt den lägsta NE-nivån för övriga program utgör, enligt NE:s bedömning, en lämplig minsta fortsättning på den nu inledda verksamheten. Det finns nu inte skäl för att avveckla något program. Avveckling av delar av program kan däremot ske under nästa treårsperiod efter avslutad idêvärdering. Kostnaden 1978/81 för hela programmet blir 606 Mkr.

Med utgångspunkt från den valda kombinationen har ett dyrare och ett billigare alternativ beräknats. Utgångspunkten har härvid varit att markera det sätt varpå kombinationerna bör väljas vid större (ca 700 Mkr) respektive mindre (ca 500 Mkr) ekonomisk ram.

Vid den större ramen väljs högsta NE-nivån för programmen SKIFFER, FISSION och NYA BRÄNSLEN, den näst högsta för

sou 1977; 51 Ambitionsnivåer och medelsbehov 39

TORV samt i övrigt nivåer enligt kombinationen ovan. Kostnaden 1978/81 för hela programmet blir 716 Mkr.

Vid den mindre ramen väljs lägsta NE-nivån för FISSION och FUSION samt i övrigt nivåer enligt den förstnämnda kombinationen ovan. FJÄRRSPILLVÄRME halveras emellertid och ENERGIPRODUKTIONSTEKNIK reduceras med ungefär en tredjedel för att få en riktigare helhetsavvägning. Kostnaden 1978/81 för hela programmet blir 497 Mkr.

Aktuella belopp för de olika NE-programmen framgår av sammanställningen på sidan 42.

SOU 1977: 61 41

6. SAMMANFATTANDE INSATSPLAN

NE föreslår att följande NE-program genomförs i huvudsaklig överensstämmelse med bifogade planer under perioden 1978/79-80/81.

BIOSYSTEM TORV SKIFFER KOL FISSION FUSION VINDENERGI GEOTERMISK ENERGI AKVATISK ENERGI SOLENERGI FJÄRRSPILLVÄRME NYA BRÄNSLEN ENERGIPRODUKTIONSTEKNIK

NE-programmen NATURGAS och OLJA kan tillkomma före eller under perioden. Någon medelsberäkning för dessa görs inte nu.

Olika ambitionsnivåer och mot dessa svarande uppskattningar av medelsbehovet har utarbetats för de olika NEprogrammen. Varje tänkbar kombination är möjlig att genomföra men NE förordar nu en lämplig lägsta ambitionsnivå som kostar 606 Mkr för 1978/81. NE har angivit två variationer av den förordade kombinationen med större (716 Mkr) respektive mindre (497 Mkr) totalkostnad.

42 Sammanfattande insatsplan

NE har härutöver utarbetat ett alternativ på den föreskrivna kostnadsnivån 330 Mkr.

I följande sammanfattande tabell visas medelsbehovet för de olika NE-programmen på de nämnda nivåerna. I de fall intervall i det tidigare har använts har de här ersatts av typvärden. Den tillkommande posten Gemensamt har schablonmässigt beräknats som SZ av programkostnaden.

NE-program Medelsberäkning 1978/81 på olika nivåer (Mkr) Föreskriven Av NE utarbetade nivåer kostnadsram Välavvägd Mindre Större kombination ram ram

Block A

FUSION __3_1 _Eg_ __3_i _5_g 152 262 205 345

Block B VINDENERGI 55 145 145 145 GEOTERMISK ENERGI 9 10 10 10 AKVATISK ENERGI 7 8 8 8 SOLENERGI _nâ __1__7_ __17_ _gå_ 76 180 180 191

Block C FJÄRRSPILL- VÄRME 28 55 28 55 NYA BRÄNSLEN 13 15 15 26 ENERGIPRODUK- I TIONSTEKNIK 44 65 45 65 85 135 88 146

SOU 1977: 61 Sammanfattande insatsplan 43

Medelsberäkning 1978/81 på olika nivåer (Mkr) NEjProgram

SOU 1977: 61 45

Bilaga 1

PROGRAMSTRUKTUR

Denna bilaga visar - nuvarande struktur blad 1 - samband mellan huvudsakligt nuvarande och ny struktur, blad 2, 3 - samband blad 4 på projektnivåer,

46 Bilaga l S()lIl977:6l

Bilaga 1/l

Nuvarande programstruktur

Område

Energiprod, allmänt Fission, allmänt Kärnvärme Urananrikning Radioekologi Framtida reaktorsystem Lättvattenreaktorer Utvinning av uran Plutoniumåterföring Upparbetning och avfall Konv el- och värmeprod

Spillvärmeutnyttjande Olja och naturgas Org bränslen, allmänt Kol Torv Skiffer Biosystem Förbränningsteknik Nya bränslesystem, allmänt Bränsleceller Metanol Vite Fusion Geotermisk energi

Vindenergi Övriga energiformer, allmänt Energilagring Solenergi Vågenergi Temperaturgradienter Saltgradienter

Bilaga I 47

Bilaga 1/2

NE-program och motsvarande områden

NE-program Område

BIOSYSTEM Biosystem Skogsavfall TORV Torv SKIFFER Skiffer KOL Kol NATURGAS Olja och naturgas OLJA FISSION Fissionsenergi, allm Kärnvärme, AE Urananrikning, AE Radioekologi, AE Framtida reaktorsystem, AE Lättvattenreaktorer, AE Utvinning av uran, AE Plutoniumåterföring, AE Upparbetning och avfall, AE FUSION Fusion VINDENERGI Vindenergi GEOTERMISK ENERGI Geotermisk energi AKVATISK ENERGI Vågenergi Temperaturgradientenergi Saltgradientenergi SOLENERGI Solenergi FJÄRRSPILLVÄRME Spillvärmeutnyttjande NYA BRÄNSLEN Organiska bränslen, a11m Metanol Väte

48 I SOU 1977: 61 Bilaga

Bilaga 1/3

ENERGIPRODUKTIONS- Energiproduktion, allm TEKNIK Konv el- och värmeproduktion Förbränningsteknik Nya Bränslesystem, allm Bränsleceller Övriga energiformer, allm Energilagring

sou 1977:61 Bilaga 1 49

Bilaga 1/4

Fission, allmänt Kärnvärme, AE- Urananrikning, AE Radioekologi, AE Framtida reaktorsystem, AE FISSION Lättvattenreaktorer Utvinning av uran Plutoniumåterföring Upparbetning och avfall

Konv el- och värmeprod FJÄRRSPILLVÄRME Spillvärmeutnyttjande

S3°gSa“fa11 BIOSYSTEM

B1osystem

Torv /Z ATORV

Skiffer

lg]

-SKIFFER

K01 \\ Ali- KOL

NATURGAS Olja och naturga OLJA

Nya bränselsystem, all Bränsleceller NYA BRÄNSLEN Metanol-r Väte

Vindenergi- ‘ VINDENERGI

Geotermisk energi GEOTERMISK ENERGI

Vågenergi Temperaturgradienter AKVATISK ENERGI Saltgradienter \ Solenergi \ w SOLENERGI

Fusion \\\ \-FUSION \

Förbränningsteknik ENERGIPRODUKTIONS- Energilagring TEKNIK Org bränslen, allm»

Energiprod, a11m Övriga energiformer, allm

sou 1977:61 51

Avskrift Bilaga 2

SVENSK FÖRFATTNINGSSAMLING

SFS 1975:573 Utkom från trycket den 25 juni 1975

Förordning med instruktion för nämnden för energiproduktionsforskning; utfärdad den S juni 1975.

Regeringen föreskriver följande.

Uppgifter m m.

l§ Nämnden för energiproduktionsforskning har till uppgift att inom området energiproduktion följa utvecklingen samt ta initiativ till, planlägga, samordna och låta genomföra teknisk forskning och industriellt inriktat utvecklingsarbete i den mån sådana uppgifter ej ankommer på annan statlig myndighet.

2§ Det åligger nämnden särskilt att inom sitt verksamhetsområde upprätta program, fördela statligt stöd till forskning och utveckling, beställa tekniskt forskningsarbete och industriellt inriktat utvecklingsarbete och verka för att forsknings- och utvecklingsresultat konmer till nytta.

35 Nämnden skall hos regeringen föreslå de författningsändringar eller andra åtgärder som behövs eller i övrigt är lämpliga.

4§ Nämnden skall varje år före den 1 september till regeringen avge berättelse om verksamheten under det senaste budgetåret samt förslag till anslagsframställningar och andra framställningar hos riksdagen för följande budgetår.

5§ Nämnden skall på begäran tillhandagå andra myndigheter med de upplysningar och det biträde som den kan lämna. Av andra myndigheter äger den erhålla de upplysningar och det biträde som fordras för dess verksamhet och kan lämnas av myndigheten.

52 Bilaga 2 S()lIl977:6l

Organisation

6§ Nämnden består av en ordförande, en vice ordförande, en verkställande ledamot och högst sju andra ledamöter. För ledamöterna finns ersättare till det antal regeringen bestämmer. Ordföranden, vice ordföranden och övriga ledamöter med undantag av verkställande ledamoten samt ersättarna utses av regeringen särskilt.

7§ I mån av behov och tillgång på medel får nämnden anlita experter och sakkunniga.

Ärendenas handläggning

8§ Nämnden sammanträder på kallelse av ordföranden.

9§ Nämnden är beslutför när ordföranden eller vice ordföranden och minst hälften av övriga ledamöter är närvarande. När ärende av större vikt handlägges, bör om möjligt samtliga ledamöter närvara. Som nämndens beslut gäller den mening varom de flesta förenar sig eller, vid lika röstetal, den mening som ordföranden biträder. Nämnden får överlåta åt verkställande ledamoten att avgöra ärende eller grupp av ärenden, som ej är av sådan beskaffenhet att prövning bör ankomma på nämnden i plenum.

l0§ Ärende avgöres efter föredragning, som ankommer på verkställande ledamoten eller på särskilt förordnad föredragande.

ll§ Är pleniärende så brådskande att nämnden ej hinner sammanträda för behandling av ärendet, avgöres detta genom meddelanden mellan ordföranden eller vice ordföranden och minst hälften av övriga ledamöter. Kan ärendet icke lämpligen avgöras på detta sätt, får verkställande ledamoten besluta i närvaro av föredraganden. Beslut, som fattas enligt detta stycke, skall anmälas vid nästa plenum.

12§ Beslut som innebär att högre belopp än l 500 000 kronor ställes till förfogande för visst projekt skall underställas regeringen för godkännande.

l3§ Vid nämndens sammanträden föres protokoll. Protokollet justeras av ordföranden. Om någon som har närvarit vid den slutliga handläggningen av ärende eller föredraganden har skiljaktig mening, skall denna antecknas.

l4§ Verkställande ledamoten eller, efter beslut av denne, även annan får fordra in förklaring, upplysning eller yttrande i ärende hos nämnden.

SOU 1977: 61 Bilaga 2 53

Tjänstetillsättning

l5§ Ordföranden, vice ordföranden och de ledamöter i nämnden som regeringen utser särskilt samt ersättarna förordnas för högst tre år. Tjänst som verkställande ledamot tillsättes av regeringen.

Övriga bestämmelser

l6§ I skrivelse från nämnden till regeringen eller departementschef skall anges vem som har fattat det beslut skrivelsen avser eller i övrigt närvarit vid den slutliga handläggningen av ärendet och vem som har varit föredragande. Har skiljaktig mening förekommit skall den anges i skrivelsen eller framgå av protokollsutdrag som bifogas.

l7§ Mot beslut i ärende om stöd till forskning och utveckling får talan ej föras.

Denna förordning träder i kraft den l juli 1975.

På regeringens vägnar

Rune B.Johanss0n

H.L.Svahn (Industridepartement)

SOU 1977: 61 55 Bilaga 3 UTGIFTER 1975/76-77/78 OCH AVVECKLINGSKOSTNAD 1978/79-80/81 NE-program Utgifter (Mkr) 1975/76-1977/78 Bedömd av- 75/76 76/77 77/78 Summa vecklingskostnad(Mr) 1978/79-80/81

Gemensamt ___1_ ___3_ ___S_ ___g __1_g 35 64 110 209 135

Anm: Avrundning har skett till hela Mkn

Uppgifterna 1977/78 är en prognos i enlighet med NE:s internbudget.

SOU 1977: 61 57

Bilaga 4

Sammanställning av medelsbehov på olika ambit 10nsnivåer

Auxv

mo_-nw

am:moomm

mm

mnanmwa

oHH-om omumm

uom«:wvm:umox

mwømo

ONNIOHN

«am:

mom

Hm om ow mo

mwnmm

wumumnumon

omloo om-mH Nmsmm manna

omasoqfi

mN-wH qH-oH

mmHzmzoHaHmz<

mz we NH we Hm o ma mm

mauw

mmuom ooaom

onmuqmm

mum can»

molmq

Auxzv

oH4m:e<z

Imwc«Hxomu:

O Q

vwcumox

ma om om F!

M mmfi

som

mmm

Auåzv MHZH

umnucmumwo

m

mmm

mm ma qq mo om mm m

NH ma

“Nawaz

N: mam

zmmzz:qoz

xHzxmHmzoHax=nommHummzm

Hommzm MHAO Hozmzm

mzmmgqHmmmmmnm

zmgmzmmm

ma

zmam›moHm HommzmozH xmHzmmeomo Hommzmqom

mmmmHxm zoHmmHm zommam xmHex<

“mao

moa MOM ›z

Plan för NE-programmet BIOSYSTEM

Innehållsförteckning

Sid

1. GRUNDIDE OCH OMRÅDESAVGRÄNSNING 63

. ENERCIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG 65 2.1 Energiskog 65 2.2 Skogsenergi och övrig biomassa 66

. NULÄGE 69 3.1 Allmänt 69 3.2 NE:s verksamhet 70

. STATSMAKTERNAS FÖRESKRIFTER 73

. LÅNGSIKTSBEDÖMNING 77 5.1 Allmänna förutsättningar 77 5.2 Utvecklingshinder 78 5.3 Utvecklingslinjer 79 5.4 Energibärare från biomassa 82 5.5 Tillgång på biomassa 84 5.5.1 Energiskog 86 5.5.2 Skogsenergi 87 5.5.3 Övrig biomassa 90 5.6 Miljörestriktioner 92 5.7 Utvecklingsmål 94

INSATSPLAN 97 6.1 Insatsstruktur 97 6.2 Systemanalys 97 6.3 Inventering 99 6.4 Miljörestriktioner 100 6.5 Temaforskning 101 6.6 Produktion 101 6.6.1 Energiskog 102 6.6.2 Skogsenergi 104 6.6.3 Övrig biomassa 104

62 Innehållsförteckning sou 1977; 51

Sid

6.7 Hantering 105 6.8 Omvandling 108 6.9 Försöksstationer 110 6.10 Programledning 111 6.11 Ambitionsnivåer 114 6.12 Medelsbehov 117

Bilagor: 1. Pågående projekt 119 2. Planeringsgrupper för biosystem 121 3. Insatstablâ 123

SOU 1977: 61 63

1. GRUNDIDE OCH OMRÅDESAVGRÄNSNING

Naturlig fotosyntes är den hittills oöverträffade metoden att ta tillvara och lagra solenergi. Mikroorganismer och fotosyntetiserande växter har förmågan att bygga upp nytt organiskt material (biomassa) eller att producera kemiskt bunden energi i annan form. Med utgångspunkt härifrån kan den termiska energin utnyttjas direkt, bränslen tillverkas genom olika processer och kemiskt koncentrations- och separeringsarbete nyttiggöras. Processtekniken kan härvid vara unik för biosystemen eller densamma som används för fossilt organiskt material.

Programmets grundidê är att genom utrednings-, utvecklingsoch försöksverksamhet utvärdera möjligheten till introduktion av biologiskt producerade produkter i det svenska energiproduktionssystemet.

Programmet omfattar tills vidare alla de möjligheter som är unikt förknippade med produktion, hantering och omav biomassa (eller biomaterial vandling fortsättningsvis används något oegentligt den förstnämnda beteckningen) samt distribution och användning av biobränslen till elektricitet, värme eller salubränslen. Frågor rörande biologisk energihushållning ingår vidare i programmet. Tekniska processer som är av betydelse för, men inte unikt förknippade med biosystem, räknas till området, om de inte med fördel behandlas i andra sammanhang inom och utom NE:s verksamhet.

Den biomassa som är av intresse inom området biosystem

64 Grundidé och områdesavgränsning SOU 1977: 61

är sådan som odlas eller insamlas för energiproduktionsändamål. Den inkluderar skogs-, lantbruks- och hushållsavfall samt industriellt organiskt avfall för användning utanför den industri eller det hushåll dä avfallet uppkommer.

Avgränsningsproblem av flera slag förekommer. Gränsdragningen mot sådan biologisk forskning som främst NFR stöder är svår att göra på ett entydigt sätt. Gränsdragningen mot STU:s program energianvändning i industriella processer och återvinning av energi i varor m m är inte självklar. Dessa gränsdragningsproblem kräver fortlöpande samråd med främst NFR och STU.

Inom programmet finns beröringspunkter med flera andra områden som på några års sikt kan leda till att området biosystem med fördel omdefinieras vid en förändring av programstrukturen i stort. Området biosystem kännetecknas även av att biomaterialet i många fall har alternativ användning som industriell råvara, foder eller föda. Frågor, som har att göra med olika alternativanvändningar för biomaterialet eller av den mark, på vilken biomassa produceras, beaktas i programmet, men endast energiproduktionsaspekten detaljstuderas.

Målet för verksamheten inom NE:s program är att, om inga oöverstigliga hinder kan identifieras, utveckla tekniken för nyttiggörande av energi ur biosystem därhän att kommersiell exploatering blir möjlig.

SOU 1977: 61 Energiförsörjningsbidrag 65

2. ENERGIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG

De teoretiska förutsättningarna finns för att insatser inom biosystemområdet på sikt kan ge synnerligen betydande bidrag till den svenska energiförsörjningen.

Råvarumässigt kan området tills vidare med fördel indelas i tre delar. är sådan biomassa som odlas för Engggiskgg energiändamål. §k9g§gggrgi är sådan biomassa som uppstår vid normalt skogsbruk eller nu växer naturligt. Qyrig

biomassa kan vara av många slag (avfall, halm, vass,

tång, alger m m).

2.1 Energiskog

I Sverige mottar markytan årligen cirka l TWh/kmz strål-

ningsenergi från solen. Fotosyntesens teoretiska maximala utbyte anses vara cirka 152 för koldioxidfixeringen. Pro-

duktion av biomassa genom odling för energiändamål kan

väntas få en årsverkningsgrad av högst 1-SZ. Varje TWh

ingångad energi skulle då kräva 100 respektive 20 kmz

5 000 - 15 000 kmz mark i

odlingsareal. Uppskattningsvis landet skulle utan större konflikt med skogs- och naturvårdsintressen kunna utnyttjas för att odla exempelvis snabbväxande träd. Myr-, sump-, torvtäkts-, sluttningsoch nedlagd jordbruksmark är härvid främst av intresse. Som jämförelse kan nämnas att landets torvmarker om-

fattar cirka 60 000 kmz. Om 10 000 kmz uppodlas fås så-

ledes 100 - 500 TWh kemiskt bunden energi. Riksmötet 1975 har fastställt målsättningen för Sveriges totalförbrukning år 1985 till högst 540 TWh. Gödsling, skörd,

66 Energiförsörjningsbidrag SOU 1977: 61

transport och omvandling är emellertid i sig energikrävande. Många andra faktorer spelar också in och mycket utvecklingsarbete återstår innan man närmar sig den högre siffran. Redan före 1990 skulle dock sådana metoder kunna börja lämna ett inte försumbart bidrag till energiförsörjningen.

2.2 Skogsenergi och övrig biomassa

Skogs-, lantbruks- och hushållsavfall samt vass och dylikt är potentiella energireserver som via biokemiska metoder eller pyrolys kan omvandlas till metan eller andra bränslen med en verkningsgrad på cirka 60%. Processer finns redan i drift i full skala. Den preliminära uppskattning som gjordes av EPK tydde på ett begränsat, praktiskt möjligt energiförsörjningsbidrag. Inom ramen för projektet Helträdsutnyttjande har, då det gäller skogsavfall, en senare uppskattning gjorts, vilken indikerar att torrsubstans i skogsavfall motsvarande ca 2 Mtoe per år (N 20 TWh) i värmevärde, kan vara praktiskt tillgänglig.

Odling av tång i havsvikar eller alger i dammar är andra metoder som kan ge höga arealutbyten av biomassa. Även här är fotosyntesens verkningsgrad begränsade. En algdamm erbjuder dock möjligheten att samtidigt ta upp resten av den icke reflekterade solstrålningen i form av värme. En tiogradig temperaturhöjning kan fördubbla den biologiska aktiviteten. Om också andra tillväxtfaktorer är tillgodosedda, kan avkastningen ökas såväl för att bygga upp det organiska materialet som för en eventuell kombinerad anaerob nedbrytning till metan och foder.

Genom samtidig inverkan av fotosyntes och ett enzym, hydrogenas, finns i princip möjligheter att med mycke: hög verkningsgrad utnyttja en del av solstrålningens energi för att producera vätgas. Arbeten på sådan foto-

SOU 1977: 61 Energiförsärjningsbidrag 67

lys av vatten till väte och syre befinner sig för närvarande på grundforskningsstadiet. Med en uppskattad total verkningsgrad på l5Z och förväntade låga investeringskostnader är systemet principiellt attraktivt och kan tänkas vara i praktisk användning kring år 2000.

Behandling av hushållsavloppsvatten vid våra reningsverk kräver idag tillförsel av energi om cirka 0,4 TWh per år, trots att rötningen av slammet ger metangas, vilken nu övervägande utnyttjas endast för uppvärmningen. Nya metoder som bättre utnyttjar energiinnehållet i avloppsvattnet och samtidigt tillvaratar solenergi håller på att utvecklas, varvid samtidigt metan, fiskfoder och rent vatten kan framställas.

En stringent energianalys för hela området biosystem låter sig i dag inte göras i brist på faktaunderlag. Det blir därför nödvändigt att i varje nystartat bioprojekt söka kartlägga den totala energiomsättningen för systemet integrerat i sitt sammanhang så att energiutbytet kan optimeras. En samhällsekonomisk grundsyn måste här vara vägledande, så att inte ekologiska aspekter underordnas företagsekonomiska aspekter.

Sammanfattningsvis kan sägas att integrerade biosystem, som optimeras och manipuleras, på lång sikt i princip skulle kunna svara för landets hela energiförsörjning. Om så kommer att ske beror på den relativa konkurrenskraften hos de system som utvecklas. Denna beror i sin tur i hög grad på de miljökonsekvenser som kräver särskilda åtgärder.

SOU 1977: 61 69

3. NULÄGE

3.1 Allmänt

Ända sedan människan tog elden i sin tjänst har biomassa i form av ved utnyttjats för uppvärmning. Med industrialiseringen ersattes den av kol och sedan olja och naturgas som bränsle och drivmedel. Biomassa produceras och utnyttjas idag huvudsakligen som virke, fiberråvara, foder och föda. 1 När det gäller termisk och kemisk omvandling till bränslen, el och värme kan många metoder som utvecklats och används för andra organiska bränslen också anpassas till biomaterial.

Biologisk konversion av biomaterial, t ex jäsning och annan anaerob nedbrytning, har länge använts för att framställa alkoholer respektive för att behandla organiskt avfall och rötslam från avloppsvattenrening. Rötningen.har dock snarare varit ägnad att på effektivaste sätt ta om hand avfallet än att ge högsta möjliga utbyte BV metan.

Nuläget kan helt enkelt sammanfattningsvis beskrivas så att, i Sverige såväl som utomlands, vissa allmänna förutsättningar för att använda biosystem för energiändamål sedan länge till större delen är kända och utforskade för andra syften. Användning för energiändamål, med undantag för konventionell eldning av ved och avfall, förekommer emellertid idag knappast alls.

Den mest omfattande satsningen på utveckling av området

Nuläge

biosystem för energiändamål sker idag i USA, där ERDA (Energy Research and Development Administration) sedan några år, som en del av solenergiprogrammet, driver ett kraftigt växande biomassaprogram, vilket under 1978 planeras uppgå till ca 100 Mkr. Det amerikanska programmet innehåller studier av hela system och dess olika beståndsdelar som produktion, transport och omvandling. En experimentanläggning för omvandling av träavfall till bränsle har färdigställts. Andra länder med intresse och utvecklingsprogram är Belgien, Finland, Irland, Kanada, Nya Zeeland och Västtyskland.

3.2 NE:s verksamhet

Inom NE:s område energi ur biosystem pågår sedan 1975 dels planerings- och utredningsarbete, dels genomförandet av ett antal projekt (se förteckning i bilaga l).

Planeringsarbetet inom området biosystem befinner sig i ett inledande, strukturerande skede. Denna karaktär kommer väsentligen att känneteckna arbetet ytterligare minst något år. Svårigheterna är betydande och några planerings-

genvägar finns inte.

Vissa utvecklingslinjer framstår dock i dagsläget som både klart urskiljningsbara och lovande. Särskilt gäller detta möjligheten att odla snabbväxande lövträd och att använda denna biomassa i mer eller mindre förädlad form för förbränning eller omvandling till annat bränsle. Möjligheterna att samtidigt använda annan biomassa (särskilt skogsavfall) i sama förädlings- och omvandlingsprocesser bör härvid tillvaratas. Kombinationen med utnyttjande av torv ligger också nära till hands.

Det program som nu genomförs kännetecknas av en kombination av strukturerande och värderande planeringsarbete,

sou 1977:61 Nuläge 71

allmänt kunskapsutvecklande projekt, en fortsatt satsning på minirotationsskogsbruk för energiproduktion (energiskog) och energi ur befintlig vedråvara (skogsenergi) samt en successiv utbyggnad med ytterligare utvecklingsprojekt. Största möjliga kontaktyta mot den internationella utvecklingen, särskilt den amerikanska, etableras, företrädesvis inom IEA-samarbete.

En tidig start av försöksprojekt med odling av energiskog och energiproduktion i anslutning härtill i större skala har föreslagits och övervägts. En snar start av ett eller flera sådana projekt skulle väsentligt bidra till att göra det möjligt att på ett tidigt stadium inrikta uppmärksamheten och utvecklingsarbetet på de tekniska, ekonomiska, institutionella och ekologiska frågor som i praktiken blir bestämmande för den svenska utvecklingen på området. NE har tagit del av, men ännu inte tagit ställning till, ett förslag till försöksprogram för hela kedjan odling-energiproduktion utformat av professorerna Olle Lindström och Gustaf Sirên.

Samarbetet inom IEA är av särskilt intresse. Inom IEA/ CRD:s working Party on Biomass Conversion håller ett antal samarbetsprojekt på att etableras. Det mest omfattande av dessa gäller Short-rotation Forestry, där Sverige har initiativet och håller på att introducera förslag till omfattande samarbete kring odling av snabbväxande lövträd för energiproduktion. Diskussionen har visat att ett betydande intresse föreligger för samarbete kring denna möjlighet. USA (genom ERDA), Irland (delvis för EG:s räkning), Belgien och Finland har indikerat avsikt att gå in i ett sådant samarbete. Då det gäller det amerikanska programmet har det kunnat konstateras att bedömning och planer i USA och Sverige är mycket likartade. USA ligger dock i vissa avseenden före och har ett större program igång än Sverige.

72 Nuläge S()LI1977:61

Pågående utveckling såväl inom som utom landet, bedömning av väntade resultat vid sidan om energiforskningsprogrammet, väntade förändringar av marknads- och efterfrågeförhållanden, strukturgeografiska förändringar m m kommer att beskrivas mera utförligt i en planerad rapport Energi ur biosystem i Sverige. Rapporten beräknas koma att ges ut mot slutet av 1977.

I rapporten komer en internationell översikt att göras. Biosystemområdet tilldrar sig för närvarande ett mycket stort intresse världen över. Situationen är dock överlag likartad den i Sverige då det gäller möjligheter att göra värderingar och långsiktsbedömningar. NE:s systematiska kansli och planeringsgruppsledamöter har i olika sammanhang haft möjlighet att ta del av diskussionerna utomlands - bl a inom IEA, IFIAS och UNEP/UNESCO:s mikrobiologiprogram och genom direktkontakter med ett antal länders nationella aktiviteter.

4. STATSMAKTERNAS FÖRESKRIFTER

I energipropositionen för 1975/76 - 77/78 säger föredra-

ganden (bilaga l, sid 451):

Organiska bränslen som ersättning för olja

EPK har som mål för detta delprogram angivit att utveckla teknik för utnyttjande av organiska bränslen som substitut för olja vid värmekraftproduktion, i industriella processer och i form av flytande bränslen, bl.a. som drivmedel. Många av de arbetsuppgifter som är hänförliga till programmet karaktäriseras av gemensam teknologi vad avser förbrännings- och förgasningsteknik samt kolvätekemi.

Inom delprogramet behandlas b1.a. nyttiggörande av kol, torv och skiffer, förbrännings- och förgasningsteknik, avfallsutnyttjande, konvertering av gas till metanol, framställning av metanol ur biosystem samt energiodlingar.

Avfallshanteringen bör, som jag har framhållit under programmet Återvinning av energi i varor m.m., i första hand inriktas mot återvinning av så stora delar av avfallet som möjligt till råvaruprocesserna. De återstående avfallsmängderna torde från energisynpunkt vara av relativt litet intresse. Eftersom emellertid möjligheter synes föreligga att genom energiutvinnande processer, exempelvis pyrolys, samtidigt tillgodose vissa miljövårdsönskemål finns det anledning att stödja visst utvecklingsarbete inom detta fält.

Genom ett flertal olika processer finns möjlighet att framställa metanol som kan bli ett mångsidigt användbart flytande bränsle. Som framgått av redogörelsen för programmet Energianvändning för transporter och samfärdsel planeras nu insatser för att skapa förutsättningar för metanolanvändning inom t.v. främst transportsektorn.

Dessa insatser bör i ett något längre perspektiv kompletteras med utvecklingsarbeten även vad gäller

74 Statsmakternas föreskrifter SOU 1977: 61

metanolproduktion. Under förevarande delprogram bör verksamheten främst inriktas på metoder att framställa metanol ur olika organiska bränslen. Jag återkommer till metanolfrågor även under delprogrammet Nya bränslesystem.

Beträffande utnyttjande av det organiska innehållet i de svenska skiffrarna anser jag att eventuella forsknings- och utvecklingsinsatser måste vara avhängiga av ett beslut om utvinning av skifferns uraninnehåll. Jag beräknar därför f.n. inga särskilda medel för detta ändamål.

De insatser som EPK föreslagit beträffande utvinning av energi ur biosystem och genom energiodlingar har mottagits med skepsis vid remissbehandlingen. Frågan om stöd till dessa forskningsprojekt bör enligt min mening närmast prövas av naturvetenskapliga forskningsrådet inom ramen för dess normala verksamhet.

För budgetåret 1975/76 beräknar jag för förevarande För delprogram 9 milj. kr. treårsperioden 1975/76 1977/78 uppskattar jag den erforderliga insatsen till ca 30 milj. kr.

I regleringsbrev för 1975/76 föreskrivs: Inom delprogrammet Organiska bränslen har beräknats 2 000 000 kr för i första hand forskning rörande energi ur biosystem. Beslut om stöd härför skall fattas efter samråd med statens

naturvetenskapliga forskningsråd.

I budgetpropositionen för 1976/77 säger föredraganden (bilaga 15, sid 239):

Organiska bränslen som ersättning för olja

För budgetåret 1975/76 har hittills anvisats 9 milj. kr. Häri har då också inbegripits 2 milj. kr. avsedda i första hand för forskning rörande energi ur biosystem (NU 1975:30 s. lll, rskr 1975:202). Vidare bör, som jag angav tidigare vid min behandling av program 2, till delprogrammet hänföras l milj. kr. som inom program 2 anvisats som del av statens bidrag till Svensk Metanolutveckling AB för 1975/76.

Vid min behandling av detta delprogram i prop. 1975: 30 angav jag bl.a. (bil. l s. 453) att eventuella forsknings- och utvecklingsinsatser beträffande utnyttjande av det organiska energiinnehållet i de

SOU 1977: 61 Statsmakternas föreskrifter 75

svenska skiffrarna måste vara avhängiga av ett beslut om utnyttjande av skifferns uraninnehåll. Jag beräknade i avvaktan på ställningstagande i den sistnämnda frågan inga särskilda medel för forskning om skifferutnyttjande. Jag är inte heller i dag beredd att göra detta. För det fall att det programansvariga organet, nämnden för energiproduktionsforskning, skulle finna det angeläget att trots detta stödja vissa inledande arbeten rörande utvinning av det organiska energiinnehållet i svenska skiffrar bör stöd dock kunna få medges inom ramen för tillgängliga medel till förstudier av begränsad karaktär. Jag har härvid räknat med att de miljömässiga konsekvenserna av åsyftade projekt särskilt beaktas.

Jag beräknar medelsbehovet för delprogramet under budgetåret 1976/77 till 11,3 milj. kr.

I regleringsbrev för 1976/77 föreskrivs: Inom delprogrammet Organiska bränslen har beräknats minst 2 000 O00 kr för i första hand forskning rörande energi ur biosystem. Beslut om stöd härför skall fattas efter samråd med statens naturvetenskapliga forskningsråd.

I budgetpropositionen för 1977/78 säger föredraganden (bilaga 17, sid 271):

Organiska bränslen som ersättning för olja

För treårsperioden 1975/76 - 1977/78 har beräknats sammanlagt 36 milj. kr. Härav har hittills anvisats 20,8 milj. kr. jämte 1 milj. kr. som utgick budgetåret 1975/76 under programet Energianvändning för transporter och samfärdsel.

Jag beräknar för budgetåret 1977/78 medelsbehovet till 14 milj. kr. Jag räknar därvid med insatser utöver nämndens förslag främst inom områdena torv, energi ur biosystem och förbränningsteknik.

SOU I977: 61 77

5. LÅNGSIKTSBEDÖMNING

5.1 Allmänna förutsättningar

Produktion av biomassa är ett för svensk del särskilt lovande sätt att ta tillvara solenergi. I Sverige är årstidsvariationerna i den infallande solstrålningen stora och ur takt med energibehovets variationer. Det är därför av särskild vikt att svenska solenergisystem utvecklas med sikte på långtidslagring. Naturen har under miljontals år utvecklat de gröna växternas fotosyntes för att effektivt utnyttja dessa förhållanden - resultaten är bl a de fossila energitillgångarna. Hos oss är vidare solljuset mera spritt, genom att ljuset faller snedare genom en ofta molnigare atmosfär än på sydligare breddgrader. Svenska solenergisystem blir därför relativt arealkrävande.

Olika arters produktivitet och förmåga att omvandla och lagra infallande solenergi beror på arvs- och miljöfaktorer. Människan har lagt ned mycken möda på att öka växtlighetens avkastning av föda, foder, fiber, gummi m m. Dessa erfarenheter och nya rön bör direkt kunna utnyttjas för att söka höja utbytet av kemiskt bunden energi i biomassa och bioprodukter, som framställs för energiproduktionsändamål.

Mikrobiologiska processer erbjuder goda möjligheter att förädla biomassa och organiskt avfall med hög vattenhalt till marknadsbränslen. Metoder som utvecklas för att konvertera och nyttiggöra andra organiska bränslen på annat sätt än genom direkt förbränning är också sannolikt lämpade för biomassa. En nackdel med direkt förbränning är att kväve och andra näringsämnen, som kan recirkuleras

78 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

i en integrerad bioprocess, går förlorade. Det är troligt att bildning av kväveoxider blir en luftvårdsfråga att särskilt beakta, när man utformar nya metoder för att elda biomaterial i stor skala. Gröna delar och bark bör i görligaste mån lämnas kvar, då de innehåller det mesta av mineralämnena. Samtidigt reducerar man då problem med askhantering och tung metallutsläpp vid direkt förbränning.

Energi ur biosystem erbjuder särskilt goda möjligheter att utveckla resursbevarande och ekologiskt väl integrerade försörjningssystem. Att åstadkomma detta kräver emellertid en väl genomtänkt ekologisk kretsloppsfilosofi och ett systemtänkande, då de praktiska arrangemangen utformas. Goda möjligheter att tillgodose beredskaps- och krisaspekter föreligger.

Det är utomordentligt svårt att göra en noggrann långsiktsbedömning av utvecklingsförutsättningarna för energi ur biosystem. Utvecklingshinder av många olika slag föreligger. Betydelsefulla alternativa användningsmöjligheter av såväl biomassa som mark finns för andra syften än energiproduktion. Analytiskt är området synnerligen komplext till följd av det stora antalet tänkbara utvecklingslinjer. Den utsträckning i vilken avancerad genetisk teknik och manipulering av fotosyntesens, kvävefexeringens och väteprocessernas mekanismer kan komma att påverka utvecklingen på längre sikt är särskilt svårbedömbar i dagsläget.

5.2 Utvecklingshinder

Biologiska, tekniska, ekonomiska, institutionella, miljöoch kunskapsmässiga förhållanden begränsar områdets utveckling:

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 79

Biologiska grundprocesser ger restriktioner. Klimatfaktorer spelar en avgörande roll.

Statistiskt relevant beslutsunderlag från fältförsök tar flera år att få fram.

Konkurrerande intressen finns som motverkar etablering i stor skala. Andra behov av mark och vatten, t ex för rekreation och för att producera föda, foder, fiber och virke, kan lätt komma i konflikt med de energipolitiska målsättningarna.

Energiodlingar kan ogynnsamt förskjuta balansen i ekosystem och vattendrag. Det kan vara svårt att lokalisera stora odlade mark- och vattenområden med hänsyn till naturvårdsintressen.

De näringsgrenar som i Sverige krävs för att inordna bioprodukter bland de svenska energiråvaror och salubränslen saknas idag i väsentlig utsträckning. Nya näringsgrenar tar tid för sin uppbyggnad och dessa processer går endast delvis att forcera.

En samhällsattityd där ekologisk kretsloppsfilosofi stor roll kan ge upphov till en motsättning spelar mellan samhälls- och företagsekonomiska värderingar.

Det samhällsekonomiska alternativvärdet av odlingsarealerna, av organisations-, distributions-, förädlings- och odlingstekniska resurser i relation till energipriserna kan stå i vägen för storskalig drift.

5.3 Utvecklingslinjer

Det finns ett stort antal metoder och processer som var för sig eller kombinerade kan ge användbara produkter. I ett långsiktigt perspektiv är det önskvärt att alla vägar

80 SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning

att få fram energi ur biosystem prövas. För att möjliggöra en jämförande värdering av olika utvecklingslinjer krävs någon form av systematisk bedömning av minst var och en av de utvecklingslinjer som anges i det följande. Förteckningen gör inte anspråk på fullständighet. Någon inbördes mellan olika utvecklingslinjer kan prioritering i dagsläget inte anges.

A. BIOLOGISKA PROCESSER

§9E9Ei9EE9Eꧧ§Ei

* 1. Sol * kloroplaster + hydrogenas vätgas

2. Sol a odling blågröna alger a vätgas

3. Sol » purpurbakterier a vätgas

4. Sol 4 kvävefixerande mikroorg. » ammoniak

växt 9 S. Sol » odling kolhydratsyntetiserande kolhydrater

6. S01 a odling kolvätesyntetiserande växt 4 kolväten

§i2ma§§22:9é2Esi92=

7. Sol -›skörd a

:§:::1e

-›skogs0d1ing -+omvandling

o . U . bränsle 8. Sol -›tang0d11ng -›skord -›omvandl1ng -›:0der

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 81

Fotosyntetiserande biokonversion:

fiskfoder 4 fiskodling 9. S01 + organiskt a algodling 4 metan avloppsvatten anaerob jäsning

10. Sol 4 odling + osmolys 4 Dunaliella-+sedimentering glycerin jäst kväve-fixerande Azotobacter

§y:ia_äi9E22y2:§i99

11. Biomassa 4 kostridiebakterier » vätgas

12. Solvärme 4 anaerob nedbrytning av avfall 4 metan

13. Sol a växtavfall + mikroorganismer 4 foder

Bark, torv, anaerob jäsning -›metan gödsel avvattning, briketteringe fast bränsle \. .. .. Jordforbattringsmedel

15. Biomassa 4 enzymatisk hydrolys 4 socker» _,saceton i jäsning etanol butanol

16. Biomassa 4 biooxidation 4 värme

B MEKANISKA, TERMISKA OCH KEMISKA PROCESSER

;gkg_biologisk omvandling av biomassa (vedLha1m.Ã vass, Eå2s_@_@2

pu1verbrännare4 ånga4 el, värme l. Ma1ning4 pulver

för\9diese1motor 4 mekaniskt arbete

82 Långsiktsbedömning SOU 1977161

Svävbäddsförgasning-›gasturbin MHD

5. Pyrolys metanol J 6. Hydrering H +C0 .‘—.__“’ 2 \\\\“\+ kolväten / 7. Katalytisk förgasning ammoniak återstod 8. Kemisk reduktion briketter

9. Syrahydrolys -›s0cker -+jäsning +etanol

Indelningen är preliminär och förteckningen sannolikt inte fullständig. Tablån komer därför att behöva modifieras och kompletteras i det fortsatta planeringsarbetet. Detta torde också medföra förenklingar i strukturen.

För att kunna bedöma den energimässiga betydelsen, miljöpåverkan och de tekniska och ekonomiska förutsättningarna krävs omfattande utredningar. Några parametrar som påverkar valet av utvecklingslinjer är krav på klimat, utrustning, råvaror, kapital, underhåll, kunskaper och tid. Planeringsgruppen för biosystem (NEPO/B, se bilaga 2) har särskilt framhållit vikten av integrerade systemstudier och fullständig energianalys.

5.4 Energibärare från biomassa

På kort sikt finns redan idag möjligheten att direkt förbränna fast biomassa. På längre sikt framstår det som

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 83

önskvärt att vidareförädla biomassan till fasta, flytande och gasformiga energibärare på ett sätt som svarar mot bränslemarknadens utveckling. Bränslemarknaden kommer efterhand att förändras - exakt hur kan idag inte förutsägas (undersökningar härav är huvudtemat i NE-programet NYA BRÄNSLEN).

Bioråvarorna kan i princip omvandlas till energibärare av alla slag. Enkla fasta och lågvärdiga gasformiga kan framställas med teknik som idag är komersiell. Mera förädlade högvärdiga fasta, flytande och gasformiga bränslen fordrar en teknik som idag inte är utvecklad för kommersiellt bruk. Denna utveckling komer att äga rum under de närmaste decennierna.

De bränslen som kan framställas och de som komer idag att kunna framställas senare är övervägande sådana som förekomer idag - framställda ur andra råvaror och delvis med annan teknik. I NE:s perspektiv kommer samma bränslen att framställas ur de råvaror som NE-programmen TORV, KOL och SKIFFER handlar om. Även när det gäller den förbrännings-, förgasnings- och omvandlingsteknik som är aktuell för biobränslen är den delvis densamma som den som är aktuell inom dessa program i dagsläget och i framtiden.

En bedömning av vilka energibärare som kan framställas med vilken teknik ur vilka råvaror kan inte göras idag med någon större grad av säkerhet. Man kan dock konstatera att antalet realistiska möjligheter här är många och att det finns anledning att räkna med ett succesivt införande av nya processer och produkter under 1980- och 1990-talen och därefter. Redan idag görs flis ur skogsavfall. Under 80-talet kan tillkomma flis, pellets, briketter, pulver, koks, lågvärdesgas, metanol och etanol från skogsavfall, energiskogsråvara, och möjligen alger samt högvärdesgas från avfall (härtill kommer torv). Under 90-talet kan tillkomma högvärdesgas och syntetiska

84 SOU I977: 61

Långsiktsbedämning

oljeprodukter från alla slag av bioråvaror. Vätgasproduktion blir sannolikt en realitet kring sekelskiftet - användarsidan bestämer här den möjliga utvecklingstakten.

Utvecklingsförutsättningarna för användning av högvärdig metan)sammanhänger med uppbyggnad av ett rörgas (främst distributionssystem i Sverige. Detta är i sin tur avhängigt av möjligheten att tidigt införa naturgas. Sannolikheten för detta kan inte idag anges. Lågvärdesgas torde distribueras i omfattande - kostinte komma att rörsystem naden blir för hög för detta. Den måste för att kunna transporteras ekonomiskt omvandlas till syntesgas eller till metan. Syntetgas kan vidareomvandlas till metanol som sedan distribueras.

Samanfattningsvis kan sägas att mängden möjligheter att under de närmaste decennierna utveckla och använda nya processer och produkter är många och betydelsefulla - men i dagsläget inte helt förutsägbara.

5.5 Tillgång på biomassa

Tillgången på biomassa idag och i framtiden sätter den teoretiska gränsen för den energimängd som kan produceras ur biosystem. Den torde dock inte vara den i praktiken trånga sektorn.

Liksom då det gäller de bränslen som ska framställas och de processer som kan komma till användning är antalet möjligheter stort när det gäller de biologiska energiråvarorna.

Kunskapen om de mängder biomassa som kan produceras behöver förbättras väsentligt för att ge underlag för bättre bedömningar av områdets potentiella bidrag till energiförsörjningen.

SOU 1977: 61 85

Långsiktsbedämning

En mycket preliminär inventering har genomförts inom NE:s program. Syftet med detta arbete har varit att göra en grov uppskattning av storleksordningen av olika kategorier biomassa som nu produceras inom åkerbruk, trädgårdsbruk, skogsbruk och kreatursskötsel. Resultaten kan sammanfattas på följande sätt:

Av Sveriges 41 141 000 ha landareal är 7Z åkermark, 57% produktiv skogsmark, SZ inägor förutom åkrar och 31% impedimenter och övrig improduktiv mark.

På åkerarealen (ca 3 Mha) produceras ca 30 Mton biomassa, som i medeltal har en torrsubstanshalt på 65% (säd har ca 85% och grönfoder 152).

På trädgårdsarealen (0,0l2 Mha) produceras 0,55 Mton biomassa med en torrsubstanshalt på i medeltal ca 182.

På skogsarealen (23,5 Mha) produceras ca 117 Mton biomassa årligen (= årlig bruttotillväxt) med en torrsubstanshalt på i medeltal 202.

Av kreatursskötseln produceras 32 Mton gödsel med en torrsubstanshalt på i medeltal 14%.

Mängden producerad biomassa på impedienten kan grovt uppskattas till 6 Mton/år

Totalt produceras på 39 Mha mark (åker,

trädgård,

skog och impedimenter) ca 151 Mton biomassa med i medeltal 29% torrsubstanshalt (räknat vid skördetillfället). Av denna mängd samlas 88 Mton in, varav 74 Mton säljs som livsmedel eller för vidareförädling, 4,4 Mton säljs som foder, 0,4 Mton säljs för övriga användningsområden, 6,9 Mton används av de skördande enheterna som djurfoder, 0,4 Mton används av desamma

86 Långsiktsbedömning sou 1977; 51

för andra ändamål, 1,1 Mton återförs till jorden och 0,7 Mton blir avfall. De ll,3 Mton som säljs som foder eller används internt som foder omvandlas tillsammans med syntetiskt importerat foder till 32 Mton gödsel med ca 14% torrsubstanshalt, varav 21 Mton samlas in och återförs till åkrarna, medan resten faller under grönbete samt är avdunstningsförluster m m.

Mot denna bakgrund är situationen den följande vad beträffar de i denna plan använda kategorierna energiskog, skogsenergi och övrig biomassa.

5.5.1 Energiskog

för energiproduktionsändamål förekommer inte Skogsodling idag i Sverige och inte heller någon annanstansi världen. Tillgången på lämpliga områden är en första förutsättning och en av de faktorer som kan bli begränsade för utvecklingen.

Kraven på landareal beror av den produktivitet som kan uppnås vid energiskogsodlingen och energiinnehållet i den producerade biomassan. Vid skogshögskolan pågår nu utveckav snabbväxande lövträd inom släktena Popolus och ling Salix. De hittills utförda försöken med intensivodlingar på begränsade ytor har givit en årsproduktion av stamoch kvistved på 2-4 kg per kvadratmeter. Efter flisning och torkning erhålls ett värmevärde av ll-22 kWh per kvadratmeter och år.

Förespråkarna för energiskog har beräknat att ca l Mha skall kunna disponeras för energiskog. Av denna areal utca 1/3 av nedlagd jordbrukmark, ca 1/3 av kärr och görs strandängar och ca 1/3 av starrmyrar. Härutöver skulle ytterligare 1 Mha myrmarker kunna utnyttjas.

sou 1977; 51 Långsiktsbedömning 87

Restriktioner kommer dock att läggas på valet av mark för energiskog såsom storlek, avstånd från bebyggelse, substratets beskaffenhet och vattentillgång. Därtill komer konflikter från andra intressenter ifråga om lämpliga arealer. Detta innebär att den disponibla arealen kan komma att reduceras väsentligt.

För en specificering av mark som skall tas i anspråk för energiskog fordras en omfattande inventering. Inventeringen bör börja med en kartläggning av vilka intressekategorier som föreligger. Särskilt viktigt är att inventeringens kravspecifikation får sådan bredd och omfattning att planering kan ske med tillräckligt långt tidsperspektiv. Vid kravspecifikationsarbetet skall särskilt uppmärksammas naturvårdsintressen som hydrologi, vattenresurser och vattenvård, faunavård, fiskevård etc. Inventeringen bör göras översiktligt för hela riket, varefter en eller flera regioner studeras med ensuccessiv inventering av specifika lägen för konkreta objekt.

5.5.2 Skogsenergi

Under tidigare perioder av avspärrning har ved och skogsavfall visat sig vara utomordentligt värdefulla substitut för importerade bränslen. De totala virkestillgångarna i

Sverige har uppskattats till 2,3 x 109 m3 sk (skogskubik-

meter) eller närmare 3 x 109 m3 sk om man räknar med stub-

bar, kvistar, barr och löv. Beståndet motsvarar i lufttorkat tillstånd (252 fukt) 500 milj ton oljeekvivalenter (Mtoe).

Den årliga bruttoavverkningen är totalt för hela Sverige

84 x 106 m3 sk, varav ca 3 x 106 m3 sk är tveksama till-

gångar och ca 6 x 106 m3 sk består av kvarlämnade träd.

Den nyttiggjorda avverkningen uppgår följaktligen till . . 3 . . 75 mllj m sk. Bruttoavverkningen motsvarar 1 lufttorrt

88 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

tillstånd ca 14 Mtoe. Den svenska oljeimporten uppgår till ca 35 Mtoe/år.

Med hyggesavfall avses marginalråvaror, som av olika skäl idag kvarlämnas i skogen efter slutavverkning eller andra former av skogsvårdsåtgärder. Marginalkvantiteterna består av avfall från röjningar, avfall från gallringar, avfall från slutavverkningar, kvarlämnade träd efter fällning och eftersatta gallringar och röjningar.

Teoretiska beräkningar av den årliga mängden hyggesavfall

i våra skogar visar att de uppgår till 46 x 106 m3 f

(fast mått). Den totala mängden hyggesavfall, 46 milj

m3 f, skall jämföras med den ovannämnda nyttiggjorda av-

verkningen, 75 milj m3 sk.

Av ovanstående totala tillgångar kan inte alla utnyttjas på grund av restriktioner, vilka kan hänföras till något av områdena teknik, ekonomi, estetik eller ekologi - miljöpåverkan.

Vissa kvantiteter hyggesavfall kan ej nyttiggöras på grund av tekniska svårigheter. Det gäller exempelvis bestånd som växer på myrar eller liknande, där transportfordon inte kan färdas eller i områden där enda transportsättet är flottning.

En viktig ekonomisk restriktion för att ej utnyttja hyggesavfall för energiproduktion är optimeringen gentemot alternativ användning. I andra fall är transportkostnaden för avfallet högre än dess egenvärde vid energiproduktion. Slutligen kan avfallet ha sådan låg kvalitet att det inte är ekonomiskt realistiskt att tillgodogöra sig, exempelvis har bark värmevärdet 0, då fukthalten överstiger 75%.

Utnyttjande av hyggesavfall i form av stubbar och rötter kan ur estetisk synvinkel vara olämpligt, då metoden ef-

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 89

terlämnar stora hål i terrängen. Det bör dock framhållas att tillvaratagande av ris och toppar är mycket positivt ur estetisk synvinkel.

Ett tillvaratagande av trädets hela biomassa kan påverka den ekologiska balansen genom att hyggesavfallets näringsinnehåll försvinner ur marken. För att sedan upprätthålla en önskvärd skogsproduktion måste konstgödsel tillföras. Rökgaser eller restprodukter vid förbränning av skogsavfall är dock inte av den karaktären att restriktioner på grund av miljöpåverkan är motiverad.

Läggs ovannämnda biologiska och ekologiska restriktioner

på den tidigare nämnda mängden hyggesavfall, 46 milj m3f,

återstår endast ca 34 milj m3f. Om hänsyn tas även till

de tekniska begränsningarna återstår endast ca 22 milj

m3f.

En viktig aspekt på mängden tillgängligt hyggesavfall är

massaindustrins behov. Ca 13 milj m3f bedöms kunna använ-

das som fiberråvara, medan den del som har lägre kvalitet,

ca 9 milj m3f, kan användas som bränsle. Denna mängd mot-

svarar ca 1,5 Mtoe.

Kvantiteterna av bark och spån ingår helt i vad som ovan benämnts bruttoavverkning. På grund av att bark och spån till allra största delen faller vid skogsindustrins anläggningar är det ändå motiverat att nämna dessa kategorier separat. Mängden bark som komer till skogsindustrin

uppgår till ca 7 milj m3f. Detta motsvarar ca 0,6 Mtoe.

Mängden sågspån som faller vid den svenska skogsindustrin

uppgår till ca 1,4 milj m3, vilket motsvarar ca 0,06 Mtoe.

Förlust av bark uppkommer vid maskinavverkning samt till största delen vid transporter. Störst är barkförlusten vid flottning. Efter ovanstående förluster återstår ca . . 3 . . . 6 milj m f, vilket motsvarar ca 2,1 milj ton torrsubstans.

90 SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning

Av denna mängd faller ca 1,17 milj ton vid massaindustrin. Närmare 90% härav komer f n till användning som bränsle eller används till en liten del som råvara i tillverkningsprocessen. Den återstående barkmängden, ca 0,89 milj ton, beräknas falla vid sågverk med en viss minsta produktionsvolym. Endast ca 0,4 milj ton härav saknar för närvarande användning och deponeras. Kvantiteten kan delvis komma att utnyttjas som råvara vid kompostering för framställning av jordförbättringsmedel. Praktiskt taget allt sågspån utnyttjas för industriändamål som råvara el: ler bränsle.

5.5.3 Övrig biomassa

Denna potentiella energiråvara består av två typer av biomassa, dels den för energiproduktion odlade dels den biomassa som faller som avfall vid annan verksamhet.

Som komplement till energiskog bör undersökas om inte §rtar§agg_yäx§gr med snabb tillväxt även kan användas. Här kan t ex solrosor studeras. Denna ettåriga ört har en växtkraft av 2-3 m höjd på ett år. Tillväxten kan vara

79-104 g/m2. dag med ett medelvärde av 64 g/m2.dag under

en treveckorsperiod och en fotosyntetisk effekt av 7,52. Detta kanske kan ge en acceptabel mängd torrsubstans för förbränning. Andra tänkbara växter kan vara stockrosor eller en del fleråriga slidearter som t ex Polygonum cospidatum ( 2m), Polygonum sachalinense ( 3m) som trivs i våtmarker samt, åtminstone i trädgårdar, har en tendens att bilda täta bestånd och växa överallt där inte berg tar emot .

Inom foder- och livsmedelsförsörjningen i övrigt förekommer stora satsningar på att få fram g§§dgr_mgd_§E9§_gy: kêstning. Här kan sannolikt erhållas biprodukter med stort bränslevärde. Man kan få en viss vägledning om lämp-

SOU 1977: 61 Långsiklsbedömning 91

ligt material genom att studera försök som utförts i England. Här har man bl a konstaterat snabb tillväxt på rajgräs och sockerbetor. Rajgräset har gett en avkastning av 23 t/ha vid utnyttjande av en fotosyntetisk effekt av 1,3% under hela året och sockerbetan samma avkastning i vikt med den något lägre fotosyntetiska effekten. Om man räknar på en kortare period enbart under själva högsommaren har sockerbetan givit 31 t/ha med den tofosyntetiska effekten 4,32. Avkastningen i södra Sverige för sockerbetor är cirka 40 t/ha, vilket tyder på en viss motsägelse i de olika uppgifterna om inte de svenska jordarna kan anses vara bättre lämpade för denna produktion än de engelska.

För att kunna utnyttja dessa ovan nämnda växtmassor som bränsle måste torkning kunna ske på ett effektivt sätt genom t ex solfångare.

Annan biomassa som skulle kunna odlas i stor skala för energiproduktion är tång och alggr.

För närvarande har vi en åkerareal på cirka 3 milj ha här i landet där bröd- och fodersäd produceras från cirka 1,6 milj ha. Mängden halm från denna yta blir cirka 5,5 milj ton per år. Med ett värmevärde på 3 400 - 3 700 kcal/kg (något högre än för ved före torkning) representerar således detta en stor energitillgång eller cirka 2 Mtoe/år. Då halmen dessutom är mindre lämplig på grund av sin relativt långa nedbrytningstid att återföra direkt till jorden genom nedplöjning kan det vara ett bra alternativ att tillvarataga den som bränsle. Svårigheten här är att på ett energisnål: sätt insamla och omvandla halm till en form som är lämplig för förbränning. Halmen i sig själv har en mycket låg volymvikt som t 0 m i högtrycks-

pressade balar inte får en högre volymvikt än 80-120 kg/m3. Den lösa hackelsen väger 30-50 kg/m3.

92 Långsiktsbedömning

yass kan totalt förekomma i stora mängder och kan eventuellt tillvaratas genom vinterslåtter. Beträffande värmevärden och hantering kan bedömas att förhållandena är likartade med de som råder för halm.

Övriga organiska ayfallsbiomassor består av industrins och hushållens avfall, organiska beståndsdelar i avloppsvatten m m.

Det överskuggande problemet är den fundamentala bristen på säkra data om såväl arter, samansättningar, kvantiteter och kvaliteter. Innan några egentliga satsningar kan göras måste kunskapen på dessa punkter förbättras så att en bedömning av det potentiella energiförsörjningsbidraget kan göras och förslag till insatser preciseras.

5.6 Miljörestriktioner

De restriktioner på möjligheten att utnyttja biomassa för energiproduktion som miljökonsekvenserna ger upphov till kan bedömas vara den faktor som blir utvecklingsbestämmande - inte minst i initialskedet av utvecklingen.

Under den hittills bedrivna verksamheten har framkommit att en rad av frågor måste undersökas särskilt vad beträffar energiskog. Bland hittills framkomna synpunkter kan nämnas.

De gödselgivor, som erfordras för energiskog skall minskas per ha och år liksom tillförseln av kalium och fosfor.

För energiskog avses ett system med resurssnål odling beträffande användning av växtnäring och vatten. En beskrivning och analys av detta system behöver genomföraa

För att kunna ange gödslings- och bevattningsbehowet för

i

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 93

olika förutsättningar fordras regionala gödslings- och bevattningsförsök på aktuella marktyper.

För att belysa risken för störningar av gödslingen behöver särskilda försök anläggas där mängden transporterad växtnäring till ytvatten samt halterna av dessa ämnen i grundvattnet registreras. Särskild hänsyn bör tas till frågan om transporten av närsalter utanför odlingsområdena samt till frågan om jonbalansstörningar.

De hydrologiska faktorerna skall särskilt uppmärksamas.

Vattenbehovet för bevattning samt avsedd bevattningsmetodik för olika typer av mark behöver närmare anges, liksom sättet för anskaffning av vatten.

Energiskogar kan väntas dra till sig olika arter av vilt, svampar och andra skadegörare. De olika effekterna av detta både på de naturliga djurpopulationerna och på angränsande flora såväl under tillväxttiden som efter skörd måste undersökas. Även förväntad skadegörelse på energiskogar av olika djurarter behöver belysas.

Likaså behöver risken för spridning av icke inhemska arter till omgivande marker från energiskogar redovisas. Hybridiseringsproblematiken bör också belysas.

Då det gäller skogsenergin sammanhänger problemen med avfallets betydelse för skogskulturen och skogsproduktionen. Skogsenergin är näringsrik och har stor betydelse för trädens växtbetingelser. De kunskaper man har inom detta område pekar på att de skogsekologiska verkningarna av att föra bort biomassan i sin helhet från växtplatsen är negativa. Skogsekologer och markforskare anser att skogsenergin bör lämnas kvar på växtplatsen, men att de negativa effekterna vid ett bortförande inte skall tillmätas avgörande betydelse vid bedömningar om skogsenergins ut-

94 SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning

nyttjande. Näringsförlusterna kan ersättas genom gödsling. Vissa näringsfattiga och torra marktyper bör emellertid behandlas med särskild försiktighet. Dessa frågor har så stor betydelse i bedömningen av lämpliga energiproduktionssystem att de bör studeras noggrant.

5.7 Utvecklingsmål

På grundval av ovan skisserade långsiktsbedömning kan följande, väsentligen kortsiktiga, utvecklingsmål ställas upp:

- och fördjupning av programpla- Vidareutveckling neringen

- av internationellt samarbete, företrä- Etablering desvis inom IEA, och anknytning av den svenska verksamheten till ett större delvis samfinansierat utvecklingsprogram med rationell arbetsfördelning och gemensam programplanering.

- studium av de miljörestriktioner och in- Fördjupad stitutionella förhållanden som i högre grad än de tekniska och ekonomiska faktorerna kan förväntas bli bestämmande.

- Genomförande av strukturerande utredningar och förstudier för värdering av utvecklingslinjerna.

- Start av inventeringar av tillgänglig biomassa i lämpligt samarbete mellan olika berörda organ.

- Informationsspridning om utvecklingsmöjligheterna på biosystemområdet.

- Fortsatt stöd till de projekt som satts igång sch

SOU 1977361

Långsiktsbedömning 95

igångsättning av ett urval utvecklingsprojekt.

- till och stöd Impulsgivning för system- och teknikutveckling.

- av försöksverksamhet Igångsättning i skala och former som ger direkt erfarenhet av de utvecklingsbestämmande kritiska faktorerna.

- Åstadkomma intensifierad och kunskapsutveckling temaforskning inom området.

6. INSATSPLAN

6.1 Insatsstruktur

Följande insatsstruktur för en fortsatt och ökande insats inom området biosystem är ändamålsenlig med hänsyn till ovan angivna och sannolikt heltäckande för utvecklingsmål de insatser som praktiskt kan koma för ifråga energiforskningsprogrammet under innevarande (1975/76-1977/78) och nästa (1978/79-1980/81) och sannolikt treårsperiodytterligare någon tid därefter.

Systemanalys Inventering Miljörestriktioner Temaforskning Produktion Energiskog Skogsenergi Övrig biomassa Hantering Omvandling Försöksstationer Programledning

De större enskilda projekt som NE f n finansierar har sammanställts i bilaga 1.

6.2 Systemanalys

Områdets komplexitet framgår av avsnitt. Ett omtidigare fattande systemanalytiskt arbete krävs för att strukture-

SOU 1977: 61 98 Insatsplan

ra problemen och för att välja ut de insatser som i varje är de mest betydelsefulla. Systemanalysen måste, särläge skilt i initialskedet, bedrivas i nära och fortlöpande samråd med NE:s programledning.

Det är utomordentligt svårt att göra en noggrann bedömning av utvecklingsförutsättningarna för energi ur biosystem. Utvecklingshinder av många olika slag föreligger. Bealternativa användningsmöjligheter av såväl tydelsefulla biomassa som mark finns för andra syften än energiproduktion. Analytiskt är området synnerligen komplext till följd av det stora antalet tänkbara utvecklingslinjer. Den i vilken avancerad genetisk teknik och maniutsträckning pulering av fotosyntesens, kvävefixeringens och väteprocessernas mekanismer kan komma att påverka utvecklingen på längre sikt är särskilt svårbedömbar i dagsläget.

Behovet av systemanalyser för optimering av val inom proär stort. Analyserna måste göras såväl föriggyggl grammet med det främsta syftet att möjliggöra val nggiigggjyälhet, mellan olika utvecklingslinjer, som för de olikajggggggl Det finns ett stort antal utvecklingslinlingslinjerna. som var för sig eller kombinerade kan bli användbara jer produkter. I ett långsiktigt perspektiv är det önskvärt att alla vägar att få fram energi ur biosystem prövas. För att en jämförande värdering av olika utmöjliggöra vecklingslinjer krävs någon form av systematisk bedömning av var och en av dessa.

bör ske genom att uppdrag läggs ut Systemanalysarbetet till företag och institutioner. Detta bör ske på ett systematiskt sätt och resultaten av arbetet måste fortlöpande återföras. En central sammanhållning av detta kan ske genom att en särskild systemanalysgrupp organiseras med företrädare för dels NE:s programledning, dels de organ som genomför systemanalysuppdragen.

Insatsplan 99

Omfattningen av systemanalysarbetet är svår att bedöma, bl a därför att även som en del systemanalys görs av pågående och planerade utvecklingsprojekt. En annan osäkerhetsfaktor utgörs av att samarbete inom området är preliminärt överenskommet inom IEA men det är svårt att innan samarbetet ännu startat bedöma hur mycket som kan göras i internationellt samarbete. En minsta insats inom den centrala systemanalytiska verksamheten bedöms i dagsläget vara 4 - 5 manår/år.

6.3 Inventering

Två typer av inventeringar är av betydelse i ett tidigt skede. Den första är en fördjupad av vilka undersökning kvantiteter biomassa av olika slag som är tillgängligt på vilka villkor. Den andra typen är en inventering av de landområden som kan komma ifråga för odling av energiskog. Särskilt den sistnämnda är av avgörande betydelse för både bedömning och insatsplanering. Den bör dessutom samordnas med de inventeringar som planeras inom NE-programmet TORV.

Inventeringsarbetet måste planeras och genomföras i samarbete mellan ett stort antal och andra myndigheter organ. Detta gäller såväl planering som genomförande av programmet. NE avser att ta de initiativ som krävs för att en planering i brett samarbete kommer till stånd. Vid genomförandet av själva bör dock inventeringarna NE bedömningsvis kunna spela en mindre framträdande roll. Bland de myndigheter som behöver engageras i uppläggningen märks planverket, naturvårdsverket, skogsstyrelsen, jordbruksstyrelsen, Sveriges geologiska undersökningar m fl. Domänverket och skogsbolagen bör också ingå. En ledningsgrupp bör etableras med företrädare för olika medverkande organ.

Det bör klargöras på ett stadium vilken roll tidigt fjärr-

S()lJ 1977:61 100 Insatsplan

analystekniken kan spela i inventeringsarbetet. Inledningsvis kommer inventeringsarbetet att domineras av metodutoch översiktliga analyser. Härtill kan komma reveckling eller lokala av pilotkaraktär. Under gionala inventeringar den nu planerade treårsperioden torde inte inventeringsarbetet komma att avancera längre än så.

Behovet av resurser inom energiforskningsprogramet är att stadium. Det bedöms ligga i svårt ange på nuvarande intervallet 5-50 manår/år, vilket motsvarar l-10 Mkr/år.

6.4 Miljörestriktioner

av långsiktsbedömningen. I Frågornas komplexitet framgår inledningen behöver en översiktlig kartläggning och preliminär värdering av miljöeffekterna vid biosystemanvändning kommer att till grund för göras. Denna kartläggning ligga en preciserad programplanering.

har i olika - SNV och NFR (ekologikommittên) sammanhang - över energiinom och utom NE:s verksamhet yttrat sig Dessa yttranden ger ett utmärkt underlag skogsprojektet. för den lista av problem som måste undersökas. Uppläggav arbetet behöver emellertid diskuteras ytterliningen mellan NE och andra organ, främst SNV. Resultatet av gare dessa vidare kommer att bli bestämmande för överläggningar insatsernas utformning.

För att man skall kunna genomföra en noggrann miljöeffektvärdering måste stora delar av den samlade sakkunskapen i landet för att säkerställa erforderlig bredd engageras Först efter kartläggningen kan en säker bepå studierna. av den önskvärda resursnivån göras. Intill dess dömning måste erforderliga resurser, motsvarande minst 5 manår/år reserveras .

SOU 1977: 61 Insatsplan 101

6.5 Temaforskning

Programmets särart motiverar att det vid sidan av den i programmet integrerade kunskapsutvecklingen bör ingå i ett generöst och relativt villkorslöst stöd till riktad grundforskning inom området.

NE, NFR och STU ansvarar för delar av forsknings- och utvecklingsprogram inom bioområdet, som delvis överlappar och delvis kompletterar varandra. För att effektivare kunna utnyttja och stimulera personella och institutionella resurser har temaforskning föreslagits av NFR. Så-

dan temaforskning kan organiseras enligt NFR:s modell och

genomföras av NFR. Finansieringen beräknas ske gemensamt av NE, STU och NFR.

För att förbättra kunskapsläget bör bättre möjligheter öppnas att sända ut svenskar för att delta i pågående utländska projekt. Härigenom tillgodoses samtidigt effektivt behovet av att bevaka utvecklingen i andra länder.

Enligt statsmakternas intentioner i energipropositionen bör då det gäller kunskapsutveckling även sådana energisystem som inte primärt innebär just energiproduktion kunna ges finansiellt stöd inom NE-programmet - t ex förbättrade biologiska energihushållningssystem.

Stöd till av NFR genomförd temaforskning planeras utgå med l Mkr/år. Härtill kommer belopp av samma storleksordning för på annat sätt genomförd grundläggande kunskapsutveckling.

6.6 Produktion

Programmet innefattar tre block av råvaror, energiskog, skogsenergi och övrig biomassa.

102 Insatsplan SOU 1977: 61

Målsättningen för arbeten inom denna betydelsefulla och omfattande programdel är att genom studier och försök skaffa erforderlig kunskap om råvarubasens kvalitet och kvantitet för givna markarealer på både kort och lång sikt.

6.6.1 Energiskog

Vissa växter tar bättre vara på solenergin än den genomsnittliga vegetationen, som har en verkningsgrad inom området 0,l-lZ (så mycket av infallande solenergi återfinns i bränsleform hos växtmaterial). Många kända snabbväxande arter lämpar sig för energiproduktion i varierande odlingsmiljöer. Förädling av dessa och nya arter bör ge liknande förbättringar som åstadkomits med dagens grödor och trädslag för fiberprodukter. Man kan hoppas på verkningsgrader i området 2-SZ av årets totala energiinstrålning. En högre verkningsgrad minskar behovet av totala landområden för denna typ av energiproduktion.

Vid Skogshögskolan pågår sedan länge (Gustaf Sirên) arbeten för att få fram snabbväxande lövträd inom släktena Populus och Salix för energiproduktion. Från och med 1973 har ytterligare intensifiering skett inom ramen för det då startade projektet Minirotationsskogsbruk. Arbetet stöds sedan 1975 i NE:s projekt Energiskogsodling.

Det är viktigt att de satsningar det här är fråga om får en kontinuitet genom åren och att bestämda slutsatser framför allt beträffande försöken med olika växtmaterial inte dras för tidigt. Dessa kräver lång tid för att ge säkra resultat och de förberedande växthus och provodlingarna på små begränsade ytor måste följas upp i den blivande naturliga miljön. Här först kan man få verkliga svar på de viktiga frågorna om tillväxtvolym, härdighet samt motståndskraft mot sjukdomar, insektsangrepp och ska-

SOU 1977; 6| Insatsplan 103

dor av andra djur m m.

Som alternativ till de Populus- och Salixarter som för närvarande undersöks behöver andra arter studeras. Inte minst från miljösynpunkt kan det vara värdefullt att kanske få fram en blandskog som kan ge ett rikare djurliv och eventuellt minska behovet av bekämpningsmedel. Det är känt att monokulturer (med enbart en art) lättare får angrepp som kan kräva större besprutningsinsatser eller liknande.

Tänkbara trädslag kan vara vissa barrträd. Andra intressanta träd är alarna, där bl a vår inhemska gråal och en del asiatiska arter kan vara aktuella. Alarna har fördelen att själva kunna binda kväve och fordrar mindre kvävegödning som är en dominerande tillväxtfaktor beträffande tillförd energimängd. Det är helt klart att om man bara kan göra en liten minskning på gödselbehovet genom att öka andra tillväxtfaktorer kan stora vinster uppnås. En något lägre tillväxt här än för Salix och Populus kan ändå tänkas ge ett större utbyte.

På ett tidigt stadium måste klarläggas vilka tänkbara arter som kan användas för energiskogsproduktionen. För dessa arter måste i en första fas omfattande laboratorieod-

landsgdlingsfärsgk på flera tänkbara platser i landet, med ett begränsat antal arter. Fas tre innehåller odling av ett ännu färre antal arter i sådan skala att den storskaliga grgdgktignsodlingsförmågan demonstreras. En rationell internationell arbetsfördelning genom IEA-samarbetet bör eftersträvas. Möjligheterna härtill kan ännu inte i detalj förutses.

104 Insatsplan SOU 1977: 61

6.6.2 Skogsenergi

Några NE-projekt har ännu inte igångsatts. Projektet Helträdsutnyttjande utgör emellertid en mycket god utgångspunkt för sådana. NE avser att inom kort uppdra åt Skogshögskolan (P-O Nilsson) att påbörja genomförandet av arbeten som syftar till att klarlägga förutsättningarna för energiproduktion.

Studium av skogsenergins (=skogsavfa1let) kvalitativa och kvantitativa utveckling förutses äga rum genom normala undersökningar (t ex rikstaxering). Periodvis behöver dessa undersökningar kompletteras med studium av andelen biomassa disponibel för energiproduktion. Härutöver måste klargöras hur stor andel av restmängden biomassa som måste lämnas vid skogsenergibruk för att ej skada den skogsekologiska balansen.

För den odlade biomassan kommer en eventuell fortsättning att inbegripa samma utvecklingsfaser som för biomassan energiskog, sannolikt både senare i tid och mindre i amfattning. För det avfall som identifieras för energiproduktion behövs ingen egentlig utvecklingssatsning förutom en fortsatt kvatifiering av tillgängliga kvantiteter. Någon möjlighet att idag ange vilka biomassor som kommer att väljas är ej möjligt före kartläggning.

6.6.3 övrig biomassa

Inventering och kartläggning behöver genomföras innan ett systematiskt insatsprogram kan läggas upp. Utvecklingsprojekt kommer att kunna startas endast i mycket begränsad omfattning innan så skett.

SOU 1977: 61 Insatsplan 105

6.7 Hantering

Programdelen omfattar stöd till all erforderlig utveckling av system för skörd, beredning (särskilt torkning) och transport till central omvandlingsanläggning. Delmålet är att för identifierade råvaror föreslå optimala insamlingssystem.

Kraven på utrustning för skörd varierar beroende på den råvara som avses fångas och den kvantitet som förutses. Här gäller att med ökande mängd följer lönsamhet för högmekaniserade system.

Möjligheterna att utnyttja energiskogarna som en komponent i vår energiförsörjning beror väsentligen på vilken ekonomi man får i det totala system som måste byggas upp från växtplats till energiförbrukare. Tidigare erfarenheter pekar på att klent virke ger mycket höga kostnader för att genomföra skörd, transport, bearbetning, lagring och distribution. Energiskogsodling medger säkerligen fördelaktig masshantering vid avverkningsprocessen. De relativt små och tättstående träden kan avverkas med slåttermaskin, En teoretisk kalkyl, grundad på erfarenheter från Skogshögskolans forskningsprojekt angående möjligheterna att mekanisera röjnings- och gallringsarbetet i skogen pekar på att en bredavverkningsteknik skapar förut-

sättningar för prestationer på 150-800 m3f/skift eller

-

avverkningskostnader på 1 15 kr/m3f, d v s nivåer som

är helt jämförbara med de som nås i nuvarande slutavverkningar.

Eftersom det här är fråga om helt ny teknik erfordras ingående analyser och ett omfattande utvecklingsarbete innan systemen kan förverkligas.

Allt hyggesavfall är av en sådan karaktär att det svårligen låter sig nyttiggöras med konventionella skogsmaski-

106 SOU 1977: 61 Insatsplan

ner. Ett sätt är att transporterna träden hela till en upparbetningsanläggning, där hyggesavfallet flisas till s k grönflis. Fortfarande återstår dock stubbar och rötter, för vilkas omhändertagande speciell teknik måste tilllämpas. En separation av barr före flisning är också önskvärd, dels med tanke på barrens höga näringsinnehåll, som positivt bidrar till markens näringsbalans, dels att barren är olämpliga för massaframställning.

Främst skall studierna inriktas mot bredavverkning och bearbetning av klenvirke samt utveckling av basmaskiner som är tillräckligt skonsamma mot mark och stubbar som skall bilda nya skott. Erfarenheter från holländskt skogsbruk, vilka pekar på att markkomprimering och tryck på rötterna har starkt produktionsnedsättande inverkan på det nya beståndet, skall beaktas särskilt.

Studiernas uppläggning och karaktär påverkas av det inledande skedet och bestäms i stor utsträckning av vilket intresse och vilka möjligheter som erbjuds hos skogsföretag och maskintillverkare. Särskild samverkan med STU och samråd med ÖEF (ur beredskapssynvinkel) inplaneras.

Det bedöms inte som troligt att den skördade biomassar direktanvänds för energiproduktion utan mellanliggande beredning, vilken främst syftar till att minska kostnaden för transport av biomassan från skördestället till energiproduktionsanläggningen.

Denna del av det tänkta energiförsörjningssystemet är obekant och sannolikt mycket betydelsefull ur teknisk och ekonomisk synvinkel. Därför måste ingående undersökningar göras över torkning och lagring i anslutning till växtplatsen samt flisning, hackning, malning, brikettering, polletering, torkning och lagring på platsen eller Vic industri.

SOU 1977: 6I Insatsplan 107

Man kan exempelvis utföra en halmbrikettering genom att använda brikettpressar för vallfoder och uppnå volymvik-

ten 300 - 500 kg/m3. Ytterligare ökning kan uppnås genom

användandet av pressar för träavfall som framtagits i USA.

Det anses möjligt att nå volymvikten 1 000 kg/m3. Mobila

aggregat finns framtagna av ett schweiziskt företag. Nackdelen med briketteringen för närvarande är att det är en mycket dyr metod och kostnaderna måste kunna nedbringas avsevärt för att hanteringen skall bli acceptabel. För framtiden kan man dock bedöma att dessa problem kan lösas och att man för förbränning kan få fram en produkt i form av briketter.

Transportfrågorna har stor betydelse. Den geografiska fördelningen av produktionen enligt olika mönster varierar mellan två extremlägen: helt decentraliserad produktion eller en produktion som läggs så nära kraftverket som möjligt, d v s man utnyttjar all disponibel mark för biomassaodlingar i kraftverkets närområde. En centraliserad produktion av biomassa enligt det senare mönstret ger naturligtvis lägre transportkostnader och säkert också en billigare och mer rationell drift av odlingarna. Å andra sidan måste man offra mark av betydelse för andra näringar. Det är en öppen fråga om vinsten i biomassaledet kompenserar för detta. Valet av lokalisering styr indirekt valet av transportsystem, vilket då till stora delar blir ett optimeringsproblem av konventionell natur.

Sammanfattningsvis planeras följande insatser.

Skörd: Efter en inledande bred förstudie där tänkbara skördesystem identifieras fördelade efter den biomassa som skall skördas utväljs den eller de system där statligt stöd till Egkgikgtyggkligg erfordras. Efter denna utvecklingsfas kan prgtgtzpgr för användning vid försöksodling utvecklas.

108 Insatsplan S()lIl977:6l

Beredning: Insatserna för klarläggande av teknik och ekonomi för beredning (inkl torkning) av biomassor följer mönstret för skörd och byggs upp av liknande programelement.

Transport: Insatserna består huvudsakligen av framtagande av underlag för val av system och klarläggande av kostnder för de olika biomasseslagen. Någon nyteknikutveckling förutses inte under perioden.

Från skogshögskolan har förslag till studier och försök lämnats. NE avser att under 1977 sätta igång vissa av dessa arbeten.

6.8 Omvandling

De insamlade biomassorna kan omvandlas till någon eller några av energibärarna ånga, gas och fast bränsle samt andra speciella energibärare. De omvandlingsprocesser som är tänkbara är förbränning, förgasning, och andra processer där främst bi9l9gi§k_ngdbryEning är aktuell.

Förbränning: Det föreligger ett stort antal tekniska möjligheter att nyttiggöra biomassan. Man bör i så stor utsträckning som möjligt nyttiggöra biomassan i fast form eftersom konvertering till flytande bränsle eller till gas är förenat med rätt stora förluster. Förbränning kan ske av flera olika former såsom:

- eller i lämpliga biopinnar (sågade klippta längder) - briketter flis - till en densitet pellets (flis som kompakterats överstigande 1 med en bulkdensitet ungefär halva

to i

SOU 1977; 51 Insatsplan 109

oljans räknat på energivärdet) pulver - i en vehikel pulver (uppslammat av vedolja eller torvolja) - träkol (kan ev framställas genom pyrolys i mobila enheter)

Bränsleformerna ovan kan användas för eldning i konventionella värmekraftverk, värmeverk eller kraftvärmeverk. Skogsindustrin behärskar tekniken med fliseldning. Pellets är en intressant utveckling som f n är föremål för stort intresse i Sverige. Pellets brinner fint med högre pannverkningsgrad och är fördelaktiga från transportsynpunkt beroende på den höga bulkdensiteten. Förbränningstekniken kommer att utvecklas. Det komer så småningom att utkristalliseras ett antal optimala kombinationer av bränsleform och eldstad för olika miljöer och tillämpningar.

Förgasning: Förgasning (i t ex fluidiserad bädd) av biomassor kan som slutprodukt ge syntesgas och/eller fast bränsle (t ex träkoks). Förgasningstekniken behöver dock vidareutvecklas innan användning i stor skala för t ex biomassor kan påbörjas.

Biologisk och kemisk nedbrytning: Här inkluderas alla övriga sätt att omvandla biomassor, dock främst nedbrytning genom anaerob (ej syreknävande) och aerob jäsning.

Sammanfattningsvis bör insatserna ha följande uppläggning. Omvandlingssystemstudier för kartläggning av alternativen, deras ekonomi och för- och nackdelar, måste göras inför bedömning av utvecklingslinjerna. Motsvarande studier behöver göras för kartläggning och värdering av den konventionella energiomvandlingen av ånga, gas och fast bränsle till el, värme eller annat bränsle. Inom NE-programmet

1 10 Insatsplan S()IJ1977:6l

ENERGIPRODUKTIONSTEKNIK ges stöd till utveckling av förbrännings-, förgasnings- och elektrokemisk omvandlingsteknik. Dessa resultat blir av betydelse även för programmet BIOSYSTEM.

Efter den inledande kartläggningen görs således, ekonomiska och miljömässiga studier för värdering av omvandlingsprocessens plats i och bidrag till olika utvecklingslinjer.

Programmet kan i ett något senare skede behöva inrymma stöd till teknisk utveckling av omvandlingsprocesser.

6.9 Försöksstationer

Möjligheter att starta integrerade försöksprojekt är av stor betydelse för programmets utveckling. Försöksprojekt ger direkt identifiering av de för önskvärd utveckling kritiska aspekterna. Olika möjligheter att starta försök i större eller mindre skala bör systematiskt undersökas.

Anläggande av en eller flera försöksstationer för prov av genomförbarheten och demonstration av kompletta utvecklingslinjer från råvara till slutlig energiprodukt är den sista programfas i vilken NE bör vara engagerad. En sådan anläggning får å ena sidan inte vara för liten, då enskilda länkar i utvecklingskedja riskerar att bli så små att några representativa slutsatser inte går att dra. Å andra sidanbör storleken hållas nere av kostnadsskäl. Följande huvudmoment inryms:

Råvaruproduktion: Odling eller insamling i tillräckligt stor skala och i olika miljöer med olika tekniker för markberedning, gödsling, bevattning, plantering och skörd.

SOU 1977: 61 Insatsplan l l l

Insamling: Nyttiggörande av t ex vedbränsle och hyggesavfall i form av flis bl a i vedeldade värmecentraler och kraftverk.

Konvertering av flis till pulver eller till kompakta fasta bränslen genom komprimering. Framtagning av förbrännings- och eldningsapparater bl a för dessa nya bränslen.

Omvandling: Konvertering av biomassa till el, värme eller eventuellt flytande och gasformiga bränslen såsom vedolja, metylbränsle, stadsgas, vätgas etc.

Uppförande av varje försöksstationsanläggning bedöms mycket preliminärt kräva ungefär 5 år i tid och 100-200 Mkr i kostnader. Beslut om genomförande bedöms kunna tas i slutet av nästa treåriga energiforskningsperiod. Under den nu planerade perioden behöver specifikation av dessa försöksstationer genomföras så att erforderligt beslutsunderlag finns.

Under perioden förutses således framtagande av specifikation av en eller flera försöksanläggningar. Beslut om genomförande och medel för anläggning ingår däremot i perioden som börjar 1981/82.

6.10 Programledning

En förhållandevis omfattande programledningsfunktion måste byggas upp både inom och i anslutning till NE:s kansli för att leda den dagliga skötseln av programmet.

Mycket återstår att göra då det gäller planeringen av programmet. Till följd av områdets inneboende komplexitet och de omfattande tekniska, ekologiska och ekonomiska bedömningar som behöver göras kommer den påbörjade grundläg-

S()lIl977:6l 112 Insatsplan

gande omfattande planeringen att behöva bedrivas med avsevärd intensitet ytterligare något eller några år.

Planeringsgruppen kommer att behöva ombildas till ett programråd med anknutna arbetsgrupper, vilka på lämpligt sätt speglar programmets delar. Successivt kan programmet komma att engagera ett stort antal arbetsgrupper, ungefär enligt följande mönster:

BIOSYSTEM Programråd

Systemstudier Ledningsgrupp Inventering(samordning med TORV) Planeringsgrupp Miljörestriktioner Utredningsgrupp Temaforskning NFR-utskott Råvaruproduktion Energiskog Ledningsgrupp Skogsenergi Ledningsgrupp Övriga biomassor Planeringsgrupp Insamling Planeringsgrupp Omvandling Planeringsgrupp Försöksstationer Planeringsgrupp

Bevakning av och kontakt med den internationella utvecklingen är betydelsefull. Möjligheterna att samarbeta itternationellt bör tas till vara. Ett flertal internationella organisationer har tagit upp frågan om energi ur biosystem i sina program. Särskilt stora möjligheter ges inom IEA.

Inom ramen för IEA-samarbetet har en särskild arbetsgrtpp utarbetat ett förslag till samarbete rörande dels minirotationsskogsbruk för produktion och omhändertagande av snabbväxande lövträd, dels utnyttjande av skogsavfall samt den hanterings- och energiomvandlingsteknik som har anknytning härtill. I den mening som utbildats inom IEA le-

sou 1977; 51 Insatsplan l 13

der Sverige dessa samarbetsdiskussioner. Disskussioner och förhandlingar rörande etablering av det praktiska samarbetet kommer att under hela pågå åtminstone 1977. Hypotesen i dagsläget är att det ska bli möjligt att etablera ett programsamarbete som delvis är samfinansierat, delvis består av de deltagande ländernas nationella program. Från svensk sida eftersträvas att in så stokoppla ra delar av programmet BIOSYSTEM som möjligt i detta samarbete. Det krävs emellertid omfattande insatser från svensk sida för att etablera och utveckla det internationella samarbetsprogrammet.

Programfunktionen måste samordnas nära med systemanalysarbetet och den centrala sammanhållande gruppen för detta. Utöver normala kansliinsatser torde 4-5 manår/år krävas i en externt förstärkt programledning.

Insatser som dels ger besked om tänkbara utvecklingsprojekt av energimässig betydelse, dels klarlägger deras tekniska genomförbarhet måste prioriteras i ett inledande skede. Genom utredningar, förstudier och förprojekt bör ett säkrare tas fram för att underlag alternativa utvecklingslinjer skall kunna värderas i samhällsekonomiska termer. Olika kombinationer av inprodukt och omvandlingsteknik, som leder till snarlika bör i ett slutprodukter tidigt skede till sammanföras gemensam bedömning.

Fortsatt stöd kraftigt bör ges till projektet Energiskogsodling. Detta projekt har visat vara lovande sig mycket från energiproduktionssynpunkt och ligger internationellt mycket väl framme. Inom ramen för IEA-samarbetet är det en utmärkt bytesvara och kan leda till ett samarbete, där Sverige i betydande omfattning kan nyttiggöra andra länders utvecklingsinsatser rörande vissa exempelvis energiomvandlingsprocesser. Genom den breddning av projektet som nu håller på att äga rum involveras en rad andra institutioner inom och utom Skogshögskolan på ett för hela

l 14 Insatsplan SOU 1977: 61

NE-programmet ändamålsenligt sätt.

Samanfattningsvis bör, då det gäller de många möjligheter till tekniska utvecklingsprojekt som föreligger, ett stegvis förfarande med förstudier och förprojekt som föregår beslut om stöd till utveckling av utrustning tillämpas.

6.11 Ambitionsnivåer

De projekt och den verksamhet NE börjat stödja beräknas under perioden 1975/76-77/78 komma att kosta ca 15 Mkr. Härav uppgår utgifterna under 1977/78 till ca 12 Mkr. De nu löpande projekten utgör emellertid inte ett välavvägt urval kostnadsnivå - har delpå viss ställningstagandena vis baserats på tillfälligheter. De löpande projekten utgör inte heller ett heltäckande program på viss ambitions- - o niva.

Dagsläget karaktäriseras dels av att för varje något sånär ambitiöst mål ett antal nödvändiga fundamentala projekt behöver sättas igång, dels av att ett stort antal utvecklingsprojekt är tänkbara och i dagsläget ungefär lika välmotiverade.

överväganden om områdets möjligheter om framtida ambitionsnivåer har gjorts på följande sätt:

En översiktlig planering har genomförts på en ambitionsnivå som bedömningsvis svarar mot områdets betydelse, problemens art och möjligheten att genomföra de önskvärda insatserna. Resultatet härav har sammanställts i den tablå som utgör bilaga 3. Precisionen i tablån är delvis skenbar - det ligger i problemets natur att även den kortsiktiga planeringen komer att behöva undergå förändringar. En insatsplanering av det gjorda slaget bedöms

SOU 1977: 61 Insatsplan 115

ändå vara motiverad för att ge stadga åt insatsplaneringen. Medelsbehovet för treårsperioden 1978/81 blir ca 80 Mkr.

Med utgångspunkt från grundalternativet har två alternativa ambitionsnivåer - en lägre och en högre - konstruerats .

På den lägre nivån har det grundläggande arbetet (systemanalys, inventering, miljörestriktioner, temaforskning) bibehållits ungefär oförändrad. Experimentell utvecklingsverksamhet har koncentrerats på energiskog - den komponent som på sikt är den mest betydelsefulla. Detta innebär en ytterst begränsad och till stora delar obefintlig utvecklingsverksamhet rörande skogsencrgi och övrig biomassa samt aspekterna hantering och omvandling av biomassa. Enligt NE:s mening svarar inte denna insatsnivå mot de möjligheter som finns och områdets potentiella betydelse.

På den högre nivån har till insatserna i grundalternativet lagts en forcering av försöksstationsverksamheten, d v s den typ av experimentell verksamhet som på ett avgörande sätt kan ge underlag för energipolitiska beslut rörande storskalig energiproduktion från biomassa.

Mot denna uppläggning kommer uppläggningen av försöksverksamheten inte att till fullo kunna baseras på resultatet av de parallellt genomförda grundläggande utredningarna.Ambitionsnivån kan detta till trots rättfärdigas med önskvärdheten av att bringa ned den totala tid det tar att få fram ett hållbart underlag för energipolitiska beslut.

Följande tre ambitionsnivåer läggs sålunda fram:

Ambitionsnivå l Utredningar, kunskapsutveckling och minirotationsskogsbrukz

116 Insatsplan SOU 1977: 61

På denna ambitionsnivå begränsas programmet till fundamentala utredningar och inventeringar. Stöd ges till kunskapsutvecklingsprojekt. Behovet av utvecklingsresultat på andra.områden än energiskog tillgodoses främst genom internationell bevakning och genom ett IEA-samarbete med låg ambitionsgrad.

Ambitionsnivå 2 Samverkande utvecklingsprojekt i internationellt samarbete På denna nivå startas vid sidan av energiskogsprojekten utvecklingsprojekt rörande metoder för produktion av skogsenergi och övrig biomassa samt för insamling och hantering av biomassa av alla slag samt omvandling av biomassan till värme, elektricitet eller salubränslen. Det eftersträvas härvid att genom IEA-samarbetet etablera ett ambitiöst Samarbetsprogram med rationell arbetsfördelning länderna emellan och en betydande svensk insats.

Ambitionsnivå 3 Forcerade försök Försöksverksamhet och utvecklingsprojekt forceras för att få fram beslutsunderlag tidigt och i demonstrationssyfte. Det svenska programmet kan i detta alternativ sannolikt inte över hela linjen invänta utveckling av utvecklingsresultat från det internationella samarbetet. Forceringen består huvudsakligen av tidigareläggning av programdelen Försöksstationer med två år.

Insatsplan 117

6.12 Medelsbehov ambitionsnivåer på olika

Medelsbehovet under innevarande och kommande treårsperiod bedöms bli:

Ambitionsnivå Medelsbehov, Mkr 1975/76-77/78 1978/79-80/81 Därefter 1. Utredningar, 15 45 Sakta kunskapsutveck- ökande ling och minirotationsskogsbruk

2. Försök och 15 75-85 Ökande utvecklingsprojekt i internationellt samarbete

3. Forcerade 15 125-175 Sama försök

Bilaga l

- Projektförteckning Biosystem

NE:s pro- Projektnamn Projektledare jektnr Projektstödbelopp Stödmottagande institution

3063 021 Utredning angående skogs- Civ ing,G Wiven avfall Innovator Ing byrå 20 000 kr Malmö

3065 013 Försök och studier betr Prof G Sirên odling av snabbväxande Inst för skogsföryngkloner av poppel och ring sälg lämpade som energi- Skogshögskolan råvara Stockholm Etapp l-2 l 750 000 kr Etapp 3 3 000 000 kr

3065 021 Medverkan från svensk fors- Fil lic S Delin kare i USA-studier avseende Södertälje avloppsvattenbehandling med bioprocesser 400 000 kr

3065 041 Komplett system för att Tekn lic J Åbom tillverka, hantera och för- Avd för skeppsmaskinbränna pulver från biomassor teknik som ved, halm, vass eller CTH torv 500 000 kr

3065 061 Studier över ett integre- Prof C-G Hedén rerat akvatiskt system för Bakteriologiska inst att lagra solenergi i orga- Karolinska institutet niskt material Stockholm 450 000 kr

3065 081 Preliminär biomassainven- K-konsult tering Stockholm 15 000 kr

3065 101 Storskalig försöksodling Hans Johansson av kloner Rolf Albertsson 250 000 kr Östhammar

3065 111 Förstudie av metod att Civ ing C Wiklund torka och komprimera bio- SVETAB material till pellets. Stockholm Woodexmetoden 95 000 kr

SOU 1977: 61

Bilaga 2

PLANERINGSGRUPPEN FÖR BIOSYSTEM, NEPO/B Gruppen är gemensam för NE, NFR och STU, vilka utsett sina företrädare. SNV har vidare utsett två och DFE en representant.

Ledamöter: Civiling Lars Rey (NE) ordförande Prof Per-Åke Albertsson (NFR) Prof Herrick (NFR) Baltscheffsky Byrådir Sven Berglund (SNV) Byråchef Rune Frisén (SNV) Prof Jostein Goksáyr (NFR) Prof Carl-Göran Hedén (NE) Prof Olle Lindström (NE) Civiling Charlotte af Malmborg (STU) Fil lic Bengt Samuelsson (NFR) Doc Torgny Schütt (NE/DFE) Doc Dag Sigurd (STU) Prof Gustaf Sirên (NE) Tekn lic Birger Thordên (STU) Agr lic Ingvar Wiberger (STU)

NE: S programledning: Byrådir Kurt B Hedén Byrådir Kurt Borgne (bitr)

I23

Bilaga 3

Programdel Projekt 1970/77 197770 1978/79 1979/80 1950/01 1981’8Z 1932/83

Synemanalyn

Övernkllxg En nu R.“ ä Netodulvecklnng if 4 Utv linje Ipnc i:

invent: ring Overlikll 1355.03 $ m am E” m Melodutvo kravlpcc Regionalo lokal inv V Sao ‘sou Miuoreurnklxoner

Karulggmng if“: Vårdarung ä 500 soc -ooo 1000

Tematorckmng i mo 2000 2000 3000 Råvaruproduknon

§n_¢:Li-523 Karllaggmng Lab calm;-tau , . ’°° ’°° Salux.poppel 3065-01 ®X I . I 55” m” , Annan;n r rilanduodllan °°° m” , W Sahx, poppel ])§5.1Q Mmm-m Annanan Demonllrahonl - -—-_—_—_—._-_.-‘ odlungnfau

& w. r 1 r -w w w m *;::::::.°°= ’° son .22: .22: 9v r$_b*_°:I:-_-a_ OJiade 9 0 v 30650 i 2 Kartlaggmng ISO v 0 Lab (Orsak 3055435 m T i in Fältlürgdk a” moo 50° i::-._-.—_—_—_—.: Avfall ‘°°° Kznlaggmng0 m SW 50° kvanlxfverlng in

Insamling Skord › Foruluduero ‘mo karlläggmng ~ Teknlkutvecklmg J woo - Prololyputveckl ?Om ::-__-_-=-= Beredmng ’°°° V › Fbrtluduar 3065-I1 1}}: - Teknlkulveckhng 25° moo - Prololyputveckl | woo 2 2°00 Transport zoo ;W W

Omvandling

Karlliggmng o vard: rung sm 50° Pruceuulveckl 305501. , { To nae mm For-oknnatuoner

Specifikation Anllggmng mm mo

Frograrnledmng L ‘_—;._—._=.=_—:.T...: 1000 1500 1500 2000

TOTAL 2710 13400 21.100 27700 30700 -- —

V = Lågzlrapporl nämnden för energiproduk- _ _ V , 5_;.,.,.PP°,. honsforsknsng Y = Teknisk rapport ® ®® Inkommeno godkändrapport Umraan ___ Beslutadetapp. plglende PROGRAMLE DN|NG i Planerad:upp 010g Monnder :_- :a Kommandeetapp | Grlnt menu etapper SAMORDNANDE Kounader I :kr angesundo:umvit-ton TIDS-, KOSTNADS- 0 AKTIVITETSPLAN FÖR

NE-PROGRAMMET. BIO-SYSTEM.

Plan för NE-programmet TORV

Innehållsförteckning Sid

3. 1 Utländsk torvindustri 133 3.2 Svensk torvindustri 134

4. STATSMAKTERNAS FÖRESKRIFTER 137

S. LÅNGSIKTSBEDÖMNING 141

användning av täkt 5. 9 Personalresurser inom torvområdet 160 5.10 Sammanfattning 162 6. INSATSPLAN 165 O‘ . r-I Mål och insatsstruktur 165 O . N Introduktionsinsatser 168 O\ . u» Grundläggande insatser 169 O* . -L\ Insatser för utveckling av teknik 171 ny O* . U1 Internationell samverkan 172 ON . m Ambitionsnivåer på kort sikt 172 O‘ . \l Medelsbehov på olika ambitionsnivåer 173

Bilagor: 1. NE:s löpande projekt 179 2 Planeringsgruppen för torv 181

l. GRUNDIDE OCH OMRÅDESAVGRÄNSNING

I Sverige förekommer torv i betydande kvantiteter i spridda områden över hela landet. Torv har sedan länge brutits och använts som bränsle, strö- och jordförbättringsmedel. I utlandet har torv också använts för utvinning av kemikalier för framställning av koks för metallurgiska ändamål, aktivt kol och för medicinska ändamål.

Grundidên för NE:s program är att studera och utveckla teknik för att kunna tillvarataga energiinnehållet i torv på ett för samhället lönsamt och i övrigt acceptabelt sätt.

Verksamheten skall omfatta hela den process som erfordras för att kunna producera energi ur torv, d v s från planläggning, inventering och prospektering och fram till den egentliga energiutvinningen i form av värme - eller elproduktion, marknadsföringsbart fast, flytande eller gasformigt bränsle eller halvfabrikat användbart i energikrävande industriella processer. Därvid skall man beakta att biprodukter för andra ändamål än direkt energiutvinning kan påverka torvutvinningsekonomin.

Verksamheten skall bedrivas under beaktande av naturvårdens och miljöskyddets intressen samt ske mot bakgrund såväl av nu tillgänglig, konventionell teknik som av en sannolik utveckling mot ny teknik.

Tekniska, miljömässiga och ekonomiska förutsättningar och konsekvenser bör belysas både vad gäller en kontinu-

130 Grundidé och områdesavgränsning SOU 1977: 61

erlig fredstida energiutvinning ur torv och en strategisk användning av torvbränsle i långvariga krislägen.

Möjligheterna att omföra för torvutvinning utnyttjningsbara eller exploaterade torvmarker till odlingstorvmark skall belysas. Eventuella möjligheter att torvutnyttja täkter för andra ändamål skall beaktas liksom alternativmöjligheterna att återställa dem till våtmarker för förnyad torvbildning genom avbrytande av dräneringen.

2. ENERGIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG

Torvmarkerna utgör ca l0Z av Sveriges lands areal, motsvarande totalt ca 5,4 milj hektar. Torvtillgångarnas geografiska fördelning är mycket ojämn. Av de torvinvensom utfördes - och 1940 - talet kan man teringar på 1920 uppskatta att södra Sveriges bränntorvtillgångar utgör ca 1500 milj ton torrsubstans och att i Norrland och Dalarna finns ytterligare 6000 - 10 000 milj ton torrsubstans i större och mindre utnyttjningsbara enheter. Denna resurs motsvarar ca 3000 - 4000 Mtoe, vilket kan jämföras med den nuvarande årliga oljeimporten på omkring 30 - 35 milj ton.

Mot bakgrund av att flertalet torvmarker dels är små och t v svåra att utnyttja dels ligger transportmässigt sett olönsamt till och dels bedöms angelägna att bevaras orörda torde de exploaterbara torvkvantiteterna avsevärt komma att reduceras. Om man räknar med att SZ av landets torvtillgångar skulle utnyttjas för bränntorvtäkt, och att 5% av landets nuvarande oljeimport ersättes med torv skulle denna produktion kunna pågå i 100 år och årligen ersätta ca 2 milj ton oljeekvivalenter. Hittills redovisade resultat pekar mot att processer som ger ett avsevärt större utbyte än de hittills etablerade bör kunna utvecklas. Genom att förutsättningar synes finnas till förbättrad energiutvinning, och att möjligheter till produktiv\användning av de exploaterade torvmossarna finns påvisade, har torven en potential som väl motiverar att teknik för energiutvinning utvecklas.

132 Energiförsörjningsbidrag SOU 1977: 61

Man har ansett att landskapsbilden starkt vid påverkas fullständig utnyttjning, att den hydrologiska balansen äventyras och att vissa andra ekologiska uppstörningar står. Den exakta energipotentialen hos torven är på grund av brister i kunskaperna om torvmossarnas areal och mäktighet, läge i förhållande till potentiella energiavnämare och ovannämnda störningsrisker svår att uppskatta.

Kommersiell utvinning som är väsentlig från energiförsörjningssynpunkt kan ske inom 4-6 år om beprövad teknik an-

vänds. Betydande effektivitetsökningar i kommersiell skala

är möjlig om 10 - 20 år om man då utnyttjar den teknik som idag är på forsknings- och utvecklingsstadiet.

sou 1977:61

3. NULÄGE

En utförlig redovisning av nuläget ges i NE:s planerings- ”Torv i Sverige, som kommer att publiceras i rapport augusti 1977. Rapporten har utarbetats med hjälp av NE:s planeringsgrupp för torv (se bilaga 2) på basis av konsultinsatser av K-konsult.

I det följande sammanfattas nuläget på basis av planeringsrapportens beskrivning.

3.1 Utländsk torvindustri

är det största torvexploateringslandet med §gyjgtugi9ggg en årsproduktion av cirka 200 milj ton torv av SOZ vattenhalt. Av denna produktion används cirka 80 milj ton som bränntorv. Därnäst med 4-5 milj ton torv kommer lrland per år, av vilka cirka 4 milj ton används för elproduktion.

Einlêng har ett ambitiöst torvproduktionsprogram.T0rvpr0duktionen uppgick 1975 till cirka l milj ton torv med 50% vattenhalt. Man räknar med att öka produktionen så att den år 1985 kan uppgå till cirka 6 milj ton torv med SOZ vattenhalt. Detta kräver 40 000 hektar färdiga produktionsfält. Planen är nyetablering med 10 000 hektar mossmark per år under en 10-årsperiod.

I övrigt förekommer torvbrytning i yästtyskland, gggaga_ och Polen.

134 Nuläge SOU I977: 6|

Begränsade forsknings- och utvecklingsarbeten pågår framför allt i Sovjetunionen, Finland, Irland, Västtyskland och Polen. Forskning pågår också i Kanada och USA.

I Sovjet, Irland och Finland är åtskilliga torveldade kraft- och värmeverk i drift.

3.2 Svensk torvindustri

Sverige har tidigare spelat en framträdande roll när det gäller torvproduktion samt forskning och utveckling inom torvområdet. von Post-Granlunds arbeten rörande torvinventeringar på 1910-1920-talet i södra Sverige har fått internationell betydelse. Svensk produktion av bränntorv var under andra världskriget av stor betydelse för energiförsörjningen. År 1945 var den totala produktionen av bränntorv ca 1,3 milj ton. Förbränningen skedde i anläggningar avsedda för fast bränsle främst kol.

På forsknings- och utvecklingssidan gjordes svenska insatser genom AB Svensk Torvförädling fram till 1960-talet, dels i fråga om maskinutveckling för frästorvproduktion dels som forskning rörande avvattning av torv genom våtkolning.

Genom bl a maskinutvecklingen finns idag en teknik som tillämpas också utomlands för framställning av frästorv. Produkten används utomlands för värme- och kraftproduktion samt brikettproduktion.

Tillgången på billig eldningsolja har starkt hämmat intresset för fortsatta svenska insatser för rationell beredning och användning av torvbränsle. Den statligt stödda forskningsverksamheten är obetydlig. Möjligheterna att använda fasta bränslen bl a torv har minskat genom allmän övergång till oljeeldade anläggningar som ej är lämpade för konver-

Nuläge 135 sou 1977:61

Produktion av bränntorv avvecklades helt år 1967. tering. Numera är den svenska torvutvinningen, som uppgår till cirka 300 000 ton per år, helt inriktad på odlingstorv (jordförbättringsmedel) och odlingssubstrat. Utvecklingen inom torvområdet sker alltså för närvarande huvudsakligen på förädlingssidan där ett fåtal företag är engagerade.

Torvens struktuella uppbyggnad och karaktär av högmolekylär organisk substans med hög jonbytesförmåga och speciell kemisk sammansättning gör att den kan utnyttjas som råvara också i olika andra sammanhang såsom t ex värmeisolering, förpackningsmateriel, olje- och fuktabsorbtionsmefilterprodukter, jonbytarmaterial etc. En starkt hämdel, mande faktor på utvecklingen har varit att det i Sverige saknats kontinuitet i satsningen vad gäller ett varierat utnyttjande av torv liksom en övergripande samordning och styrning.

Man saknar inventeringsunderlag för en kvantitativ bedömav torvförekomsternas tillgänglighet, storlek och bening skaffenhet i norra Sverige liksom en heltäckande naturvårdsinriktad myrinventering.

På ÖEF initiativ har man under 1973 - 1974 studerat förutoch framlagt konkreta förslag att producera sättningarna frästorv och att denna som bränsle för (kraft-) nyttja värmeverk i kommunerna Arvidsjaur (militärt förband), Boden, Sandviken och Växjö. Regeringen uppdrog i maj 1977 åt överför ekonomiskt försvar att i samråd med statens styrelsen industriverk förhandla med Bodens och Växjö kommuner om former och villkor för statligt ekonomiskt stöd till anordnande i värmeverken i Boden samt av eldning med frästorv resp Växjö att med förbehåll för regeringens godkännande träffa avtal härom med en av kommunerna.

136 Nuläge

Bränntorv kan för närvarande framställas som frästorv med cirka 50 Z vattenhalt för 60-70 kronor ton vid mosskanper ten. För kraft- och värmeanläggningar i storleksordningen 15 - 20 resp 30 - 45 skulle man (1974 års studie

Mwel Mwel

betr Boden, Sandviken och Växjö) kunna framställa frästorv med cirka 50 Z vattenhalt fritt avnämaren för 80-85 kronor per ton enligt uppräkning till 1977 års pris och löneläge. Vid

§§Q_k§[m3

oljepriset skulle man kunna betala endast 50-55 kronor per ton torv för att kunna acceptera merkostnader på grund av främst höga kapitalkostnader för uppförande och anläggning för frästorveldning.

Såväl källstudier som uppgifter erhållna vid NE:s studiebesök ger vid handen att man i Finland och Irland har uppfattningen att torven är klart konkurrenskraftig med olja även direkt prismässigt.

sou 1977:61 Nuläge 137

4. STATSMAKTERNAS FÖRESKRIFTER

- 77/78 säger föredra- I energipropositionen för l975/76

ganden (bilaga l, sid 451)

Organiska bränslen som ersättning för olja

EPK har som mål för detta delprogram att angivit utveckla teknik för utnyttjande av organiska bränslen som substitut för olja vid värmekraftproduktion, i industriella processer och i form av flytande bränslen, bl a som drivmedel. Många av de arbetsuppgifter som är hänförliga till programet karaktäriseras av gemensam teknologi vad avser förbrännings- och förgasningsteknik samt kolvätekemi.

Inom delprogramet behandlas bl a nyttiggörande av kol, torv och skiffer, förbrännings- och förgasningsteknik, avfallsutnyttjande, konvertering av gas till metanol, framställning av metanol ur biosystem samt energiodlingar.

EPK har framhållit att torv bör göras till föremål för avsevärda forsknings- och utvecklingsinsatser både som råvara för och som drivmedelsframställning bränsle för värmekraftproduktion. Remissinstanserna redovisar inte någon entydig till inställning möjligheterna att utnyttja torven för energiändamål. Framför allt synes det vara de ekologiska och hydrologiska konsekvenserna av torvbrytningen som måste få sätta en gräns för Dessa torvutnyttjandet. konsekvenser behöver ytterligare belysas.

Jag anser att det framför allt av beredskapsskäl finns anledning att stödja forsknings- och utvecklingsinsatser kring utvinning och utnyttjande av torv både som råvara för drivmedelsframställning och som bränsle för Om så är värmekraftproduktion. möjligt bör Sverige härvid söka samarbete med andra länder som bedriver storskalig bl a torvutvinning Finland, Irland och Sovjetunionen.

I sammanhanget vill jag också nämna att en fram-

SOU 1977351 138 Statsmakternas föreskrifter

från ÖEF om viss försöksverksamhet anställning torvproduktion och torveldning i kommunala gående värmeanläggningar f n remissbehandlas.

I regleringsbrev för 1975/76 föreskrivs: Inom delprogrammet bränslen har beräknats 2 000 000 kr för i Organiska första hand forskning rörande energi ur biosystem. Beslut om stöd härför skall fattas efter samråd med statens na-

turvetenskapliga forskningsråd.

I budgetpropositionen för 1976/77 säger föredraganden

(bilaga 15, sid 239):

bränslen som ersättning för olja Organiska

För 1975/76 har hittils anvisats 9 milj budgetåret kr. Häri har då också inbegripits 2 milj. kr avsedda i första hand för forskning rörande energi ur biosystem (NU 1975:30 s. 111, rskr 1975:202). Vidare bör, som jag angav tidigare vid min behandav program 2, till delprogrammet hänföras ling 1 milj. kr som inom program 2 anvisats som del av statens till Svensk Metanolutveckling AB bidrag för 1975/76.

Vid min behandling av detta delprogram i prop. 1975:30 angav jag bl a (bil 1 s. 453) att eventuella och utvecklingsinsatser beträffanforskningsav det i de utnyttjande organiska energiinnehållet de svenska skiffrarna måste vara avhängiga av ett beslut om utnyttjande av skifferns uraninnehåll. beräknade i avvaktan på ställningstagande i Jag den sistnämnda frågan inga särskilda medel för om skifferutnyttjande. Jag är inte heller forskning i beredd att detta. För det fall att det dag göra organet, nämnden för energiproprogramansvariga duktionsforskning, skulle finna det angeläget att trots detta vissa inledande arbeten röranstödja de utvinning av det organiska energiinnehållet i svenska skiffrar bör stöd dock kunna få medges inom ramen för tillgängliga medel till förstudier av begränsad karaktär. Jag har härvid räknat med att de miljömässiga konsekvenserna av åsyftade projekt särskilt beaktas.

Jag beräknar medelsbehovet för delprogrammet under budgetåret 1976/77 till 11,3 milj. kr.

Statsmaktemas föreskrifter 139

I regleringsbrev för 1976/77 föreskrivs: Inom delprogrammet Organiska bränslen har beräknats minst 2 000 000 kr för i första hand forskning rörande energi ur biosystem. Beslut om stöd härför skall fattas efter samråd med statens naturvetenskapliga forskningsråd.

I budgetpropositionen för 1977/78 säger föredraganden (bilaga 17, sid 271).

Organiska bränslen som ersättning för olja

För treårsperioden 1975/76 -1977/78 har beräknats sammanlagt 36 mi1j.kr. Härav har hittils anvisats 20,8 milj. kr jämte l milj. kr som utgick budgetåret 1975/76 under programmet Energianvändning för transporter och samfärdsel. Jag beräknar för budgetåret 1977/78 medelsbehovet till 14 milj. kr. Jag räknar därvid med insatser utöver nämndens förslag främst inom områdena torv, energi ur biosystem och förbränningsteknik.

5. LÅNGSIKTSBEDÖMNING

5.1 Utbyggnadstakt och utnyttjandenivå

Utgående från de uppskattningar som idag finns av den totala svenska torvtillgången och antagandet att 5 - 102 därav kan utnyttjas med hänsyn till produktionsekonomiska geografiska och miljömässiga restriktioner skulle denna resurs motsvara omkring 150 - 500 miljoner ton olja i förbränningsvärde eller 5 - 15 gånger den nuvarande årliga oljeförbrukningen. Förnyelsetakten är ytterst begränsad och motsvarar 0,2 miljoner ton olja per år varför torv utnyttjad på ett energimässigt betydelsefullt sätt är att betrakta som en icke förnyelsebar resurs.

150 Mtoe bör endast uppfattas som en belysande storleksordning av flera skäl. Uppskattningarna av den totala tillgången bör förbättras med mera uttömande inventeringar än som hittills genomförts. Tekniska som förbättringar kan öka såväl den utnyttjningsbara andelen av de totala resurserna som effektiviteten i själva utnyttjandet synes möjliga.

Man kan i det sammanhanget nämna metoder för avskiljning av torvens torrsubstans från vattnet t genom ex hydrering och våtkolning.

Den på kort sikt mest aktuella användningen av torv i svensk energiförsörjning är som fast bränsle. Utbyggnadstakt och utnyttjandegrad för ett sådant torvutnyttjande begränsas på liknande sätt som för t ex kol och biomassa av att de i första hand substituerar i olja uppvärmningsoch kraftvärmesammanhang. Detta fordrar kompletteringar

SOU 1977361 142 Långsiktsbedömning

av förbränningsanläggningar, vilket dock är möjligt även tid. En hög utnyttjandegrad skulle kräva på en begränsad stora ändringar av distributionssystemet för energiråvaror. I ett kort perspektiv är därför torv som fast bränsle mest betydelsefullt i större energiproduktionsanläggningar i relativ närhet till en torvtäkt. Torvförbränning ger i princip samma miljöpåverkan som andra fasta bränslen, svavelutsläppen blir dock betydligt mindre. Därtill kommer miljöpåverkan av själva utvinningen. Produktion av råtorv kräver betydande arealer per produktionsenhet. Storleksordningen är tusentals hektar. Inventering, ekonomiska och miljömässiga utredningar, markförvärv och uppbyggnaden av en produktionsapparat sätter därför för utbyggnadstakten för ett konventionellt torvgränsen utnyttjande i större utsträckning än tillgången på känd teknik för den kedja av verksamheter som ingår i torvhantering.

Tekniken för produktion och förbränning av frästorv är i och för avancerad i Sverige för insättsig tillräckligt ning i önskad skala.

bör också betingas av att torv är en Uppbyggnadstakten råvara av potentiellt intresse såväl för framställning och gasformiga bränslen som för kemisk indusav flytande tri utanför energiområdet. I dessa sammanhang är teknik inte utvecklad i samma utsträckning som för det konventionella utnyttjandet.

Om man genom nyinventering kommer fram till att torvmarker omfattande cirka 10 000 - 15 000 hektar finns koncentrerade inom cirka 20 - 50 km radie från en central punkt har man goda förutsättningar att skapa ett kemiskt energidär ammoniak, eten och metanol kan utproduktionscentrum vinnas och transporteras till förbrukare på ett ekonomiskt acceptabelt sätt. Som råvara vid sidan av torven och som ersättning för denna kan man därvid med samma teknik

sou 1977; 51 143

Långsiktsbedömning

använda skogsprodukter i form av bark, stubbar ris, grönflis 0 d. Sannolikt föreligger att ut möjlighet bygga ett eller flera sådana centra. Utvecklingsarbete pågår.

Vidare förutsätter ett miljömässigt acceptabelt utnyttjande av torv att marken efterbehandlas efter täkt. Flera möjligheter föreligger såsom återföring till våtmark, uppodling till betesmark och odling av konventionelloch energiskog, vilka kräver utredningar och i vissa fall forskningsarbete.

Erfarenhet från efterbehandling av utbrutna torvmarker kan hämtas I Holland, Danmark på många håll. och Tyskland t ex har åkerbruk varit den traditionella användningen. Samma sker också i vissa delar av Sovjetunionen. I Irland är förutsättningarna särskilt goda för grässådd och köttproduktion på torvmarker. Man kombinerar med skogsdungar för viltvård och odling av ädla På så vis erträslag. hålles ett omväxlande landskap. Också i Sverige har odling skett i relativt stor skala på torvmarker. Man bör dock observera att annorlunda Sveriges klimatläge kräver att utländska erfarenheter kompletteras med inhemska experimentella undersökningar.

De storleksordningar i arealer som är aktuella framgår av följande exempel. Ett fullt utbyggt torvutnyttjande som skall ersätta 52 av den nuvarande oljeförbrukningen kräver att 7,5 Mton frästorv utvinnes (vattenhalt årligen 50%).

Med en produktionskapacitet av 200 ton per hektar och år kräver detta att cirka 40 000 hektar är under samtidigt täkt. Denna areal utgör cirka lZ av den oanvända torvmarksarealen. Man kan genom att efterhand utöka torvbrytningen och överföra utbrutna torvmarker till andra ändamål hålla den nämnda produktionskapaciteten i cirka 100 år utan att ta i anspråk mer än cirka SZ av den totala

144 SOU I977: 61 Långsiktsbedömning

torvmarksarealen. Härtill kommer möjligheten att i ovannämnda kemiska produktionscentra ersätta ytterligare 1-2 Mton oljeekvivalenter med torvbaserat bränsle.

Följande steg i uppbyggnaden synes vara önskvärda

1978 - 85 I ett inledningsskede bedrivs inventeringar, forskningsarbete och etablering i ungefär följande omfattning:

- Riksomfattande kartstudier och stickprovsunderpå 500 000 hektar/år torvmark med sökningar omgivande mark.

- studier och undersökningar inom översiktliga speciellt torvrika regioner omfattande SO 000 hektar/år torvmark med omgivande mark.

- för direkt torvproduktion på Detaljstudier 5 000 hektar/år.

- av åtminstone två kompletta torv- Etablering där man med känd teknik energiproduktionskedjor kraft-värme i storleksordning 100 MW producerar per anläggning.

- Förstudier för kemiskt produktionscentrum med produktion l Mton metanol per år samt projekteav en första produktionsanläggning för pro* ring duktion av cirka 300 000 ton metanol per år.

Ovanstående innebär att 2 000 - 10 000 hektar torvmark tas i anspråk. Man får härigenom tillfälle att praktiskt pröva i åtminstone 2 - 3 olika klimattyper och torvproduktion kan ta tillvara den sakkunskap som fortfarande existerar i landet men som snart faller för åldersstrecket, samtidigt som man skapar kontinuitet genom utbildning av yngre personal.

sou 1977; 51 Långsiktsbedömning 145

1980-90 Nyetablering av 1000-S000 hektar torvmark per år till dess 15 000- 40 000 hektar täktyta har nåtts. Därefter bör behovet av täktyta omprövaa Detta motsvarar 0,5 - 1 milj toe.

Uppbyggnadstakten efter inledningsskedet kan anpassas till förväntad prisutveckling på konkurrerande energiråvaror med en riktpunkt 3 - 4 år framåt i tiden. En halvering eller fördubbling av täkten och utnyttjandegraden är möjlig om arbetet under inledningsskedet bedrivs med tillräcklig bredd och framförhållning. Detta medför flera energipolitiska handlingsalternativ och anpassningar till olika framtida energipolitiska beslut.

5.2 Inventeringar

Ekonomin och de miljötekniska konsekvenserna av torvexploatering är starkt beroende av att man har tillgång till erforderligt underlag av fakta som påverkar valet av exploateringsobjekt och exploateringsmetod. Särskilt viktigt är att denna faktasammanställning får tillräcklig bredd och omfattning så att planering kan ske med tillräckligt långt tidsperspektiv.

Miljöhänsyn, naturvårdshänsyn och hänsyn till kontinuiteten i energiproduktionen kräver att ominventeringarna fattar inte enbart den mäktigare torvmarken utan också mindre torvmarksarealer jämte annan mark nära torvmarken där skogsproduktion kan drivas. Hänsyn till framtida markanvändning måste tas genom allsidigt sammansatt inventeringsarbete och planeringsstudier.

Inventeringsarbete bör snarast påbörjas för att snabbt kunna ge möjlighet för täktplaneringsarbete. Verksamheten bör byggas upp etappvis.

146 SOU 19771 61 Långsiktsbedömning

På grund av kravet på kontinuitet bör huvudmannaskapet knytas till en statlig myndighet. Samordnings- och samrådsfunktionerna mellan berörda myndigheter och andra berörda parter måste entydigt klarläggas på ett tidigt stadium. Särskild vikt bör fästas vid att utreda den ömsesidiga kopplingen mellan torvexploateringsföretag och berörda kommuners energi- och värmeplanering.

Torvhanteringen bör lämpligen delas upp i torvproduktion och torvkonsumtion.

Torvproduktionen är relativt direkt knuten till belägenheten av torvmarkerna och berör främst de delar av landet som ligger mitt emellan ost- och västkusten respektive fjällkedjan och norrlandskusten.

Konsumtionscentra kan ligga upp till 100 km från produktionscentra. För toppbelastningar kan vid järnvägstransporter ännu längre transporter accepteras. Vid mekanisk eller kemisk omvandling av torv blir man ännu mindre beroende av transportavstånden. Detta innebär ökad frihet att dirigera torvenergiresursen till önskat konsumtionsområde.

För projektering av kompletta produktions-konsumtionskedjor krävs omfattande regional planering, som kan behöva sträcka sig utöver t ex kommun- och länsgränser.

I ett inledande inventeringsskede måste en förutsättningslös redovisning ske av de myrar som uppfyller vissa i exploateringssammanhang ofrånkomliga grundkrav (t ex krav på viss minimiareal, utbyggt väg- eller järnvägsnät, tillräcklig total torvareal inom viss yta). Utgångsmaterialet är till en början tillgängliga kartor samt de resultat som riksskogstaxeringen kommer med. Av såväl kostnads- som erfarenhetsskäl syns en med de övriga torvintressenterna samordnad inventering vara fördelaktig.

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 147

Under detta inledande skede skall metodiska detaljundersökningar påbörjas inom särskilt intressanta områden, företrädesvis lokaliserade till Norrland, där man vet minst om torvmarkernas lämplighet för energiproduktion. Flygbildstolkning och översiktliga fältrekognoseringar hör till denna undersökningstyp.

Redan på detta översiktliga stadium skall synpunkter från miljö- skydds- och naturvårdshåll beaktas. Eftersom den personella och ekonomiska kapaciteten för utförande av inventeringar av ovannämnt slag för närvarande är otillräcklig måste i ett tidigt skede klarläggas behovet av utökning av resurserna i detta avseende. Även om de förberedande undersökningarna huvudsakligen komer att beröra ämnesområdena geologi-hydrologi skall också naturvårdens, friluftslivets och skogsbrukets intressen beaktas .

Inventerings- och planeringsarbetet bör övervakas av en centralt tillsatt styrgrupp som i lämpliga delar samordnar verksamheter som bedrivs av olika myndigheter, företag och enskilda.

5.3 Torvtäkt

Användning av torv för energiproduktion omfattar en sammanhängande kedja av produktion-konsumtion. Många intressen måste samordnas och vägas mot varandra. Samhällsintressen, markägarintressen, naturvårdsintressen, skogsvårdsintressen och kommunala intressen blir berörda. Man måste också beakta gällande och eventuellt kommande bestämmelser bl a om bebyggelse, täkt och koncession för denna.

148 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

För hela riket bör en översiktsplan göras där områden speciellt önskvärda för täkt väljs ut och prioriteras. Här skall också anges vilka områden som av olika skäl bör bevaras.

För de områden, som enligt riksplanen bör nyttjas för torvtäkt i större omfattning bör sedan regionala översiktsplaner sammanställas. Dessa bör behandla betingelserna för torvproduktion-konsumtion över hela regionen och inordnas i en övergripande allmän målsättning för torvresursernas användning.

kommer att kräva utredningar av bl a Regionplaneringen geologisk, hydrologisk och samhällsekonomisk karaktär och dessutom utredningar om torvens totala utnyttjande liksom energidistributionsutredningar.

På basis av regionplaneringen måste sedan detaljprojektering ske på alla de olika områden som krävs för en fullständig produktionskonsumtionskedja. Här behövs särskilda sammanhållande statliga organ men också en bred insats av olika expert- och konsulttjänster.

Vid torvtäkt blir manuellt arbete dyrt och bör därför ersättas i väsentlig omfattning av maskinarbete. Eftersom råtorv har ca 90% av sin vikt i form av vatten måste mycket arbete läggas ned på att få fram de lOZ torrsubstans som har energiinnehållet.

Utvecklingen mot mekanisering av torvhanteringen har lett till effektiva specialmetoder. Man har nått långt men mycket återstår ännu att göra innan man kan betrakta ekonomin som helt tillfredsställande. Mekaniseringen måste omfatta hela hanteringsprocessen från förberedelser för täkt över täkt och förädling till och med lagring och transport. Det är ännu för tidigt att definitivt låsa sig vid vissa metoder, eftersom utvecklingen kan tänkas på

sou 1977: 61 Långsiktsbedömning 149

lång sikt kunna helt omvärdera tekniken.

Man kan börja med att producera frästorv som är den för närvarande billigaste produktionsmetoden. Frästorv kan enkelt eldas som torvpulver och kan med känd teknik omformas till briketter eller pellets för eldning som styckeformigt bränsle. Frästorv ställer dock krav på viss minimiareal hos torvmarksenheterna - (60 100 hektar) och viss - av användbar torv. Viss minimimäktighet (1,0 1,5 meter) utveckling av metoden kan ske genom t ex breddning av maskinerna, förbättring av torkmetoderna samt förlängning av produktionssäsongen.

Ved i form av träd, rötter och Stubbar förekommer i torven och vållar störningar. Här behövs förbättringar och utveckling.

Specialutrustning för frästorvproduktion på små torvmarksenheter befinner sig i utveckling och kan avsevärt utöka den mängd torv som kan tillgodogöras. Användande av torven från grunda torvmarker och från tillfällig bortschaktning av torv vid t ex byggnadsverksamhet kan kräva helt andra metoder än frästorvmetoden.

Transport av torv innebär relativt stor kostnad. Transportkostnaden ökar med låg volymvikt hos den torkade torven och med hög vattenhalt. För att minska transportkostnaderna kan torven behöva förädlas på eller nära täktplatsen. Man kan pressa torven, tillverka s k pellets eller brikettera den. Kemisk behandling är också ett alternativ.

Utveckling av täktmetoderna har visserligen redan nu nått långt, men den har så stor betydelse för torvhanteringsekonomin att den måste fortsätta. Härför behövs erfarenhet i praktisk drift i pilotprojekt.

150 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

5.4 Miljöproblem

Torvtäkt får stora konsekvenser för miljön, eftersom den berör stora ytor och kräver t ex dränering. Effekterna av en exploatering av sammanhängande myrarealer kan tänkas beröra täktområdets och angränsande områdens klimat, hydrologi, biologiska liv och förutsättningar för friluftsliv.

Konsekvenserna av täkt när det gäller förändringar i grundvattnets och ytvattnets egenskaper (vattenföring, urlakningseffekter, grumlingseffekter etc) har ej tillfredsställande studerats. Speciellt bör recipientpåverkan och olika myrmarkstypers hydrologiska samband med omgivande mark närmare beaktas.

De indirekta effekterna av täkt måste karteras. Hit hör undersökningar av ev förändringar i markanvändningen på angränsande marker, studier av sociala påföljder i anledning av verksamheten (urbaniseringseffekter).

Särskilda studier bör också startas vad avser lagringen av torv i anslutning till täkt och/eller till kraftvärmeverk samt hur deponeringen av askan efter torvens förbränning skall ske. Eventuellt kan den användas som skogsgödselmedel.

Torvbrytning och lagring kan komma att medföra speciella arbetsmiljöproblem i form av t ex damm, fukt eller väderleksinverkan, vilket särskilt måste beaktas vid storskalig drift.

Redan på ett tidigt stadium måste man också klarlägga vilka alternativa markanvändningsformer efter täkt som från samhällets synpunkt kan anses vara det mest acceptabla (produktions- och energiskog, rekreationsområden, produktiva viltmarker, betesområden, fiskevatten, utbyggda komunikationsnät, industriområden inom glesbygd etc). Som an-

Långsiktsbedömning 151

tytts kan en välbalanserad efterbehandling av utbrutna täktområden medföra gynnsam inverkan för berörd bygd. För att få dessa möjligheter klarlagda inom 5-10 år måste förundersökningar påbörjas snarast och pilotprojekt startas inom några år.

Mekanisk avvattning av torv innebär att stora mängder pressvatten erhålls. Då vattnet innehåller stora mängder syreförbrukande substanser, måste det genomgå långtgående rening. Parallellt med övriga projekt bör studier bedrivas för att klarlägga konsekvenserna av och metoderna för att omhändertaga stora kvantiteter pressvatten.

Vid förbränning eller kemisk omvandling av torv uppstår föroreningar som måste avlägsnas på ett miljöriktigt sätt.

Termisk omvandling av torv har hittils ansetts förorsaka utsläpp av luftburna föroreningar som är mer godartade och lätta att rena än vad gäller för andra fossila bränslen. Svavel- och tungmetallhalterna är i allmänhet låga. Behovet av rening gäller då i första hand stoft. Storskaligt reningsförfarande med nu känd teknik bör kunna utvecklas varigenom besvärande miljöproblem ej torde behöva uppstå.

När man bedömer behovet av rening är det också nödvändigt att beaktda den anrikning av t ex tungmetaller, som torde ske när aska från torvförbränning regelbundet tillförs skogsodlingar som gödningsmedel.

Svavelhalten i torv kan variera avsevärt i olika torvmossar. En svavelhalt på nära IZ räknat på torrsubstansen har konstaterats i analyser, men detta är ett extremt högt värde. Det årliga utsläppet svavel från ett torveldat kraftvärmeverk på 30 med en beräknad torvförbrukning

Mwel

av 100 000 ton/år blir vid ovan angiven svavelhalt ungefär 150 000 kg svavel per år, eftersom cirka 70Z av svavlet

152 Långsiktsbedämning SOU 1977: 61

kvarstannar i askan.

Motsvarande svavelutsläpp från ett oljeeldat kraftverk med samma effekt blir 190 000 kg svavel/år om man räknar på en svavelhalt i oljan på 1,0 viktsprocent. Torv fyller därför i stort sett alltid de minimikrav som gäller för oljeeldning.

Innehållet av tungmetallet i torv varierar också i olika mossar. Analyser av torv har visat att många skadliga tungmetaller förekommer i halter från någon ppm upp till hundratals ppm. Nickel, kadmium, krom och kvicksilver är några av de metaller som vid omfattande användning av torv som bränsle eller kemisk råvara skulle kunna komma att spridas i naturen och därför måste uppmärksammas.

5.5 Avvattning

Ett dominerande problem vid energiutvinning av torv är avvattningen. Råtorv har en vattenhalt på cirka 90Z. För bränsleändamål bör torven ha en vattenhalt understigande SOZ.

Hittils har lufttorkning varit den vanligaste avvattningsmetoden. Den kan dock endast användas under en kort period under sommarmånaderna och är dessutom mycket väderleksberoende.

NE har låtit ta fram en samanställning av tänkbara metoder för artificiell torvavvattning.

En möjlighet är att utnyttja spillvärme från industrier eller värmeanläggningar nära torvtäkterna. Endast måttliga plustemperaturer erfordras för att möjliggöra torkning utomhus året runt. En annan möjlighet är att nyttja kondenseringsvärmet från kondenskraftverk.

Långsiktsbedömning

Våtkolning har studerats ingående och bör fortfarande beaktas.

Avvattning i tre steg har prövats, nämligen förbehandling, föravvattning och slutavvattning. Förbehandling syftar till att förändra torvens mikrostruktur och kan åstadkommas genom kemiska tillsatser, malning eller våtkolning. Möjligen kan biologiska metoder även komma ifråga. Föravvattning syftar till att reducera vattenhalten och förändra torvstrukturen t ex genom pressning i valsar eller filterpressar. Genonlslutavvattning reduceras vattenhalten till önskad nivå. kan ske genom ter- Slutavvattning miska metoder t ex med spillvärme från avkylda rökgaser, i fluidiserad bädd eller roterugn. kan även Slutavvattning ske genom värmekällor belägna några mil från förbehand-

lings- och föravvattningsplatsen.

Allt större intresse bl a utomlands, tilldrar sig hydrering av råtorv. Genom denna metod kan torven i våt fas omvandlas till främst olja som relativt lätt kan separeras från vattnet. Denna metod skulle i lämplig form kunna helt revolutionera hela torvutnyttjandeproblematiken.

Andra tänkbara sätt att omvandla torven kan vara frysning mikrobiologisk behandling eller elektrisk behandling som t ex elektroosmos eller elektrofores.

På grund av avvattningens mycket stora betydelse och det faktum att vattnet i torven till stor del är kolloidalt bundet är det nödvändigt att granska avvattningsproblematiken från teoretisk synpunkt. En svensk grundforskningsinsats avseende torvens mikrouppbyggnad och ett nytänkande beträffande metoder kan motiveras. Vår verksamhet bör därvid kunna samspela med den avancerade som pågår forskning i Sovjet.

Nyckeln till en rationell och ekonomiskt lönsam torvindus-

154 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

tri är att få fram effektivare metoder för torvavvattningen.

Grundläggande studier av torvavvattning lämpar sig särskilt väl för internationellt forskningssamarbete eftersom erfarenheter kan hämtas även utanför det egentliga torvforskningsområdet. Problemen med sönderbrytning av kolloidala bindningar föreligger och har studerats i många andra sammanhang.

5.6 Eldning av torv

Torv kan eldas direkt i flertalet anläggningar som är avsedda för förbränning av fasta bränslen. Sådan direkt användbar torv är s k maskintorv d v s råtorv som malts, formats och torkats till hårda stycken och frästorv som torkats och pressats till briketter eller pellets. Briketter och pellets har lägre vattenhalt, högre värmevärde och volymvikt än maskintorv. Dessa former av torvbränsle kan fortfarande få aktualitet och kan genom fortsatt utveckling av beredningsmetoderna på nytt komma att spela en viss roll i energiproduktionen. Utveckling av produktionsmetoder för kombinerad framställning av stycketorv, briketter, gas och flytande bränslen kan förbättra bränsleekonomin och möjliggöra att även mindre mossenheter utnyttjas som hittills varit ointressanta. Totalt omfattar dessa betydande arealer främst i Norrland.

Den för närvarande billigaste torvprodukten att framställa är pulverformig frästorv. Den kräver emellertid speciella förbränningsanordningar. Bästa ekonomin vid eldning med torv tycks för närvarande vara att använda frästorvpulver för kraft- och värmeproduktion i kontinuerlig drift vid anläggningar utrustade med cykloner eller torvkvarnar. Storleken av lämpliga anläggningar måste vid enbart torveldning anpassas efter kraft- och värmebehoven och tillgången på torv inom rimliga transportavstånd. Begreppet

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 155

rimligt transportavstånd innebär att ett visst basbehov kan täckas inom ett transportavstånd om högst ca 100 km medan marginalbehovet för toppbelastning kan få täckas med frästorv från längre håll eller genom tillsats av maskintorv, briketter eller pellets som tål längre transporter. Anordningar måste finnas för förbränning av olja eller kol om torvtillgången är otillräcklig.

Frästorven kommer vid nu tillämpad teknik till förbränningscentralen med varierande vattenhalt (45-60%) och varierande halt oorganisk substans. Den är ofta bemängd med vedrester och andra föremål. Torvbränslet bör därför vid mottagningen homogeniseras, siktas, lagras, transporteras, sönderdelas och separeras från olämpliga beståndsdelar, förtorkas och matas in för förbränning. För detta kan en blandningslada av lämplig storlek användas.

Vid förbränningen kan man ha nytta av en lätt reglerbar mängd tillsatsbränsle för anpassning till ojämn pannbelastning. Tillsatsbränsle kan också behövas för att smälta slagg för rening av eldstadsytor. Eldning med torv kräver betydande merinvesteringar i blandningslada, transportanläggningar och speciella anordningar för förbränning jämfört med oljeeldning. Tekniskt är det möjligt att relativt snabbt nyttja tillgänglig teknik (3 års sikt). Mer komplicerad konverktering tar längre tid (15 års sikt). Torvtäkternas ofta begränsade storlek och svårighet att transportera råvaran kan göra teknik som utvecklas i relativt liten skala lämplig. Speciellt bör erfarenheter från Finland utnyttjas i ett begynnelseskede. Utvecklingsinsatser bör inriktas på metoder att få en renare och jämnare torvråvara och att nedbringa kostnaderna för torvhanteringen i kraftvärmeverket. Möjligheten till en sådan utveckling är sannolik, men kräver för svensk del att lämplig pilotanläggning snarast kommer till stånd. Vissa utredningar och förslag om sådana pilotanläggningar med olika utförande och utrustning har redan gjorts för anlägg-

156 Långsiktsbedömning SOU 1977161

ningar i Boden, Arvidsjaur och Växjö genom Överstyrelsen för ekonomiskt försvar.

Möjligheten att förverkliga torveldningsprojekt är i hög grad beroende av organisationsfrågor och statsmakternas vilja att stöda verksamheterna i starten genom ekonomiska garantier. Intresset för torveldning inom t ex kommuner med existerande eller projekterade fjärrvärmenät kan vara potentiellt stort men blir beroende av den säkerhet man kan ha beträffande leveranskapacitet och prisavtal med torvproducenter. Möjligheten bör beaktas att dirigera torven från torvproduktionsområdena till den eller de konsumenter som passar bäst.

Torvproduktionsområden som kan vara intressenta redan i ett startskede finns utöver de ovannämnda inom t ex Lycksele-Åsele-området och Gislaved-Ljungby-området. Här kan flera tätorter bli aktuella för energiförsörjning med torv.

För att kunna utnyttja energin från ovan nämnda medelstora värmeanläggningar måste man vid projektering och utförande av dessa anläggningar också projektera och utföra utbyggnad av distributionsnätet för energi. Här krävs anknytning till kommunal eller industriell planering.

5.7 Omvandling av torv

Den organiska substansen i torv innehåller 50 - 602 kol och ca 6% väte och kan följdaktligen vara en värdefull kemisk råvara för kol- och vätebaserade kemiska produkter. Som jämförelse kan nämnas att stenkol har 80 -902 kol och ca 5% väte samt petroleum ca 85% kol och ca 152 väte.

Torven kan utnyttjas som råvara för kemiska produkter på i princip tre olika sätt:

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 157

- direkt utvinning av torvens beståndsdelar genom extraktion av t ex vaxer och huminsyror.

omvandling av den organiska substansen till lämplig mellanprodukt för fortsatt syntes av kemiska produkter, exempelvis till koks, olja eller syntesgas.

direkt användning av torv som exempelvis sorptionsmedel eller jordförbättringsmedel.

Omvandling av den organiska substansen till en lämplig mellanprodukt för fortsatt syntes eller till en direkt användbar produkt har dock störst potential. De möjligheter som finns är:

l. Syntesgas genom någon styrd förgasningsprocess så att syntesgasen får en för den fortsatta syntesen lämplig sammansättning. De produkter som främst kan erhållas av syntesgasen är metanol och amoniak.

Oljeframställning genom hydrering av våt torv eller genom Fisher-Tropschsyntes.

Fast bränsle ur torv genom förkoksning. Produkten kan användas som metallurgiskt koks inom ferrolegeringsindustrin eller som råvara för aktivt kol.

Mellanvärdesgas att användas som syntesgas för framställning av metanol, ammoniak, syntetisk naturgas eller som bränsle.

Högvärdesgas (SNG) , för distribution i pipelinenät.

158 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

6. Lågvärdesgas genom partiell förbränning med luft. Gasen används bäst som bränsle.

Förgasnings- och förkoksningsmetoderna erfordrar avvattnad torv, medan hydreringen har fördelen att kunna utgå från våttorv. De processer som kan tillämpas praktiskt idag kräver maskintorv, medan delar av pågående FoU omfattar försök med frästorv.

En viktig fråga vid fastställandet av lämpliga produkter är avnämarnas krav samt transportekonomin. Därför kan vissa av ovanstående produkter behöva vidareförädlas för att få större marknadsvärde eller för att sänka transportkostnaderna. Dessutom finns flera alternativa användningsmöjligheter.

1. Genering av el-energi ur exempelvis gas eller olja producerad ur torv.

2. Konvertering av torv till drivmedel genom exempelvis metanolsyntes ur syntesgas, hydrering till bensin eller dieselolja, Fischer- Tropschsyntes till bensin eller dieselolja, förädlat torvpulver som direktinsprutat bränsle eller i oljeslurry samt torvbriketter för gengaskraft.

3. Som uppvärmningskälla genom användande av gas eller producerat ur torv. Detta kan ske olja från ett värmeverk eller motgenom fjärrvärme tryckskraftverk.

4. Användning av mellanvärde- eller högvärdesgas producerad av torv som stadsgas.

5. Industriell användning av torv-koks, torv-olja eller torv-gas som bränsle eller annan tillämp-

sou 1977; 51 Långsiktsbedömning 159

ning (aktivt kol, metallurgisk koks, reducerande medium etc).

6. Baskemikalier genom krackning av olja ur torv till olefiner och aromater, genom Fischer- Tropschsyntes av kolväten, genom metanol- eller ammoniakframställning ur syntesgas samt direkt användning av pyrolysgas bestående av olefiner eller acetylen.

Ett flertal förgasnings-, förvätsknings- och förkoksningsprocesser i olika utvecklingsstadier finns tillämpade eller beskrivna för olika som avfall, skiffer och bränslen kol förutom torv. Det är därför viktigt att samordning sker inom detta område när det gäller olika bränslen. För närvarande saknas tillfredsställande underlag för att ekonomiskt kunna utvärdera de flesta av ovan nämnda processer. Vidare är långtifrån alla tekniska problem, som kan uppkoma i samband med praktisk drift, lösta.

Som här har framhållits kan processer och produkter som självständigt inte synes vara ekonomiskt bärkraftiga bidra positivt till en god totalekonomi. Man måste därför vara öppen för att kombinationer kan behöva studeras.

Briketter och pellets kan i kombination med eldningsanordningar lämpade för fast bränsle möjliggöra stor elasticitet i användning av det bränsle som för ett visst tillfälle är gynnsammast.

5.8 Efterbehandling och vidare användning av täkt

Tidigare har man ansett att nyttjad myrmark endast kan behandlas så att uppkomna sår i görligaste mån döljs.

Under NE:s arbete med rapporten Torv i Sverige har olika

160 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

tankegångar utvecklats kring att dels ta nyttjad mossareal i anspråk för lämplig förnyelsebar verksamhet, dels planera verksamhet inom området så att ett samhälle av integrerad natur kan uppstå.

Av översikten framgår att man kan utvinna ett flertal produkter ur torv användbara för energiproduktion lokalt eller regionalt. Härutöver kan skilda kemiska och tekniska produkter erhållas från torv vilka ger upphov till industriell verksamhet av olika slag. Som antytts kan den nyttjade mossen användas för produktion av förnyelsebar substans, t ex odling av barrskog för att erhålla cellulosa, framtida odling av energiskog (främst sälg och poppel), kreatursuppfödning genom att den f d myrmarken omföres till betesmark samt tillskapande av sjöar lämpade för inplantering av fisk.

Genom att planera, utveckla och införa metoder och system som bygger på storskalig energiutvinning ur torv och successivt producerad biomassa parallellt med övriga produkter har grunden lagts för en förnyelsebar verksamhet av en storleksordning som kan vara intressant ur såväl energi- som samhällspolitisk synvinkel. Projektet kan få ett sysselsättningspolitiskt värde och dessutom leda till att idag relativt sett värdelös mark kan nyttjas.

Studier från dessa utgångspunkter bör genomföras. Ur energiteknisk synvinkel kan ett genomförande med beprövad energiutvinning sannolikt vara möjlig 1983 - 1990.

5.9 Personalresurser inom torvområdet

Under 1900-talets första hälft låg Sverige långt framme på torvhanteringens område även internationellt sett. Tillgången på billig eldningsolja på 1950-talet reducerade emellertid intresset för torv som bränsle och denna verk-

sou 1977; 51 Långsiktsbedömning 161

samhet upphörde på 1960-talet.

Inom Svenska Torv AB och vid Hasselfors Bruk har trots detta kontinuerlig torvproduktion bedrivits för jordförbättringsändamål. Produktionen har haft nivån ca 300 000 ton per år. Företagen har varit självförsörjande och till och med kunnat bygga ut. Också Överstyrelsen för ekonomiskt försvar har kontinuerligt och aktivt arbetat för att stimulera till ökad användning av torv som energiråvara.

Här och var i landet finns fortfarande ett flertal mindre företag och enskilda personer med praktisk erfarenhet av torvhantering.

Många av de som tidigare förvärvat sakkunskap på området närmar sig pensionsåldern eller är redan pensionerade. Det gäller att medan ännu tid är ta vara på detta kunskapskapital och att skola nya generationer av torvfackmän på olika nivåer.

Anpassning av energiproduktion från torv kräver emellertid i dagens Sverige insatser på bred front och blir beroende på samverkan mellan olika intressen och fackområden. Rent allmänt har man i Sverige stora allmänna resurser av kunskaper, samarbetsvana och organisationsförmåga. Det gäller endast att lösgöra denna erforderliga kapacitet för just För närvarande är torvhanteringsändamål. organisationsbilden komplicerad när det gäller dem som har intressen att bevaka inom en kommande större torvverksamhet. Flera departement och statliga verk kommer att beröras, även universitet, högskolor och forskningsområden kan och har anledning att inrikta resurser på torvproblem i stor bredd. Länsstyrelserna får liksom uppgifter byggnadsnämnderna. NE, NEPO/T och SIND kommer att medverka.

En viktig fråga är var man skall hämta personalkapacitet

162 SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning

för torvhanteringsverksamheten. Svårigheter föreligger knappast att utbilda yngre akademiker eller tekniker för inventerings- och torvhanteringsuppgifter. Inom de större konsultföretagen finns redan kapacitet för utredningar och detaljinventeringar i erforderlig utsträckning.

Att överföra och omskola personal från krisdrabbade verksamheter eller arbetsbristområden till olika slags verksamheter inom torvnäringen torde inte vålla större problem. Entreprenadfirmor och byggnadsfirmor liksom maskinfirmor kan lätt kopplas in i torvhanteringsverksamhet.

Huvudproblemet när det gäller torvhanteringen är troligen inte kapacitetsproblemet på sikt när det gäller personal. På mycket kort sikt kan dock brist på utbildad personal verka något hämmande och tvinga till en gradvis utökning av resurserna. Problemet ligger närmast på organisationsområdet och på det ekonomiska planet. Detta beror just på den komplicerade bilden av svensk statlig och enskild verksamhet. En viss koncentration av torvhanteringsverksamheten bör därför diskuteras.

5.10 Sammanfattning

De tekniska utvecklingslinjerna för torvutnyttjande bör De utvecklingslinjer som härvid visar sig leklarläggas. da till för samhället förmånliga och acceptabla resultat skall utvecklas så att förslag för kompletta system i fullskala för av torvens energiinnehåll framutnyttjande tages.

Parallellt med det tekniska utvecklingsarbetet måste de ekologiska och hydrologiska konsekvenserna av torvbrytning närmare belysas.

för prognosticering av möjligheterna att Grundläggande

SOU 1977: 61 Långsiktsbedämning 163

utnyttja torv i energisammanhang är en allsidig inventering av torvmarkerna i landet. Inventeringen bör utmynna i upprättandet av regionala och kommunala torvförsörjningsplaner.

Av väsentlig betydelse för den tekniska utvecklingen på torvenergiområdet är att minst ett lämpligen 2 ä 3 pilotprojekt för frästorvtäkt-kraftvärmeproduktion (alternativt hetvattenproduktion) -fjärrvärmedistribution snarast kommer till stånd. Sådan projektering bör underlättas genom statligt stöd. Åtgärder bör dessutom vidtas så att man genom uppföljning kan få mesta möjliga erfarenhet ur projekten. Projekten bör också kunna utgöra försöksstationer för utprovning av olika torvförädlingsprocesser i halvstor skala.

Eftersom torv från kärr, som är vanliga i Norrland, till sin sammansättning och uppbyggnad avsevärt skiljer sig från den högmossetorv som bearbetas i Sydsverige och klimatet dessutom har stor betydelse för torkningen av torven bör torvprojekt snarast komma till stånd på båda dessa torvmarkstyper samt startas såväl i Norrland som i Sydsverige. Detta kräver minst två pilotprojekt. Eftersom förhållandena i Finland mycket liknar de norrländska förhållandena och Finland ligger några år före Sverige i den praktiska tillämpningen av eldning med kärrtorv bör i Norrland stor hänsyn tas till finska erfarenheter.

sou 1977:61 165

6. INSATSPLAN

6.1 Mål och insatsstruktur

Energiutvinning av torv bedöms i en nära framtid bli intressant på grund av med stor säkerhet ökande priser på fossila bränslen och torvens godartade egenskaper från miljösynpunkt.

I dagens läge kan frästorv produceras vid myrkanten för ca 70 kr/ton. 4 - 5 ton frästorv motsvarar energiinnehållet i ett ton olja. Inräknas transportkostnaden 0,25 kr per tonkilometer för en genomsnittlig transportsträcka av 60 km, 5% lägre pannverkningsgrad, dubbla investeringskostnaden för torveldning samt ökat behov av arbetskraft med l - 2 man per skift, får man att torven effektivt blir likvärdig med brännolja vid ett oljepris av cirka 400 kr per ton fritt pannan, inkl kostnader för och belagring redskapslagring.

Långtidsbedömningen visar att:

- det finns stora torvtillgångar i vårt land men att deras tillgänglighet och användbarhet är ofullständigt utredd

- det finns beprövad teknik för att utvinna och nyttja torv som bränsle och jordförbättringsmedel m m

- de tidigare låga priserna främst på oljebaserad energi har medfört att torvutvinning för energiändamål varit ekonomiskt mindre intressant.

166 SOU 1977: 61 Insatsplan

- kan leda till helt forskning och utveckling nya, flexibla metoder för nyttiggörande av torvs energiinnehåll

- måste tillmätas stor miljöfrågorna betydelse.

I långsiktsbedömningen redovisas vissa erforderliga åtgärder, vilka kan delas in i tre grupper:

Grupp 1. Åtgärder för att starta och driva en torvindustri baserad på beprövad teknik.

Grupp 2. Åtgärder som är grundläggande och som bör göras oberoende av hur torvindustrin kommer att utvecklas.

Grupp 3. Utveckling av ny teknik, syftande till ökad flexibilitet i produktval och därmed frikoppling av geografiska bindningar mellan produktion och konsumtion.

Målen för NE:s verksamhet på torvområdet bör mot bakgrund av bedömningarna vara följande:

1. Att medverka till introduktion av torv som bränsle i Sverige och därigenom skapa förutsättningar för torv som ett bränsle såväl under normala förhållanden som i krislägen.

Att genomföra sådana studier och forskningsprojekt som är av allmänt värde för utvärdering av energiresursen torv.

Att stödja utveckling av nya komponenter och kompletta system för torvutvinning och torvutnyttjande därhän, att en kommersiell exploatering möjliggörs.

sou 1977: 61 Insatsplan 167

Någon detaljprojektering av insatserna har ännu ej ägt rum. Nedan redogörs emellertid för den huvudsakliga inriktning som planeringsgruppen kommit fram till. Härutöver avser NE att under 1977 fortsätta planeringsarbetet avseende bearbetning och utvärdering av rapporten Torv i Sverige, klarläggande av torvhanteringens organisatoriska och administrativa frågor samt uppgörande av långsiktsplan.

Man kan skissera följande principiella förfaranden där insatser behövs:

- Organisation av torvhanteringsverksamheten.

- Målinriktad inventering av torvresurserna i samarbete med inventeringar för torvmarkernas utnyttjande för skogsodling och naturvård.

- Miljöstudier_

- Inordnande av torvhanteringen i samhällsplaneringen.

- omfat- Projektering av torvhanteringskedjor tande upptagning av torv, transport, lagring och förbränning samt askhantering.

- Föräd- Utveckling av torvhanteringstekniken. ling av torv. Kombination av torv med annat bränsle. Torkning av torv.

- Kemisk omvandling av torv till förädlade bränslen eller andra kemiska produkter. Torvavvattningsforskning.

Inom varje sådant område skall verksamheten struktureras

168 lnsatsplan SOU 1977: 61

och lämplig metodik inom området utprovas. Samtidigt bör praktisk verksamhet startas snarast möjligt.

Dessutom bör också ämnesområdena analyseras och de huvudriktningar för insatser som inom rimlig tid kan tänkas ge väsentliga fördelar för användningen av torvresursen anges

Efter hand övergår verksamheten i projektering, byggande och drift av anläggningar representerande olika utvecklingsstadier (laboratoriestadium, halvstor försöksanläggning, pilotprojekt i full skala.)

Slutligen etableras ett fortvarighetstillstånd eller gradvis avveckling av verksamheten.

Resultatet av arbetena leder till kompletteringar och översyn av denna programplan baserad på inventeringar och ekonomiska analyser.

6.2 Introduktionsinsatser

NE planerar att i samverkan med andra myndigheter, främst ÖEF, kommunala energiverk, torvindustrier och övriga intressenter, studera, projektera och stödja anläggning av minst ett men helst 2 - 3 torvbaserade energiförsörjningssystem i mindre skala. Detta skall innefatta alla led i kedjan såsom utvinning, transport, förbränning och efterbehandling. Den teknik som kan komma ifråga finns i huvudsak tillgänglig idag, men nyttjas f n ej i Sverige för torvenergiproduktion

Målsättningen är att snarast få erfarenheter av torvhantering, såväl på brytningsplatsen som i energiomvandlingssamanhang. Dessa erfarenheter bedöms vara av stort värde såväl för mer långsiktiga utvecklingsinsatser som för möjligheterna att i ett krisläge snabbt ställa om till en

SOU 1977: 61 169 Insatsplan

ökad energiförsörjning med torv.

Torveldning utgör en lämplig introduktion till energiproduktion med varaktigt utnyttjande av inhemska resurser i form av skogsavfall och biomassa från och energiskogar bör samplaneras med dessa verksamheter.

Av stor betydelse i är den nämnda samanhanget tidigare nödvändigheten att tillvarata den stora kunnighet inom torvhantering som finns hos ett fåtal svenska veteraner inom torvområdet. Denna kunskap måste överföras till nya generationer. Där har pilotanläggningar stor betydelse om de kommer till stånd snarast.

Inom Sverige föreligger relativt stora arealer dikade torvmarker som på kort tid kan användas för frästorvproduktion. Sådan bör produktion stödjas med lämpliga åtgärder, till en början bör dock resurserna inventeras.

6.3 Grundläggande insatser

Som tidigare nämnts är de grundläggande kunskaperna om Sveriges torvtillgångar delvis bristfälliga, Kunskaperna om inverkan på miljön av torvtäkt och torvförbränning behöver kompletteras. Oavsett hur torv skall så utnyttjas, erfordras insatser inom följande områden:

- Rikstäckande, översiktlig inventering av torvmarker och anslutande områden lämpade för energiråvaruproduktion. Urval av särskilt intressanta torvproduktionsområden dels för bränntorv dels för omvandling av torv. Den rikstäckande inventeringen bör bli gemensam för programmen torv och biomassa och ske i samråd med den inventeringsverksamhet som bedrivs utifrån ianspråkstagande av torvmarker

170 Insatsplan SOU I977: 61

för skogsodling eller naturvård.

Detaljerad inventering av de torvmarker som bedöms vara av störst intresse.

Noggrann analys av ett antal objekt med avseende på energiinnehåll, torvens sammansättning, bevarandevärde, regionala sysselsättningsaspekter samt regional energibehovsstruktur.

Uppställande av normer för bedömning av bevarandevärde för att underlätta torvresursplaneringen.

Analys av konsekvenser för flora och fauna vid utdikning av torvmarker.

Analys av torvmarkers och torvbrytnings betydelse för yt- och grundvatten.

Analys av möjligheterna till efterbehandling av en utbruten torvmarksenhet.

Analys av torvbrytningens betydelse för friluftslivets utnyttjande av torvmarker.

Analys av torv med avseende på innehåll av svavel, tungmetaller och askhalt.

Analys av förvarings- och askhanteringsproblem i samband med torvförbränning.

Övergripande studium av total och varaktig energiproduktion inom särskilda energiproduktionsområden, baserade på torvmarkskoncentrationer och med utnyttjande av alla tillgängliga energikällor.

SOU 1977161 Insatsplan 171

6.4 Insatser för utveckling av ny teknik

Kännetecknande för torvområdet är att teknik för utvinning och utnyttjande av torv redan existerar. Den långutvecklingen inom området syftar till framtagande siktiga av metoder som antingen leder till större effektivitet och lägre kostnad, eller genom konvertering av torv till flytande eller gasformigt bränsle leder till ökad fast, flexibilitet i användandet. De tänkbara projekt som hittills identifierats innebär huvudsakligen stöd till:

- och maskintyper Utveckling av nya metoder för torvbrytning, speciellt för utnyttjande av nu mindre ekonomiskt användbara torvmarker. Tillvaratagande av utländsk erfarenhet.

- torv av- Utveckling av förgasningsteknik för seende såväl låg-, mellan- som högvärdesgas.

- av torvavvattningsteknik. Utveckling

- av förbättrade metoder för direkt Utveckling förbränning av torv.

- av metoder för omformning av torv Utveckling till styckebränsle samt metoder för distribution och förbränning av styckebränsle för små anläggningar.

- av metoder för av Utveckling framställning olja ur torv.

- av metoder för av Utveckling förkoksning tOl.‘V.

172 Insatsplan SOU 1977: 61

6.5 Internationell samverkan

Som redovisats i nulägesbeskrivningen används torv för närvarande som bränsle i flera olika länder. Kontakter förekommer mellan Sverige och Finland, Irland och Sovjetunionen i dessa frågor. NE avser att söka intensifiera det internationella samarbetet inom torvområdet, dels bilateralt, dels via IEA. Framför allt i samband med de mycket kostnadskrävande projekt som kan bli aktuella inom konverteringstekniken, ter sig gemensama, internationella satsningar som mycket attraktiva. Mellan de torvforskningsprojekt som förekommer i Sverige, USA ( Minnesota), Canada och Finland har nära kontakter etablerats och i vissa fall arbeten utförts.

Inom den internationella torvforskningen bedrivs samarbete via IPS (International Peat Society) som ordnar regelbundna kongresser. Svenska bidrag till dessa kongresser bör uppmuntras.

6.6. Ambitionsnivåer på kort sikt

Kontentan av tidigare resonemang är att det fordras en massiv insats med betydande bredd för att inventera och utreda, stimulera intresset och starta utvecklingsprojekt. Mot bakgrund härav torde följande ambitionsnivåer för de närmaste årens verksamhet kunna ställas upp.

Ambitionsnivå 1: Utredningar och teknikstudier. Verksamheten domineras av strukturerande och värderande utredningar, inventeringar och förstudier. Som motiverats ovan bör redan i denna lägre ambitionsnivå ingå stöd till åtminstone ett torvbaserat kraft-värme-projekt.

Ambitionsnivå 2: Utveckling och försök . Utöver verksamhet enligt ambitionsnivå 1 sker komplettering med att

SOU I977: 61 173 Insatsplan

några kritiska tekniska utvecklingsprojekt och demonstrationsförsök initieras. I ambitionsnivå 2 bör stöd ingå till minst två torvbaserade samt stöd kraft-värme-projekt till utveckling av en försöksanläggning för metanolproduktion ur torv och biomassa. Projektarbetet och inventeringsarbetet bör omfatta minst dubbla den erforderliga volymen.

Utöver detta bör utredas i vad mån en försöksanläggning för av torv avvattning med s k våtkolning är motiverad i t ex översta Norrland.

Torvbrikettillverkning bör återupptas i den takt som övergång sker till värmepannor som kan elda fast bränsle. Denna utveckling bör gynnas genom stödåtgärder.

6.7 Medelsbehov ambitionsnivåer på olika

Utredningsarbetet för energiutvinning ur torv har spänt över ett brett fält och kommer att fortgå. Vissa delar av utvecklingen kan och bör finansieras på annat sätt än genom NE. Vissa arbeten bör finansieras av de organ som skall driva produktionen. Här behövs endast stöd statligt och statlig ekonomisk garanti under former som måste utredas ytterligare samt statliga lån för av uppbyggande verksamheten.

Man kan skissera några ramar för önskvärd verksamhet under de närmaste åren. För inventeringsändamål erfordras cirka 3 Mkr/år för torvinventeringar, vartill kommer kostnad för andra inventeringar. För torvförbränningsprojekt fordras utöver detta program stöd till och/ investering eller drift i väsentlig omfattning för de första anläggningarna.

174 SOU 1977: 61 Insatsplan

STRUKTURERING AV FÖRESLAGNA INSATSER

Programledning och programgemensamt

växer krävs ökade insatser för Då programmet programledoch organisation. NEPO/T har intill nu ning, styrning fungerat som ett rådgivande organ och kan i fortsättningen behöva förstärkas med arbetsgrupper som tar sig an delar av programet.

Inom det återfinns internationellt samprogramgemensamma studieresor, utbildning av torvspecialister, samarbete, av torvhanteringen och upprättande av torvlitteraordning turkartotek.

Inventering

I inventeringsblocket, som kommer att sammankopplas med biosystem, återfinns både utarbetande av invenprogrammet teringsmetodik och viss rikstäckande översiktlig invente- Efter dessa två allmännare aktiviteter måste torvrering. sursen utvärderas och planering ske av dess framtida nyttjande. Olika produktionsområden skall väljas och en detaljinventering göras för aktuella torvprojekt.

Miljö

Inom miljökomplexet finns behov av normer för torvmarkers bevarandevärde. Dikningens konsekvenser för flora och fauna samt torvbrytningens inverkan på klimat, hydrologi, friluftslivsutnyttjande, landskapsbild m m måste klarläggas. Efterbehandling av utbrutna torvmarker för olika ändamål måste närmare belysas.

Torvens kemiska samansättning, salthalt och tungmetaller,

sou 1977; 51 lnsatsplan 175

skiftar från område till område och bör närmare studeras. Även askhanteringsproblematiken kräver uppmärksamhet.

- kort sikt Torvprocesser

För att på kort sikt starta torvförbränningsanläggningar behövs stöd för projektering liksom nödvändig anpassning av kända metoder till lokala förhållanden samt viss rationalisering. Detaljutredningar krävs rörande bl a transportekonomi och samhällsplanering. Vissa utredningar rörande svensk torvbrikettillverkning och våtkolningsanläggningar som kan öka möjligheten till torvproduktion i norra Sverige, ryms inom denna del.

- Torvprocesser vidareutveckling

Här krävs stöd för bl a utveckling av brytningsmetoder maskinutrustning, torvtorkningsteknik, pellettering av torv, kombinationsbränslen, pumpsystem för dräneringsoch reningsmetoder. Gynnande av småskaliga torveldningsanläggningar.

Skillnaden mellan kostnaderna för de två olika ambitionsnivåerna som redovisas nedan utgöres av att i ambitionsnivå l medges ingen utveckling av svensk teknik.

Torvkemi

Blocket sönderfaller i två områden, dels i framställning av bränslen -kemiska råvaror, dels i avvattningsprojekt. Under bränslen -kemiska råvaror faller utveckling av torvförgasningsteknik, framtagande av underlag för metanolframställning, stöd till torvkoksprojekt och forskning kring blandade bränslen.

176 Insatsplan SOU 1977: 61

För att förstå och komma vidare inom avvattningsområdet fordras att torvens kolloidala uppbyggnad studeras. Grundläggande forskning och förprojekt krävs för flera avvattningsmetoder, t ex hydrering, våtkolning och malning.

Nedan presenteras i tabellform medelsbehovet för de närmaste åren.

Medlen avser att täcka utredningar, mindre försöksanläggningar samt anpassning av känd teknik till nya driftförhållanden. Däremot har medelsbehovet för produktionsanläggningar och eventuell subventionering av sådana anläggningar inte inberäknats.

SOU 1977: 61 Insatsplan 177 SAMANFATTANDE TIDS- OCH KOSTNADSPLAN Budgetår amb 1 Aktivitet amb 2 1977/78 1978/79 1979/80 1980/81 Programledning och 0,1 1,0 1,0 1,0 programgemensamt

. k ort sikt 0,4 2,0 , ,

Torvprocesser 0,4 0,5 1,0 _ V1 areutveckling .d

En ytterligare väsentligt högre ambitionsnivå 3 är nödvändig om en mycket snar introduktion av ny torvteknik önskas. Det har dock ej varit möjligt att i detalj planera innehållet i en sådan satsning. På sikt (1977/78-1978/79)

kort

är nivån densamma som för ambitionsnivå 2, för den senare perioden bedömningsvis den dubbla. Insatserna ökas härvid främst på delarna inventering, miljö och torvprocesser.

SOU 1977: 61 Insatsplan 179

Bilaga l

Projektförteckning - Torv

NE:s pro- Projektnamn Projektledare jektnr Projektstödbelopp Stödmottagande institution

3060 031 Utveckling och forskning Prof 0 Lindström rörande tekniken att nyttja Inst för kemisk torv, avfall, biomassa m m teknologi som energiråvara KTH 550 000 kr

3062 Oll Studium av möjlig teknik Civ ing G Lindberg och ekonomi vid produktion Lund av koks ur torv 50 000 kr

3062 023 Framställning av olja ur Tekn dr P Björnbom torv med hög fukthalt Inst för kemisk genom högtrycksbehandling teknologi medelst vätgas och/eller KTH kolmononoxid Etapp l-2 148 000 kr Etapp 3 1 300 000 kr

3062 031 Sammanställning av torvav- Prof 0 Lindström vattningsmetoder och stu- Inst kemisk dier av möjligheterna för teknologi metodernas vidareutveck- KTH ling 70 000 kr

3062 041 Torv för bostadsuppvärm- Byggnadschef ning i Gislaved S Edström 60 000 kr Tekniska Verket Gislaveds komun

3062 072 Uppdrag till K-konsult Tekn dr gällande arbete i plane- T Kallstenius ringsgruppen för torv K-konsult Etapp 1 200 000 kr Stockholm Etapp 2 310 000 kr

3062 083 Studier och försök betr Civ Erik Rensfelt ing förgasning av torv med Inst för kemisk pyrolys teknologi Etapp l-2 516 500 kr KTH Etapp 3 5 000 000 kr

Bilaga 2

PLANERINGSGRUPP FÖR TORV (NEPO/T)

Ledamöter: Byrådirektör Birger Birgersson Diplomingenjör Erkki Ekman Driftchef Ulf Johnsson Tekn dr Torsten Kallstenius Civilingenjör Gösta Lindberg Professor Olle Lindström Byrådirektör Gösta Stenbeck Direktör Olle Uddgren

NE:s programledare: Byrådirektör Kurt B Hedén l:e byråingenjör Birgitta Palmberger (bitr)

Plan för NE-programmet SKIFFER

Innehållsförteckning

Sid

1. GRUNDIDE OCH OMRÅDESAVGRÄNSNING 187

2. ENERGIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG 189

3. NULÄGE 191

4. STATSMAKTERNAS FÖRESKRIFTER 199

5. LÃNGSIKTSBEDÖMNING 201 5.1 Energiomvandlingsprocesser 201 5.1.1 Termiska metoder 201 5.1.1.1 Förbränning 202 5.1.1.2 Förgasning 204 5.1.2 Fysikaliska metoder 205 5.1.3 Övriga metoder 206 5.2 Miljöpåverkan 207 5.2.1 Hydrologi 208 5.2.2 Emission 210 5.3 Utvecklingsinriktning 211 5.4 Undersökningsbehov 212

6. INSATSPLAN 215 6.1 Speciella förutsättningar 215 6.2 Insatsstruktur 216 6.3 Ambitionsnivåer 217

Bilagor: 1. NE:s löpande projekt 219 2. Planeringsgrupp för skiffer 221

sou 1977:61 187

1. GRUNDIDE OCH OMÅDESAVGRÄNSNING

Sverige har betydande skifferförekomster. Skiffer består av mineraler sammanbundna av den energirika suborganiska stansen kerogen. Ur skiffer kan utvinnas dels kerogen eller kerogenets energiinnehåll, dels basråvaror för den kemiska och metallurgiska industrin för av framställning uran, aluminium, legeringsmetaller, gödselprodukter m m.

Grundidên för programmet är att studera, utreda och belysa förutsättningarna för att på ett tekniskt, ekonomiskt och miljömässigt acceptabelt sätt i Sverige tillvarata energiinnehållet i kerogenet samt att initiera, stödja och, om så krävs, leda erforderliga utvecklingsprojekt. Hänsyn måste härvid tas till att energiutvinning sannolikt kommer att ske i sanmand med utvinning av de övriga basråvarorna, att det i dagsläget är osäkert om sådan skifferbrytning kommer att ske i Sverige samt till den faktiska industrisituationen i Sverige.

Utvecklingsarbetet kräver samarbete mellan NE och engagerade industriföretag, f n LKAB och Boliden. Samarbete måste vidare ske med de statsorgan, främst SNV, SIND och ÖEF, som är involverade i frågor om svensk skifferbrytning.

SOU 1977: 61 189

2. ENERGIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG

Tidigare företagna utredningar beträffande förekomster, egenskaper, tillgänglighet etc hos svensk skiffer är delvis ofullständiga, vilket medför att det råder en viss osäkerhet om dess fossila energiinnehåll.

Skiffrar med ett innehåll av organisk substans som överstiger lOZ har hittills ansetts intressanta från energiutvinningssynpunkt. Vid försiktiga bedömningar beträffande dylika skiffrars mäktighet har framkommit att det skulle vara teoretiskt möjligt att nå en energiutvinning svarande mot 2 000 - 5 000 Mton oljeekvivalenter. Även om endast en mindre del av dessa skiffrar kan nyttiggöras, har vårt land i skiffern en betydande potentiell energikälla.

Med nu rådande redovisas pris på olja i tillgängliga utredningar att ett utnyttjande av skiffers kerogeninnehâll förutsätter en s k totalutvinning av skifferns alla värdekomponenter. För att ge en uppfattning om relativa kvantiteter utvinningsbara ämnen har nedanstående tabell medtagits. Innehållet i l Mton skiffer vid ett teoretiskt 100-procentigt utbyte redovisas.

190 Energiförsörjningsbidrag

genhalt om 10-202 ca 0,1 - 0,2 Mton olja. Den skifferutvinning som diskuteras i Sverige, upp till 5 - 10 Mton per år, skulle så1edes motsvara en organisk energimängd om brutto 0,5 - 2 Mton oljeekvivalenter per år.

sou 1977:61 191

3. NULÄGE

Skiffer förekommer på många håll i världen. Förekomster som är aktuella för energiproduktion finns t ex i Alberta i Canada (som oljesand), i Colorado, Utah och Wyoming i USA, i Estland samt i Sovjet. Kännetecknande för de utländska skiffrarna är emellertid att de innehåller för termisk oljeutvinning lämpad organisk substans i halter som är ungefär dubbelt så höga som de svenska skiffrarnas. Ofta har de betydligt lägre svavelhalt samt förekommer i fyndigheter som är mycket större än de svenska. Därför är man mera inriktad på att erhålla ur dessa olja än att utnyttja energiinnehållet i andra former. De flesta processer som föreslagits innebär någon form av 0ljepyrolys. Avancerad teknik finns utvecklad utomlands, men det är diskutabelt huruvida den går att direkt tillämpa på de svenska skiffrarna.

Mineralogiskt sett utgörs skiffern i Sverige av finkornigt, sedimentärt material, huvudsakligen kvarts, lermineral, fältspat, pyrit och kalcit, som sammanbinds av organisk substans (kerogen). sönderfaller till Kerogenet koks, olja och gas om skiffret upphettas till mer än 350°C. Man talar om olje- och grafitskiffer.

Oljeskiffern förekommer främst i Närke, Västergötland och Östergötland. I Skåne och på Öland finns såväl olje- som grafitskiffer. Totalt finns ca 20 O00 Mton skiffer i södra Sverige. Grafitskiffer finns i ett område nära Vittangi. Kvantiteten uppskattas till 70 Mton. hela den svens- Längs ka fjällranden finns outforskade förekomster.

192 Nuläge SOU 1977: 61

Sammansättningen på skiffern varierar med geografisk belägenhet och djupet under marken. Värmevärdet ligger mellan l 500 - 2 300 kcal/kg (6,2-9,6 MJ/kg). Svavelhalten är 5-8% i oljeskiffern. Huvuddelen av svavlet förekommer i oorganisk form, som pyrit. Halten kerogen varierar mellan 10-20%.

Ur skiffer i södra Sverige framställdes tidigare alun, därav namnet alunskiffer. Vidare förekommer ett flertal metaller som sulfider, oxider eller selikater, t ex järn, kalcium, kalium, magnesium, titan, natrium, vanadin, molybden, kobolt, krom, koppar, zink, uran och lantanider.

Ett flertal platser är tänkbara för skifferutvinning, t ex

- Ranstad vid Billingen i Västergötland - i Närke Kvarntorp - Västra området i Närke - Tomelilla i Skåne - öster om Kiruna Vittangifältet - Svenska fjällranden — Öland och Brunfloområdet i Jämtland. Östergötland,

BILL INGEN

Billingen-Falbygden har totalt ca 500 km2 nästan horison-

tellt liggande uranförande skifferlager. Den totala mängden skiffer är ca 3000 Mton. Den totala urantillgângen bedöms till storleksordningen en miljon ton uran. Den brytvärda delen är givetvis väsentligt lägre. Skiffer finns i över 20 m tjocka lager, varav överst liggande är ett 6-8 m kalkförande s k orstenslager (bäddar av bituminös kalksten).

Uranhalten och värmevärdet är lägst i ett 0,5-l m tjockt lager längst ned. Ovanpå det är det ca 3,5 m tjockt uranrikt lager med en uranhalt av 270-300 ppm. Värmevärdet är

sou 1977:61 193 Nuläge

1 650 - l 700 kcal/kg (6,9-7,1 MJ/kg). Ovanpå det finns ett 3-4 m tjockt lager som håller cirka 200 ppm uran och har ett värmevärde på 1 700 - l 800 kcal/kg (7,1-7,5 MJ/ kg).

Inom omrâdet ligger Ranstadsverket.

KVARNTORP

I Närke finns minst 1 500 Mton skiffer. Av dessa finns ca 600 Mton inom S km radie från själva fördelade Kvarntorp,

på ca 30 kmz. Ungefär hälften finns för

tillgängligt dagbrott. Skiffer förekommer i ett 15-20 m mäktigt lager. Över detta är kalksten av varierande mäktighet lagrad. Lagren stupar mot sydost och tunnar av mot norr, där skiffern kommer i dagen (t ex vid Kvarntorp).

Kvarntorpsskiffern har ett värmevärde pâ mer än 2 000 kcal/kg (8,4 MJ/kg). Uranhalten är cirka 150 ppm. Dessutom finns möjligheter att utvinna svavel (eller svavelsyra), samt bl a en rad metaller som aluminium, kalium, magnesium samt vidare vanadin, molybden och nickel.

Under 1939-60 bedrev Svenska verk- Skifferoljeaktiebolaget samhet i Kvarntorp för utveckling och produktion av olja och andra produkter av skiffer.

VÄSTRA OMRÅDET I NÄRKE

Området är geologiskt känt och bedöms ha samma intresse vad avser av fossilt utvinning energiinnehåll som övriga områden.

TOMELILLA

Denna skiffer är intressant ur metallsynpunkt. Dess värmevärde är cirka hälften av Närkeskiffern. De metaller

S()lJl977:6l 194 Nuläge

som kan utvinnas är dock desamma. Skiffer-lagret är mycket mäktigt, cirka 70 m och har stor utbredning.

VITTANGI

bedöms finnas i det s k Omkring 70 Mton grafitskiffer öster om Kiruna. Skiffern innehåller cirka Vittangifältet 25-302 kol i grafitform och omkring lZ svavel. Värmevärdet ligger på cirka 1 700 kcal/kg (7,4 MJ/kg).

FJÄLLRANDEN

största samanhängande alunskifferområde finns Sveriges sannolikt Omrâdena är i stort sett längs fjällranden. kända till sin utbredning. Ur kemisk-fysikalisk synvinkel är de dock de sämst utforskade i landet. Enstaka utförda indikerar att delar av området kan innehålla analyser skiffer som har ett innehåll likartat de skånsorganiskt ka skiffrarnas. I gruvorna vid Vasbo och i Laisvall finns alunskiffer-horisonten över den bly- och zinkrika sandsten, som för närvarande bryts. Ett stort alunskifferområde har sin utbredning kring östra sidan av Storsjön i Jämtland.

Som framgått ovan omfattar skifferns utbredning flera områden som i sig representerar olika miljöer

geografiska

för skiffrarnas bildande. Förutsättningarna för brytning av skiffer samt utvinning av såväl energiinnehållet som andra komponenter skiftar mellan dessa områden. Den mineralogiska sammansättningen och skiffrarnas mekaniska varierar och utvinningsprocesserna måste anegenskaper passas därtill.

Under 1939-60 byggde Svenska Skifferolje AB upp Kvarnmed syftet att förse landet med bl a torpsanläggningen olja. Tekniken, vilken grundade sig på förbränning, uppfyller ej våra dagars miljökrav. Detta innebär att vi ej

sou 1977:61 Nuläge 195

har någon etablerad teknik inom landet för utvinning av skifferns fossila energiinnehåll. Ej heller är utomlands etablerad teknik, pyrolys och förbränning, direkt tilllämpbar hos oss beroende på att de svenska skiffrarna är oljefattiga och mycket svavelrika. Det är dock sannolikt att utländsk teknik kan vidareutvecklas till att passa svenska förhållanden.

Förbränning av skiffer tillämpas idag i bl a Estland. Att förbränna svavelrika svenska skiffrar, vilket kan ske i speciellt utformade ângpannor, förutsätter att man har tillgång till en mycket avancerad rökgasreningsanläggning. Dylika anläggningar för bränslet skiffer finns ännu ej i kommersiell drift. I processen erhâllen ånga får

dessutom lägre temperatur än ånga från moderna kraftverks-

anläggningar, vilket är oförmånligt ur bl a verkningsgradssynpunkt. Skifferförbränning anses emellertid vara den lättast tillgängliga tekniken och den som skulle komma ifråga för snabbast möjliga nyttiggörande av den svenska skifferns energiinnehåll.

Forskningen avseende att på termisk väg utvinna skifferns fossila energiinnehåll har förstärkts under de senaste åren. Vid institutionen för kemisk teknologi vid tekniska högskolan i Lund pågår studium av förgasning av skiffer i fluidbädd.

I Sverige är två skifferprojekt idag aktuella nämligen LKAB-Mineralprojekt Ranstad och Bolidens Projekt Kambrium. Dessutom studeras bl a inom LKAB möjligheter att lokalt använda norrländsk grafitskiffer för främst värmeproduktion.

LKAB har tillsamans med Vattenfall och Atomenergi engagerat sig i Ranstadsprojektet. Den fortsatta verksamheten skall klarlägga hur skiffers beståndsdelar tekniskt, ekonomiskt och miljömässigt skall kunna utvinnas som ett led

196 SOU 1977: 61 Nuläge

i den långsiktiga svenska råvaruförsörjningen. Forskningsoch utvecklingsverksamheten i Ranstad är nu helt inriktad på totalutvinning med primärt syfte att inom en l0-årsperiod utveckla en industriell process för skifferns utnyttjande.

Boliden AB har inom ramen för sitt Projekt Kambrium påbörjat utredningar för att klarlägga möjligheterna att utvinna organisk substans, metaller och näringssalter. Boliden har under 1974 sökt inmutningar över områden i Närke, Östergötland, Öland och Skåne och har vidare påbörjat en kompletterande undersökning av berggrunden baserad på tidigare utförda borrningar. Företaget har under 1975 ansökt om undersökningskoncession avseende skiffrar i Närke och Skåne. Boliden har också påbörjat en inventering av teknik för totalutvinning av skiffer och enligt uppgift beretts möjlighet att ta del av Svenska Skifferi olje AB (SSAB) forskningsarkiv.

- måste Företagna studier har klarlagt att skifferutvinning bedrivas i stor skala för att rationell och ekonomisk drift skall erhållas och att optimal lönsamhet torde uppnås genom totalutvinning. Detta leder till att anläggför skifferutvinning blir mer komplexa i sin uppningar än andra utvinningsanläggningar. En häremot svabyggnad rande hög anläggningskostnad kan förväntas. I det fall omfattande skifferutvinning blir aktuell, är det sannolikt att satsning kommer att ske på stora enheter framför många små anläggningar. Det föreligger för närvarande tvâ alternativ för nyttiggörande av skifferns innehåll.

syftar till att nå en totalutvinnings-

§§ê§i§_§y§tgml§§nigg

process i tre steg. Mekanisk och termisk behandling (förgasning eller förbränning) för utvinning av kerogenet vilket samtidigt är ett förberedande steg för att möjliggöra lakning genom att kolet avlägsnas. Därefter sker lakning med stark syra för utvinning av aluminiumoxid.

Nuläge 197

Slutligen sker utvinning av övriga utlösta produkter bland vilka återfinns legeringsmetaller, konstgödselråvaror och uran .

§9lidgg§_kgggggtl§§ging syftar till att nå en totalutvinningsprocess utifrån mineraltekniska och enkla hydrometallurgiska förfaranden, där metoden renkrossning med avseende på kerogen och andra mineralkomponenter skall utvecklas. Kerogen i form av handelsvärdigt koncentrat med låg svavelhalt skall utvinnas genom flotations- eller extraktionsförfaranden och kerogenkoncentratet ges marknadsvärdig halt. Kerogenet skall genom förgasning eller ev förbränning delvis kunna ersätta olja eller bränsle i egna anläggningar och delvis anpassas för vidare förädling inom den petrokemiska industrin.

De båda alternativen har ett flertal gemensamma inslag då det gäller etablering, gruvdrift, terforskning på det miska omrâdet och miljökrav.

LKAB och Boliden förhandlar för närvarande om samarbete i olika former; De båda företagen samarbetar också med NE, bl a i NE:s planeringsgrupp för skiffer (bilaga 2) där även naturvârdsverket är företrätt.

4. STATSMAKTERNAS FÖRESKRIFTER

I energipropositionen för 1975/76 - 77/78 säger föredra-

ganden (bilaga l, sid 451):

Organiska bränslen som ersättning för olja

EPK har som mål för detta delprogram angivit att utveckla teknik för utnyttjande av organiska bränslen som substitut för olja vid värmekraftproduktion, i industriella processer och i form av flytande bränslen, bl.a. som drivmedel. Många av de arbetsuppgifter som är hänförliga till programmet karaktäriseras av gemensam teknologi vad avser förbrännings- och förgasningsteknik samt kolvätekemi.

Inom delprogrammet behandlas bl.a. nyttiggörande av kol, torv och skiffer, förbrännings- och förgasningsteknik, avfallsutnyttjande, konvertering av gas till metanol, framställning av metanol ur biosystem samt energiodlingar.

Beträffande utnyttjande av det organiska innehållet i de svenska skiffrarna anser jag att eventuella forsknings- och utvecklingsinsatser måste vara avhängiga av ett beslut om utvinning av skifferns uraninnehåll. Jag beräknar därför f.n. inga särskilda medel för detta ändamål.

I budgetpropositionen för 1976/77 säger föredraganden (bilaga 15, sid 239):

Organiska bränslen som ersättning för olja

För budgetåret 1975/76 har hittills anvisats 9 milj. kr. Häri har då också inbegripits 2 milj. kr. avsedda i första hand för forskning rörande ur energi biosystem (NU 1975:30 s. lll, rskr 1975:202). Vidare bör, som jag angav tidigare vid min behandling av program 2, till delprogrammet hänföras l milj. kr. som inom program 2 anvisats som del av statens bidrag till Svensk Metanolutveckling AB för 1975/76.

200 Statsmakternas föreskrifter SOU 1977: 61

Vid min behandling av detta delprogram i prop. 1975: 30 angav jag bl.a. (bil. 1 s. 453) att eventuella forsknings- och utvecklingsinsatser beträffande utnyttjande av det organiska energiinnehållet i de svenska skiffrarna måste vara avhängiga av ett beslut om utnyttjande av skifferns uraninnehåll. Jag beräknade i avvaktan på ställningstagande i den sistnämnda frågan inga särskilda medel för forskning om skifferutnyttjande. Jag är inte heller i dag beredd att göra detta. För det fall att det programansvariga organet, nämnden för energiproduktionsforskning, skulle finna det angeläget att trots detta stödja vissa inledande arbeten rörande utvinning av det organiska energiinnehållet i svenska skiffrar bör stöd dock kunna få medges inom ramen för tillgängliga medel till förstudier av begränsad karaktär. Jag har härvid räknat med att de miljömässiga konsekvenserna av åsyftade projekt särskilt beaktas.

Jag beräknar medelsbehovet för delprogrammet under budgetåret 1976/77 till 11,3 milj. kr.

I budgetpropositionen för 1977/78 säger föredraganden (bilaga 17, sid 271):

Organiska bränslen som ersättning för olja

För treårsperioden 1975/76-1977/78 har beräknats sammanlagt 36 milj. kr. Härav har hittills anvisats 20,8 milj. kr. jämte 1 milj. kr. som utgick budgetåret 1975/76 under programmet Energianvändning för transporter och samfärdsel.

Jag beräknar för budgetåret 1977/78 medelsbehovet till 14 milj. kr. Jag räknar därvid med insatser utöver nämndens förslag främst inom områdena torv, energi ur biosystem och förbränningsteknik.

sou 1977: 61 201

5. LÅNGSIKTSBEDÖMING

Förutsättningarna för energiutvinning ur skiffer beror dels av den teknik som kan komma ifråga för energiomvandlingen, dels av den teknik som krävs för att göra skifferbrytningen och omvandlingsprocesserna acceptabla från miljösynpunkt.

5.1 Energiomvandlingsprocesser

De processer som kan komma ifråga i Sverige är antingen termiska metoder eller fysikaliska metoder. Dessa övervägs inom ramen för Mineralprojekt Ranstad och Projekt Kambrium. Andra metoder är tänkbara men står för närvarande inte i förgrunden för intresset.

5.1.1 Termiska metoder

Två vägar finns, nämligen avancerad förbränning respektive förgasning. I båda fallen kan kerogenkoncentrat, skiffer och/eller skifferlakrest nyttjas. Endast då det gäller koncentrerat kerogen är det ur teknisk och ekonomisk synvinkel lämpligt med transport till anläggningar måttligt avlägsna från brytningsstället.

Vid förbränning erhålls energin som värme användbar för elproduktion eller processvärme. I förgasningsfallet erhålls en brännbar gas och restvärme från processen. Gasen kan användas som bränsle eller kemisk råvara. Värmet kan

202 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

användas för processändamål och, om det är tillräckligt högvärdigt, till elgenerering i kombination med leverans av processånga.

I det följande diskuteras förbrännings- och förgasningstekniken utifrån Mineralprojekt Ranstads systemlösning. Hypotetiskt bör samma teknik kunna tillämpas vid Projekt Kambrium, eftersom man i detta valt att producera en förädlad, svavelfattig och därför relativt sett lättbehandlad produkt, nämligen kerogenkoncentrat.

Både direktförbränning och förgasning är tekniskt möjliga lösningar. Ställda krav på mycket låg emission motsvarande olja med ca 0,25% svavel eller mindre och med praktiskt taget stoftfri rökgas anses möjliga att uppfylla. Skifferrâvaran behöver ej utsättas för sådan temperatur eller behandling, som gör metallextraktion med högt utbyte omöjlig. Totalutnyttjning av skiffer bedöms därför vara möjlig med båda metoderna.

Förgasningsbaserad teknik bedöms dock vara att föredra bl a därför att bränslegas kan produceras till en kostnad som kan konkurrera med kostnaden för alternativa lågsvavliga bränslen, om råvaran betraktas som fri tillgång och man betalar biprodukter som svavelsyra och processvärme enligt kommersiella principer. Förgasningstekniken kan ge en utomordentlig ren bränslegas eller mellanvärdesgas. Vid förgasning av kerogenkoncentratet begränsas troligen flera av de problem som är förknippade med skifferns höga svavel- och askhalt.

5.l.l.l Förbränning

Anläggning utformad för förbränning i fluidiserad bädd anses allmänt som det bästa förbränningsalternativet för fasta bränslen. Som ett resultat av det av NE stödda pro-

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 203

jektet Ranstad 75, föreligger ett detaljerat anläggningskoncept avsett för bränslet skiffer och baserat pâ teknik som framtagits av Lurgi. Troligen tillåter det att idén direkt överförs till byggande av en pilotanläggning, nödvändig före beslut om kommersiell anläggning.

Goda förbränningsresultat och gynnsamma emissionsvärden har demonstrerats i en mindre försöksanläggning hos Lurgi. Anläggningskostnaderna kan bestämmas med god noggrannhet. Erhâllna förbränningsgaser används för direkt svavelsyraproduktion i en kontaktanläggning. Stora effektbehov, processångavtappning, torkning och malning av lakrest, effektförlust i kyltorn, driveffekten för syrgasverk m m redovisas dock bidraga till låg nettoenergiproduktion. Lurgis anläggning är emellertid konservativ med tämligen höga eleffektbehov och i sammanhanget otillräckliga ångdata jämfört med en modern ångkraftprocess.

Ett modifierat sådant anläggningskoncept bedöms dock utgöra ett värdefullt alternativ, som på relativt sett kort tid (3-6 âr) ur teknisk synvinkel bör vara tillgängligt i demonstrationsskala. Konceptet bedöms vidare vara av intresse för Projekt Kambrium.

Till konceptets nackdel hör att Ranstad i Mineralprojekt sin rapport sammanfattningsvis att enbart gör gällande elgenerering fordrar mycket stor utvecklingsinsats och att elgenerering via förbränning därmed har en prognos som är väsentligt sämre än förgasningsbaserade processer. Kapitalbehovet för en elanläggning är därtill betydande. Bidragande är också känsligheten för tillgänglighetsstörningar jämte de ytterligt höga krav som ställts i emissionsavseende.

Sammanfattningsvis konstateras att tekniken att förbränna skiffer bör ur rent teknisk synvinkel kunna utvecklas för att medge värmeproduktion i kommersiellt inom sammanhang en l0-års period.

204 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

5.1.1.2 Förgasning

Tekniska egenskaper hos kerogen har undersökts av professor Bjerle vid LTH under 1976. Det har konstaterats vara lätt att förgasa. Arbetena är ännu i sin begynnelse men resultaten verifieras från flera utländska forskningsorganisationer, vilka har erfarenheter från kolförgasningsområdet; Vissa grundläggande beräkningsmodeller tycks därjämte vara möjliga att tillämpa.

Forskningsarbeten vid LTH och KTH har gett vid handen att reaktorerna vid förbränning, måste baseras på fluidiserade bäddar. De kan eventuellt göras geometriskt nära identiska med dem som används vid totalförbränning. Härigenom borde det vara möjligt att skapa sådana reaktorkoncept att relativt sett stora försöksanläggningar kan konstrueras. Detta bör leda till rimliga tidplaner och utvecklingskostnader. Troligen bör förgasningen dock drivas trycksatt (5-8 ata), vilket kan innebära komplikationer. Emissionsproblemen kan vid förgasning i fluidbädd lösas enklare än vid förbränning och produktgasen kan göras utomordentligt ren.

Problem anses dock finnas vid gasrening av skilda kolväten, bl a beroende på att dessa kan ha cancerogena effekter. Väsentlig uppmärksamhet bedöms behöva ägnas åt frågan vid fortsatta utvecklingsarbeten.

Utbytet av förgasningsprocessen bedöms alltjämt som outforskat liksom kostnadsaspekterna. Man har dock erfarenheter av olika gasinblandningar, t ex och beträffande

optimering av gasproduktion, och har ifrån dessa förutsättningar kunnat ställa upp krav på t ex kvaliteter och energibalans. Generellt gäller i övrigt att man med luft -som syrekälla för förgasningsprocessen, tillförd direkt till reaktorn erhåller en bränslegas (s k lågvärdesgas). Med syre erhålls en mellanvärdesgas. Hög förgasningstem-

sou 11977; 51 Långsiktsbedömning 205

peratur bedöms under vissa förutsättningar ge en gas nära anpassad för direkt ammoniak- eller metanolsyntes.

Forskningen kring förgasningstekniken bedöms i dag ge belägg för att man efter omfattande utvecklingsarbeten kommer att få tillgång till en teknik, som erbjuder valfrihet när det gäller val av energibärare samtidigt som man skapar möjligheter att lösa miljöproblemen till rimliga driftkostnader. Investeringskostnaderna är dock alltjämt ett relativt outforskat område.

5.1.2 Fysikaliska metoder

Det finns ett flertal uppslag beträffande fysikaliska metoder för skifferutvinning, men endast en sådan bedöms f n ha en godtagbar utvecklingspotential, nämligen den av bl a Boliden AB studerade och i annat sammanhang tillämpade flotationsmetoden.

Flotation är en våt lâgtemperaturprocess, vid vilken materialets kemiska samansättning bibehålls. Efter finmalning av skiffern i vatten tillsätts skumbildare. Fina luftblåsor alstras i uppslamningen, varvid de genom malningen frilagda kerogen-partiklarna fastnar på luftblåsorna och flyter upp och bildar ett skum. Detta utgör ett koncentrat av kerogen vilket avvattnas. Koncentratet får höga utbyten och halter beroende på sättet för och omfattningen av finmalningen. I kompletterande steg genomförs utvinningen av övriga ingående produkter. Flotationsmetoden bedöms vara värdefull ur miljösynpunkt, därför att flotation av kerogen bör kunna genomföras med fullständig vattenåtervinning och på grund av att den ej ger upphov till gasformiga reaktionsprodukter.

Som antytts tidigare medger kerogenkoncentrat transporter ur teknisk och ekonomisk synvinkel, det kan därför nyttjas på annat ställe än utvinningsplatsen.

206 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

Mot bakgrund av flotationsteknikens användning inom andra områden bedöms den som mycket intressant i skiffersammanhang och bör kunna få tekniskt genombrott inom 7-10 âr. Den har en naturlig koppling till utvecklingen av de termiska processerna som tidigare antytts. Betydande forsknings- och utvecklingsinsatser, gissningsvis på 20-50 Mkr, kommer dock att erfordras för att optimalt utforma tekniken för kerogenutvinning ur skiffrar fram till demonstrationsskala.

5.1.3 Övriga metoder

Extraktion är en tänkbar fysikalisk utvinningsmetod. Vid denna extraheras skifferns kerogenfas med hjälp av organiska lösningsmedel. Processen förutsätter att lösningsmedlet kan återvinnas. De komponenter som kan utvinnas är främst skifferns innehåll av lättare kolväten. De resultat som hittills uppnåtts är ej uppmuntrande. På grund av svenska skifferns låga oljehalt bedöms extraktionsmetoderna vara av mindre intresse.

Pyrolysprocesserna bedöms vara ointressanta som fristående processteg. De kan däremot ingå som delsteg i en integrerad process. Forskning och utveckling på pyrolysområdet är endast motiverad i samband med utvecklingsinsatser på andra områden och bedöms därför endast bedrivas sâ att teknikuppföljning sker.

Hzdrering är en förgasningsprocess syftande till produktion av en gas med högt värmevärde. De grundläggande reaktionerna är addering av väte till kol varvid främst metan men även andra kolväten bildas. Processerna sker vid hög temperatur och högt tryck och förutsätter billiga vätekällor. Denna process kan bli aktuell för skiffer först när man på ett tillfredsställande sätt löst de ekonomiska och tekniska problemen vid kolhydrering. Even-

sou 1977; 51 Långsiktsbedömning 207

tuella forsknings- och utvecklingsinsatserna bör därför tillsvidare inriktas på att hålla sig ä jour med händelseutvecklingen. Sannolikt kan denna teknik ej få genombrott före år 2000.

På kol- och torvområdet pågår forskning rörande kombinationer med omvandling. Likartad kombination bör

biologisk

vara möjlig att åstadkommas även med skiffer.

Med användning av bakteriella processer bedöms det fullt möjligt att överföra kerogenet till exempelvis gasformiga eller vätskeformiga bränslen alternativt proteiner. Under lång tid framöver bedöms arbeten på detta område liksom motsvarande på kolområdet höra hemma på grundforskningslaboratorier.

In situ-förgasning av kol och skiffer har studerats och prövats utomlands. Resultaten är ej så uppmuntrande att det för närvarande finns skäl att utveckla ett svenskt skifferkoncept.

Sammanfattningsvis konstateras att här redovisade övriga metoder dels är mycket osäkra, dels ej torde leda till produkter som inom överskådlig tid kan produceras på tekniskt och ekonomiskt acceptabelt sätt i konkurrens med andra likartade produkter. Någon satsning på här redovisad teknik bedöms därför för närvarande ej vara motiverad.

5.2 Miljöpåverkan

Inom samtliga regioner som kan bli aktuella för skifferutvinning finns områden som är så värdefulla för vetenskaplig naturvård, friluftsliv och kulturminnesvârd att någon brytning knappast kan accepteras. Beträffande miljöpåverkan finns vidare delade meningar t ex vad avser påverkan på grundvattnet. Behandlingen av dessa grundläggande frågor måste intensifieras.

208 Långsiktsbedämning sou 1977; 61

Det kan förutsättas att man av naturvårdsskäl kommer att kräva att skifferbrytning skall ske på platser, där ingreppen berör mindre värdefulla och mindre känsliga områden. Då det som nämnts finns ett nära samband mellan en

brytningsplats belägenhet, utbruten vara och lämpliga ut-

vinningssystem, är det nödvändigt att tidigt få naturinventeringar och grundvattenundersökningar genomförda, så att eventuella brytningsområden kan läggas på platser, där de gör minsta intrång.

En förutsättning för brytning är vidare, att denna kan genomföras på ett sådant sätt, att förändringarna i landskapet blir så små som möjligt eller att det återskapade landskapet på ett naturligt sätt kan anpassas till omgivningarna. Vid brytningen kommer skrymvolymen av skiffern att i runt tal öka med SOZ. Förutsättningarna att återskapa en lämplig landskapsbild underlättas om intrimmningen kan drivas så långt att skrymvolymen motsvarar den brutna volymen.

Av väsentlig betydelse är också att förutsättningen för en revegetering av brytningsområdet beaktas.

5.2.1 Hydrologi

Så gott som samtliga av de områden som hittills varit aktuella för skifferbrytning kännetecknas av att vattenrecipienterna är små. Mycket höga krav måste därför ställas på behandling av de avloppsvatten, som behöver avledas från brytningsområde eller processer.

De vittringsförlopp, som kommer att startas i skiffern under brytningen på grund av dess pyritinnehåll, leder till att grundvattnet kan få en avsevärd halt av lösta komponenter. Tekniken för att ta hand om denna typ av föroreningar får betraktas som outredd. Utomlands finns

SOU 1977: 61 209

Långsiktsbedömning

vissa pilot- eller fullskaleanläggningar med omvänd osmos eller jonbytesteknik i drift för att klara saltproblemet och inom landet arbetas det med en indunstningsmetod för att utvinna närsalter ur ett saltrikt som avloppsvatten härrör från skifferhantering. Det är angeläget att olika alternativa lösningar undersöks. Beroende råvapå vilka ror som kommer att utvinnas ur skiffern och vilka processer som väljes för detta, kommer mer eller mindre stora mängder lösta salter att finnas i processvattnet. Ett primärt mål måste vara att sluta vattenkretsarna för att minimera omgivningspåverkan. Den teknik som omnämnts ovan för grundvatten är aktuell även här tillsammans med andra mer etablerade tekniska Ett särskilt omnämnanlösningar. de förtjänar de tungmetaller som finns i skiffern, vilka är en potentiell källa till miljöpåverkan. Redan i ett tidigt skede av utvecklingsarbetet måste hänsyn tagas till detta, så att processerna innefattar en metallutvinning som förebygger spridning med processvatten, processgaser eller avfall.

Den förmodligen svåraste frågan att komma till rätta med utgör den diffusa spridning av föroreningar exempelvis till grundvattnet som kan äga rum från restprodukterna. En av orsakerna till svårigheterna det utgör pyritinnehåll som finns i skiffern. Om pyriten tillåts vara kvar i restprodukten, får man räkna med en vittring i upplaget. Teoretiskt och i laboratorieskala är det att undmöjligt vika vittringen. Vid praktisk drift under industriella förhållanden måste dessa frågor också klaras av. Från miljösynpunkt bör därför skiffern processas så långt, att dess svavelinnehåll gasas av och helst som nyttiggöres svavel, svavelsyra eller i svaveldioxidproduktion. Tekniskt bör detta vara lösbart och det är synnerligen angeläget att en lösning arbetas fram. Genom att befria skiffern från sitt innehåll av svavel och lösliga komponenter bör man kunna få en restprodukt, som utan allt för stora miljöolägenheter kan deponeras.

210 SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning

5.2.2 Emission

som kan förutses är bl a utsläpp av De luftvårdsproblem svaveldioxid, svavelväte, organiska kanske illaluktande föreningar, kväveoxider och stoft. Hur stora problemen blir är beroende av val av processväg och processutrustning. Den exakta storleken av utsläppen är därför idag inte möjlig att förutsäga.

Det finns flera möjligheter att omhänderta svavelföreningarna. Mest tilltalande är givetvis att göra någon En grundförutsättning för detta är att lämplig produkt. processgasen håller tillräckligt hög svavelkoncentration. Studierna av lämpliga processer bör ske från dessa förutsättningar.

Skifferns innehåll av uran och därmed sammanhängande radioaktiva spårämnen torde behöva kartläggas. Vid utveckling av processer tillses att eventuell spridning

skall

av dessa ämnen med produkter och genom rester i tillbörlig omfattning motverkas.

Utsläpp av illaluktande ämnen måste givetvis begränsas. Om det inte är möjligt att klara detta genom processtekniken finns det alternativ som bl a efterförbränning, rening med aktivt kol och annat att tillgripa. Kostnaden för dessa metoder kan dock bli stor om inte gasmängderna hålls nere. Vid lossning, lastning, transport och lagring av skiffer eller olika mellanprodukter kan det bli problem med diffus damning. Damningen kan i stor utsträckning begränsas genom åtgärder som inkapsling, vattenbegjutning o dyl. Helt torde damningen inte kunna undvikas. Man bör därför räkna med att anläggningarna måste omges med skyddszon.

Stoftutsläppen från processerna bör kunna begränsas genom tillämpning av metoden filterteknik.

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 21 l

5.3 Utvecklingsinriktning

En anläggning för totalutvinning ur skiffer med kapaciteten 1-3 Mton/år kommer i dagens prisläge att kosta 1-3 miljarder kr. Tidpunkten för idrifttagning ligger knappast före 1985. Man kan vidare anta att de tekniska och ekonomiska förutsättningarna blir sådana att mer än en anläggning per femårsperiod torde kunna byggas.

Det är vidare sannolikt att anläggningarna kommer att uppvisa förhållandevis stora olikheter dels på grund av lo-

kala förutsättningar och den skiffer som finns inom områ-H

det, dels därför att man kan förvänta en normal utveckling och att man vill tillgodogöra sig erfarenheter från tidigare byggda anläggningar. Sannolikt kommer man att finna, att det ej finns skäl att etablera annan samordning och samverkan mellan de olika byggnadsprojekten än den, som ligger i utvecklingen av specifika processer och erfarenheter från tidigare byggda anläggningar.

Det är lämpligt att planera forskningen och utvecklingen fram till dess att projektering av fullskaleanläggningen skall ske utifrån antagandet att högst en eller två anläggningar kommer att uppföras.

Mot bakgrund av dessa omständigheter bedöms det vara lämpligt att under de närmaste åren fortsätta de tekniska, ekonomiska och miljömässiga studierna fram till dess att ett konkret beslutsunderlag om projektering av en anläggning i full skala föreligger. Tillsvidare bedöms det angeläget att de två utvecklingslinjerna Mineralprojekt Ranstad och Projekt Kambrium fullföljs tills man har jämförbara alternativ. En fortsatt utveckling på två linjer bedöms även därefter som fullt tänkbar.

För närvarande är intresset inriktat i första hand på skifferfyndigheterna i Västergötland och Närke. Det före-

212 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

ligger högst skilda uppfattningar om utvinning bör komma till stånd inom dessa områden eller ej. Om andra fyndigheter skall tas i anspråk, kommer omfattande inventeringsoch undersökningsarbeten att behöva genomföras. Samtidigt måste specifika processkoncept anpassade till egenskaperna hos de olika skiffrarna utarbetas. Ett beslut om att nyttiggöra skiffrar från andra områden än Västergötland och Närke kommer att innebära senareläggning av kommersiell skifferutvinning med upp till 5 år.

5.4 Undersökningsbehov

Hittills utförda undersökningar bedöms utgöra en alltför ofullständig kunskapsbild. En inventering av Sveriges alunskiffrar, deras sammansättning och egenskaper är därför angelägen. En serie studier bör genomföras bland vilka bör nämnas:

- Fastställande av nuvarande bild i intresekologiska santa alunskifferområden samt undersökning av eventuella exploateringsmöjligheter i en sådan bild.

- Sonderande i utvalda intressanta undersökningar skifferområden, t ex genom flygmätningar, seismiska mätningar på marken etc.

- av skifferns struktur med avseende Undersökning på ingående komponenter samt bestämning av strukturens betydelse för processutformningen.

- och Geologiska borrningar geokemiska undersökningar för att erhålla nya data beträffande skifferns geokemiska sammansättning.

- inom Undersökning av hydrogeologiska förhållanden intressanta skifferområden.

sou 1977; 51 Långsiktsbedömning 213

- av erhållen information och erhållna Sammanställning resultat från utförd prospektering.

- Undersökningar avseende brytning m m innefattande komplexet jordavrymning, brytning i dag- och underjordsbrott, återfyllning och rekultivering som en rullande, integrerad process.

- studier Hydrogeologiska för att fastställa påverkan genom erosion, vittring, vattenin- och utflöden samt gasperkolation.

- Studier beträffande för inom betingelser brytning glesbygdsområden.

Metoder för behandling av restprodukter från utvinningsanläggningar bedöms bli beroende av processutformningen vid utvinning. Det är därför naturligt att undersökningar av problemen med skrymvolymer sker i anknytning till utvecklingsarbetet med processtekniken. Målsättningen skall vara att skapa en produkt, som lämpar för sig återfyllning i utbrutna områden.

Sammanfattningsvis konstateras att förutsättningar och beslut beträffande brytning och utvinning av skiffer är avhängiga bl a följande frågor:

den mineralogiska sammansättningen vilket bl a leder till anpassning av utvinningsprocesserna,

- varierande halter av kerogen som medför påverkan på utvinning av det fossila energiinnehållet,

- mekaniska egenskaper som inverkar på sönderdelningsoch bearbetningsprocesserna,

- skifferns tillgänglighet som bestämmer om underjordseller dagbrottsbrytning kan ske,

214 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61 med samtliga frågor förbundna miljöproblem. Huvuddelen av frågorna rör problem som ligger utanför programmet Energiproduktions ansvarighetsområde.

sou 1977:61 215

6. INSATSPLAN

6.1 Speciella förutsättningar

Två projekt pågår i Sverige som syftar till att klarlägga möjligheterna till utvinning ur skiffer. Målsättningen är totalutvinning, d v s kerogenutnyttjandet är endast ett delmoment.

Mineralprojekt Ranstad i LKAB:s regi omfattar studier och försök på basis av ingiven ansökan och direktiv från statsmakterna som skall utmynna i förslag till beslut om optimerad utvinning (totalutvinning) ur skiffer. För att genomföra verksamheten har statsmakterna beviljat Mineralprojekt Ranstad lån. Av ansökan framgår att medel för att genomföra studierna av utvinning av energiinnehållet önskas från NE. Av statsmakternas direktiv framgår dessutom att slutrapport skall föreligga under 1977.

Projekt Kambrium som bedrivs av Boliden AB, har nyligen presenterats för NE. Man avser att under de närmaste åren genomföra studier samt utvecklings- och försöksverksamhet. Försök avseende energiutvinningsprocesser utgör en viktig del i arbetet. Boliden har ingett ansökan om stöd från NE för sina studier avseende energiutvinning. Tidplanen för projektet i dess långsiktiga perspektiv är i stort överensstämmande med tidplanen för Mineralprojekt Ranstad.

LKAB och Boliden har båda ingivit koncessionsansökningar.

Inom skifferområdet föreligger således särskilda förutsättningar, som för närvarande är styrande för utformningen av NE:s insatser.

216 Insatsplan SOU 1977: 61

6.2 Insatsstruktur

Målet för NE:s del bör vara att bedriva en verksamhet som med beaktande av de restriktioner som gäller och kan komma att gälla säkerställer att energiinnehållet i skiffer kan bli tillgodogjort om skifferutvinning kommer till stånd. Mer allmänna frågor gällande skiffertillgången och skifferbrytning är ej en NE-angelägenhet. Detta förutsätter att NE initierar, stödjer och medverkar i forskning och utveckling rörande metoder och processer för energiutvinning ur skiffer med anslutande miljöfrågor. Genom att nyttiggörandet i komersiell skala ej är aktuellt tidigare än 80-talets slut, oavsett vilka skifferförekomster man tar i anspråk, bör det tekniska målet vara att möjliggöra dels produktion av värmekraft, dels produktion av högvärdiga bränslen som kan ersätta lätta oljedestillat.

Den speciella situationen gör att NE:s insatser planeras för tre olika alternativa beslutslägen:

- beslut Inget långsiktigt i skifferfrågan, d v s fortsatt osäkerhet.

- Beslut om igångsättande av ett eller flera skifferutvinningsprojekt.

- Beslut om att någon skifferutvinning tills vidare ej kommer ifråga.

I avvaktan på att långsiktigt beslut fattas i skifferfrågan bör verksamheten omfatta allmänna studier och utredningar för att klarlägga skiffers förutsättningar som energiråvara med fullt beaktande av de miljömässiga kraven. Vidare bör en fortsättning äga rum av det grundläggande forsknings- och utvecklingsarbetet för att i detalj klarlägga ingående parametrar, samband etc, framtagande

sou 1977; 51 217 Insatsplan

av koncept för alternativa anläggningar och studier avseende utvinningsbara produkter och deras marknad. Den tidigare verksamheten har en naturlig omfattanfortsättning de utvecklingsarbete avseende koncept till pilot-plantanläggningar och därefter demonstrationsanläggningar.

Skulle beslut fattas om igångsättande av något större skifferprojekt blir kerogenutnyttjandet en väsentlig kommersiell fråga som sannolikt ej fordrar insatser inom det statliga energiforskningsprogrammet.

Skulle slutligen ett för skifferutvinningen benegativt slut fattas, bör den av NE stödda verksamheten omfatta begränsade forsknings- och utredningsinsatser avsedda att

vidmakthålla en långsiktig handlingsfrihet inför

möjligheten att helt ny teknik kan göra kerogenutnyttjandet av intresse igen.

Som nämnts har Mineralprojekt Ranstad och Projekt Kambrium utvecklats olika långt, trots att ankomersialisering getts kunna ske vid ungefär samma tidpunkt. Detta innebär att det ur NE:s synvinkel är svårt att nå en systematiserad samordning av projekten. NE avser emellertid att inom ramen för planeringsgruppen för skiffer söka nå en sådan samordning vad avser kerogenutnyttjande. En samordning erfordras vidare mellan skifferprogrammet och NE:s övriga aktiviteter inom förbränning/förgasning.

6.3 Ambitionsnivåer

För de närmaste åren kan följande ambitionsnivåer ställas upp .

218 SOU 1977: 61 Insatsplan

AMBITIONSNIVÅ l. Kompetensuppehållande

Verksamheten syftar till ett bevarande av den svenska kompetensen avseende utnyttjande av skiffers organiska innehåll. Insatserna består huvudsakligen av idêvärderande teknikstudier och utredningar för att följa den internationella utvecklingen inom relevanta områden och dess inverkan på förutsättningarna för svenskt skifferutnyttjande.

AMBITIONSNIVÅ 2. Teknikutveckling

Utredningar och teknikstudier kompletteras med utvecklingsprojekt företrädesvis i laboratoriemiljö. Arbetena leder till projektering och byggande av en anläggning i pilot-plant-skala och härefter eventuell demcnstrationsanläggning.

Precisering av medelsbehovet är svårt att åstadkomma innan den tidigare nämnda samordningen mellan projekten och mellan stöd av NE och annat statligt stöd kunnat äga rum. I dagsläget bedöms dock medelsbehovet för de närmaste åren bli:

Medelsbehov, Mkr Ambitionsnivå 1975/76-77/78 1978/79-80/81

3 - A 3 - 5 K0mpetensuppehållande

Teknikutveckling 4 - 5 15 - 30

SOU l977:6l 219

Bilaga 1

- Skiffer Projektförteckning

NE-pr0- Projektnamn Projektledare jektnr Projektstödbelopp Stödmottagande institution

3064 022 Studier betr utvinning Övering O Carlsson av det fossila energi- LKAB Mineralprojekt innehållet i Ranstad- Stockholm skiffer Etapp 1 600 000 kr

sou 1977:61 221

Bilaga 2

PLANERINGSGRUPPEN FÖR SKIFFER, NEPO/S

Ledamöter: Civilingenjör Lars Rey ordförande Överingenjör Owe Carlsson Direktör Per Fahlström Direktör Arne Henriksson Direktör Torsten Jensfelt Avdelningschef Göran Persson

NE:s programledning: Byrådirektör Per Johan Svenningsson Byrådirektör Kurt Borgne (bitr)

Plan för NE-programmet KOL

Innehållsförteckning

Sid

1. SYFTE OCH OMRÅDESAVGRÄNSNING 227

2. ENERGIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG 229

3. NULÄGE 233 3.1 Brytning och transport 233 3.2 Termisk 234 omvandling 3.3 Miljöpåverkan 236 3.4 Ekonomi 237 3.5 och utveckling 238 Forskning A. STATSMAKTERNAS FÖRESKRIFTER 239

5. LÅNGSIKTSBEDÖMNING 243 5.1 Utbytbarhet kol-olja 243 5.2 Utvecklingshinder 245 5.3 Utvecklingsmöjligheter 247 5.4 250 Utvecklingsförlopp 6. INSATSPLAN 253 6.1 253 Insatsförutsättningar 6.2 verksamhet 254 Pågående 6.3 Insatsstruktur 255 och programfaser 6.4 256 Utvecklingsprojekt 6.5 Medelsbehov ambitionsnivåer 259 på olika 1. NE:s 261 Bilagor: löpande projekt 2. NE:s planeringsgrupp för kol 263

1. SYFTE OCH OMRÃDESAVGRÄNSNING

Kol är den största fossila energikällan på jorden och torde komma att spela en viktig roll i världens energiförsörjning under lång tid framöver. På 15-20 års sikt finns inte någon annan fossil energikälla som har kolets möjligheter att minska industriländernas oljebehov och oljeberoende. Idag täcks drygt 30 procent av världens energibehov med kol. I Sverige används kol endast i mycket begränsad omfattning.

Syftet med NE:s program på kolområdet är att skapa klarhet rörande förutsättningarna och möjligheterna att infoga kol i den svenska energiförsörjningen samt att initiera och stödja utveckling av en för Sverige anpassad kolteknik under hänsynstagande till ekonomi och miljöpåverkan. Teknik måste utvecklas för att ge kol möjlighet att ersätta olika petroleumprodukter, eldningsoljor på kortare sikt bensiner, fotogen, dieselolja och andra kolväten på längre sikt.

Den internationella utvecklingen på kolområdet måste följas noggrant, eftersom den ger de marknadsmässiga och politiska förutsättningarna för en svensk kolutveckling.

Kol används idag som råvara för energiproduktion, som råvara för kemiska produkter samt inom järn- och stålindustrin som reduktionsmedel. NE:s program på kolområdet behandlar kol som råvara för energiproduktion. Koks och kokskol (metallurgiskt kol) berörs endast summariskt liksom brunkol. På grund av sitt låga värmevärde är brunkol av

228 Syfte och områdesavgränsning

transportskäl sannolikt oekonomiskt att nyttja i vårt land.

Utvecklingsarbetet skall beaktas och bör anpassas till den svenska industrins verksamhet och planer. Den skall vidare tillgodose naturvårdens och miljöskyddets intressen. Nära samverkan måste också etableras med olika statsorgan av betydelse för en svensk kolutveckling (SNV, ÖEF, SIND/E m fl ). Särskilt gäller detta byggande av demonstrationsanläggningar.

Utveckling, projektering och byggnation av koleldade anläggningar med dagens teknik ankommer däremot ej på NE. NE följer emellertid övriga statsorgan samt kraftindustrins agerande i denna fråga med stort intresse, med tanke på eventuella kompletterande insatser.

Inom programmet Energiproduktion har Kol avgränsningsproblem främst gentemot Energiproduktionsteknik.

sou 1977: 61 229

2. ENERGIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG

Uppskattningar och jämförelser av tillgången på fossila energiråvaror försvåras bland annat av bristande enhetlighet i fråga om sättet att ange resursernas storlek och tillgänglighet. Till världsenergikonferensen 1974 framtogs material rörande bland annat världens koltillgångar. Tabellen nedan är ett utdrag ur rapporten Survey of Energy Resources 1974.

Uppmätta Utnyttjningsbara reserver (Gton) reserver (Gton)

och

§oVjetunionen

Med begreppet uppmätta reserver avses sådana fyndigheter som påvisats vara med hittills tillämpade metoder. brytbara

230 Energifärsörjningsbidrag SOU 1977: 61

Med begreppet utnyttjningsbara reserver avses den de] av de uppmätta reserverna som kan utvinnas med dagens teknik och under rådande ekonomiska förhållanden. Sedan 1974 har de utnyttjningsbara reserverna ökat, främst beroende på ökat oljepris.

De totala resurserna av kol är betydligt större än reserverna.Sålunda uppskattas resurserna till ca ll 000 miljarder ton.

Koltillgångarna i Sverige är små, av låg kvalitet och med lågt värmevärde. Den brytvärda mängden kol har uppskattats till ca 30 miljoner ton.

I dag täcks drygt 302 av världens energibehov av kol. Den totala produktionen av kol uppgår till drygt 2,3 miljarder ton per år. Huvuddelen av detta utnyttjas i länder med egna tillgångar och företrädesvis i kraftverk och andra stora anläggningar. Endast en mindre del eller ca 150 miljoner ton ångkol per år säljs på världsmarknaden. Energiprognoser och produktionsplaner för olika länder tyder dock på att världsmarknaden för ångkol kan komma att öka och 1985 vara uppe i storleken 250 miljoner ton per år.

I norra Skåne skulle en inhemsk kolproduktion av ca 0,2 Mton/år kunna åstadkommas med relativt kort varsel, något som dock endast torde ha intresse ur beredskapssynpunkt.

År l974 lät Energiprognosutredningen (EPU) göra en bedömning av möjligheterna för Sverige att teckna avtal med olika exportländer om åtminstone 10-20 Mton/år. Det bedömdes då att import skulle kunna ske från Australien, Kanada, USA, Sydafrika, Polen och Sovjetunionen. Åren 1990 och 2000 skulle Sverige kunna förfoga över cirka 30 resp 50 Mton kol per år. Förutsättningar finns dock ej i dagsläget vare sig att hantera eller nyttiggöra så stora kolkvantiteter i vårt land.

SOU 1977: 61 Energiförsörjningsbidrag 231

På EPUS uppdrag bedömdes också vilka anläggningar inom industrin som skulle kunna använda kol. Genomgången visade, att endast l a 2 Mton/år efter viss omställning, men utan större ombyggnader, skulle kunna utnyttjas med befintliga utrustningar.

Den svenska industrin är i mycket stor utsträckning baserad på olja som bränsle. En ombyggnad av de befintliga pannanläggningarna från oljeeldning till koleldning är svår och dyrbar att genomföra. I de flesta fall torde en ombyggnad inte vara praktiskt möjlig utan det blir istället fråga om att bygga helt nya anläggningar.

En omställning till koleldning i stor skala torde komma att kräva 8 - 15 år beroende på vilken man ambitionsgrad har.

Koleldade anläggningar kräver större investeringar än oljeeldade anläggningar. För att genomföra ett program

svarande mot att ersätta en årskonsumtion av 10 Mm3 olja

(ca l/3 av den nuvarande oljeimporten) med kol erfordras en merinvestering i anläggningar av storleksordningen 4 miljarder kronor räknat i 1975 års penningvärde. I summan är ej inräknade kostnaderna för ersättning av oljeeldade anläggningar som faller för åldersstrecket under den betraktade tidsperioden. Ej heller är erforderliga investeringar i hamnar och övriga delar av transportsystemet medräknade.

SOU X977: 61 233

3. NULÄGE

En utförlig redovisning av nuläget ges i NE:s rapport Kol i Sverige. Rapporten har utarbetats för NE:s planeringsgrupp för kol (NEPO/K), se bilaga 2.

3.1 Brytning och transport

Stenkol förekommer i sedimentområden i s k flötsar. Kolflötsarnas tjocklek är normalt under 2 m. Beroende på kolflötsens läge i jordskorpan sker brytning i underjordsgruvor eller i dagbrott. Dagbrottens andel i produktionen är stor i Förenta Staterna, Australien och Sovjetunionen medan underjordsgruvorna dominerar i Europa.

På land transporteras kol med järnväg, lastbil, transportband och rörledning.

Huvuddelen av alla landtransporter av kol i världen sker idag med järnväg. Järnvägstransporter av kol kräver stora transportmängder och ett högrationaliserat system.

Rörledningar för transport av kol uppslamat i vatten, s k slurry, börjar komma i bruk för långa avstånd och stora volymer. Sådana anläggningar finns i Förenta Staterna och Australien och ett system är under byggnad i Kanada. I Sverige har intresset för slurrytransporter koncentrerats till malm. Många problem är här gemensamma med slur-

S()Ll|977:6l 234 Nuläge

rytransport av kol.

Tekniken för koltransport till sjöss är konventionell, men moderniseras ständigt. För transporter från Förenta Staterna och Australien till dessa länders marknader i Europa och för transport inom Förenta Staterna utnyttjas stora bulklastfartyg på 40 000 - 100 000 ton. För koltransporter från Polen till europeiska hamnar används fartyg i storleksklassen 5 000 - 25 000 ton.

för 15 000-tonnare är 8-9 m. Sådana fartyg kan Djupgåendet tas in i de flesta av Sveriges viktigare Östersjöhamnar. De största fartyg som idag kan gå i Östersjön är på 70 000 ton.

3.2 Termisk omvandling

av kolet förbränns idag direkt för el- och Huvudparten medan en mindre del utnyttjas för framvärmeproduktion ställning av brännbar gas.

I Sverige kan endast några få anläggningar eldas med kol eller på rimligt sätt ändras till koleldning. Dessa anläggningar eldas normalt med olja. Enheterna för koldrift är i allmänhet små och omoderna.

Gällande bestämmelser rörande kriseldning säger att pannför bostadsuppvärmning skall kunna eldas med anläggningar fast inhemskt bränsle. Detta betyder att vissa möjligheter även skulle finnas att elda med kol och koks. Emellertid är kravet om krisbränsleeldning till följd av disifråga penser och bristande myndighetstillsyn uppfyllt i mycket utsträckning. Skärpta bestämelser vilka gäller begränsad från 1977-07-01 finns i Svensk Byggnorm 76.

Tekniken för direkt förbränning av kol är väl utvecklad

sou 1977:61 Nuläge 235

och har i princip inte ändrats under de senaste 20 åren. Enheterna har dock blivit väsentligt större, effektivare och mer automatiserade. Miljöskyddstekniken har nått en hög nivå. I pannor mindre än 50 har stenkol tidigare

Mwth

eldats på s k wanderrost. Detta kräver sorterade kol. Nyare automatiserade brytningsmetoder medför att denna typ av kol blir sällsynta eller dyrare. Man måste därför räkna med att ny teknik, t ex fluidiserad bädd bör införas för mindre anläggningan

I kolpannor större än 50 brukar kolet eldas i form

Mwth

av pulver. Kolet mals här i kvarnar och tillförs sedan eldstaden. Det finns olika typer av kvarnar och valet dem emellan blir bl a beroende av vilka kolkvaliteter som väntas komma till användning.

Vid förbränning av kol kan man låta förbränningsluften passera genom en fast bädd av kolpartiklar. Detta är vad som sker vid den konventionella rosteldningen. Om lufthastigheten ökas över en viss gräns kommer emellertid kolpartiklarna att säras från varandra och flyta på luften. Man får då en s k fluidiserad bädd (virvelbädd). Denna har goda egenskaper både för förbränning och förgasning av kol, samtidigt som man får möjlighet att binda svavel direkt i bädden genom tillsats av kalk. Tekniken för fluidiserad bädd användes redan på 20-talet för förgasning av kolstybb och senare för bl a förbränning av oljeskiffer.

Den fluidiserade bädden är ganska okänslig för kolets kvalitet, vilket är en viktig egenskap, eftersom man i koleldade anläggningar måste räkna med att använda olika kolkvaliteter. Inblandning av andra bränslen är också möjlig. En 25 hetvattenpanna för direkt eldning av MW: h olika bränslen (dock främst olja) i fluidiserad lågtemperaturbädd uppförs i Enköping.

236 SOU 1977: 61 Nuläge

Utnyttjning av kol i befintliga oljepannor kan ske genom att kolet förgasas varefter gasen förbränns i oljepannans eldstad. Det finns sådana s k gasgeneratorer kommersiellt men kostnaden blir förhållandevis hög. Även tillgängliga, här verkar den fluidiserade bädden vara ett lovande alternativ.

3.3 Miljöpåverkan

Utvinning och utnyttjning av kol påverkar såväl den yttre miljön som arbetsmiljön.

Vid lastning, transport och lagring av kol billossning, das ett fint koldamm, som kan spridas inom anläggningen och till omgivningen. Dammningen kan i stor utsträckning att olika operationer utförs isolerat och begränsas genom inkapslat, eventuellt i samband med vattenbesprutning, ventilation 0 s V .

Vid av kol emitteras bland annat svaveloxider, förbränning kväveoxider, koldioxid, stoft, tungmetaller och aska.

Stoftutsläpp från förbränning av kol kan begränsas genom elektrofilter eller nya typer av textilfilter.

Svaveloxidutsläppen begränsas idag i första hand genom att man använder bränslen med låg svavelhalt. Svaveloxider kan dock även avlägsnas ur rökgasen. Särskilt under senaste årtiondet har ett stort antal processer för detta utvecklats, främst i Förenta Staterna. Härvid har i synnerhet våta metoder baserade på tvättning av gaserna med kalkslam fått tillämpning. Våta metoder ger dock upphov till stora slamängder och deponeringsproblem.

Kväveoxidbildningen kan reduceras genom bl a lågt luftöverskott, rökgasåterföring, tvåstegsförbränning och större

SOU 1977: 61 Nuläge 237

eldstad. I Japan har utvecklats en kalk/kalkstensskrubberanläggning, som samtidigt reducerar svaveloxider och kväveoxider med hög verkningsgrad.

Tungmetallerna som finns i kolet återfinns efter förbränningen i aska och slagg respektive i rökgaserna. En del av tungmetallerna är giftiga, andra cancerogena eller radioaktiva. Kol har hög askhalt jämfört med olja och gas vilket ger upphov till stora avfallsmängder. Deponeringen av avfallet från kolförbränningen måste av ovannämnda skäl tas om hand på ett för samhället godtagbart sätt. I utlandet har utvecklats metoder för att avnyttiggöra fallet. Detta har kunnat användas inom cement- och betongindustrin samt för gipsplattetillverkning och för vägarbeten.

Några metoder att i stor skala reducera koldioxidutsläppen finns inte. Detta är ett generellt problem vid all förbränning av fossila bränslen.

En preliminär utredning om hälso- och miljöeffekter vid utnyttjande av fossila bränslen redovisas för Energi- och miljökommittên under april 1977. En slutgiltig rapport väntas till hösten.

3.4 Ekonomi

Anläggningskostnaderna för koleldade anläggningar är högre än för oljeeldade. Man får dessutom räkna med högre drift- och underhållskostnader. En pannanläggning byggd för eldning med kolpulver kostar ca 70 - 100 Z mer än en med samma kapacitet byggd för enbart oljeeldning. Dessutom tillkommer kostnad för bränsle- och askhantering. Kol måste därför vara relativt sett än olja om billigare det skall vara ekonomiskt motiverat att införa kolteknik i Sverige. Skillnaden i bränslepris till kolets förmån

238 SOU 1977: 61 Nuläge

bör vara minst ca 2-4 kr/GJ (7-15 kr/Gcal), beroende på anläggningens storlek och utnyttjningstid.

3.5 Forskning och utveckling

Inom stenkolsområdet pågår FoU-arbeten främst i länder med egna stora stenkolstillgångar. Insatserna inriktas främst på brytning av kolet samt förbränning. Ny teknik inom dessa områden kan samtidigt lösa miljöproblem. Omfattningen av de satsningar som görs på kolteknik ( av offentliga organ ) i olika länder framgår av följande tabell:

Forskning och utveckling, Mkr/år

SOU 1977: 6| 239

4. STATSMAKTERNAS FÖRESKRIFTER

I energipropositionen för 1975/76 - 77/78 säger före-

draganden (bilaga l, sid 451):

Organiska bränslen som ersättning för olja

EPK har som mål för detta delprogram angivit att utveckla teknik för utnyttjande av organiska bränslen som substitut för olja vid värmekraftproduktion, i industriella processer och i form av flytande bränslen, bl a som drivmedel. Många av de arbetsuppgifter som är hänförliga till programmet karaktäriseras av gemensam teknologi vad avser förbrännings- och förgasningsteknik samt kolvätekemi.

Inom delprogrammet behandlas bl a nyttiggörande av kol, torv och skiffer, förbrännings- och förgasningsteknik, avfallsutnyttjande, konvertering av gas till metanol, framställning av metanol ur biosystem samt energiodlingar.

Kolteknik och därmed sammanhängande förbränningsoch förgasningsteknik är föremål för mycket stora utländska satsningar bl a i Förbundsrepubliken Tyskland och Förenta staterna. Jag ansluter mig till EPK:s uppfattning att målet för svenska insatser bör vara att aktivt följa utvecklingen inom området i syfte att kunna utvärdera framstegen. För svenskt vidkommande gäller enligt min uppfattning att söka utveckla miljövänlig förbränningsoch förgasningsteknik för olika typer av organiska bränslen samt konverteringsmetoder för ett om möjligt flexibelt utnyttjande av alternativa bränsleslag. På kort sikt bör insatserna dock främst inriktas på att följa den internationella utvecklingen av miljövänlig hanterings- och förbränningsteknik i huvudsak för kol men även för andra bränslen. Inom detta område torde, som EPK har föreangivit, ligga behov av medel för prototyp- och demonstrationsanläggningar i relativt stor omfattning. Medel härför bör anvisas inom ramen för Stöd anslaget

240 Statsmakternas föreskrifter SOU 19777: 61

till energibesparande åtgärder inom näringslivet m m .

För budgetåret 1975/76 beräknar jag för förevarande delprogram 9 milj. kr. För treårsperioden 1975/76l977/78 uppskattar jag den erforderliga insatsen till ca 30 milj. kr.

I regleringsbrev för 1975/76 föreskrivs: Inom delprogrammet Organiska bränslen har beräknats 2 000 000 kr för i första hand forskning rörande energi ur biosystem. Beslut om stöd härför skall fattas efter samråd med statens natur-

vetenskapliga forskningsråd.

I budgetpropositionen för 1976/77 säger föredraganden (bilaga 15; sid 239).

Organiska bränslen som ersättning för olja

För budgetåret 1975/76 har hittills anvisats 9 milj. kr. Häri har då också inbegripits 2 milj. kr. avsedda: i första hand för forskning rörande energi ur bi0sys-tem (NU 1975:30 s. lll, rskr 1975:202). Vidare bör, som jag angav tidigare vid min behandling av program 2, till delprogramet hänföras 1 milj. kr. som inom program 2 anvisats som del av statens bidrag till Svensk Metanolutveckling AB för 1975/76.

Vid min behandling av detta delprogram i prop. 1975: 30 angav jag bl a (bil.l s. 453) att eventuella f0rsknings- och utvecklingsinsatser beträffande utnyttjan-de av det organiska energiinnehållet i de svenska skiffrarna måste vara avhängiga av ett beslut om utnyttjande av skifferns uraninnehåll. Jag beräknade i avvaktan på ställningstagande i den sistnämnda fråganx inga särskilda medel för forskning om skifferutnyttjande. Jag är inte heller i dag beredd att göra dettai. För det fall att det programansvariga organet, nämnden för energiproduktionsforskning, skulle finna det angeläget att trots detta stödja vissa inledande arbeten rörande utvinning av det organiska energiinnehållet i svenska skiffrar bör stöd dock kunna få med-ges inom ramen för tillgängliga medel till förstudierav begränsad karaktär. Jag har härvid räknat med att de miljömässiga konsekvenserna av åsyftade projekt särskilt beaktas.

SOU 1977: 61 statsmakterna.: föreskrifter 241

Jag beräknar medelsbehovet för delprogrammet under budgetåret 1976/77 till 11,3 milj. kr.

I regleringsbrev för 1976/77 föreskrivs: Inom delprogrammet Organiska bränslen har beräknats minst 2 000 000 kr

för i första hand forskning rörande energi ur biosystem.

Beslut om stöd härför skall fattas efter samråd med statens naturvetenskapliga forskningsråd.

I budgetpropositionen för 1977/78 säger föredraganden (bilaga 17, sid 271):

Organiska bränslen som ersättning för olja

För treårsperioden - 1975/76 1977/78 har beräknats sammanlagt 36 milj. kr. Härav har hittills anvisats 20,8 milj. kr jämte 1 milj. kr som utgick budgetåret 1975/76 under programmet Energianvändning för transporter och samfärdsel.

Jag beräknar för budgetåret 1977/78 medelsbehovet till 14 milj. kr. därvid Jag räknar med insatser utöver nämndens främst inom områdena förslag torv, energi ur biosystem och förbränningsteknik.

SOU 1977: 61 243

5 . LÅNGS IKTSBEDÖMNING

5.1 kol - Utbytbarhet olja

Den svenska energiförsörjningsstrukturen bestäms såväl på kort som medellång sikt främst av tillgången på olja och uran samt hur kärnkraftenk0mmer att utnyttjas. Ju större begränsningarna i utnyttjningen av denna bedöms bli, desto angelägnare är det att utveckla en för våra förhållanden anpassad kolteknik.

Oljan spelar idag en dominerande roll i den svenska energiförsörjningen. Flera bedömningar visar på en begynnande oljebrist senast inom 15 - 25 år. Kol och andra fossila och organiska bränslen måste därför ses i första hand som ersättning för olika petroleumprodukter. De viktigaste petroleumprodukterna inom energiområdet är - lätta destillat (bensin, för och fotogen flygplansmotorfordonsdrift m m)

- mellandestillat (dieselolja, tunn eldningsolja som används för tyngre motorfordon och mindre och medelstora ång- och värmepannor) samt

återstodsoljor (tjock eldningsolja med användning i kraftverk, värmeverk och större industripannor).

Det torde kunna utvecklas både förbränningsteknik och kemiska omvandlingsmetoder och systemlösningar, som möjliggör att kol på längre sikt skall kunna ersätta praktiskt taget alla de oljeprodukter, som ingår i 1970-talets svenska energiförsörjningssystem.

244 SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning

Man måste emellertid räkna med att många ersättningsprodukter inte är vätskor, utan fasta bränslen (koksåterst0der) och gaser av olika kvaliteter. Var och en av dessa produkter komer att kräva egna hanterings- och nyttjandesystem.

Hela detta problemkomplex, i synnerhet olika systemfrågor i samband med kolutnyttjande, är i allt väsentligt outrett för vårt vidkomande. Det framstår därför som ytterst angeläget att få verkningarna av en sådan utveckling klarlagda.

Ett av huvudproblemen vid minskad oljetillförsel är, hur man skall kunna elda andra bränslen i eldstäder ursprungkonstruerade för endast olja. En metod för detta ligen är att förgasa kol och elda gasen i den aktuella eldstaden_

En annan väg att minska behovet av olja för befintliga pannor kan vara att i befintliga eller specialkonstruerade brännare elda en suspension bestående av kol och olja.

För motorfordons- och flygplansdrift har olja än så länge unika egenskaper och saknar egentlig konkurrens. Oljeprodukter som används inom detta område betalas också högt. Det torde i allt större utsträckning bli behovet av motorbränslen, som bestämmer volymen av den totala råoljeut- Med nuvarande sammansättning av raffinaderikavinningen. paciteten i världen fås överskott av återstodsolja, vilket i sin tur innebär en prispress på denna produkt och ett relativt kraftigt gap mellan priset på lätta destillat och återstodsolja. Detta prisgap är redan nu tillräckligt stort för att motivera införandet av katalytisk krackning vid allt fler raffinaderier. Krackningen innebär att återstodsoljan bryts ned till lättare destillat och petroleumkoks.

Utvecklingen kan väntas ge knapphet och stigande priser för tjockolja redan under 1980-talet. Prishöjningarna

SOU 1977: 61

Långsiktsbedömning 245

väntas därefter accelereras under 1990-talet till följd av en mer allmän oljebrist. Den helt dominerande volymen av oljeprodukter kan då komma att gå till den kemiska industrin och transportsektorn. En tilltagande knapphet skapar ökad efterfrågan på effektivare och baenergiteknik nar vägen för utveckling av nya drivmedel.

Kolpriserna kommer den närmaste framtiden sannolikt att regleras på helt marknadsmässiga grunder. Liksom hittills torde det komma att finnas två en för slags marknader, s k spot-köp, där stora prissvängningar kan väntas, och en marknad för långtidsköp, som torde få stabilare karaktär med möjlighet till garanterad marginal mot tjockoljepriser. På något längre sikt (lO-15 år) är det inte osannolikt att mellan kolkopplingen och tjockoljepriser försvinner eller i varje fall försvagas. kommer Kolpriset då att styras förhållandevis av konkurrensjälvständigt sen mellan kolproducenterna. Priset väntas på tjockolja stiga i takt med att den kommer under inflytande av prisbildningen på motorbränslen.

5.2 Utvecklingshinder

Tillgången på kol bedöms såväl idag som på något längre sikt vara god och torde inte innebära benågon väsentlig gränsning av Sveriges möjligheter att öka stenkolsutnyttjandet. Skulle emellertid huvuddelen av de oljeimporterande länderna i stor skala söka övergå från till olja kol, kan efterfrågan komma att överstiga tillgången, med åtföljande leveransproblem och prisuppgång.

De länder varifrån kan köpa stenkol är i första Sverige hand Förenta Staterna, Australien, Kanada, Sydafrika, Polen och Storbritannien. officiella skall Enligt planer man där ytterligare utöka brytresurserna. Expansionstakten i vissa producentländer beror dock bl a av finansi-

SOU 1977: 61

246 Långsiktsbedömning

eringssituationen, varför man kan behöva räkna med att långsiktiga kontrakt i vissa fall kan komma att innebära krav på att köparna direkt eller indirekt måste bidra till i nya gruvor, dagbrott m m. En annan fakinvesteringarna tor av betydelse är i vilken takt man lyckas lösa arbetsmiljöproblemen, speciellt i underjordsgruvorna.

Kolutnyttjande i Sverige innebär tekniska problem både vad av kolet och dess omvandling. Vi sakgäller hantering nar såväl egentliga kolhamnar som transportsystem för idag distribution av kol. Vidare finns få anläggningar av någon betydelse som kan nyttiggöra kol. De processer som kan vara lämpade för svenska förhållanden torde huvudsakligen vara likartade dem man använder sig av och utvecklar internationellt. Detta innebär dock inte, att Sverige utan vidare skulle kunna köpa paketlösningar utomlands och avvakta den som bedrivs där. Vårt beutvecklingsverksamhet roende av kol med skiftande kvalitet samt önskimporterat värdheten av att anläggningarna kan eldas även med inhemska bränslen, motiverar ett utvecklingsarbete inriktat på att finna för Sverige optimala processer. Den generella att en effektiv upphandling förutsätter en god regeln kompetens förvärvad genom utvecklingsarbete gäller givetvis också för kolområdet.

Kolanvändning innebär en belastning på såväl extern som intern miljö. I många fall är man ännu inte säker på de verkliga effekterna av kolanvändning jämfört med andra fossila bränslen. Det kan gälla tungmetallutsläpp med rökoch urlakning av deponerad aska och slam. I andra gaserna fall har man dock sedan länge känt till verkningarna och sökt utveckla emissionsbegränsande teknik. När det gäller avfallshanteringen, kan mängden aska, slagg och gips genom sin blotta storlek göra anspråk på sådana deponeringsarealer, som i sig begränsar kolets möjligheter. Erfarenheter från utlandet pekar emellertid på att stora delar av avfallet kan nyttiggöras.

Långsiktsbedömning 247 SOU 1977: 61

Ytterligare dokumentering av riskerna, vidareutveckling av redan etablerad miljöskyddsteknik och satsning på ny konverteringsteknik som förenklar och förbilligar miljöskyddsinsatserna är därför önskvärda.

5.3 Utvecklingsmöjligheter

I ett kort (1978-1985) måste anläggningar och perspektiv för kolutnyttjande byggas med dagens tekkringutrustning nik. Insatserna bör koncentreras på att i anslutning till konkreta projekt förbättra denna teknik och anpassa den till våra förhållanden och krav på miljöskydd. Vidareutav detta slag ingår dock ej i det statliga enerveckling

giforskningsprogrammet, utan ankommer på energiproduktions-

systemets övriga parter.

I ett medellångt perspektiv (1985-2000) bör nya tekniska för ur kol kunna utvecklas, som system energiutvinning nuvarande och kommande miljökrav och är komtillgodoser mersiellt acceptabla. Insatserna bör i första hand vara ett komplement till de utländska med speciell inriktning på kolutnyttjandet i Sverige.

För att skapa en grund för fortsatt verksamhet måste utoch systemstudier genomföras inom de närmaste redningar som klarlägger hur kol kan nyttiggöras i Sverige, åren, hur införande av kol i Sverige kan ske samt vilka långsiktiga forsknings- och utvecklingsinsatser som erfordras.

Det är uppenbart att ett svenskt kolutvecklingsprogram kan drivas effektivast om det kan ske i anslutning till att komer till stånd. NE en ny, större kolanläggning därför kraftindustrins planer med stort intresse. följer Initiativet till ett avseende ett kolutbyggnadsbeslut eldat kraft- eller kraftvärmeverk måste emellertid komma från kraftindustrin eller från statsorgan utanför antingen

248 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

energiforskningsprogramet.

NE:s insatser gällande kolteknik i ett kortare tidsperspektiv inriktas främst på utredningar och kompetensutveckling. Skulle beslut fattas om byggnation av en ny, större kolanläggning komer ansvaret för utrednings- och utbildningsverksamheten naturligt att övergå till kraftindustrin. Vissa kompletterande insatser från NE:s sida kan dock bli aktuella.

Ett svenskt kolutvecklingsprogram indelas lämpligen i följande områden:

- Utredningar, systemstudier och utbildning - Transport, hantering m m - Tekniska processer - Miljöskydd

Nedan diskuteras målsättning och innehåll för de fyra delområdena.

A Utredningar, systemstudier och utbildning

Målsättningen för av NE initierad utredningsverksamhet inom kolområdet är, att klarlägga förutsättningar för köp, transport, lagring och beredskapshantering av kol. Dessa utredningar bör bedrivas i nära samverkan med övriga kolintressenter och även i vissa fall övertas av dem. Vidare bör en detaljerad inventering genomföras av den forskningsoch utvecklingsverksamhet som utomlands bedrivs inom kolområdet.

Systemstudier bör bedrivas, syftande till en bättre kunskap om kolets tänkbara, framtida roll i den svenska energiförsörjningen. Det är av vikt att anlägga ett långsiktigt perspektiv och därvid förutsätta en storskalig

1977; 51 Långsiktsbedömning 249 sou

övergång från olja till kol.

En utbildningsverksamhet, syftande till utveckling av inhemsk kompetens inom kolområdet, är av vikt. Utöver den kompetensutveckling som blir resultatet av egna utrednings- och utvecklingsprojekt, är det väsentligt att svenska forskare och tekniker bereds tillfälle att delta i IEA-samarbete och andra internationella aktiviteter.

B _Iransportl hantering m m

Mot bakgrund av de allmänna utredningarna om förutsättningarna för införsel av kol till Sverige är det väsentligt att få transportproblemen närmare belysta. Såväl transoceana koltransporter som transporter och hantering inom Sverige är därvid av vikt.

En aktuell utveckling av transport- och hanteringssystem anpassade till de svenska kraven bör ske efter studier av ovan nämnt slag.

C 2e52i§Ee_2:9ss§§sz

Ett betydande utvecklingsarbete kommer att erfordras såväl internationellt som nationellt för olika tekniska processer. För svenskt vidkommande måste inventeras vilka tekniska processer, som är aktuella i ett eventuellt större svenskt kolsystem.

Forskning och utveckling bör i första hand bedrivas med målsättningen att anpassa den internationellt mest avancerade tekniken till svenska förhållanden. Speciellt bör nämnas möjligheten till utnyttjande även av inhemska bränslen i primärt koleldade anläggningar.

SOU 1977: 61

250 Långsiktsbedömning

Studier bör genomföras av framtida kolkraftverk, och andra kolanläggningar, med idag ej internationellt, kommersiellt tillgänglig teknik syftande till klarläggande av anläggningsutformning, miljöeffekter och kostnadsbild.

D Miliêâkxéé

medför bl a att nya system måste utvecklas Miljöhänsynen och befintliga förfinas för att omhänderta aska, slagg och andra restprodukter och för att reducera utsläppen av skadliga ämnen med rökgaserna.

Primärt krävs forskningsinsatser för att skapa kunskap om kolets miljöeffekter. Därefter erfordras utveckling av ny teknik för reducering av skadliga miljöeffekter, denna utveckling bör ske med beaktande av industrins verksamhet.

5.4 Utvecklingsförlopp

Kolteknikens utveckling kan beskrivas med nedanstående som visar olika områdens status och prognos. Med tabell, kommersiell menas att tekniken nått den nivå där energiproduktionssystemets parter tar över, detta behöver givetvis inte att tekniken introduceras i stor skala i betyda Exempelvis kan våra speciella förutsättningar med- Sverige. föra att teknik som är lönsam i kolprodocerande länder är helt olönsam här.

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 251

T‘d? - 1985 1985-2000 2000 -

period

Kolpulver Kommersiell

Bränsle- Utprovas för blandningar stora och medelstora anläggningar Kommersiell

Metanol ur Utveckling Demonstrakol tionsanläggn. Komersiell

Rökgasrening Kommersiell

Fluidiserad Utveckling, Demonstrationsbädd demonstra- anläggn. för tionsanläggn. större kraftför industri- verk. anläggn. Kommersiell

Lågvärdesgas Utveckling, Kommersiell demonstrationsanläggn.

Högvärdesgas Utveckling Utveckling, demonstrationsanläggn. Kommersiell

MHD Utveckling Utveckling, demonstrationsanläggn. Kommersiell

Planeringsgruppen har identifierat följande teknikgrenar, som utvecklingen kan komma att inriktas på.

252 Långsiktsbedämning SOU 1977: 61

Process Tekniskt Första kommergenombrott siella anläggn. ungefär år i drift ungefär år.

A. Konvertering till el och värme. 1. Kolpulver (inkl avsvavling och stoftavskiljn) Finns Finns

. Avancerad f1uidi- 1982 1985 serad bädd

. Fluidiserad bädd 1980 1985 med gasturbin

- AVanC.f1uidiserad 1985 1990 bädd (övertryck, kombinerad cykel)

. MHD (gaskonvertering 1990 1995 efter direkt förbränning)

B. Konvertering till bränslen. 1. Kolpasta med olja 1980 1983 eller vatten som bärare

. Lågvärdesgas från 1982 1988 förgasning i fluidiserad bädd

. Mellanvärdesgas 1985 1990 + koks via fluidiserad bädd

. Högvärdesgas 1985 1995

. Solvent Refined 1985 1995 Coal

. Förvätskning 1985 1995

SOU 1977: 6l 253

6. INSATSPLAN

6.1 Insatsförutsättningar

Flera av de insatser som ovan bedömts som angelägna inom koltekniken är ej speciella för kol. Projekten kan därför utvidgas att omfatta även andra fossila bränslen. Den del av programmet som främst avser grundläggande processer för omvandling av kolråvaran har i stor utsträckning

förts till programmet fnergiproduktionsteknik. I kolpro-

grammets insatsplan behandlas förbränningsteknik därför endast om det är så motiverat av särskilda skäl.

I främst Västtyskland, Storbritannien och Förenta Staterna finns flera forsknings- och utvecklingsinstitutioner, kommersiella innovationsföretag, konsultföretag och industrier som arbetar med kolteknik. Huvudparten av tillverkningsföretagen är med sina resurser inriktade på utveckling och förfining av den konventionella koltekniken, vilken för svenskt vidkommande kan utnyttjas om den anpassas till våra förhållanden.

Samarbetet inom International Energy Agency, IEA, har redan resulterat i samarbetsprojekt. Sverige deltar genom NE i några av dessa. Det är värdefullt att följa och deltaga i IEA-samarbetet. Detta ger nämligen förutsättningar för insyn i och kontakt med sådana länder som har eget kol och som nyttjar det i betydande grad.

Våra svenska kolforskningsresurser omfattar institutioner vid de tekniska högskolorna samt industrier. Högskoleinstitutionerna har på sina program forskning och utveckling av förgasnings- och förbränningsprocesser. Några av

254 I nsatsplan

institutionerna har även inriktat sig på energitekniska systemstudier. Högskoleresurserna idag omfattar emellertid endast omkring tjugo personer.

Utveckling bör efter att ha lämnat grundforskningsstadiet företrädesvis bedrivas inom organisationer som är lämpliga för utveckling av teknik i halvstor skala. Det finns ett begränsat antal utvecklingsföretag inom landet som kan sättas in i arbete i detta skede. Resurserna hos tillverkningsföretagen är begränsade och de företag som är engagerade i koltekniska problem bedriver idag dessa som en sidoverksamhet.

En slutsats är att de inhemska personella och institutionella resurserna som finns tillgängliga för koltekniska problem är knappa. Detta medför att utbildning måste genomföras parallellt med att teknisk utveckling på kolområdet bedrivs.

6.2 Pågående verksamhet

I bilaga 1 redovisas de projekt NE för närvarande stöder. Projekten speglar närmast vilka ansökningar och förslag som hittills nått NE och är i dagsläget inte ett uttryck för en systematiskt initierad projektverksamhet.

Tyngdpunkten inom NE:s pågående insatsprogram har hittills legat på planerings- och utredningssidan, främst genom den verksamhet som bedrivits inom NE:s planeringsgrupp för kol (se bilaga 2) och de olika insatser som knutits till detta arbete. Det hittillsvarande resultatet härav sammanfattas i rapporten K01 i Sverige, vilken utkommer till hösten 1977. Betydande ytterligare insatser av samma slag krävs dock innan en fast grund finns för ett omfattande insatsprogram.

Insatsplan 255 SOU 1977: 61

Stor vikt har hittills lagts vid att ta till vara de möjligheter som IEA-samarbetet öppnat. NE har gått in i samarbetet i projekten Coal Information Service och Economic Assessment of Coal. Ett aktivt deltagande i dessa, bl a genom att placera svenska tekniker i projektgrupperna i England, pågår och planeras.

6.3 Insatsstruktur och programfaser

av NE:s insatsprogram för kol måste ske med Uppläggningen hänsynstagande till flera faktorer. Det är till en början att det planeringsarbetet slutförs. En angeläget pågående måste ske till den framtida energipolitiken i anpassning landet. Utvecklingen kan koma att forceras i förhållande till dagens läge genom ett energipolitiskt beslut att satsa och/eller genom att någon eller några stora på kol kraft- ocbvärmeproducenter beslutar uppföra stora koleld- Detta innebär emellertid att ade anläggningar. samtidigt intressenter utanför energiforskningsprogrammet övertar huvudansvaret för kolteknikens vidare utveckling.

Den insatsstruktur NE valt för kolprogrammet sammanfaller med vad som tidigare redogjorts för i långsiktsbedömningen:

- och utbildning Utredningar, systemstudier - m m Transport, hantering Tekniska processer - Miljöskydd

En strikt gränsdragning mellan insatsområdena låter sig inte p g a problemens art, exempelvis återfinns göras miljöskyddsaspekter såväl inom transport- som processområdet.

256 Insatsplan SOU I977: 61

6.4 Utvecklingsprojekt

Som nämnts är flera av de föreslagna kolprojekten sådana att den utvecklade tekniken kan utnyttjas för flera olika bränslen. Av detta skäl beskrivs i ett samlat NE-program, Energiproduktionsteknik, utvecklingsinsatser för t ex fluidiserad bädd, MHD, förbränningsteknik m m.

De utvecklingsprojekt som förs fram nedan är sålunda sådana som med fördel kan hänföras till området kol.

A. Utredningar, systemstudier och utbildning

Från hösten 1976 har verksamheten inriktats på att få fram en allsidig rapport om kol och dess framtida användningsmöjligheter i Sverige. Den fortsatta verksamheten avses följa de allmänna riktlinjer som angavs i avsnitt 5.3.A och innefattar följande delprojekt:

- En fortsatt insamling, bearbetning och utvärdering av bakgrundsmaterial rörande kolmarknad och kolteknik.

- En inventering utförs för att utröna läget beträffande kolprojekt som genomförs i utlandet. Detaljgranskning kommer att ske av i vad mån dessa projekt är av intresse för Sverige, om resultaten av arbetena kan ställas till svenskt förfogande, om kompletterande studier kan ske som syftar till att anpassa projektet till svenska förhållanden och om bidrag eller personell medverkan kan leda till att projektets värde för Sverige ökar.

- av vilka delar Analys i kolförsörjningskedjan som Sverige ekonomiskt skall engagera sig i.

sou 1977; 61 Insatsplan 257

- av var kol från ekonomisk bäst Analys synpunkt kan förädlas jämte inventering av lägen där kolkombinat är möjliga i Sverige.

- Plan för införande av kol i Sverige. Häri inbegrips alla de undersökningar som är nödvändiga för att klarlägga förutsättningarna för koletablering på skilda platser i landet. Planen är en vidarebearbetning av det arbete som inletts i rapporten Kol i Sverige. Målet är att skapa systemlösningar som möjliggör att kol på längre sikt skall kunna ersätta huvuddelen av de oljeprodukter som ingår i dagens energiförsörjningssystem.

- Stöd till svenska forskare och tekniker för medverkan i internationella forsknings- och utvecklingsprojekt inom kolområdet.

B. Transporter; hantering m_m

Bland angelägna projekt inom området må nämnas:

i - att fö-

Undersökning av möjligheterna och hindren k ra transoceant kol till Sverige; kan omlastning s i kontinenthamn vara ett alternativ? Vilka fartygstyper (pråmar, självlossande fartyg m m) kan komma ifråga?

Ä - av stor kolhamn Studier av Uppförande i Sverige. när och var sådan hamn kan realiseras.

- och lossning Analys av möjligheterna för lagring av kol vid kustförlagt kraftvärmeverk.

258 Insalsplan SOU 1977: 61

- Analys av systemet för inlandstransporter rörande t ex transport av stora kvantiteter kol till stort kraftvärmeverk.

C- Ts52i§E2_259s2§§s:

Huvuddelen av de tekniska processer som är aktuella i kolär av generell natur och behandlas därför inom sammanhang NE-programmet Energiproduktionsteknik. De projekt som är aktuella inom kolprogramet är följande:

- avseende vilka kemiska som kan Analys produkter utvinnas ur kol.

- av det internationella läget avseende Uppföljning kolraffinering.

- av olika för Utveckling slags kolpastor, lämpade förbränning i konventionella pannor.

- Förstudier av framtida kraft- och kraftvärmeverk eldade med kol.

D Miliêâåxéé

Flera av de kolprocesser som Sverige kan tänkas införa erfordrar att dessas miljöpåverkan studeras. Detta är en uppgift under de närmaste åren. De områden som angelägen närmast behöver studeras är rökgasutsläpp samt egenskaperna hos aska och slagg från koleldade anläggningar.

- Vid förbränning av fossila bränslen bildas olika nitrösa gaser, vilkas halt önskas hållas låga. Principerna för att minska denna s k är

NOX-halt

SOU I977: 6| lnsatsplan 259

kända. Det är emellertid angeläget att undersöka om kravet på låga halter i rökgaserna kan le- NOXda till ändrade förhållanden vad gäller bildning av andra förbränningsprodukter som slagg, flygaska, svaveloxider och koloxid.

- Vid emitteras även andra ämnen, såkolförbränning och olika kolsom kologener, tungmetaller slags väten. Fortsatta studier erfordras för att kartlägga omfattningen och effekten av sådana emissioner.

- av kol medför vidare utsläpp av aska Förbränning och andra Dessa ämnens inverkan restprodukter. på flora, fauna och människa är ännu ej klart utredd, varför behovet av sådana kartlägganden är påtagligt. Deponeringen av aska, slagg m m kan skapa problem som delvis kan lösas om man kan finna användningsområden för restprodukterna.

- Hanterandet av kol innebär påverkan på miljön. För svenskt vidkommande är det motiverat att studera riskerna i samband med kolhantering i hamnar m m, koldammningens effekter på människan, olika ämnens effekter m m. allergiframkallande

6.5 Medelbehov på olika ambitionsnivåer

kan tre ambitionsnivåer för l978/79- I dagsläget perioden 80/81 ställas upp.

Ambitionsnivå l Utredning, teknikstudier och internationellt samarbete.

260 Insatsplan SOU I977: 61

Ambitionsnivå 2 Teknikutvecklingsprojekt

Ambitionsnivå 3 Utveckling och försök

En detaljplanering av dessa alternativ pågår och kommer att fortsätta innevarande ut. treårsperiod

I nedanstående sammanställning har hur medelsuppskattats behovet under åren - 1978/79 1980/81 fördelar sig på de fyra delområdena för de tre ambitionsnivåerna.

Nivå l Nivå 2 Nivå 3

sou 1977: 61 261

Bilaga 1

Projektförteckning - Kol

NE:s pro- Projektnamn Projektledare jektnr Projektstödbelopp Stödmottagande institution

3061 Oll Deltagande i internationellt NCB (IEA) Services samarbete gällande inf rma- National Coal Board tionsservice inom kolområdet England Ca 60 000 kr per år

3061 021 Deltagande i internationellt NCB (IEA) Services samarbete gällande ekonomis- National Coal Board ka bedömningar och analyser England inom kolområdet Ca 45 000 kr per år

3061 032 Utveckling av komplett Ing 0 Siwersson system för användning av AB Carbogel kol i form av kolpasta vid Helsingborg termisk energiomvandling Etapp 1 150 000 kr Etapp 2 600 000 kr

3061 041 Tungmetaller i kol Civing Gun Lövblad 100 000 kr Institutet för vattenoch luftvårdsforskning Göteborg

3061 061 Bestämning av specifika Prof C Brosset s-värden hos olika typer Institutet för vattenav fossila bränslen och luftvårdsforskning 102 450 kr Göteborg

3061 072 Uppdrag till Ãngpanneföre- Civing U Norhammar ningen gällande planerings- Ångpanneföreningen gruppen för kol och rappor- Stockholm ten Kol i Sverige Etapp 1 290 000 kr Etapp 2 375 000 kr

3061 081 Luftvårdsproblem vid han- Civing Gun Lövblad tering och lagring av sten- Institutet för vattenkol och luftvårdsforskning 20 000 kr Göteborg

262 Bilaga l SOU l977: 6|

NE-pro- Projektnamn Projektledare jektnr Projektstödbelopp Stödmottagande institution

3066 021 Utveckling av metod att Doc B Kjellström förgasa finmalet kol i Nordisk Fluidbäddsnabb svävbädd till varm förgasning gas för direktförbränning c/0 AB Fjärrvärme 1 A00 000 kr Stockholm

SOU 1977: 61 263

Bilaga 2

PLANERINGSGRUPPEN FÖR KOL, NEPO/K

Ledamöter

Direktör Nils Starfelt ordförande Docent Josef Braun Civilingenjör Lars Chambert Byråchef Nils-Gustaf Danielson Överingenjör Arne Gustavsson Direktör Bengt Hedenström Byrådirektör Folke Larsson Direktör Gösta Luthman Civilingenjör Ulf Norhammar Civilingenjör Helge Robertsson Direktör Tom Rydberg Överingenjör Inge Wernius

NE: s programledning

Byrådirektör Per Johan Svenningsson Byrådirektör Kurt G Borgne (bitr)

Plan för NE~programmet FISSION

SOU 1977: 61 267

Innehållsförteckning

Sid

1. GRUNDIDE OCH OMRÅDESAVGRÄNSNING 269

2. ENERGIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG 271

3. NULÄGE I SVERIGE 273

4. STATSMAKTERNAS DIREKTIV 275

5. LÅNGSIKTSBEDÖMNING 281 5.1 Utvecklingstendenser 283 5.2 Reaktorer 285 5.2.1 Lättvattenreaktorer 285 5.2.2 Bridreaktorer 286 5.2.3 Högtemperaturreaktorer 288 5.2.4 Tungvattenreaktorer 291 5. 2.5 Lättvattenbridern 292 5.3 Bränslecykeln 293 5.3.1 Urananrikning 293 5.3.2 Utnyttjande av Iågvärdiga uran- 295 tillgångar 5.3.3 Andra bränslecykler 295 . 5.3.4 Upparbetning och avfallshantering 297 5.3.5 Plutoniumåterföring 298 5.3.6 Denaturering av fissilt material 299 5.4 Slutsatser 299

6. INSATSPLAN 301 6.1 Insatsstruktur 301 6.2 Kärnkraften i samhället 30? 6.3 Reaktorer 302 6.3.1 Lättvattenreaktorer 302 6.3.2 Värmereaktorer 305 6.3.3 Framtida reaktorer 307

a

å

i

§___1

268 Innehållsförteckning SOU 1977: 61 Sid 6.4 Bränslecykler 308 6.5 Ambitionsnivåer 310 6.6 Medelsbehov 311

sou 1977: 61

1. GRUNDIDE OCH OMRÅDESAVGRÄNSNING

Grundidên för programmet liksom för övriga är NE-program att bidraga till underlaget för och genomförandet av statsmakternas energipolitik. Denna grundidê består oberoende av den utsträckning i vilken den framtida energiförsörjningen komer att baseras på kärnkraft. Den förda energipolitiken blir däremot avgörande för programmets omfattning och ambitionsnivå.

Grundidên är ett uttryck för att kärnkraften bedömningen kommer att spela en stor roll för den globala energiförsörjningen. Dess utveckling kommer därför att påverka och påverkas av utnyttjandet av andra storskaliga ersättningar för olja.

Programmets forsknings-, utvecklings- och utredningsinsatser syftar därför till stor del till att och upprätthålla utveckla en kompetens i Sverige för av kärnkrafbedömning tens möjligheter och begränsningar i ett svenskt och ett internationellt perspektiv som ett led i allmänna energipolitiska bedömningar. Programmet innefattar därutöver insatser som föranleds av existerande kärnkraftdrift.

Inom programmet bör avgränsningar ske mot andra statliga organs verksamhet inom området. Vidare bör avgränsning ske mot kraftindustrins och den utrustningstillverkande industrins insatser.

SOU 1977: 61 271

2. ENERGIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG

Fissionsenergins bidrag till den framtida energiförsörjningen bestäms i första hand av statsmakternas kommande energipolitiska beslut. Bidragets storlek vid viss tidpunkt kan därför f n inte anges.

De tekniska och ekonomiska möjligheterna och begränsningarna för utbyggnad av kärnkraft i Sverige är i huvudsak desamma som i andra industrialiserade länder. Sverige förfogar dock över avsevärda tillgångar av uran. I princip skulle dessa med utnyttjande av dagens lättvattenreaktorer och utan upparbetning kunna producera 12 000 TWh elektricitet. Denna uppskattning utgör ett räkneexempel och tar inte hänsyn till de restriktioner som kan läggas på ett utnyttjande av de inhemska urantillgångarna.

SOU 1977: 61

3. NULÄGE I SVERIGE

Sex kärnkraftaggregat har tagits i bruk i Sverige och levererar ca 20% av elproduktionen. Ytterligare sex aggregat befinner sig i olika uppförandestadier varav två i ett långt framskridet skede.

Den svenska kärnkraften i huvudsak bygger på inhemsk teknik. Av de 13 reaktorer som ingick i 1975 års energipolitiska beslut är 9 beställda av Asea-Atoms fabrikat. Asea- Atom tillverkar också bränslepatroner till de svenska reaktorerna.

Forsknings- och utvecklingsarbete inom fissionsområdet bedrivs i första hand av AB Atomenergi, Asea-Atom och kraftindustrin. Staten svarar i form av direkta anslag eller genom stöd till samarbetsavtal för en stor del av finansieringen av denna forskning. Kärnkraftföretagen finansierar en stor del av forsknings- och utvecklingsarbetet beträffande reaktorsäkerhet och kärnbränslesäkerhet.

SOU 1977: 61 275

4. STATSMAKTERNAS DIREKTIV

Statsmakterna har i energipropositionen (1975:30), i budgetpropositionerna 1975/762100 och 1976/77:lOO samt i regleringsbreven 1975/76 och 1976/77 meddelat utförliga direktiv beträffande delprogrammet Fissionsenergi. I det följande återges endast direktiven beträffande NE:s programansvar, medelstilldelning och struktur för delprogrammet samt beträffande vissa gränsdragningsfrågor.

Beträffande NE:s programansvar anför föredraganden i energipropositionen (1975:30)

Jag biträder departementspromemorians förslag och förordar att en nämnd för energiproduktionsforskning inrättas den 1 juli 1975 i huvudsaklig överensstämmelse med vad som anförts i promemorian. Nämnden bör sålunda få ansvaret för programmet Energiproduktion med undantag för den forskning rörande kärnkraftens säkerhetsfrågor som i enlighet med vad jag senare kommer att föreslå bör vila på statens kärnkraftin-

Jag delar vidare den i departementspromemorian framförda uppfattningen att nämnden t.v. inte bör överta programansvaret för AB Atomenergis verksamhet inom huvudprogrammets ram utan ges en rådgivande ställning härvidlag.

I regleringsbreven för 1975/76 och 1976/77 återges regeringens i beslut 1975-06-12 resp 1976-06-10 meddelade riktlinjer för viss forskningsverksamhet vid AB Atomenergi.

AB Atomenergi skall vid planeringen av verksamheten inom delprogrammet Fissionsenergi beakta vad föredraganden anfört vid sin anmälan till prop 1975/762100

276 Statsmakternas direktiv

(bil. 15 s. 237-238) och samråda med nämnden för energiproduktionsforskning. Nämnden skall likaledes fortlöpande hållas underrättad om bolagets verksamhet inom delprogrammet.

I budgetpropositionen 1976/77:lOO anför föredraganden:

Jag vill slutligen ta upp frågan om programansvaret för delprogrammet Fissionsenergi.

Huvuddelen av arbetena inom delprogrammet utförs av AB Atomenergi. Vid behandlingen av frågan om programansvar för verksamheten vid AB Atomenergi i prop. 1975:30 angav föredraganden (bil. l s. 463) att nämnden för energiproduktionsforskning t.v. borde ges en rådgivande ställning. Medel inom energiforskningsprogrammet har i enlighet därmed inom delpro- Fissionsenergi utbetalats direkt till AB grammet Atomenergi. Regeringen har meddelat särskilda föreskrifter rörande användningen av dessa medel.

AB Atomenergi har i enlighet med dessa föreskrifter i oktober 1976 lämnat en redogörelse för verksamheten inom delprogrammet under budgetåret 1975/76.

Genom beslut av regeringen den 4 mars 1976 föreskrevs att nämnden för energiproduktionsforskning skulle inge anslagsframställning för budgetåret 1977/78 avseende hela program 5. Energiproduktion. Så har också skett.

Jag anser det naturligt att sedan nämnden nu har kunnat bygga upp en fungerande administration överföra hela programansvaret även för delprogrammet Fissionsenergi till nämnden.

I energipropositionen 1975:30 anger föredraganden följande struktur och medelsberäkningar för delprogrammet. Ne-

dan redovisas också anvisade medel för de ingående proenligt regleringsbreven 1975/76 och 1976/77. gramelementen

SOU 1977: 61 Statsmaktemas direktiv

1975/76-77/78 1975/76 1976/77 Mkr Mkr Mkr

Lättvattenreaktorers säkerhet 35 12,0 9,75 Små lättvattenreaktorer 9 4,0 4,3 Framtida reaktor-

Plutoniumåterföring 7 2,1 2,2 Upparbetning och hantering av radio-

Fissionsenergi

Någon fortsatt betydande kärnenergiutbyggnad i Sverige är enligt min uppfattning inte längre aktuell. Detta leder till att bör delprogrammets omfattning kunna minska väsentligt. Rörande kärnkraftens säkerhets- och avfallsfrågor anser dock fortsatta injag satser vara motiverade.

För säkerhetsforskning inom energiforskningsprogrammet, programelementet Lättvattenreaktorers säkerhet, beräknar jag för budgetåret 1977/78 medelsbehovet till 12 milj. kr.

Utveckling eller utnyttjande av Framtida reaktors stem som högtemperaturreaktorer och bridreaktorer är enligt min uppfattning inte aktuell i Sverige. Detta torde också gälla för Små lättvattenreaktorer för fjärrvärmeändamål. Inte heller anser jag att det kan bli aktuellt att i Sverige uppföra någon anläggning för Anrikning av uran. Fortsatta och utforskningsvecklingsinsatser är därför inte påkallade. För att emellertid medge avslutning av nu pågående projekt bör vissa medel utgå.

Jag beräknar för budgetåret 1977/78 medelsbehovet för sådana avslutande arbeten inom de angivna programelementen till 2 milj. kr.

278 Statsmakternas direktiv SOU 1977: 61

Utvärdering av uranmalmsprover från Sveriges geologiska undersökning torde inte längre bli aktuell. Medel bör därför inte anvisas för utvinning av uran.

Vad gäller arbeten inom slutdelarna av kärnbränslecykeln, dvs. plutoniumåterföring, hantering av radioaktivt avfall och upparbetning av utbränt bränsle, kan konstateras att AB Atomenergi anmält att tillgängliga medel f.n. inte medger några arbeten rörande plutoniumåterföring. Pågående verksamhet innebär endast ett begränsat vidmakthållande av möjligheten att hantera s.k. alfaaktivt material.

Jag anser att begränsade medel bör ställas till förfogande för kompetensuppehållande arbeten vad gäller såväl avfallshantering som upparbetning och beräknar medelsbehovet härför till 3 milj. kr. under budgetåret 1977/78.

Direktiv har vidare lämnats beträffande ansvarsfördelning-

En mellan NE, SKI och SSI inom kärnsäkerhetsforskningen.

I energipropositionen 1975:30 anges

Sådan säkerhetsforskning som rör nu befintliga eller under byggnad varande kärnreaktorer bör inte hänföras till programmet Energiproduktion. Inom detta program bör dock bedrivas viss långsiktigt inriktad forskning rörande lättvattenreaktorers säkerhet som inte naturligen kan anses tillhöra kärnkraftinspektionens ansvarsområde. Hit hör sådana uppgifter som hänger samman med säkerheten och tillförlitligheten hos nya komponenter i reaktorsystem, utveckling av reaktorinneslutningar, undersökningar av bränslets och kapslingsmaterialets egenskaper vid onormala påfrestningar, reaktorns beteende vid olika slag av driftstörningar. Vidare bör övergångsvis ingå viss forskning rörande energiproduktionens strålskyddsfrågor och forskning kring radiologiska miljöeffekter.

I beslut av regeringen 1975-12-04 anges:

Delegationen för forskning rörande kärnkraftens säkerhets- och miljöfrågor skall upphöra med sin verk-

Ansvaret för genomförande, uppföljning och utvärdering av det forsknings- och utvecklingsarbete som under tiden den l januari 1973 - den 31 december 1975 har beslutats av delegationen skall från och med den

Statsmakternas direktiv 279

1 januari 1976 åvila statens kärnkraftinspektion resp nämnden för energiproduktionsforskning enligt vad som anges nedan.

Statens kärnkraftinspektion övertar ansvaret för den del av programmet som avser kärnkraftreaktorers säkerhet och hantering av radioaktivt avfall.

Nämnden för energiproduktionsforskning övertar - i avvaktan på att ställning tas till den framtida organisationen av forskningen rörande energiproduktionens strålskyddsfrågor och radiologiska miljöeffekter - ansvaret för den del av programmet som avser kärnkraftreaktorers inverkan på miljön. Vid handläggning av projekten skall nämnden samråda med statens strålskyddsinstitut.

I beslut av regeringen 1976-06-03 anges:

Genom beslut den 27 oktober 1972 har Kungl. Majzt meddelat föreskrifter rörande ett särskilt program för kärnkraftens säkerhets- och miljöfrågor . . . . . . . ..

Regeringen beslutar att statens strålskyddsinstitut skall fr.0.m. den 1 juli l976 i stället för nämnden för energiproduktionsforskning handha ansvaret för den del av ovan nämnda forskningsprogram rörande kärnkraftens säkerhets- och miljöfrågor som avser kärnkraftreaktorers inverkan på miljön.

I budgetpropositionen 1976/77:100 anför föredraganden:

Genom regeringsbeslut den 4 december 1975 ålades kärnkraftinspektionen ansvaret för att följa och utvärdera större delen av det program som fram till den 31 december 1975 hade beslutats av delegationen för forskning rörande kärnkraftens säkerhets- och miljöfrågor. Detta innebar att inspektionen fick hela ansvaret för att beställa den forskning och utveckling som inspektionen finner nödvändig för att trygga säkerheten i beslutade kärnenergianläggningar.

Vid sidan härav bedrivs, huvudsakligen inom AB Atomenergi, visst forsknings- och utvecklingsarbete av mera långsiktig karaktär, vilket inte direkt kan tillgodogöras säkerheten hos de kärnkraftreaktorer som nu är i drift eller under uppförande. Denna verksamhet finansieras inom energiforskningsprogrammet. Jag vill i detta sammanhang erinra om att det åligger kärnkraftinspektionen att pröva även behovet av sådant forsknings- och utvecklingsarbete. Jag återkommer till denna fråga vid min anmälan av anslaget Energiforskning i det följande.

sou 1977: 61

5. LÅNGSIKTSBEDÖMNING

De långsiktiga utvecklingsmöjligheterna för fissionsenergin i ett globalt perspektiv kan kort samanfattas enligt följande. Utgående från etablerad lättvattenreaktorteknik, nu kända urantillgångar och nu planerad i olika utbyggnad länder kan fissionsenergi för elproduktion svara för en väsentlig andel av världens energiförsörjning under 20 - 30 år eller ungefär fram till sekelskiftet. Om bridreaktorn kan föras fram till teknisk och kommersiell mognad finns en potential för ett energibidrag av samma storleksordning under åtminstone l00 år ytterligare.

Detta utgör en starkt förenklad och kondensebeskrivning ring av de många, komplexa och inbördes relaterade utvecklingsförlopp som måste komma till stånd för att fissionsenergin skall kunna utnyttjas i stor utsträckning och täcker inte alla möjligheter och begränsningar som ingår. Hur dessa förlopp i detalj kommer att gestalta sig under tiden fram till år 2000 är svårt att ange i den nuvarande situationen som karaktäriseras av en intensiv debatt och omprövning i flertalet länder på området. De politiska beslut som kommer att fattas på basis av kärnkraftdebatten och av de energipolitiska alternativ som står till buds för olika länder beutgör viktigare stämmande faktorer för fissionsenergins utveckling än svårighetsgraden i dess aktuella tekniska och ekonomiska problemställningar.

Två karakteristiska egenskaper kännetecknar fissionsener- . Den utgör, för det första, på kort och möjligen även

SOU 1977: 61

282 Långsiktsbedömning

sikt ett alternativ till olja, betrakpå lång storskaligt tat i ett Detta tillsammans med den globalt perspektiv. nu pågående omprövningen innebär att utvecklingsförutför och påverkas av sättningarna fissionsenergi påverkar alternativ till olja komi vilken grad andra storskaliga mer att särskilt kol, solenergi och fusion. utnyttjas och utvecklingstendenser i fissionsenergins Tidsförlopp är därför viktiga faktorer för energipolitikens utveckling i alla länder oberoende av dess inslag av kärnutformning andra utveckling i kraft. För det styrs fissionsenergins av förlopp på ett internationellt plan. En långhög grad från svensk utgångspunkt måste därför utgå siktsbedömning från ett sådant perspektiv.

för och tillverkning av Kostnaderna forskning, utveckling för bränslecykelns steg måste reaktorer och anläggningar sålunda i allmänhet bäras av avsättning på en internatiomarknad. och utvecklingsarbete bedrivs nell Forskningsmellan två eller flera länder. ibland som samarbetsprojekt Riskerna för medför att bränslehantekärnvapenspridning men även överföring av teknik mellan länder, reglering, av internationella avtal. Överstatliga funktioner för ras kontroll av efterlevnaden av dessa kan komma att öka i mot spridningsrisker utgör inte enbetydelse. Åtgärder faktor utan kan också bli dast en utvecklingsbestämmande för strukturen hos och lokaliseringen av anavgörande för bränslecykeln. Alternativ till urancykeln läggningar kan bli aktuella av detta skäl.

Ett internationellt genomgående drag är den samtidiga förekomsten av starka statliga engagemang och kommersiellt svarar sålunda ofta betingad utveckling. Statliga organ av och stöd till forskningsprogram, men för utformning och licensering av också för koncessioner, normsättning sättet sker mellan anläggningar. Hur avvägningen på det och industripolitiska hänsyn och kommersiella energiambitioner faktor för är en utvecklingsbestämmande

Långsiktsbedämning 283 SOU 1977: 61

fissionsenergien i högre grad än för andra energislag.

Sammanfattningsvis betingas fissionsenergins utveckling dels av frågan om dess tekniska och ekonomiska problem kan lösas, dels av politiska bedömningar och beslut för vilka sådana lösningar endast utgör en del av förutsättningarna. Fissionsenergins utvecklingsprocesser påverkas starkt av politiska beslut på nationella och internationella plan och bör följas i ett internationellt perspektiv. Tillgång till kompetens beträffande dessa processer för oavsett vilär väsentlig energipolitikens utformning ket inslag denna har av kärnenergi.

5.1 Utvecklingstendenser

OECD utarbetar sedan 1965 regelbundet prognoser beträffande kärnkraftsutbyggnaden i västvärlden. Vid IAEA:s Salzburgkonferens i maj 1977 presenterade OECD/NEA resultatet av en enkät utförd under 1976 från vilken följande och Hög avser en låg resp hög exempel återges. (Låg prognos.)

Tabell 1. Prognos för kärnkraftsutbyggnaden (installerad effekt i vid slutet av angivet år) i OECD-området.

ewe

1975 1985 2000 låg hög låg hög

OECD 21 125 168 307 560 Europa OECD 40 141 172 370 810 Amerika 01201) 7 27 49 152 270 Pacific 68 293 389 829 1640

284 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

I samma undersökning anges också elkonsumtionens andel i det totala energibehovet och andelen installerad kärnkraft i elproduktionssystemet. För OECD-området i sin helhet anges följande resultat.

Tabell 2. Elbehov och kärnkraftseffekt i förhållande till totalt energibehov och elproduktion i 0ECD.(Z)

1975 1985 2000 låg hög låg hög Elbehov 30 33 38 36,5 46 rel andel Kärnkraftsandel 8 20 22 36 45 av elproduktion

Prognosen för kärnkraftsutbyggnaden avseende 1985 och 2000 anger lägre värden än närmast föregående prognos. Denna tendens i prognoser har gällt under 1970-talet.

Kärnkraftsutbyggnaden förväntas gälla allt fler länder. Det har sålunda uppskattats att år 2000 kommer ca 202 av den totalt installerade kärnkraften att finnas i länder som ännu inte utnyttjar kärnkraft. År 2025 bedöms motsvarande andel vara 60%. F n har 45 länder angivit sin avsikt att använda kärnkraft som en väsentlig energikälla.

Kärnkraftsutbyggnaden enligt dessa prognoser kommer väsentligen att baseras på termiska reaktorer, främst lättvattenreaktorer, samt i viss utsträckning på tungvattenreaktorer. Bridreaktorer kan ge märkbara bidrag till energiförsörjningen först efter seke1skiftet._

Urantillgångarna uppskattades år 1975 av NEA och IAEA.

Kända tillgångar i prisläget 15 $/lb U308 respektive

15 - 30 $/lb angavs till drygt 1 miljon ton resp 0,7 miljoner ton. Därtill kommer ungefär lika stora uppskat-

1977:61 Långsiktsbedömning 285 sou

tade tillgångar i respektive prisklass. De svenska tillgångarna anges till 300 000 ton i den högre prisklassen för de kända tillgångarna.

Ãrsbehovet av uran i västvärlden år 1985 uppskattas till ca 70 000 ton. År 2000 bedöms behovet enligt olika källor till 150 O00 - 300 000 ton. Det ackumulerade behovet fram till år 2000 bedöms till 1 - 3 miljoner ton, där den lägre siffran motsvarar nu kända tillgångar i den lägre kostnadsklassen. Ãrsbehovet för en reaktor av storleken l 000 är ca 100 - 160 ton beroende på om bränslets

Mwe

resturan och plutonium återföres eller ej.

Mot bakgrund av den bristsituation som sålunda kan uppstå mot sekelskiftet är följande utvecklingsmöjligheter väsentliga i ett globalt perspektiv

uranprospektering utnyttjande av lågvärdiga urantillgångar effektivare bränsleutnyttjande i nu utnyttjade reaktortyper, däribland plutoniumåterföring - reaktorer och baserade

bränslecykler på torium

- bridreaktorer - reaktorer för däribland högtemperavärmeproduktion, turreaktorer urananrikning - av utbränt bränsle av upparbetning och hantering aktivt avfall.

5.2 Reaktorer

5.2.1 Lättvattenreaktorer

Man kan idag konstatera att den internationella och den svenska satsningen på lättvattenreaktorer varit framgångsrik. Under de fem års erfarenhet som uppnåtts i

286 SOU 1977; 6]

Långsiktsbedömning

Sverige av komersiell elkraftproduktion i kärnkraftverk med kokarreaktor har det inte framkommit något som tyder på att de tekniska principerna borde valts annorlunda. På samma sätt som gäller för annan nyutvecklad teknik har det varit naturligt att avhjälpa vissa smärre fel under den inledande epoken,

Utveckling och modifiering kommer att förekomma i huvudsak på kommersiella villkor.

Stora och tidskrävande forskningsprogram rörande lättvattenreaktorers säkerhet bedrivs i flertalet länder som utnyttjar eller avser att utnyttja kärnkraft.

5.2.2 Bridreaktorer

Den snabba bridreaktorn utmärks av en hög effektivitet för omvandling av U-238 till Pu-239. Den energimängd som kan utvinnas ur uranet blir ca 60 - 80 gånger större än vid användning i lättvattenreaktorer. Kylmediet i denna reaktor är-flytande natrium (eller heliumgas) och tem-

peraturen är 500 - 60000, varför verkningsgraden blir

ca 40%.

En beskrivning av utvecklingsstatus för de olika reaktorerna ges nedan.

Den första experimentreaktorn (Clementine) togs i bruk i USA redan 1946. Därefter har ett flertal större och mindre reaktorer byggts i USA och Europa. En kraftalstrande reaktor på 60 MW (EBR-II) togs i drift i USA 1964 och används fortfarande för bl a bränsleundersökningar. Utvecklingen har kommit därhän att man har prototypanläggningar i idag drift eller under uppförande enligt tabell 3 nedan.

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 287 Tabell 3.

Sovjet

USA CRPR 350 1983X)

SNR 300 1982 Tyskland Japan Monju 300

x) Under omprovning. F n slopad.

I Frankrike, som är det ledande landet idag då det gäller har man igångsatt byggande av en prototypanläggningar, anläggning av full storlek, Superphenix på 1 200

Mwe,

att vara i drift ca 1983. Den franska reaktorn planerad Phenix har demonstrerat under sina två år i drift att en natriumkyld snabb reaktor är en energikälla med stor potential. Anläggningen har uppvisat en förvånansvärt hög ca 75Z, under sina två första driftår. tillgänglighet, Verkningsgraden ligger på över 402.

I andra länder har utvecklingen gått långsammare, beroende pi tekniska, administrativa och finansiella problem.

Till skillnad från lättvattenreaktortekniken som till stora delar kunnat dra nytta av sedan länge känd vattenteknik har man i större utsträckning varit tvungen att inrikta bridreaktorprogramen på fundamental forskning beträffande kylmediets egenskaper m m. En stor mängd kunskap inom området natriumteknik samt komponenter och instrumentering för natrium har saknats. Det är därför naatt tidsperioden för bridreaktorutvecklingen är turligt längre än för lättvattenreaktorn.

288 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

Den största satsningen i västvärlden har hittills skett i USA, där man gått fram på bredare front än i Europa, som satsat mera direkt på prototyper. Det amerikanska programmet är under omprövning. I ERDA:s tidigare planer har ingått att 1986 inleda kommersialiseringen av bridreaktorn. Man bedömde att det till dess skulle komma att fordras en ackumulerad insats av ca 12 miljarder dollar.

En speciell del i utvecklingen av bridreaktorn är bränslecykeln. Denna omfattar hantering och bränsleframställning med plutonium i stor skala. Hittills finns ingen kommersiell anläggning för framställning av plutoniumbränsle för bridreaktorer. Inom kärnkraftindustrin avvaktar man tills kriterier för denna hantering har utarbetats av de övervakande myndigheterna. Tillgången på plutoniumbränsle kan komma att bli gränssättande för ett införande i stor skala av bridreaktorn.

Satsningen på bridreaktorn är naturlig med hänsyn till de energitillgångar som kan utnyttjas med denna teknik. Bridreaktorn är ett av de få kända alternativen i dag som har en potential att bidraga till en väsentlig andel av energiförsörjningen om ett par decennier till kostnader som är jämförbara med dagens energikostnader. Denna potential demonstreras nu som ovan nämnts i prototypskala.

Den totala europeiska satsningen är av sama storleksordning som den amerikanska. Behovet av bridreaktorn torde i Europa vara större än i USA med tanke på de ringa urantillgångarna i de europeiska länderna.

5.2.3 Högtemperaturreaktorn

Denna reaktor (HTR) kännetecknas av att den producerar värme vid en hög temperatur, 750 - 1 000°C. Vid användning av detta värme för elproduktion därför uppnås högre

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 289

verkningsgrad (ca 39%) än hos lättvattenreaktorn (ca 322). Högtemperaturvärmet kan dessutom användas i industriella processer, t ex för förgasning av kol. Reaktorn är avsedd att drivas med bränslet Uran-233 och Thorium-232, vilket medger en högre utnyttjandegrad av energiråvaran Th-232 än vad som uppnås vid användning av U-235 - U-238 i t ex lättvattenreaktorn. Högtemperaturreaktorn har vissa gynnsamma egenskaper ur säkerhetssynvinkel genom att härden, bestående av grafit som konstruktionsmaterial, bl a har en stor termisk tröghet.

Högtemperaturreaktorn har inte haft någon framgång på marknaden för elproduktion, beroende på att dess elproduktionspris uppges ligga 5 - l5Z högre än lättvattenre-

aktorns samt att teknologin utvecklats senare än lätt-

vattenreaktorteknologin. I ett längre tidsperspektiv finns det dock möjligheter att den kommer att användas som källa för processvärme, eventuellt i kombination med elproduktion.

I initialskedet är HTR avsedd att drivas med U-235 som klyvbart bränsle och Th-232 som fertiltmaterial. Thoriumbehovet är ca SZ av det samtidiga natriumbehovet för denna bränslecykel. Erforderliga anläggningar för denna bränslecykel finns inte utvecklade i kommersiell skala.

Världens tillgångar på Th-232 uppges vara av ungefär samma storleksordning som tillgången på uran. I tabellen nedan ges en sammanställning av kända toriumförekomster. Det bör beaktas att genom den hittills obefintliga efterfrågan på torium har ansträngningarna att utröna toriumfyndigheterna varit mindre än vad som gäller för uran.

290 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61 Kända och uppskattade toriumtillgångar.

gångar av betydelse finns i Sverige är inte känt. Kostnaden för utvinning av torium uppges ligga i samma prisklass som för det uran som i dag utvinns. Utvinnings- och bearbetningsteknik är analog med den för uran.

Någon erfarenhet av stora högtemperaturreaktorer har man ännu inte. Endast mindre reaktorer av detta slag har varit i drift, nämligen Peach Bottom i USA, Dragon i England och AVR i Västtyskland.

Dessa reaktorer, vars effekt är mindre än 50 MW, är experimentanläggningar. I USA har man byggt en prototypanläggning i Fort St Vrain, som har drabbats av tekniska fel och inte körts vid mer än 27% effekt. Anläggningen är ca 4 år försenad. I Tyskland byggs vid Schmehausen en anläggning på 300 med planerad drift 1978 - 79. I

Mwe

Japan pågår konstruktion av en reaktor för mycket höga temperaturer med inriktning på stålindustrins behov. Det amerikanska företaget General Atomic hade i USA ett flertal beställningar på fullstora anläggningar men föredrog att ta tillbaka beställningarna p g a ofördelaktiga offerter.

Långsiktsbedömning 291 SOU 1977: 61

Genom att ett flertal kemiska processer fordrar höga tem-

peraturer, 700 - l 000°C, erbjuder värme från HTR ett

flertal användningsmöjligheter. Bland de processer som kan komma till användning i framtida energisystem där HTR är värmekällan är:

Syntetgasproduktion Väteproduktion Ammoniakproduktion Metanolproduktion Stålproduktion Petrokemisk produktion Värmetransport i fjärrvärmesystem.

Forskning och utveckling av HTR bedrivs som nämnts ovan främst i Västtyskland, USA och Japan. I dessa länder bekostas arbetet av statliga medel och av medel från industri- och kraftföretag.

5.2.4 Tungvattenreaktorer

Till skillnad från Sverige, där tungvattenlinjen övergavs i slutet av 1960-talet, fullföljde man den i Kanada. Utgångsläget i Kanada var detsamma som i Sverige, man hade egna urantillgångar men saknade anrikningsanläggningar. Man byggde 1969 anläggningar för tungvattenproduktion. Man har idag 3 st tungvattenfabriker. Tungvattenreaktorn spelar idag i Kanada ungefär samma roll som lättvattenreaktorn i t ex Sverige och USA. Planerna i Kanada är att fortsätta med denna reaktortyp, som visat hög tillgänglighet och 1980 avses svara för ca 30% av elproduktionen.

I Storbritannien beslöt man 1974 att bygga 6 st reaktorer av tungvattentyp. Denna reaktor (SGHWR) har dock tungvatten endast som moderator, medan kylmediet är lättvatten. Det brittiska programmet är f n under omprövning.

292 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

Dessa är de enda länder som satsar på tungvattenreaktorn. Enstaka reaktorer har av Kanada sålts till Indien, Pakistan och Argentina.

5.2.5 Lättvattenbridern

Man var länge av den tron att en lättvattenreaktor ej kunde uppnå bridning även om U-233 användes som bränsle p g a vattnets höga neutronabsorption.

Genom att man minskar mängdförhållandet vatten-bränsle skulle emellertid absorptionen kunna reduceras. I början av 1960-talet visade noggrannare mätningar att det möjligen skulle vara möjligt att uppnå bridning. Med detta som bakgrund startades 1965 i USA utvecklingsarbete på en lättvattenbrider under ledning av den marina avdelningen inom den amerikanska atomenergikommissionen (AEC). Man beslöt att bygga om tryckvattenreaktorn i Shippingport, som var USA:s första elenergialstrande kärnkraftverk, till en lättvattenbrider. Härigenom kommer man att få svar på frågan huruvida bridning är möjlig i en lättvattenreaktor eller ej. Även om bridning kan uppnås kommer den att bli svag. Man kommer inte att kunna producera fissilt bränsle i sådan mängd att en annan reaktor kan laddas därmed. Behovet av uran-235 kommer dock i vilket fall som helst att reduceras avsevärt.

Om försöken i Shippingport utfaller gynnsamt kan en eventuell möjlighet finnas att ändra existerande tryckvattenreaktorer till lättvattenbriders. I en lättvattenbrider fordras dock ett speciellt bränslearrangemang för att man skall få bästa möjliga neutronekonomi.

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 293

5.3 Bränslecykeln

5.3.1 Urananrikning

Med ett växande kärnkraftprogram ökar anrikningsbehovet. En utbyggnad av anrikningskapaciteten måste därför ske.

Hittills har man för anrikningsproduktion använt den s k diffusionsmetoden, men på senare tid har andra metoder utvecklats och tidigare kända metoder bearbetats på nytt, t ex centrifugmetoden. Den energikrävande diffusionsmetoden lämpar sig speciellt för anläggningar med stor kapacitet, medan senare metoder är lämpliga även för mindre produktion.

Den existerande och planerade anrikningskapaciteten framgår av tabell 4 nedan. En jämförelse mellan olika alternativa metoders och diffusionsmetodens kostnader framgår av tabell S.

Tabell 4. Planerad anrikningskapacitet i västvärlden.

Kapacitet Tidpunkt för 1) milj SWU/år idrifttagande i full omfattning

§5i§E§EêEQE_9EE_BlêEEEê§â

294 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

Kapacitet Tidpunkt för a ) milj swU/ ar idrifttagande i full omfattning

Ey22s22l1s_EillE9m@22§s

1) Separative Work Units 2) Utöver ca 1,4 miljoner SWU/år för andra syften än kärnbränsle

Tabell 5. Ekonomisk jämförelse mellan alternativa anrikningsprocesser.

Specifik Kraft- Övriga kapital- kostna- driftsinvestering der kostnader

Centrifug

Dysaa) 2

Centrifug med static- m 2 ? när vägga)

LIS-atomär (Laser Isotope Separation) LIS-molekylär Kemiska utbytes- z processer Andra aerodynamiska 2 processer Plasma: Kemisk jonisation

a) Baserat på uppskattningar av utvecklande företag

SOU 1977: 61

Långsiktsbedömning 295

Symboler: u lika Ungefär med diffusionsprocessen , Större än eller mindre än diffusionsprocessen ? Okänd

5.3.2 Utnyttjande av lågvärdiga urantillgångar

De uranfyndigheter som f n är planerade att användas för fissionsenergi innehåller ca 300 - 2 000 gram uran per ton malm. Den svenska skiffern innehåller 300 gram uran/ton. I jordskorpan och i havsvattnet finns uran i låga koncentrationer.

Den totala uranmängden på jorden är emellertid mångfaldigt större än de rikare tillgångar (ca 3,5 milj ton som

U308)

man i första hand avser att använda för fissionsenergi.

Det har på vissa håll bedömts som realistiskt att utnyttja uran från havet. I t ex Japan har man uppfört en mindre anläggning för försök med utvinning ur havsvatten.

5.3.3 Andra bränslecykler

Ett alternativ till urancykeln är torium-uran-233-cykeln som är avsedd att användas bl a i samband med högtemperaturreaktorer och lättvattenbriders.

Världens tillgångar på torium är av samma storleksordning som tillgångarna på uran.

I högtemperaturreaktorer omvandlas torium till uran-233 med relativt hög effektivitet. Detta innebär ett väsentligt tillskott i den uttagbara energimängden.

För att belysa den praktiska innebörden av detta kan uran-

296 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

behovet beräknas för olika bränslecykler i några typreaktorer. l 000 motsvara ca l 000 kärnkraftverk, vilket

ewe

är världens troliga kärnkraft omkring sekelskiftet.

Behovet av natururan (miljoner ton): (30 år med lastfaktor 0,7 för l 000

awe)

LWR med HWR med HTR med u* U/Pu Th/U U/Pu Th/U Th/U

Konversions- 0.6 0.6 0.7 0.8 0.9 0.8 faktor Termisk verk- 0.33 0.33 0.33 0.30 0.30 0.39 ningsgrad Behov av U3O8 (natururan) i 1000-tal ton Inventarie i 0.5 0.5 0.8 0.2 0.7 0.6 reaktorn Förbrukning 4.5 3.0 2.8 2.4 l.1 1.6 under 30 år Totalt 5.0 3.5 3.6 2.6 1.8 2.2

(LWR = Light Water Reactor) +) utan upparbetning (HWR Heavy Water Reactor) och U+Pu-återföring - alla övriga bräns- (HTR High Temperature Reactor) lecykler med upparbetning.

Det kan påpekas att enligt de senaste uppskattningarna av US ERDA är världens tillgångar på 3,7 milj ton (till

U3O8

utvinningskostnader upp till 20 $/lb).

Som framgår av tabellen skulle behovet av bli mindre

U308

än hälften så stort vid användning av Th/U i HTR än vid användning av U i LWR i en once-through bränslecykel.

Situationen kan också belysas såsom i tabell 6 nedan, där det antal reaktorer som kan drivas med 3 milj ton

U308

under 30 år visas.

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 297

Tabell 6. Antalet 1000 som kan försörjas

Mwe-reaktorer

med 3 miljoner ton (a)

U3O8

LWR, ingen U+Pu-återföring 460 LWR, med U+Pu-återföring 850 HTGR, 0.65 CR l 000

a) Nuv totalt installerad elektrisk effekt i USA är ca 500 GW.

5.3.4 Upparbetning och avfallshantering

I bridreaktorernas bränslecykel och i toriumcykeln är upparbetning ett nödvändigt led. Upparbetning fordras också om man viss utnyttja de energiresurser som utgörs av plutonium och resturan i använt lättvattenreaktorbränsle.

Processtekniken för upparbetning av oxidbränsle från LWR kan anses i princip färdigutvecklad. Industriella anläggningar finns i La Hague i Frankrike och i Windscale i England och en ny anläggning planeras i Tyskland för färdigställande i slutet av 1980-talet. Marknadsföringen för den västeuropeiska upparbetningsindustrin sker genom United Reprocessors GmbH. I USA är en stor anläggning praktiskt taget färdigställd, nämligen Barnwell, men dess idrifttagande är uppskjutet i avvaktan på den nya amerikanska energipolitiken.

Kapacitetsbrist föreligger, varför anläggningar för lagring av använt bränsle inför en senare upparbetning planeras i flera länder. Projektering av ett sådant centralt lager i Sverige ingår i PRAV:s hittillsvarande program.

298 Långsiktsbedömning

SOU 1977: 61

När det gäller HTR-bränsle är upparbetningstekniken däremot inte färdigutvecklad. Metodarbeten pågår i Västtyskland och USA. För toriumcykeln återstår också ett stort utvecklingsarbete, innan industriell verksamhet kan koma igång.

Det radioaktiva avfall som återstår sedan bränslematerial utvunnits vid upparbetning måste förvaras under mycket lång tid framåt. Forskning och utveckling av olika metoder härför pågår i flera länder. Metoder som innebär slutförvaring i form av glas har utarbetats. har man Längst komit i Frankrike, där i industriell skala anläggningar är i drift. Det har på senare tid framkommit att keramiska material kan innebära fördelar jämfört med glas.

Ett alternativ till av använt lättvattenupparbetning reaktorbränsle är direkt En fördel är att slutdeponering. plutonium då inte förekommer i ren form. En nackdel är att energiresurserna i plutonium och resturan inte kan tas tillvara. Hittills har endast insatser begränsade ägnats åt denna teknik, men insatserna ökar nu särskilt i USA.

5.3.5 Plutoniumåterföring

I reaktorn omvandlas en del uran-238 till med plutonium en isotopsammansättning som beror på utbränningsgraden. Pu-239 och Pu-241 är klyvbara och kan användas som bränsle på samma sätt som uran-235. Från erupparbetningen hålles både plutonium och resturan som kan användas i nytt bränsle. För lättvattenreaktorn innebär detta att ytterligare ca 35% energi kan utvinnas ur uranet.

Denna procedur innebär hantering och bränsleframställning av relativt stora mängder plutonium. Hittills har endast lågutbränt plutonium med hög halt av Pu-239 använts i

SOU I977: 61 Långsiktsbedömning 299

bränslestavar som tillverkas i halvindustriell skala. Bränsletillverkning vid Pu-återföring förutsätter p g a giftigheten hos Pu och kriticitetsproblem en annan hanterings- och tillverkningsteknologi än den nu använda uranbränsleteknologin. De övervakande myndigheterna har ännu inte i något land fastställt säkerhetsbestämelser som skall gälla vid kommersiell Pu-bränslehantering.

För bridreaktorn, som drivs med Pu-bränsle, tillverkas oxidbränsle i prototypanläggningar. Om exempelvis karbidbränsle skall användas, måste teknologin utvecklas.

5.3.6 Denaturering av fissilt material

För att förhindra eller försvåra användning av fissilt material till vapen finns vissa möjligheter att inblanda sådana isotoper att materialet blir avsevärt mindre lämpat för vapenanvändning. Detta gäller både material i urancykeln och toriumcykeln.

5.4 Slutsatser

Inledningsvis angavs en sammanfattande bedömning av kärnkraftens utvecklingsmöjligheter på lång sikt. Vidare har redovisats utvecklingsmöjligheter för enskilda delar av det system som kärnkraften utgör. De starka inbördes beroenden som existerar mellan dessa delar har dock inte behandlats närmare. Dessa beroenden medför att bedömningar av kärnkraftens utveckling i stort bl a måste grundas på en detaljerad teknisk kännedom även om dess delsystem.

Säkerhetsfrågor i vid mening kan förväntas spela en ökande roll i den internationella utvecklingen. Den pågående omvärderingen t ex i USA innebär bl a att man överväger att t v inte upparbeta lättvattenreaktorbränsle, senare-

300 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

lägger sitt bridreaktorprogram m m vilket innebär en ökad betoning av säkerhetsaspekter i förhållande till potentiella fördelar i fråga om bränsleutnyttjande. Från amerikansk sida har också helt nyligen (Salzburg, maj 1977) föreslagits en internationell studie av alternativa bränslecykler. Icke-spridningsaspekten spelar därvid en viktig roll.

Området präglas vidare av samtidig förekomst av internationellt samarbete och nationella sär- och säkerhetsintressen vilket återverkar på möjligheterna att upprätthålla en överblick.

6. INSATSPLAN

6.1 Insatsstruktur

I det följande redovisas insatsmöjligheter och åtgärder i två grupper av alternativ. En sådan grupp baseras på statsmakternas intentioner i budgetpropositionen 1976/ 771100 som bl a innebär avveckling av vissa programelement under 1977/78. En andra grupp baseras på att ett energipolitiskt beslut 1978-eller senare kan komma att omfatta en mera allsidigt inriktad fissionsforskning.

I båda fallen är följande struktur för insatserna lämplig.

- Kärnkraften i samhället - Reaktorer - Bränslecykler

Inom vart och ett av dessa områden görs i det följande en gränsdragning mot verksamhet inom andra statliga organ, kraftindustri och utrustningstillverkande industri.

Insatsplanen utgår dels från de svenska forsknings- och utvecklingsresurserna, dels från möjligheterna till internationellt samarbete. En betydande del av de svenska realresurserna för forskning och utveckling inom området finns hos AB Atomenergi. Forskningsresurser finns vidare på högskoleinstitutioner för reaktorteknik, kärnfysik och kärnkemi. Utvecklingsresurser finns hos utrustningstillverkande industri, främst ASEA/Atom, Stal-Laval, Uddcomb och Sandvik.

Insatsplanen tar vidare hänsyn till att förändringar i

302 Insatsplan SOU 1977: 61

förhållande till tidigare och ansvarsförhållaninriktning den inom programmet bör genomföras så att övergångsvårigheterna blir så små som möjligt.

6.2 Kärnkraften i samhället

Kärnkraftens utveckling styrs, som framhölls i långsiktsbedömningen även av flera faktorer som inte är av teknisk eller ekonomisk natur. Ett för av utunderlag bedömning vecklingstendenserna bör därför innefatta studier och utredningar även av sådana förhållanden. Till stor del sker sådana studier inom regeringskansliet eller inom andra statliga organ såsom FOA vad avser relationerna mellan spridningsrisker och internationell kärnkraftutveckling. Allmänna risk- och säkerhetsfrågor studeras av flera organ. Inom energiforskningsprogrammet faller detta under programmet Allmänna energisystemstudier. Med hänsyn till dessa frågors särskilda för betydelse fissionsenergins internationella utveckling bör möjligheter finnas att inom NE-programmet bedriva säkerhetsinriktade studier även av icke-teknisk natur, t ex riskpsykologiska studier.

6.3 Reaktorer

6.3.1 Lättvattenreaktorer

Lättvattenreaktortekniken har nått kommersiell mognad. Den tillverkande och kraftproducerande industrin bör därför i huvudsak svara för av tekniken. förbättringar Vissa insatser fordrar dock stöd även statligt i fortsättningen. T ex bör det finnas möjlighet till forskgrundläggande ning av sådant slag som eventuellt kan förbättra reaktorers bränsleutnyttjning, etc. tillgänglighet

En inventering av insatsbehovet inom lättvattenreaktor-

Insatsplan 303 SOU 1977: 61

som utförts i NE:s regi, har indikerat att vissa området, insatser inom bränsle-, kemi- och materialgrundläggande området är påkallade. Insatser av detta slag bör avgränsas mot sådana som görs inom ramen för samarbets- och kollektivforskningsavtal.

lättvattenreaktorers säkerhet bedrivs under [nom området innevarande treårsperiod ett forskningsprogram med enervid AB Atomenergi. Omfattningen är ca giforskningsmedel 10 Mkr/år. Området utgör den för 1977/78 största delen av NE:s anslag för fissionsenergi.

Verksamhet med denna inriktning finansieras också av SKI, som ansvarar för forskning rörande säkerheten i befintliga och under byggnad varande reaktorer samt av SSI, som svarar för forskning rörande kärnkraftreaktorers miljöpåverkan. SKI har dessutom att pröva behovet av forskningsoch utvecklingsarbete av mera långsiktig karaktär. Vid AE bedrivs vidare projekt med internationell finansiering. Totalt omsluter säkerhetsforskningen vid AE ca 35 Mkr/år. .. ., Under innevarande år har diskussioner förts mellan NE,

,xyggnvfygm SKI och SSI rörande inom området, var-

ansvarsfördelningen vid en utgångspunkt varit ett av AE utarbetat förslag till verksamhet i första hand för 1977/78, men med utlöpare även till treårsperioden 1978/79 - l980/81. Det har därvid visat sig att huvuddelen av projekten har endera SSI eller SKI som intressent och att dessa myndigheter förfogar över den bästa kompetensen för värdering och beställning av sådana projekt. NE har i dessa fall valt att för 1977/78 placera beställningar direkt till SSI och SKI som i sin tur lägger beställningar hos AE. De projekt som faller utanför denna ram innefattar vanligen både säkerhet och driftekonomi. Detta gäller t ex vissa bränsletekniska undersökningar. En annan sådan kategori är långsiktigt syftande projekt utan en direkt kortsiktig anknytning till befintliga eller planerade reaktorer. Tillämp-

304 Insatsplan

ningen kan då antingen avse förbättrad säkerhet, minskad omgivningspåverkan eller utveckling av metodik för framtida licensiering.

Någon enkel indelningsgrund för området som särskiljer verksamhet som bör falla inom energiforskningsprogrammet från den som faller inom andra statliga forskningsansvariga organs verksamhet eller under industrins ansvar finns sålunda knappast.

Under treårsperioden 1978/79 - 1980/81 bör eftersträvas att överföra en väsentlig andel av finansieringen av aktiviteterna till verksamhet utanför energiforskningsprogrammet. Bl a med hänsyn till befintliga skillnader i för de berörda statliga organen är finansieringsformerna det dock sannolikt att de interimistiska former som nu tillämpas mellan NE, SKI och SSI kan behöva utsträckas ytterligare några år för att säkerställa kontinuiteten i programgenomförandet. Under denna period bör en utvärdering ske av det hittills genomförda programmets resultat och dess fortsatta inriktning mellan berörda parter. Därvid bör också fördelningen av ansvaret mellan statliga organ och industrin klarläggas. NE är beredd att ta initiativ till att en sådan utvärdering kommer till stånd.

Utan att en sådan process kan allmänt konstateföregripa ras att NE:s insatser av det direkta och indirekta slag som ovan angivits bör ha följande utgångspunkter.

Behovet av insatser inom området totalt komer att avta på 3-5 års sikt.

som påbörjats under innevarande treårsperiod och Projekt som sträcker sig in i kommande treårsperiod bör fullföljas liksom påbörjade internationella samarbeten.

Viss säkerhetsrelaterad forskning och utveckling bör fort-

SOU 1977: 61 Insatsplan 305

sätta, t ex vad beträffar bränslets beteende under snabba effektvariationer, utprovning av säkerhetskomponenter och deras funktion, materialstudier, studier av reaktortankar mm.

Likaså bör en noggrann uppföljning av säkerhetsforskningen ske, t ex av de amerikanska LOFT- och LOCA-studierna. Deltagande i internationellt samarbete kan innebära ökade engagemang för arbetet i Sverige.

Utrymme bör finnas för grundläggande forskning som kan leda till effektivare säkerhetssystem inom ramen för nuvarande och framtida normer.

6.3.2 Värmereaktorer

Ca 402 av Sveriges energiförbrukning utgörs av lågtemperaturvärme för byggnadsuppvärmning. Med hänsyn till att reaktorn är en värmekälla för produktion av värme vid 0 godtyckligt låg temperatur är det naturligt att tänka sig en användning av reaktorn för produktion av värme i fjärrvärmesystem.

I Sverige finns tio års erfarenhet av reaktorfjärrvärme. Kärnkraftverket i Ågesta producerade 60 MW värmeeffekt som användes i Farsta bostadsområde 1964 - 1974. Erfarenheterna därifrån får anses vara goda. En varmvattenreak-

tor blir genom den låga temperaturen 90 - 120°C och den

låga effekten 100 - 200 MW i många avseenden väsentligt enklare än den kraftproducerande reaktorn. Trycket i värmereaktorn behöver inte vara högre än några bar, vilket kan åstadkommas genom förläggning av reaktorn i en djup bassäng och därmed eliminering av risken för kylmedieförlust.

För att man skall kunna erhålla god ekonomi är det ange-

306 Insatsplan SOU 1977: 61

läget att anläggningen placeras relativt nära den tätort där värmet skall användas. Säkerhetskraven och deras uppfyllande skall vara enkelt påvisbara, kraven skall sättas så att risknivån är lägre än för koncentrerad kärnkraft.

Värmereaktorn kan byggas på i stort sett känd teknik. Det är naturligt att använda samma bränsletyp i denna reaktor som i den elproducerande reaktorn och därför kan befintligt bränslefabrikat användas.

Inventeringar visar att det i Sverige finns underlag för ca 10 sådana värmereaktorer om vardera ca 200 MW. Det årliga oljebehovet för uppvärmning skulle därmed kunna minska med l Mton.

Sedan början av 1976 har ett projekt rörande värmereaktorer bearbetats inom ramen för ett svensk-finskt samarbete mellan AB Atomenergi, AB ASEA-Atom samt Finnatom OY och Statens Tekniska Forskningscentral (Finland). Projektarbetet bygger på en av AE och ASEA-Atom tidigare genomförd förstudie av kärnvärmeverk. Avrapportering av arbetet sker till NE och industridepartementet 1977-07-Ol.

Projektet syftar till en konceptkonstruktion av en värmereaktor.

De svenska insatserna inom projektet har hittills finansierats inom energiforskningsprogrammet.

Planen för projektets fortsättning har tidigare baserats på tvâ huvudalternativ.

Huvudlinje I utgick ifrån så lovande resultat från arbete med konceptkonstruktionen att goda skäl förelåg för en uppföljning i relativt stor skala. Huvudlinje II byggde på en något senarelagd uppskalning av arbetet för att under en mellanperiod ta fram ytterligare preciseringar

SOU |977: 61 Insatsplan 307

av främst vissa säkerhetsmässiga förutsättningar och tekniska utföranden.

Tillgängliga medel för l977/78 medger endast att ett program i huvudsak enligt huvudlinje II genomförs under andra halvåret 1977. Denna verksamhet omfattar en fördjupad säkerhetsanalys, marknadsanalys och klarläggande av verifikationsbehov för utnyttjade tekniska lösningar.

För - finns altertreårsperioden 1978/79 1980/81 följande nativ för insatser.

- avslutas i och med 1977/78 projektet - fortsätter projektet enligt en modifiering av det tidigare huvudalternativet I som innefattar ett forskningsprogram och en detaljkonstruktion enligt vilken en första anläggning kan uppföras. Denna kan komma att kräva finansiering som prototypanläggning.

Det senare alternativets aktualitet avgörs i första hand av nästa stora energipolitiska beslut. Vidare betingas det av utfallet av en avslutande värdering av nu pågående arbete. Det energipolitiska beslutet är också väsentligt för att klarlägga inhemska marknadsförutsättningarna för värmereaktorn. Dessa blir i sin tur avgörande för i vilka faser och i vilken grad som energiforskningsmedel krävs för att genomföra ett fortsatt projekt.

6.3.3 Framtida reaktorer

Till denna rubrik hänförs insatser avseende reaktortyper som f n befinner sig på olika utvecklingsstadier men som ännu inte nått kommersiell mognad. Sådana reaktortyper har också en stark koppling till utnyttjandet av olika bränslecykler. I första hand avses här

308 Insatsplan SOU 1977: 6!

bridreaktorer högtemperaturreaktorer lättvattenbriders övriga reaktortyper

Gemensamt för dessa är att helt någon egen svensk utveckling inte är aktuell vare f n eller inom sig överskådlig framtid. Något utnyttjande är inte heller förestående. Däremot är den internationella utvecklingen som tidigare anförts av direkt och indirekt för svensk betydelse energipolitik.

Bedömningar av den internationella utvecklingen kräver tillgång till teknisk kompetens. Insatser bör därför inrymas i programmet för att kunna genomföra studier och Översikter av den tekniska utvecklingen.

Dessa insatser bör omfatta av reaktorsamtliga kategorier typer men bör ha sin tonvikt på bridreaktorer med hänsyn till deras centrala roll i den långsiktiga utvecklingen. Det kan inte uteslutas att det internationella informationsflödet om vissa och utföranden hos dessa egenskaper reaktorer begränsas av nationella och kommersiella hänsyn vilket ökar kraven på teknisk kompetens för bevakning.

Med tillgång till en sådan kompetens bör det också vara möjligt att om så blir aktuellt öka ambitionsnivån i programmet till att medge i första hand studier av möjligheterna att delta i internationella eller att projekt genom upphandling eller licensavtal introducera de ovannämnda reaktortyperna i Sverige.

6.4 Bränslecykler

Allmänna frågor kring urancykeln och alternativ till denna kan förväntas spela en ökande roll för fissionsenergins

Insatsplan 309 sou 1977; 51

internationella utveckling. Ett exempel på aktiviteter det tidigare omnämnda från amerikansk sida nyligen utgör studien av olika bränslecykler. Viföreslagna jämförande dare kan förväntas en ökad betoning av säkerhetsaspekter i vid I programet bör ingå en uppföljning och mening. eventuellt ett deltagande i internationellt samarbete av

sådana slag.

Speciella insatsmöjligheter inor området bränslecykler avser:

- och utvinning uranprospektering urananrikning plutoniumåterföring upparbetning avfallshantering övriga bränslecykler.

tillhör SGU:s ansvarsområde och förangranprgspgktering leder insatser inom energiforskningsprogrammet. Ininga satser beträffande ur svenska råvaror inuragggyigning om utvinning blir aktuell, i NE-programmet SKIFFER. ryms,

NE:s insatser inom plutoniumåterföring, upparbetning och bör avgränsas mot och anpassas till verkgyfallghantgring samheter som nu pågår i andra organs regi d v s PRAV, kraftföretagens projekt Kärnbränslesäkerhet (KBS-pr0jektet) samt SKI och SSI. Verksamheten hos dessa organ kan förväntas vara starkt projektbunden och anknuten till den nu beslutade svenska kärnkraftutbyggnaden. Projekten omfattar i första hand avfallshanteringen. Vidare kan förändringar i de organisatoriska förhållandena förvänunder - 1980/81. tas treårsperioden 1978/79 NE-programmet bör därför omfatta sådana kompetensuppbyggande och bevakande insatser och internationella samarbeten som inte faller under övriga berörda organs ansvar. Verksamheten inom NE-programmet kan vidare behöva omprövas under tre- . . arsperioden.

310 Insatsplan S()LIl977:6I

Inom ugan§grikgigg§gmr§dgt bör liksom inom övriga delar av kärnbränslecykeln insatser göras inom programmet för bevakning av den tekniska utvecklingen samt studier och utredningar i anslutning därtill.

NE har tidigare utarbetat en plan för området som överlämnats till regeringen 1976-ll-02 som bygger på förutsättningen att tidigare bedriven verksamhet bör inordnas i ett skeende med ett uttalat Plaenergipolitiskt syfte. nen innebär en utveckling av en svensk för minianläggning anrikning. Detta bör utgöra en del av en eventuell högre ambitionsnivå för NE-programmet. Dess inriktning förutsätts bli fortlöpande prövat mot trenden i den internationella marknaden och dess säkerhetspolitiska inslag.

6.5 Ambitionsnivåer

Ambitionsnivå l avveckling medför på grund av att så stor del av verksamheten utförs vid AB Atomenergi betydande konsekvenser för detta företag. Följdkostnader som därvid uppkommer inräknas inte i det nedan angivna medelsbehovet som enbart upptar kostnader för att avveckla sådan verksamhet som NE avser att bedriva vid AE under budgetåret 1977/78.

Ambitionsnivå 2 säkerhets- och avfallsforskning innebär att statsmakternas intentioner enligt budgetpropositionen l976/77:l00 till förlängs treårsperioden 1978/79 1980/81. Detta innebär dels fortsatt verksamhet på oförändrad nivå inom områdena lättvattenreaktorers säkerhet och avfallshantering dels att medel inte längre anslås till framtida reaktorer, värmereaktorer och urananrikning som förutsätts avvecklade under 1977/78.

Insatsplan 31 l S()LJl977:61

Ambitionsnivå 3 oförändrad verksamhet utgår från den medelsram på 16 Mkr som statsmakterna angivit för 1977/78. Inom denna ram görs en omprioritering mellan programets delar så att en allmän bevakning av hela området kan upprätthållas i första hand av insatser inom det på bekostnad nuvarande lättvattenreaktorers säkerhet. programelementet

Ambitionsnivå 4 allsidig uppföljning omfattar forskningsinsatser rörande lättvattenreaktorer samt allmän bevakning inom programmet.

Därutöver kan två nivåer anges som utgör förlängningar av det nuvarande programmets inriktning nämligen ambitionsnivå 5 utveckling av värmereaktor och ambitionsnivå 6 utveckling av värmereaktor och urananrikningsanläggning.

I dessa nivåer verksamhet enligt ambitionsnivå 4. ingår Ambitionsnivå 5 omfattar en fortsättning av värmereaktorprojektet med syfte att mot treårsperiodens slut fatta beslut om en demonstrationsanläggning.

Ambitionsnivå 6 omfattar verksamhet enligt ambitionsnivå A samt ett upptagande av arbetena på en svensk minian- läggning för anrikning. Inom treårsperioden 1978/79 1980/81 är utvecklingsmålet att få fram underlag för beslut om en sådan anläggning.

6.6 Medelsbehov

Medelsbehov för olika ambitionsnivåer anges i tabell 7. Kostnadsintervallets bredd för lättvattenreaktorer betingas av osäkerhet om när en omfördelning av en del av finansieringsansvaret kan ske till SSI och SKI. Motsvarande gäller för avfallshanteringen inom bränslecykeln. Beräknade utgifter för programmet under perioden 1975/76- 77/78 är 68,4 Mr.

Insatsplan 313

w

wcwcmmmacmmwcwc

Ixwucmcmun

mmumm mmuum mqumm moaumm

uouxmwuwEpm

0 m

wcmHxumu:

Loo

m

nmumm mmumm omuma mmumo

m

uouxmwumEpw

m

wc«HxuwuD

ummMcm:oflu«nsm

mmnmm

w«uHmHH

qanma Nulmm

q m

omumfi

:mamman: mama

mxmao

Hmm

vmuvcwuwwo

m H N

mummcm

om Ha me

Hw\owmH

I

:oo

m~\m~mH

IxmuommHammw

o 0 m

N mm Ne

Iwuwsnwxmm

mama

onmamHoumz

o 0 m

a ma om

wc«Hxom>

m nxmmu

-:wuuwuumH uwuouxmwu muwuamuw

uwaxmomamcmum

uwwou

cwtmfifimx uufifimnamm uwuouxwmm

I I

msäam

Plan för NE-programmet FUSION

SOU 1977: 61 317 Innehållsförteckning Sid

finansiering 335 6.4 Medelsbehov

Bilagor: 1. NE:s ledningsgrupp för fusionsenergi 337 2. Fusionssamarbetet inom Euratom 339 3. Det svenska fusionsprogrammet 341

1. GRUNDIDE OCH OMRÅDESAVGRÄNSNING

Genom sammanslagning - fusion - av vissa lätta atomkärnor kan i teorin mycket stora mängder energi produceras. Två typer av kärnreaktioner är aktuella: deuterium-tritium (D-T) och senare eventuellt också deuterium-deterium (D-D). Förutom att mängden energiråvara är mycket stor har fusionsreaktorer den stora potentiella fördelen att de, om de går att åstadkomma, kan medföra betydligt mindre risker och miljöeffekter än exempelvis fissionsreaktorer.

Fyra mycket omfattande utvecklingsprogram - i USA, Sovjet, Japan och inom EG - pågår med målet att utveckla en elproducerande fusionsreaktor. Detta mål torde gå att uppnå tidigast omkring år 2000. Därifrån är steget långt till att fusion får en nämnvärd inverkan på energiförsörjningen.

Grundidên för NE:s fusionsprogram är att genom anslutning till fusionsforskningssamarbetet aktivt medverka i utvecklingen av en elproducerande fusionsreaktor. Ett separat svenskt fusionsenergiforskningsprogram är inte tänkbart på grund av de resurser som krävs.

Såväl tillämpad fusionsreaktorteknik som mer grundläggande fusionsplasmafysik ingår i programmet i enlighet med överenskommelsen med EG. Övriga delar av plasmafysiken är däremot en forskningsrådsangelägenhet. Gränslinjen kräver här fortlöpande uppmärksamhet bl a till följd av EG-samarbetets konstruktion, Vilken förutsätter att medlemsländerna ansluter all verksamhet av viss typ.

2. ENERGIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG

Deuterium finns i vanligt vatten till en viktsandel motsvarande l7 ppm. Deuterium utvinns för närvarande kommersiellt ur vatten. Ett uttag av endast 0,12 av deuteriumtillgångarna i haven skulle i D-D reaktorer kunna klara jordens totala energiförsörjning på en förbrukningsnivå 20 gånger högre än den nuvarande i 1,5 miljoner år. Faktorn 20 för förbrukningsnivån baserar sig på antagandet att jordens befolkning stabiliseras kring 10 miljarder människor, som per capita använder ungefär tre gånger så mycket energi som dagens svenskar. Det är av klimatologiska skäl inte sannolikt att jorden kan tolerera en nämnvärt högre total energiproduktion än detta.

D-T reaktorer är, förutom av deuterium, beroende av tillgången på litium. Denna metall är 5 - 15 gånger vanligare än uran i jordskorpan och 30 - 60 gånger mer förekommande än uran i havsvatten. Ett uttag av 1% av litiumtillgångarna i havet skulle i D-T reaktorer kunna klara tojordens tala energiförsörjning på en förbrukningsnivå 20 gånger högre än den nuvarande i 40 000 år.

I ett mer kortsiktigt perspektiv kan man notera att nu kända och troliga litiumtillgångar, s k proven and probable reserves, motsvarar jordens totala energiförbrukning på nuvarande nivå under 1000 år. Skulle efterfrågan på litium stiga bedöms det som sannolikt att en intensifierad prospektering snabbt skulle leda till väsentligt större reserver, man måste emellertid också räkna med att stora behov av litium kan uppstå för andra ändamål, t ex

322 Energiförsörjningsbidrag SOU 1977: 61

lättviktsackumulatorer.

Vare sig litiumutvinning till lands eller ur havsvatten innebär några svårare tekniska problem. Det resulterande energipriset är dessutom relativt okänsligt för litiumkostnaden varför fattigare tillgångar till lands och den nu olönsamma utvinningen ur havsvatten sannolikt kan betraktas som rimliga energiförråd för fusionskraftverk.

Brist på energiråvara är alltså inte någon gränssättande faktor för fusionsenergins utnyttjande under överskådlig tid. Däremot återstår det att visa att en fusionsreaktor med godtagbar säkerhet och ekonomi kan utvecklas samt att den ej ställer så stora krav på tillgång till speciella material, beryllium, niob etc, att detta blir gränssättande för utbyggnaden.

sou 1977; 61

3. NULÄGE

Sedan 1976-OS-10 är Sverige associerad medlem av Euratoms fusionsforskningsprogram. Ett avtal på regeringsnivå har slutits. NE har samtidigt slutit ett kontrakt med Euratom företrätt av EG-kommissionen för perioden 1976-1980, vilket reglerar den svenska fusionsverksamheten på så vis att Euratom och NE är jämbördiga parter med samma inflytande över den svenska forskningens inriktning och organisation. Euratomsamarbetets uppläggning framgår av bilaga 2 och det svenska programmets inriktning, omfattning och organisation av bilaga 3.

sou 1977:61 325

4. STATSMAKTERNAS DIREKTIV

I propositionen 1975/76:86 om godkännande av avtal mellan Sverige och Euratom om samarbete inom fusionsområdet säger föredraganden bl a:

Vid min behandling i prop. 1975:30 om energihushållningen m m av frågan om forsknings- och utvecklingsarbete inom energiområdet framhöll jag (bil l s. 454) bl a att om den vetenskapliga utvecklingen leder till en lösning av de omfattande problem som är förbundna med utvinning av energi ur en styrd fusionsreaktion skapas förutsättningar för riklig tillgång på utnyttjningsbar energi. Jag framhöll vidare att jag fann det angeläget att vi från svensk sida bevakar det omfattande arbete inom områdena plasmafysik och fusionsforskning som bedrivs på olika håll i världen. Jag nämnde också att förhandlingar hade inletts med EG-komissionen om möjligheten av en svensk associering till Euratoms fusionsforskningsprogram. I anslutning härtill framhöll jag att det är önskvärt att inordna det arbete som bedrivs i Sverige i ett handlingsprogram av sådant omfång att det på ett effektivt sätt kan inriktas på att delta i utvecklingen av en elkraftproducerande fusionsreaktor.

Förhandlingarna med EG-kommissionen har nu avslutats och resulterat i ett förslag till samarbetsavtal.

Målet för det långsiktiga fusionsforskningssamarbetet inom Euratom är att konstruera prototyper till fusionsreaktorer för produktion av elkraft till konkurrenskraftiga priser. Sverige ansluter sig enligt förslaget till samarbetsavtal till detta långsiktiga mål.

Forskningen inom områdena plasmafysik och termonukleär fusion har genom de stora satsningar som nu görs av många länder givits ett långsiktigt energipolitiskt syfte. Härigenom har insatserna också kommit att omfatta frågor av betydelse för möjligheterna att vid framgångsrika forskningsinsatser

_.”_‘..,. ..,_

326 Statsmakternas direktiv SOU 1977161

realisera en fungerande kraftproducerande fusionsreaktor. Det blir härvid såväl i det större europeiska perspektivet som då det gäller de totala svenska insatserna inom området angeläget att uppnå en god samordning.

Som programansvarigt organ för programet Energiproduktion inom huvudprogrammet inrättades den l juli 1975 en nämnd för energiproduktionsforskning. Nämndens beslut om stöd till delprogrammet Fusionsenerskall fattas efter samråd med statens råd för gi atomforskning.

Nämnden bör vara svensk kontraktspart gentemot Euratom och ansvara för svenska bidrag till och från Euratom. Den bör vidare utarbeta de närmare riktlinjerna för samordning av det svenska programmet och för samarbetet med Euratom. Jag räknar med att nämnden i sitt arbete komer att utnyttja den kompetens inom fusionsområdet som finns vid atomforskningsrådet. Det ankomer på regeringen att meddela närmare föreskrifter för nämndens verksamhet inom delprogrammet Fusionsenergi.

I regleringsbrev för budgetåret 1976/77 angavs för delpro-

grammet följande:

Från Delprogrammet Fusionsenergi skall beanslagsposten stridas ankomande kostnader till följd av avpå Sverige talet med den europeiska atomenergigemenskapen om samarbete mellan Sverige och gemenskapen inom området för styrd termonukleär fusion och plasmafysik. Anslagsposten får vi-

dare tillföras medel som ställs till förfogande av gementill följd av nämnda avtal. Beslut om stöd inom skapen Fusionsenergi skall fattas efter samråd med delprogrammet statens naturvetenskapliga forskningsråd.

I proposition 1976/77:l00 (bilaga 17, sid 272) säger före-

draganden beträffande delprogrammet Fusionsenergi:

Enligt riksdagens beslut (prop. 1975/76:86, NU 1975/76:29, rskr 1975/76:l72) undertecknades i maj 1976 ett avtal mellan Sverige och den europeiska atomenergigemenskapen (Euratom) om samarbete inom områdena styrd termonukleär fusion och plasmafysik. De svenska forskningsinsatserna i fråga om möjligheterna att utnyttja fusionsenergin sker väsentligen

S()LIl977:6l Statsmakternas direktiv 327

inom ramen för detta samarbete.

Euratoms fusionsforskningsprogram har för tidsperioden 1976-1980 fastställts att omfatta 232 milj. s k kontoenheter, ca l 275 milj.kr. Härav faller ca 4,7Z på Sverige.

Uppgörelse har ännu inte kunnat träffas om förläggningen av den gemensamma försöksanläggning av tokamak-typ (det s k JET-projektet) som Euratom avser att bygga. Den uppkomna förseningen kan nu min mening koma att leda till en omvärdeenligt ring av projektet.

Jag beräknar emellertid medelsbehovet för delprogrammet Fusionsenergi för budgetåret 1977/78 med utgångspunkt från tidigare planer till 16 milj.kr.

Jag utgår från att naturvetenskapliga forskningsrådet därutöver under nästa budgetår skall lämna stöd till den svenska med Euratom samarbetande fusionsforskningen med 3,6 milj_ kr.

sou 1977:61 329

5. LÅNGSIKTSBEDÖMNING

I och med anslutningen till Euratom har Sverige antagit Euratomprogrammets långsiktiga mål. Detta definieras som att på sikt leda fram till gemensam konstruktion av prototyper med sikte på industriell tillverkning och marknadsföring.

De grundläggande fysikaliska problem som är förknippade med utnyttjande av fusionsenenergi är emellertid ännu ej lösta. Därutöver återstår en mängd svåra tekniska problem som också kräver sin lösning. USA, som har den hittills mest långtgående planeringen inom området, har publicerat dokument, som visar att kring år 2000 kan den första demonstrationsanläggningen i reducerad skala tas i drift, om inga större hinder för utvecklingen kommer dessförinnan. Euratom har i november 1976 igångsatt en långsiktsplanering som syftar till att ange liknande tidpunkter samt vägen att nå dit. Vad som hittills kommit fram av detta arbete tyder på att år 2000 är en optimistisk, men inte orealistisk, bedömning av tidpunkten för den första demonstrationsanläggningens idrifttagande.

Den långa introduktionstid som erfordras för en teknik av detta slag gör att de flesta bedömare är eniga om att fusionsenergin inte kan få någon betydande inverkan på energiförsörjningen förrän tidigast några decennier in på 2000-talet .

SOU 1977: 61 33]

6. INSATSPLAN

6.1 Pågående verksamhet

1976-12-16 hölls det första sammanträdet inom den Steering Comittee EUR-NE som enligt anslutningsavtal och - kontrakt är styrelse för det i Euratomprogrammet inlemmade svenska programmet. Fram till denna tidpunkt har ett omfattande förhandlings- och organisationsarbete genomförts.

Det svenska programmet bedrivs inom en research unit som omfattar.

- central verksamhet vid NE

- verksamhet vid institutionen för plasmafysik med fusionsforskning vid KTH i Stockholm.

- verksamhet vid institutionen för elektromagnetisk fältteori vid CTH i Göteborg.

- verksamhet vid AB Atomenergi i Studsvik.

Verksamheten finansieras dels med NE:s medel, dels med NFR-anslag och dels med bidrag från EG. Ansvarig för verksamheten under ovan nämnda styrelse (Steering C0mmittee) är NE:s verställande ledamot (Head of Research Unit), Härigenom kan verksamheten bedrivas i huvudsak på samma sätt som i NE:s övriga program.

Samråd skall enligt statsmakternas föreskrifter ske med NFR.

332 Insatsplan

NE har inrättat en ledningsgrupp för fusion, i vilken de huvudsakliga svenska intressenterna är företrädda. Ledningsgruppen är formellt rådgivande till NE.

Regeringens godkännande krävs för den medelfördelning som sker till verksamheten vid KTH, CTH och AE.

6.2 Planerad verksamhet

Den fusionsforskning som bedrivs i Sverige skall enligt avtalet med Euratom omfatta verksamhet inom följande områden:

- rörande laddade grundläggande plasmaforskning partiklars rörelse i elektromagnetiska fält, ett plasmas jämviktstillstånd och dynamik, instabilitets- och vågfenomen, plasmaupphettning, växelverkan mellan gas och plasma och icke-termiska fenomen. Fusionsforskning huvudsakligen koncentrerad på plasmainneslutning i poloidiala magnetfält, stabiliseringsmetoder, upphettningsmekanismer och plasmadiagnostik;

energikoppling mellan vågor i plasmor (turbulens och anomala effekter, upphettning av magnetiserat plasma). Laserinducerad fusion, särskilt beträffande de processer som bestämmer växelverkan mellan strålning och plasma;

- av valda undersökning problem i samband med pågående forskning och av problem med anknytning till termonukleär reaktorteknik.

Exakt vilka frågor inom dessa områden som kommer att prioriteras beror dels på resultatet av den tidigare omnämnda långsiktsplaneringen inom Euratom och dels på utveck-

SOU 1977! 61 333 Insatsplan

lingen av det s k JET-projektet. Det sistnämnda avser den gemensamma europeiska satsningen på en stor försöksanläggning av Tokamaktyp, den form av fusionsreaktor som f n anses ha den största möjligheten att förverkligas.

6.3 Verksamhetens finansiering

Kostnadstaket för fusionsforskningsverksamhet i Sverige under perioden 1976-05-01- 1980-12-31 är 50 Mkr enligt avtalet mellan Sverige och Euratom. Av detta bestrids en mindre del via medelstilldelning direkt till KTH och CTH inom högskoleväsendet medan återstoden fördelas mellan NE och NFR (fram till 1977-06-30 av AFR), i nedanstående tabell framgår dels hur kostnaderna hittills fördelats och dels hur kostnaderna enligt NE:s mening bör fördelas under resterande del av avtalsperioden. Det bör observeras att under 1975/76 hade NE kostnader även innan avtalets ikraftträdande. Dessa uppgick till 0,6 Mkr.

Del av Halva 1975/76 1976/77 1977/78 1978/79 1979/80 1980/81 NE-ansl. 0,4 3,7 4,2 4,6 5,0 2,7 NFRanslag 0,4 2,5 3,6 4,0 4,3 2,3 Högskolemedel 0,2 1,4 1,6 1,8 2,0 1,1 NEkansli - - 0,2 0,2 0,3 0,2 Summa 1,0 7,6 9,6 10,6 11,6 6,3

Totalbeloppet blir 46,7 Mkr, vilket medger vissa kostnadsstegringar utan att kostnadstaket i kontraktet mellan NE och Euratom överskrids. Sådana kostnadsstegringar bedöms främst kunna komma ifråga i samband med utökningen av KTH-gruppens lokaler (bestrids ej av NE), men även som en följd av eventuella tillkommande programdelar. En program-

334 Insatsplan SOU l977: 6l

reserv på 2 miljoner kronor ingår därför i NE:s medelsberäkning för perioden 1978/79 - 80/81. Om kontraktet med Euratom förlängs från 1980 belastas NE givetvis med kostnader för hela 1980/81.

NE skall härutöver bestrida Sveriges finansiella bidrag till Euratom. Detta består dels av vårt bidrag till Euratoms allmänna program och dels av vårt eventuella bidrag till JET-projektet. Osäkerhet finns rörande hur stort vårt bidrag blir, till följd av ändringar i Euratomprogrammet, ändrade BNP-relationer etc samt, framförallt, till följd av att JET-frågan ej är avgjord. Nedan redovisas emellertid den bedömning som nu gjorts av NE rörande bidragets storlek.

1976 1977 1978 1979 1980 Allmänt bidrag 3,5 6,3 7,0 7,2 7,4 - JET-bidrag 4,4 8,4 8,8 9,2

Inbetalningen till Euratom skall enligt avtalet ske med 7/12 senast den 15 januari och 5/12 senast den 15 juli. Hittills har betalningarna skett betydligt senare till följd av försenade betalningsunderlag från Euratom. Följan* de tabell visar den uppskattade budgetårsfördelningen av beloppen jämte en bedömning av vad som erfordras under 1980/81 om avtalet förlängs med Euratom.

1976/77 1977/78 1978/79 1979/80 1980/81 Allmänt bidrag 3,5 13,3 7,2 7,4 8,2 - JET-bidrag 12,6 8,8 9,2 10,0

En viss del av kostnaderna för det svenska programmet återbetalas av Euratom. I normalfallet utgår 25 Z, men för vissa s k prioriterade projekt utgår 452. I genomsnitt torde återbetalningen uppgå till 30%, detta värde torde

SOU 1977: 61 lnsatsplan 335

dock Sverige uppnå först om några år. Återbetalningarna sker i princip halvårsvis med ca ett kvartals fördröjning. Budgetårsvis fås följande uppskattning av återbetalningsströmmen. Den tidigare omnämnda programreserven om 2 Mkr föranleder en återbetalning om 0,5 Mkr under perioden 1978/79 80/81.

1976/77 1977/78 1978/79 1979/80 1980/81 0,75 2,8 2,7 3,2 3,5

6.4 Medelsbehov

Endast en ambitionsnivå torde komma ifråga under treårs- 1978/79 - fortsatt perioden 80/81, nämligen deltagande i Euratomprogrammet på överenskommet sätt.

Utträde ur programmet är emellertid en teoretisk möjlighet - här hos statsmakterna. Skulle ett avgörandet ligger utträde ske blir medelsbehovet mindre, men svårt att idag ange - det baseras av den tidpunkt då ett utträde sker och på omständigheterna i samband härmed. Frågan om utträde har hittills inte aktualiserats och ett utträde ter sig i dagsläget inte sannolikt.

Medelsbehov, Mkr 1975/76-77/78 1978/79-80/81 Utan JET 22 31 Med JET 35 59

In Ufa!“ m \V.((

333‘-z.JIr;'.L«;~ -

Bilaga 1

LEDNINGSGRUPPEN FÖR FUSIONSENERGI, NELF

Ledamöter:

Civilingenjör Alf Larsson Ordförande Departementsrådet Johnny Andersson Professor Gunnar Holte Professor Bo Lehnert Landshövding Mats Lemne Civilingenjör Lars Rey Professor Hans Wilhelmsson

Adjungerade:

Avdelningsdirektör Karl-Axel Edin Byråchef John E Gustavsson Dep.sekr Bo C Johanson Dep. sekr Carl Sköld Ambassadrådet Ingemar Stjernberg EG-delegationen

NE:s programledare:

Civilingenjör Per-Johan Svenningsson

SOU 1977: 61 339

Bilaga 2

FUSIONSSAMARBETET INOM EURATOM

Euratoms fusionsforskningsprogram baseras på att medlemsstaternas fusionsforskningsenheter har avtalat om samarbete med Euratom och med varandra. Den personalstyrka som är direkt anställd av Euratom för uppgifter inom fusionsprogrammet är mycket liten jämfört med det antal personer som totalt är engagerade inom programmet.

Euratoms möjligheter att påverka och samordna beror främst på de ekonomiska medel man har till förfogande för stöd till de nationella laboratorierna. Genom att få ett visst projekt prioriterat kan ett nationellt laboratorium få ett extra högt bidrag till dess kostnader. Prioriteringen förutsätter emellertid en ingående granskning av projektet i någon av de olika rådgivande grupper som finns för programmets element. Det är givet att endast de projekt blir prioriterade som kan samla en stor del av Euratomkretsen bakom sig.

Några stora gemensamma projekt huvudsakligen finansierade med Euratommedel har ej förekommit förutom det ännu ej igångsatta JET-projektet.

Även i nationella projekt, delfinansierade av Euratom, medverkar dock forskare från olika länder. Ett särskilt avtal reglerar utbytet av personal mellan laboratorierna.

Ett antal olika kommittéer och grupper svarar för kontakten mellan inblandade stater och institutioner. Consultative Committee for Fusion, natur CCF, är av övergripande och består i princip av medlemsstaternas representanter och är rådgivande till såväl kommissionen som rådet. Liaison Group, LG, består av ett trettiotal vetenskapsmän

340 Bilaga 2

i huvudsak från de associerade laboratorierna. LG är rådgivande i vetenskapliga frågor, speciellt vad gäller och prioriterat stöd till projekt. Unforskningsprogram der har LG Advisory Groups, AG, som bl a svarar för sig den tidigare nämnda ingående granskningen av prioriterade av ventenskaplig - adminiprojekt. De löpande frågorna strativ art behandlas inom Committee of Directors, CoD, som består av direktörerna för de associerade laboratorierna. finns för varje associerat laboratorium Slutligen en Steering Committee, SC, bestående av representanter för laboratoriet ledamöter utsedda av Euratom. SC plus har till att och styra laboratoriernas verkuppgift följa samhet så att denna är i samklang med Euratomprogrammets överordnade mål.

finns särskilda JET För JET-projektet organ upprättade. JMC, svarar för att projektet drivs Management Committee, och finansiell basis. Om beslut på en sund vetenskaplig fattas räknar man med att ett JET om genomförandefasen för att svara för den Council, JC, kommer att upprättas överordnade styrningen av projektet.

Bilaga 3 DET SVENSKA FUSIONSPROGRAMMET Programmet definieras genom beslut i Steering Committee EUR-NE 1976-12-16 och beskrivs i följande i denna bilaga ingående dokument: 1. Minutes of the first of the meeting Steering Committee EUR-NE. Definition of the Research Unit EUR-NE. General Rules of Finance and Administration. EUR-NE Personnel Register. Program and Budget for 1977. Program and Budget for 1978.

SOU 1977: 61 3 Bilaga 343

MINUTES OF THE FIRST MEETING OF THE STEERING COMMITTE EUR-NE, HELD IN STOCKHOLM ON DECEMBER 16, 1976

Participants: Members: Rey, NE, Chairman C Johansson, NE Wilhelmsson, NE M Braams, Euratom

ODL“OUOI11U.1t

Secretary: J Svenningsson, NE Observers: G Sköld, Dep of Ed Persson, AFR Absent: Palumbo, Euratom de Sadeleer, Euratom

1. Mr Rey welcomed the participants to the meeting and to the NE. Professor Braams conveyed the from apologies professor Palumbo and Mr de Sadeleer for being absent.

2. Mr Rey was appointed Chairman and professor Palumbo Vice chairman until the end of 1978. Mr Svenningsson was appointed Secretary.

3. The definition of the Research Unit EUR-NE as described in doc SC/EUR-NE 1976 (M) 1:1 was approved.

4. Mr Rey was appointed Head of Research Unit.

344 Bllaga 3 SOU I977: 61

5. The following principal assistants were appointed:

Deputy Head of Research Unit: Mr P J Svenningsson Research Director Stockholm: Professor B Lehnert Research Director Göteborg: Professor H Wilhelmsson Research Director Studsvik: Professor G Holte

6. The General Rules of Finance and Administration as described in doc SC/EUR-NE 1976 (M) 1:2 were approved. The Steering Committee noted that Standard costs are costs derived from normal tarifs and not calculated separately for the fusion activities.

7. The following instructions regarding power of decision were adopted:

The HRU has the power to decide on operations involving expenditure of up to 30 000 UA. The HRU has furthermore the right to delegate this power of decision to the Research Directors, in accordance with normal practice in Sweden.

8. The following rules regarding publication of information were adopted:

Papers to be published are to be sent in advance to the members of the SC and to the Patent Department of the Comission. If no objections have been raised within 14 days, the papers are free for publication.

sou 1977: 61 Bilaga 3 345

9. The report on the progress of the Unit’s work, doc SC/EUR- NE 1976 (M) 1:3, was approved and will, after some editorial changes, be distributed to the Association together with doc SC/EUR-NE 1976 (M) 1:1 and the EUR-NE Personnel Register (doc SC/EUR-NE 1976 (M) 1:5). In the future there are no requirements for reports written particularly for this purpose. Those normally written by the laboratories will do.

10. The draft programme for l977 was discussed. Professor Braams pointed out that Euratom feels that the programme in Stockholm is somewhat too broad and ambitious for a group of that size. There is also a wish that near term technology should be given priority in Studsvik. Mr Rey stated that it is the intention on the Swedish side to gradually adapt the Swedish programme to the Euratom long term programme and in the future concentrate on fewer activities. The SC agreed that this was desirable. with these comments the programme and budget for 1977 as described in doc SC/EUR-NE 1976 (M) 1:4 were adopted by the SC for submittance to Euratom and NE for approval.

11. The next meeting of the SC will be held in Stockholm on May 16, 1977. On May l7, visits will be arranged to the laboratories in Stockholm and Studsvik.

P J Svenningsson Lars Rey Secretary Chairman

sou 1977: 61 Bilaga 3 347

DEFINITION OF THE RESEARCH UNIT EUR-NE

According to paragraph 5-1 in the association contract, the SC shall decide on the structure and composition of the Research Unit. In Annex I of the contract the aim of the Swedish program is defined as to make contributions to fusion research, by activities in the field of plasma physics and by contributions to the development of fusion reactor technology. It is with this background in mind suggested that the Research Unit EUR-NE has the following structure and composition.

Head of Research Unit (HRU)

The Unit will be directed by a Head in accordance with the contract.

Deputy Head of Research Unit (DHRU)

The day-to-day coordination of the Units activities as well as the contacts with Euratom will be the responsibilities of a Deputy Head of Research Unit, who also will deputize for the HRU in his absence. The DHRU will direct the Central Staff.

Research Directors (RD)

Each of the three sub-units in Stockholm, Goteborg and Studsvik is directed by a Research Director, who is responsible for the management of his sub-unit within his power of decision.

348 Bilaga 3 S0lJI977:6I

Central Staff

The Central Staff is made up of personnel employed by the Board. Its task is to participate in the administration and planning of the research program and to make special contributions to the fusion research such as reactor technology studies.

Research Staff

Each of the Three Research Directors has a Research Staff at his disposal. This staff is employed by the sub—unit’s parent organization.

All personnel is engaged either full-time or part-time within the program. It is the responsibility of the DHRU to keep an updated personnel register.

SOU 1977: 61 Bilaga 3 349

GENERAL RULES OF FINANCE AND ADMINISTRATION

The Research Unit is directed by its Head and consists of a central staff and the three laboratories in Stockholm, Goteborg and Studsvik. All personnel belongs to larger parent organizations. The Head, his deputy and the central staff are employed at the Board, the laboratory in Stockholm is a department of the Royal Institute of Technology, the laboratory in Göteborg is an institute of Chalmer’s University of Technology and the work in Studsvik is a project at AB Atomenergi. The rules mentioned below have been adapted to the existing rules and regulations for the participating partners.

To carry out the payments incurred in the research activities the Board intends to finance the work of the laboratories with separate grants. These grants provide for the cash outlays and contain a number of conditions related to the cash fund as stated in the contract and further to the instructions given by the Steering Committee. A smaller part of the financing will come directly from the Royal Institute of Technology and Chalmer’s University of Technology. with this solution the laboratories can work in accordance with the rules of their parent organizations and the Swedish fiscal year which runs from July to June.

The statements for the drawings upon the cash fund, the accounts of effected payments during each half year, are handed over from the laboratories to the Head of Research Unit. These records consist of lists received from the computerized accounting systems at the three laboratories. The lists have a classification which covers all cate-

350 Bilaga 3 SOU 1977: 61

gories of expenditure stated in the contract except rentals. These are accounted separately and are calculated from the total rentals paid by the parent organization.

Some particular matters should also be pointed out about the general conditions and the accountings.

l. The personnel expenditure at Studsvik is not the actual payments to the staff. It is the companys (AB Atomenergi) standard costs, based on the categories of persons involved in the project, e g scientists, technicians, etc.

2. The laboratories buy services and materials from their parent organizations. The payments for these are covered by invoices and shown on the lists mentioned above.

3. Original verifications for auditing purposes are numbered and kept by the parent organizations.

The cash fund can be handled as an account in a common book kept by the contracting parties. The half year adjustments and drawings upon the fund will then be records in the book. The Comunity’s share will however be a payment to the Board.

The laboratories will keep their own inventory books in which they will distinguish between equipment bought with priority funds and that bought with other joint funds. These books will, upon request, be available to the Steering Committee.

SOU 1977: 61 Bilaga 3 351

EUR-NE PERSONNEL REGISTER 1976-12-16

HRU L Rey

DHRU PJ Svenningsson

Central staff: I Selin

3=17

Persson Östberg

RD Stockholm U5 Lehnert

Research staff Bonnevier Bergström Bures Tennfors

—]J7I-iUU5l‘f1KL4U.1

wilner Ohlsson Hellsten Kuthy Elevant

Technical staff Ekman Haslbrunner Holmberg Hillberger Hägerström Kindberg

7‘1WC1l“O7U:11wOL“CUOOt/)(/DOW

Mattsson Tonks Westerberg Eriksson Jonsson Ferm Kalinowski Carlström O Ewertz Jagusch Landberg Lagerström

Administrative staff Landgren

-71 Czibulinski

352 Bilaga 3 SOU 1977: 61

RD Göteborg :I: Wilhelmsson

Research staff Faulkner Desaix

lB1L4L«U:l-‘Lu

Anderson Kirk weiland G Gustavsson Falk Bonnedal M .Bondeson A

Technical staff P Brennan R Berndtsson

Administrative staff Mannheimer

RD Studsvik C3 Holte

Research staff Pauli Häggblom Blomquist

Ul11:.‘w € /JWIIIFU

Kärker Holmqvist Engman Ranström Sjölin

sou197rs1 Büaga3 353

PROGRAMME AND BUDGET FOR 1977

Except for special contributions administered within the Central Staff, the acitivities will be concentrated on plasma experiments and theory in Stockholm, on plasma theory in Gothenburg and on fusion reactor technology in Studsvik. The plans are in accordance with Annex I of the Association Contract.

Research in Stockholm

A full description of the planned activities in Stockholm is enclosed as Annex A. The summary is as follows:

1. Elasma-neutral gas interaction and stability Research mainly concentrated on impermeable plasmas, but problems of permeable range also partly considered.

1.1 Partially ionized boundary layer. More detailed experimental analysis in FI and FIV of layer with improved diagnostics. Extended theoretical studies on equilibrium and stability.

1.2 Fully ionized plasma core. Continued theoretical analysis on instability modes, and experimental stability studies in FI, FIV and EXTRAP I.

2- M2g2§sis_s92âi2§@99s› Continued studies on poloidal field traps.

354 Bilaga 3 SOU 1977: 61

2.1 Internal ring traps with shielded supports (IN- TRAP). After completion of plasma heating and diagnostical facilities, confinement studies in FIV should continue. Modifications of high-frequency equipment, and preparations of somewhat larger FV device are made.

2.2 External ring traps (EXTRAP). Present sector experiment in EXTRAP I continued and C0mp1et € d,being followed by full toroidal experiment in same device. Preparations for a somewhat larger device, Extrap II.

2.3 Crossed-field experiments. Continued analysis of open-ended systems and of

highfrequency plugging in FIII. Continued collabo-

ration with Ioffe Institute on Tornado experiment in Leningrad.

3. El§§@ê_h§2§i2g New steering and large oscillator systems to be taken into operation with FIV, as well as low-frequency poloidal current system. Continued theoretical studies on high-frequency heating in presence of partially ionized boundary layers.

9iaa99§£is§ Development and reinforcement of diagnostical facilities for analysis of impermeable plasmas, especially those based on laser systems.

§2êsE9:_s2sh29l9sx Continued model studies in co-operation with Kernforschungsanlage Jülich and Studsvik, on INTRAP and EXTRAP concepts.

SOU 1977: 6! Bilaga 3 355

B§§eê:2b_i9_§êE2§2:a

The following points will be studied. (i) lnvgsgigatign of phase mi§ing_in nonlinear wave interaction For the nonlinear reflection and absorption of a laser wave penetration a plasma, it is of interest to investigate the broadening and phase mixing of the pump wave. This problem can be studied analytically and by computer. In particular an initially imperfect pump may be studied.

§iner_m9dg§_in a magnetized plasma containing ieeazitisé For the calculation of thresholds for parametric interactions in a magnetized plasma it may be of interest to investigate the influence of impurities, in particular heavy ions, on the dispersion relations for linear modes. It may also be of interest to find new modes that are due to impurities. The conditions for Alfvén wave heating are of particular interest.

§gnlinear_y§ve particle interaction For the stabilization of parametrically growing modes the nonlinear landaudamping is of particular interest since it does not require the fulfilment of resonance conditions. Of interest in this context is also particle trapping. These effects may be studied in various situations.

él£y§2_ye!s_hs2£i§s The heating of plasmas by Alfvén waves is a project that offers interesting possibilities. In particular the resonant absorption of Alfvén waves and possibilities for nonlinear couplings need further investigation.

356 Bilaga 3 SOU 1977: 61

(ii) Effect of growth-rate modulation on the nonlinear coupling between stable and unstable plasma waves A plasma wave that is driven unstable by an external pump may be stabilized by nonlinear Landau damping. If the pump amplitude is modulated the growthrate of the plasma wave is also modulated. This modulation may give rise to several different types of resonances in the plasma. In particular the stability of the equilibrium level for the stabilized plasma wave may be studied.

ggnlinear interaction between a parametrically unstable wave and two damped waves. When a parametrically growing wave becomes large, it may act as a pump wave for other damped waves in the plasma. Such a system has equilibria that may be investigated, for instance from the point of view of stability against small perturbations of the amplitude values.

§ff§gt_gf_§tgghastic mismatch on parametric iE§EêEiliEÅE§ Due to the stachastic variation of different plasma parameters in a turbulent plasma, the resonance condition for parametric interaction may be influenced, i.e. a stochastic mismatch is introduced. The influence of this mismatch on growth rates and thresholds is to be considered.

(iii) Resonance conditions for three wave interactign_in m§s2§Ei§eé_2l2§m§ For the heating of a magnetized plasma the possibilities for parametric resonances are of interest. This is a quite complicated problem for a magnetized

SOU 1977: 61 Bilaga 3 357

plasma and is solved by computer.

(vi) lgy§§§igati9n_g§_§he modulational instability for randomized initial conditions The growth of the modulational instability in an isolated system is calculated on a computer, for ranomized initial conditions in one dimensional homogenious space. The study is going on presently and will be extended to cover the presence of a coherent and incoherent pump. This phenomenon is important for the understanding of energy transport and changes in the density profile for turbulent plasmas.

Resonance absorption, density modulation and crea- §i29_9§_§§§£_2e££isl2§ This project may be considered as a natural continuation of No 4. Computer studies for a linear density profile are planned. In particular a modulation of the pump wave may be important in this case to supress the creation of fast particles.

(vii) Radiation from beam-plasma systems in curved 3S9E§EEX_ By the confinement of plasmas in magnetic fields a strong surface current is excited. Due to the combined influence of surface curvature and growing beam-plasma modes there may be coherent electromagnetic radiation from such a system. The importance of this effect for fusion plasmas may be investigated. Also the corresponding problem for toroidal motion is of interest. In this context also energy relations for beam plasma modes might be considered.

358 Bilaga 3 SOU 1977: 61

(viii) Linear modes in a cylindrical magnetized plasma

§E§_£§£l§E£i9E_9§_iEE9@iB8_E§9i§Ei9E

This configuration has application to tokamaks and stellarators. The motivation for this study is closely related to that of No 7. However, due to the inclusion of the boundary conditions now a simpler plasma system is studied. A computer program for solving the linear modes already exists.

Ihs_2£2§ls@_9§_5§22i2g_h9m2g§9292§_Eeweezézers 92_2_sxli2ézi2êl_m2§§lLis_§h2ll_s92s2i2i2a_§ elêêmê The purpose of this project is to find a suitable way of varying the conductivity in a cylindrical shell so that it can be kept at homogeneous temperature bysending a current through it. A particular problem is imposed by the necessity of having different types of probes and sensors penetrating into the plasma.

(ix) lgvestigation of leakage magnetic fields from 2l§§mê_mâshi2e§ In order not to disturb the desired magnetic field configuration it is of interest to minimize leakage magnetic fields. This problem is studied by computer for certain magnetic core configurations.

Research in Studsvik

The work planned for January to December 1977 is as follows:

Reactor Studies Neutronics and cooling problems of the internal coil for

SOU 1977: 61 Bilaga 3 359

a spherator fusion reactor has been studied during 1976. During 1977 this work will be complemented with mechanical strength calculation and studies of the mechanical design and also the scaling laws, necessary for a later optimization for a complete reactor design, will be worked out.

of Radiation Induced Damage in Metals of Investigation Intere§t_in Fusion Technology Experiments have been performed to simulate the effects of neutron induced swelling in pure aluminium which could be used as a construction material for an electric coil system in a fusion reactor of spherator type. Samples of aluminium which have been irradiated for that purpose are being analysed and results of the measurements have been estimated to be available during the first part of 1977. The swelling properties of pure aluminium will also be compared with those of some aluminium alloys in a future experiment. Copper is also a possible material for an electric coil system in a fusion reactor of the type mentioned above. Therefore studies of the swelling properties of this material and some of its alloys will also be performed. Furthermore the experimental program is aimed to investigate how the effects of swelling can be changed by mechanical treatment of the material. Aluminium and copper being exposed to a radiation environment of a fusion reactor will undergo a change of the chemical composition as a result of nuclear reactions. It is of great importance to study the effects of these processes on the swelling and on the conductivity of the materials.

E222£2n-Ehx§i2§ As part of a study of fast neutron elastic and inelastic scattering from aluminium a compilation has been made of existing experimental cross section data. In order to extend and improve the data at present files new scattering

360 Bilaga 3 SOU 1977: 61

experiments on aluminium have been started. During l977 these will be completed. The measurements are made up to a neutron energy of 14 MeV.

Preparatory work for Design of JET Interlocg_§y§tgm This work will include a comparative study of proven techniques for interlock systems which may be applied for JET, and a proposal for JET of most appropriate techniques and of basic interlock scheme.

Budget l January 1977 - 31 December 1977 EUR-NE 1. Personnel expenditure 4 700 000 2. Subsistence and travelling expenditure 550 000 3. Experimental assemblies and scientific equipment l 400 000 4. Small tools, consumable stores, general materials etc 950 000 5. Rental cost 1 000 000 8 600 000 SwKr

Bilaga 3 361

BUDGET 1977 FOR EUR-NE

At the SC meeting on December 16, 1976, the members requested more details on the budget for 1977. The following figures are the subheadings of this budget expressed in Swedish Kronor.

Central Stockholm Goteborg Studsvik activities

l. Personnel expenditure 2 500 000 1 000 000 850 000 300 000

2. Subsistence and travelling expenditure 300 000 100 000 50 000 100 000

3. Experimental assemblies and scientific 1 250 000 100 000 50 000 equipment

4. Small tools, consumable stores, general materials etc 800 000 50 000 100 000 -

5. Rental cost 650 000 100 000 300 000 -

Sum 5 500 000 1 350 000 1 350 000 400 000

SOU I977: 61 Bilaga 3 363

PROGRAMME FOR 1978

Except for special contributions administered within the Central Staff, the activities will consist of plasma experiments and theory at the Stockholm group, plasma theory at the Gothenburg group and fusion reactor technology at the Studsvik group.

Ih§_§s9s§h9l@_s:992

1. Elasma-neutral gas interaction and stability

Research mainly concentrated on impermeable plasmas.

Entire plasma-neutral gas system. Continued experimental analysis in available devices, also with localized diagnostics, and for comparison with existing theories. Experimental investigations on transition from permeable to impermeable plasmas. Extension of laser diagnostics to neutral density measurements.

l .2 Partially ionized boundary layer. Continued theoretical and experimental analysis, also on absorbed and emitted radiation. Extended theory, including multi-component layers.

l .3 Fully ionized plasma core. Continued theoretical analysis, also on non-localized approaches and dissipative modes.

364 Bilaga 3 SOU 1977: 61

2- !§s92sis_s22§i2se225 Further studies on poloidal field traps.

2.1 Internal ring traps with shielded supports (IN- TRAP). Experiments with improved device, heating systems and diagnostics, including more accurate determinations of containment times and attempts to reach higher temperatures. Gas blanket analysis in non-rotating plasma.

External ring traps (EXTRAP). Final experiments on equilibrium and stability in sector geometry, including determination of plasma temperature, density, and cross-section geometry, by means of extended.diagnostics. Further theoretical analysis on toroidal equilibrium and start-up phase of a fully toroidal configuration, as well as construction of and first experiments with a corresponding device.

2.3 Crossed-field configurations. Continued investigations on characteristics and high-frequency plugging, also in collaboration with Risö laboratory. Continued collaboration on Tornado experiment in Leningrad, including improved diagnostics.

3- El2§mê_b22si2g Further development of high- and low-frequency methods for heating of impermeable plasmas. Continued theoretical analysis of effects due to boundary layer. Highfrequency heating in modified device and with externally controlled frequency. Low-frequency heating by poloidal currents under improved symetry conditions.

SOU 1977: 61 Bilaga 3 365

4- Elê§Eê_éiê8E9§EiE§ Full use of available laser light-scattering and interferometric equipment for local determinations of plasma temperature and density, and possibly of neutral density. Further development of probes, spectrow scopy, and bremsstrahlung diagnostics.

5- B§§s59:_52sE99l9a2 Further analysis on present confinement concepts, in collaboration with KFA and Studsvik.

Ihs_§2£h§B§2£a_a£222 The activities will continue according to the plan presented in the Association Contract and the plan adopted by the Steering Committee in December l976. Due to the character of the research, no detailed programe can be drawn up at present, the fields of interest are however the following.

- Basic fusion in plasma theory, particular nonlinear effect in plasmas, electrodynamics of nonequilibrium plasmas, also including computational plasma physics.

- Nonlinear instabilities, dissipation, dispersion and diffusion, with application to future toroidal fusion devices.

- on resonance conditions Investigations and coupling strengths for nonlinear interactions in magnetized plasmas.

- Nonlinear wave interactions in magnetized plasmas with random inhomogeneities. Turbulence and diffusion in toroidal devices.

366 Bilaga 3

- Influence of turbulence on parametric interactions in magnetized plasmas, with application to toroidal fusion devices.

- with nonlinear inter- Laser-plasma interaction, strong action in plasmas and modified decay processes.

- Electron-beam dynamics.

- fusion with heat- Computational plasma physics, plasma ing applications, also including RF-heating in toroidal devices.

- Transients in magnetic circuits, with application to Tokamak devices.

IEs_§£e§§!iE_a£922 Ee2ss2§_â2eâåe§ - A detailed study will be undertaken of the technological problems of the supports for the internal coil of the Intrap model of a fusion reactor.

- A study will be undertaken of the technological problems of the Extrap model of a fusion reactor, particularly the design of the coils in order to allow sufficient space for the breeding and high temperature part of the blanket.

Investigation of Radiation Induced Damage in Materials of Interest in Fusion Technology ____________________ __ The experiments will proceed with the investigation of Copper. The effect of mechanical treatment on the radiation damage will be studied as well as the effect of

sou 1977: 61 Bilaga 3 367

heat treatments on the recovery of the material from the radiation damage.

The possibilities of extending the investigations to irradiation effects in insulations will be studied.

§s2s:92-Ehx§i2§ Some limited work on cross section measurements for 5-14 MeV neutrons is foreseen, mainly in order to improve existing data libraries.

SOU 1977: 61 Bilaga 3 369

000 ooo ooo ooo 000 000

new mmm oem omo omm oam

Hmuoa m H H m

n I I 000 000 000

Hmuucmo mmHuHHuom

00m ooH ooç

000 ooo ooo ooo ooo 000

mm om om

xHmn=um

mqñ omg com

H H

mz

ooo 000 000 ooo 000 ooo

I

wuonwumu

oom ow ooH omH ooa oHo

mam H

H

mom ooo ooo 000 ooo ooo ooo

m~mH

EHo:xuoum

oom 00m ooH omm om“ oom

m H o

umuosm

muauauummxo

Iammmm

uwømw

oHmHu:wHum

|=m:ou

cum

navøwmxm

van

sam

.mHoou .mmuoum

mamapmums

umou

mucmuwamnsm Hmu:wEHuwmxm

new

Hoaøomgmm w:HHHwmuu u:mEmH=vw Hmucmm

musa mwHHg HHmEm mamma

Hwy

Plan för NE-programmet VINDENERGI

S0)U 1977:61 373

hnnehållsförteckning Sid

1.. GRUNDIDE ocu OPIRÅDESAVGRÄNSNING 375

2.. ENERGIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG 377

2.1 Nätanslutna 377 system 2.2 för lokala behov 378 Anläggningar

3.. NULÄCE 379

4.. STATSMAKTERNAS FÖRESKRIFTER 381

5.. LÅNGSIKTSBEDÖMNING 385

5.1 faktorer 385 Begränsande 5.2 Hittills resultat 383 uppnådda 5.2-1 Vindförhållanden 333 5.2.2 389 Aggregatstudier 5.2.3 391 Lokaliseringsmöjligheter 5.2.4 med kraftnätet 392 Samkörning 5.2.5 och säkerhet 392 Miljö 5.2.6 för lokala behov 393 Aggregat 5.2.7 Ekonomisk 394 bedömning 5.3 397 Sammanfattning

6 .. INSATSPLAN 399

6.1 och insats- 399 Programorganisation struktur

6.2 verksamhet 400 Pågående 6.2.1 Vindenergiprospektering 400 6.2.2 Konceptá och systemstudier 400 6.2.3 och prov 401 Försöksaggregat 6.2.4 Lokaliseringsstudier m m 401 6.2.5 Internationellt samarbete 402

Innehållsförteckning

Sid 6.3 Planerad verksamhet - ambi- 402 tionsnivåer 6.4 Sammanfattande besluts- 406 tidtabell 6.5 Medelsbehov 406

Bilagor: 1. NE:s löpande 407 projekt 2. NE:s ledningsgrupp för 411 vindenergi 3. Sammanfattning av pågående verksamhet 413 4. Planerad verksamhet - 419 alternativ 1,2 och 3.

SOU 1977: 61 375

l. GRUNDIDE OCH OMRÅDESAVGRÄNSNING

Energin i vinden kan genom mekaniska anordningar omvandlas till elektricitet eller värme.

Omvandling till elektricitet och direkt inmatning på kraftnätet i inte försumbar omfattning är härvid av störst intresse. Anläggningar som inte är nätanslutna, men som producerar elektricitet eller värme för lokala behov, är vid sidan härav av visst intresse. Anläggningar som producerar energi både till elnätet och för lokala uppvärmningsbehov hänförs till nätanslutna system.

Grundidên för programmet är att studera, utreda och experimentellt verifiera förutsättningarna för att på ett tekniskt, ekonomiskt och miljömässigt acceptabelt sätt i väsentlig utsträckning infoga vindenergi i det svenska energisystemet samt att initiera, stödja och, så länge detta krävs, leda utvecklingen och främja nyttiggörandet av en för Sverige ändamålsenlig vindkraftteknik.

Programmet är i sin helhet ett forsknings- och utvecklingsprogram som omfattar de åtgärder som krävs intill dess att en kommersiell utveckling kommer till stånd. Programmet upphör vid den tidpunkt statsmakterna kan antas kunna besluta om en vindkraftutveckling på basis av det underlag NE:s resulterar i. Programmet består av de två huvudprogram delarna:

Nätanslutna system och Anläggningar för lokala behov

376 Grundidé och områdesavgränsning SOU 1977: 61

Inga avgränsningssvårigheter förekommer andra än de som kan uppstå vid samverkan med kraftindustrin eller den utrustningstillverkande industrin.

Frågor rörande uppfinningar inom området, som inte är energipolitiskt relevanta, handläggs av NE eller STU enligt överenskommelse mellan NE och STU.

SOU 1977: 6l 377

Z. ENERGIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG

2.l Nätanslutna system

Hittills utfört arbete har resulterat i bedömningen att vindkraften inte kan ge nämnvärda bidrag till den svenska energiförsörjningen före år 1985.

Under perioden 1985 - 2000 förefaller det i dagsläget finnas förutsättningar för att producera 10-30 Twh/år (motsvarande l5-402 av dagens elproduktion i Sverige). Den lägre delen av detta intervall blir ekonomiskt fördelaktigare än den högre där särskilda anordningar för produktionsutjämning måste installeras och områden med sämre vindförhållanden tas i anspråk. Kostnaden för vindgenererad elenergi blir, åtminstone med kraftekonomiska kalkylmetoder, under perioden 1985 - 2000 sannolikt högre än för alternativa metoder att producera samma energimängd. Det kan inte uteslutas att

samhällsekonomiska kalkyler, i den mån sådana är möjliga

att göra, kan utfalla fördelaktigare för vindkraften än de kraftekonomiska.

På längre sikt (t ex år 2025) kan i dagsläget inga meningsfulla uppskattningar göras om högsta installationsgrad eller ekonomisk konkurrenskraft. Det största problemet blir sannolikt att finna fördelaktiga metoder för produktions- och konsumtionsutjämning samt att av miljöskäl få nyttja lämpliga förläggningsplatser.

378 Energifärsärjningsbidrag SOU 1977: 61

2.2 Anläggningar för lokala behov

Hittills gjorda uppskattningar indikerar att det sammanlagda energitillskottet högst blir av storleksordningen 1 Twh per år från icke-nätanslutna system. Detta bidrag till den totala energiförsörjningen är inte av någon avgörande betydelse i ett energipolitiskt perspektiv. Vindkraftanläggningar för lokala behov kan detta till trots utgöra ett mycket gott alternativ vid el-värme-försörjning av anläggningar på avsides belägna platser eller där andra särskilda förhållanden råder.

SOU 1977: 61

3. NULÄGE

då det att vindkraften för el- Nuläget gäller nyttiggöra i större skala kan sammanfattas mycket kort produktion även i ett perspektiv. Driftsmässigt nätansluten globalt vindkraft förekommer f n inte någonstans i världen. Under 1900-talet har på olika platser i världen sammanlagt något tiotal nätanslutna vindkraftaggregat med effekter upp till l MW funnits i drift.

Teknisk utveckling av nätanslutna vindenergisystem pågår på ett med Sverige ungefär jämförbart sätt i några länder - främst USA men även Västtyskland, Holland och Danmark. I land har utvecklingen kommit nämnvärt längre än i inget Sverige.

Samarbete inom vindkraftområdet har etablerats inom IEA. Ovan nämnda länder deltar i detta tillsammans med Sverige. Bland de projekt där överenskommelser förefaller att vara näraliggande i tiden märks lastbestämmelser för vindkraftaggregat, vindprognoser och utvärdering av vindenergins samhälleliga verkningar samt samarbete kring framtagning och försök med fullskaleprototyper.

Små icke-nätanslutna system för lokal användning är idag kommersiellt tillgängliga till hög kostnad inom och utom landet. Det finns dock behov av teknisk utveckling innan teknisk-ekonomisk konkurrenskraft kan uppnås i vidare tilllämpningar.

Nuläget beskrivs utförligt i resultatrapporten Vindenergi i Sverige som NE kommer att publicera sommaren 1977.

SOU 1977: 61 381

4. STATSMAKTERNAS FÖRESKRIFTER

I energipropositionen för 1975/76-77/78 (prop 1975:30) säger

föredraganden (bilaga 1, sid 455):

Utnyttjandet av vindenergin har i många sammanhang, bl a i en av statens vattenfallsverk utförd studie, angetts vara alltför dyrbart för att kunna bli ett realistiskt inslag i vår energiförsörjning. EPK:s förslag inom området begränsar sig till en kartläggning av vindförhållandena och till uppföljning av den internationella utvecklingen.

I en av STU efter det att EPK:s programarbete avslutats utgiven rapport (Ny vindenergiteknik. Sammanfattning av förstudie angående vindkraftens framtida möjligheter i Sverige) föreslås dock avsevärt större svenska insatser för vindenergiutveckling. Med nänvisning till den genomförda förstudien anmäler STU i sitt remissvar över EPK:s betänkande att man avser att fortsätta satsningen med att ta fram underlag för beslut om eventuell storskalig introduktion av vindenergiteknik för elproduktion.

Saab-Scania AB bedömer i sitt remissyttrande att genomförbarheten för ett vindenergiprogram är hög i jämförelse med andra outtömliga energikällor och företaget anser att kostnaden bör kunna bli klart lägre än vad som angivits av EPK.

Med hänsyn till att teknisk kompetens bl a på det aerodynamiska området finns tillgänglig för svenska insatser på vindkraftutveckling anser jag att det, med det underlag som kommit fram efter att EPK:s programarbete slutfördes, finns anledning att göra större Svenska insatser inom området än vad EPK har föreslagit. En kartläggning av vindförhållanden m m bör kompletteras med modell- och systemstudier som kan möjliggöra en god uppskattning av vindenergianläggningars prestande och kostnader samt av deras driftmässiga uppträdande, omgivningseffekter och riskförhållanden.

SOU 1977: 61 382 Statsmakternasffiresknfier

Medelsberäkning för delprogrammen Fusionsenergi, Geotermisk energi, Vindenergi och övriga energiformer.

Det av mig nu förordade forsknings- och utvecklingsarbetet inom dessa inrymmer områden med delprogram att med större säkerhet bebegränsade möjligheter döma utvecklingspotential och resursbehov. Det omfattar likaså områden där genuin osäkerhet idag råder om vilka som bör vidtas under den åtgärder närmaste tiden. Med hänsyn härtill har jag funnit det att beräkna medelsbehovet i form av lämpligt en för dessa fyra delprogram gemensam ram. Jag beräknar härför för 1975/76 16,8 milj kr budgetåret och för preliminärt SO milj kr. treårsperioden

I regleringsbrevet för 1975/76 anges (statsliggaren XIII/I,

s 31): har medel beräknats Inom delprogrammet Vindenergi

för ett och utvecklingsprogram i huvudtreårigt forsknings-

med av styrelsen för teknisk utveckling utsak i enlighet

arbetat programförslag.

I budgetpropositionen för 1976/77 (prop 1975/76:l00) säger

föredraganden (bilaga 15, sid ZAO):

Vindenergi

har i samband med att den i juni 1975 med- Regeringen delat föreskrifter för anslaget Energiforskning under 1975/76 beräknat medel för ett treårigt budgetåret och utvecklingsprogram i huvudsak i enforskningsmed ett av STU utarbetat programförslag. Kostlighet naden för detta program beräknades av STU till ca 7,5 milj kr.

Medelsberäkning för vissa delprogram

har för Fusions- För budgetåret 1975/76 delprogrammen Geotermisk Vindenergi och Övriga enerenergi, energi, giformer anvisats 16,8 milj kr. För treårsperioden 1975/76-1977/78 beräknade jag i prop 1975:30 preliminärt sammanlagt 50 milj kr.

Jag beräknar även för budgetåret 1976/77 en gemensam ram för om 16,8 milj kr. de fyra delprogrammen

SOU 1977: 61 Statsmakternas föreskrifter 383

I regleringsbrevet för 1976/77 föreskrivs (statsliggaren 1976/77 XIII/I, s 33) att de för programmet Energiproduktion upptagna medlen skall disponeras i huvudsak enligt en viss För delprogrammet Vindenergi anges S milj kr. fördelning.

I budgetpropositionen för 1977/78 (prop 1976/77:100) säger föredraganden (bilaga 17, sid 272):

Vindenergi Jag beräknar medelsbehovet för budgetåret 1977/78 till 6 milj kr. Som jag tidigare har anfört avser jag föreslå regeringen att lägga fram förslag om Gotlands elförsörjning när pågående diskussioner med berörda kraftföretag och Gotlands komun har avslutats. I anslutning härtill kommer också en projektplan för vindkraftförsök på Gotland att övervägas.

SOU 1977: 61 385

5. LÅNGSIKTSBEDÖMNING

5.1 Begränsande faktorer

Den totala tillgången på vindenergi över svenskt territorium blir inte begränsande för utnyttjningen av vindenergi inom överskådlig framtid. Begränsningarna för införande och utnyttjning kommer i stället att utgöras av följande faktorer:

graden av framgång i pågående utvecklingsprogram

tillgången på platser med så goda vindförhållanden att kraftekonomisk konkurrenskraft uppnås

- kostnader för att vid vindförhållanden utvinna givna elenergi

- att möjligheterna inom kraftsystemet åstadkomma tillräcklig produktionsutjämning över perioder med varierande vindförhållanden inom en totalkostnad som är kraftekonomiskt konkurrenskraftig

- att inom viss tid ta fram tillförlitmöjligheterna liga konstruktioner och bygga tillräckligt antal vindkraftaggregat

- och allmänhetens miljömässig påverkan inställning till denna.

386 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

Ovanstående faktorer kan forskning och utveckling på vindenergiområdet påverka resp bringa klarhet i. Det finns emellertid även faktorer som primärt inte påverkas av aktiviteter på vindenergiområdet. Exempel på detta är kostnaden för att utnyttja andra energialternativ, omfattningen av den fortsatta ökningen av efterfrågan på elkraft och politiskt beslutade villkor till fördel eller nackdel för vindenergins utnyttjande.

Beträffande den viktiga faktorn produktionsutjämning gäller att de bidragsnivåer från vindkraft som studeras inom NE:s program begränsats av kraftsystemets förmåga att indirekt lagra energi (t ex vid vattenkraftanläggningar med vattenmagasin) utan att särskilda energilagringsanläggningar (t ex pumpkraftverk eller topplastbatterier) behöver byggas.

Faktorerna ovan är inbördes beroende och fordrar fortsatta studier innan man kan avgöra om de innebär någon begränsning. Man bör notera att för produktionskostnaderna viktiga faktorer, särskilt räntenivå, men även avskrivningstid och kostnadsstegringar beror av faktorer utanför energiområdet.

Vattenfall har i en tidigare utredning funnit att vattenkraften 1990 räcker för att utjämna veckoproduktionen från 3000-5000 MW vindkraft, vilket med Vattenfalls antagna aggregattyp innebär en årsproduktion av 6-10 Twh/år. För att säkerställa leveranssäkerheten på kort sikt räknades härvid med ca 500 MW gasturbineffekt, som dock inte innebär någon större kostnadsmässig belastning. Med de aggregatutföranden som idag anses mest ekonomiska skulle effektintervallet 3000-5000 MW motsvara en årsproduktion av 10-15 TWh/år. Trots att Vattenfalls studie endast är giltig för det studerade aggregatet, förefaller det rimligt att preliminärt antaga att produktionsutjämning kan åstadkommas till måttliga kostnader för upp till lO-l5 Twh/år vindkraftproduktion. Detta problemområde är f n föremål för omprövning.

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 387

I Vattenfalls studie från 1974 angavs vindkraftens kostnad till 15-20 öre/kWh vid aktuella vindförhållanden. De två amerikanska konstruktionsstudier som ingår i ERDA:s vindenergiprogram har 1976 angivit kostnaden till 7,7 (General Electric) respektive 9,0 öre/kWh (Kaman) vid vindförhållanden som uppnås vid de bästa svenska lägena. En västtysk statlig utredning anger kostnaden 1976 till ca 4 öre/kwh under samma förhållanden och till det dubbla vid vindhastigheter som förekommer allmänt i Sveriges kustland. Det är osäkert i vilken utsträckning dessa värden innefattar kostnader för anordningar på platsen, nätanslutning, effektreserv och regleringsåtgärder. Pågående systemanalysarbete antyder preliminärt lägre kostnader än vad Vattenfall kom fram till (se vidare nedan). En komplikation, som gör det mycket svårt att idag göra tillförlitliga kostnadsberäkningar, är att lämplig tillverkningsteknik än så länge saknas för rotorbladen, vilka upptar en stor del av totalkostnaden. Dessutom saknas driftserfarenhet. Kostnaderna är vidare avhängiga av storleken av serierna vid produktion. Kostnadsbedömningar gjorda inom NE-programmet redovisas i ett särskilt avsnitt nedan.

Man torde kunna utgå ifrån att några väsentliga produktionsbidrag från vindkraft inte kan förutses före 1985 på grund av den tid som krävs för att genomföra NE-programmet och därefter i rimlig takt utveckla och tillverka vindkraftaggregat i tillräcklig mängd.

I syfte att visa dels det tekniska införandets alla skeden, dels det pågående programmets samband med dessa, presenteras nedan ett tänkbart scenario för utvecklingsprogrammet och ett ev följande införande i energiproduktionssystemet. Detta scenario redovisar sammanfattningsvis både den ungefärliga kostnaden för olika skeden och däri ingående aktiviteter. Scenariot är närmast av exemplifierande natur. Frågan behandlas mera detaljerat med olika varianter i insatsplanen.

388 Långsiktsbedämning SOU 1977: 61

Period och kostnad i 1976 års Skede kostnadsnivå Aktiviteter

a) Studier 1975-1977(l981) Grundläggande tekniska stuoch dier. Konstruktion och tillförsök 30-37 Mkr verkning av försöksaggregat. Driftprov med försöksaggregat. Modifieringar och nya prov med försöksaggregat. Meteorologiska studier. Samverkan med kraftsystemet. Miljöfaktorer.

b) Fullskale- 1977-1981 Konstruktionsstudier, prototyp offertarbete och beställ- 40-l3O Mkr ning av fullskaleprototyper. Lokalisering. Konstruktion. Tillverkning. Driftsprov.

c) Demon- 1979-1983 Systemprojektering. Seriestrations- anpassning. Upphandling. grupp 130-170 Mkr Leveranser. Drifttagning. Demonstration av energiproduktion.

d) Beslut om 1983-1985 införande i det svenska energiproduktionssystemet.

5.2 Hittills uppnådda resultat

5.2.1 Vindförhållanden

Sverige är beläget inom det s k västvindbältet och har därmed bättre vindenergitillgångar än flertalet områden på jorden. Tillgänglig vindenergi kan uppskattas med hjälp av medianvindstyrkan, som är den vindhastighet som överskrids under hälften av årets timmar. Medianvind över 8 m/s på 100 m höjd uppnås inom ett betydande område i södra Skåne samt inom mindre områden på Västkusten, Öland och Gotland. Medianvind mellan 7 och 8 m/s råder utmed Västkusten, inom

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 389

ett bälte i Skåne-Blekinge, på Öland och Gotland, öster om Vättern samt i norra Uppland. Mellan 6 och 7 m/s uppnås inom vidsträckta områden i södra Sverige. Med undantag för mindre områden utmed Bottenviken är vindförhållandena dåliga i norra Sverige. I fjällområdena är kunskaperna om vindförhållandena bristfälliga på grund av det glesa observationsnätet, men tillgängliga data tyder på att fjällen inte är lämplig plats för vindkraftaggregat.

Inom korta tidsperioder är tillgången på vindenergi mycket ojämn. Stark vind råder sällan så länge att ett vindkraftaggregat kan avge full effekt mer än ett dygn i sträck. På några timmar kan vinden avta från full styrka till ett värde, som gör att ett vindkraftaggregat slutar att avge effekt. Detta ställer stora krav på kraftsystemets möjligheter att utjämna produktionen och skärper behovet av att prognosmetoder för vindstyrka utvecklas.

Sett över längre perioder har vinden en markant årstidsvariation på så sätt att energitillgången är större under vinterhalvåret än under sommarhalvåret. På grund av bl a sjöbrisen blåser vinden kraftigare på dagen än på natten. Denna skillnad avtar dock med höjden över marken.

Vid öppna platser utmed kusterna är vindenergitillgångarna på 100 m höjd normalt omkring tre gånger större än på 10 m höjd, mätt över en viss yta i vinden. I inlandet kan skillnaden öka till en faktor fem å sex. Detta förhållande gynnar stora vindkraftaggregat, som når upp till de högre höjderna.

5.2.2 Aggregatstudier

Endast den propellerliknande, horisontalaxlade vindturbinen har än så länge nått en sådan grad av utveckling, att det är meningsfullt att genomföra detaljerade konstruktions- och kostnadsberäkningar. Efter vad som idag är

390 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

känt ger den också de bästa utvecklingsmöjligheterna, genom att mängden konstruktionsmaterial i förhållande till utvunnen energimängd kan hållas nere tack vare liten bladyta och relativt högt varvtal.

För att man på ett tidigt stadium skulle få praktiska konstruktions- och tillverkningserfarenheter och i ett senare skede provningsmöjligheter beställdes ett försöksaggregat utrustat med en tvåbladig vindturbin med 18 m diameter. Det placerades vid Kalkugnen nära Älvkarleby. Provningen, som inleddes i april 1977, har hittills förlöpt normalt.

En tvåbladig vindturbin kan utvinna 70 - 80 Z av den energi som teoretiskt finns tillgänglig i vinden. Därför lönar det sig sällan att genom förfinad konstruktion ytterligare höja energiutbytet. En ökning av bladantalet till tre ökar energiutvinningen med några procent, men medför en dyrare konstruktion.

Utformningen av vindturbinen har en avgörande betydelse för aggregatens konkurrenskraft. Studierna visar att ekonomiska konstruktioner kan uppnås genom flera alternativa utföranden på huvudtemat horisontalaxlade, fåbladiga vindturbiner. Som konstruktionsmaterial i bladen kan svetsat stål, alumin eller kompositmaterial med kol- och glasfiber väljas. Bl a på grund av skillnader i vikt leder materialvalet till sinsemellan relativt olika konstruktioner. Valet av navtyp har stor betydelse.

I avsikt att bl a ge underlag för kostnadsberäkningar studerades aggregat i storlekarna 50 och 100 m turbindiameter utförligt. Den mindre aggregatstorleken är i normalfallet försedd med 1 MW generator och den större med en 4 MW generator. De bägge aggregatstorlekarna utfördes i varianter med tunga blad av svetsat stål samt en okomplicerad navkonstruktion, och lätta blad av kolfiberarmerad plast eller aluminiumlegering. Förutom dessa studier, som utfördes av

SOU l977: 61 Långsiktsbedömning 391

Saab-Scania, har kompletterande analyser utförts av andra grupper inom och utom landet.

5.2.3 Lokaliseringsmöjligheter

Inom områden med goda vindförhållanden undersöktes möjligheterna att lokalisera vindkraftaggregat genom att provisoriskt uppställda lokaliseringskriterier prövades på olika områden. I kriterierna ingick bl a att restriktiv lokalisering tillåts inom områden för friluftsliv och kulturminnesvård men inte alls inom detaljplanelagda områden och naturvårdsområden. Det visade sig därvid att på ytor med medianvind minst 7 m/s på 100 m höjd, vilka totalt omfattar nära

12 000 km2, var lokalisering möjlig utan inskränkningar på

55 Z och med restriktioner på 15 Z av ytan.

Detaljstudier av lokalisering av grupper med vindkraftaggregat genomfördes i Skåne, norra Uppland och på Gotland. Med hänsyn till att man bör undvika energiförluster på grund av att aggregaten skuggar varandra tillämpades lokaliseringsmodeller, där aggregaten i medeltal står på 13 turbindiametrars avstånd från varandra. Till följd av uppställda restriktioner med bl a tillåtet avstånd till enskilda byggnader (200 m) och samhällen (l 000 m) kunde i medeltal 80 Z av de tänkta aggregatplatserna användas.

Följande beräkning av möjlig vindkraftutbyggnad förutsätter att lokalisering tillåts utan inskränkningar på de ytor, som enligt de provisoriskt uppställda kriterierna saknar restriktioner, och på hälften av de ytor som har vissa restriktioner. Hänsyn har inte tagits till möjligheterna att ordna produktionsutjämning.

Ytor med minst 7 m/s medianvind på 100 m höjd beräknas kunna rymma ca 3 300 aggregat med turbindiameter 100 m, vilka skulle producera ca 32 Twh elkraft under normalår. Om man i stället valde aggregat med 50 m diameter skulle

392 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

antalet öka med en faktor fyra och produktionen minska till 2/3. Områden med 6-7 m/s skulle överslagsmässigt kunna ge 95 Twh/år fördelat på 13 000 aggregat med 100 m turbindiameter.

5.2.4 Samkörning med kraftnätet

En liten utbyggnad av vindkraft kan utan vidare tas emot av kraftnätet. För en större utbyggnad måste särskilda resurser för reglering och reserveffekt skapas, t ex genom effektutbyggnader i vattenkraft. År 1974 angav Vattenfall i en utredning att 3000-5000 MW (motsvarar ca 7,5-12,5 Twh/år) vindkraft kan tas emot av kraftsystemet med måttliga kostnader för produktionsutjämning. Om denna bedömning håller i realiteten undersöks genom nya kraftbalansstudier baserade på bättre underlag. Dessa väntas kunna genomföras under hösten 1977.

5.2.5 Miljö och säkerhet

En uppenbar följd av en vindkraftutbyggnad blir dess inverkan på landskapsbilden.

Genom konstruktiva hänsyn och regelbundna inspektioner bör det vara möjligt att göra sannolikheten för allvarliga haverier utomordentligt låg. Detta skall ses mot bakgrunden att ett lossnat turbinblad kan slå ned flera hundra meter från aggregatet. För att undvika att is kastas från aggregatet under isbildningsförhållanden (underkylt regn) kan det bli nödvändigt att införa avisningssystem, vilka exempelvis kan utnyttja generatorns kylluft.

Störande buller har inte uppstått vid tidigare vindkraftaggregat. Teoretiska beräkningar tyder på att ett stort aggregat kan komma att höras över bakgrundsbruset på 500 m avstånd i vindriktningen. Alstring av infraljud i olämplig mängd bedöms osannolik.

sou 1977; (,1 Långsiktsbedämning 393

Ingen störande inverkan på fågellivet finns rapporterad från tidigare. Så länge det är ljust bedöms det inte sannolikt att fåglar kommer att kollidera med torn eller turbin. Nattetid bestäms kollisionsrisken av den slumpmässiga sannolikheten för träff. Flertalet nattflyttande fåglar flyger dock högre än de höjder som är aktuella för vindkraftaggregat .

Teoretiskt kan ett vindkraftaggregat inverka på lokalklimatet, eftersom energi bortförs ur atmosfären. Det är dock utomordentligt svårt att kunna påvisa någon sådan inverkan.

Eventuella telestörningar kommer bl a att undersökas vid försöksaggregatet vid Kalkugnen.

I den mån särskild produktionsutjämning måste tillgripas skall dess miljöverkningar hänföras till vindkraften.

En genomförd energianalys visar att ett vindkraftaggregat i detta avseende tjänar in sig självt på mindre än ett år.

Framtida rivning av ett betongtorn, som är den enda komponent som kan ge någon egentlig rivningskostnad, beräknas kunna kosta några procent av aggregatkostnaden.

5.2.6 Aggregat för lokala behov

Genom en behovs- och marknadsstudie, vilken väntas föreligga tidigt under hösten 1977, undersöks möjligheterna för mindre vindenergianläggningar, vilka kan tillgodose lokala behov. Utgångsläget för dessa är väsentligt sämre än för stora anläggningar på grund av att vindförhållandena är dåliga på lägre höjd och att det allmänt är svårt att tillverka och driva en liten anläggning lika ekonomiskt som en stor.

394 Långsiktsbedömning SOU 19771 6|

Användningen av vindkraftaggregat för restelektrifiering av exempelvis avsides belägna gårdar förefaller inte kunna bli stor, eftersom flertalet av de 400 permanenta bostäder som idag saknar elström beräknas kunna få kraftledningsanslutning för rimliga kostnader. Uppvärmning av permanenta bostäder med värme från individuella vindenergiaggregat förefaller preliminärt att bli dyrbar. Underhållsvärme för fritidshus kan ge en viss marknad för måttligt stora aggregat, speciellt om det skulle bli förbjudet att utnyttja elström från elnätet för sådana ändamål. Användning av vindturbiner för uppvärmning av växthus har en svår konkurrenssituation. Olika myndigheters behov av vindkraftaggregat för att exempelvis driva radiosändare, fyrar m m förefaller att vara litet. Det finns troligen en potentiell marknad för flera hundra aggregat per år i samband med export av exempelvis telestationer till otillgängliga områden.

5.2.7 Ekonomisk bedömning

Vid beräkning, gjord enligt gängse praxis inom kraftindustrin, blir kostnaden, enligt beräkningar gjorda_inom NE:s program, för elektricitet producerad med 100 m vindturbiner placerade inom områden med minst 8 m/s medianvind 14 öre/kwh, med 7-8 m/s 18 öre/kWh och 6-7 m/s 23 öre/kWh (kostnadsläge våren 1977). Det förefaller vara möjligt att bl a genom ytterligare ökad storlek pressa kostnaden något. Härtill kommer kostnaden för produktionsutjämning med uppskattningsvis O-5 öre/kwh beroende på utbyggnadens storlek. Med mindre vindturbiner och inom områden med sämre vindförhållanden blir kostnaden högre.

Kostnadsuppgifterna måste bedömas mot bakgrunden att det ännu inte finns tillgång till en prototyp till en anläggning i kommersiell skala. Man kan dock dra den slutsatsen att det finns mycket goda skäl att driva utvecklingsprogram-

SOU 1977: 61 Långsiktxbedömning 395

met vidare, i första hand mot framtagning av prototyper i full skala.

En närmare redogörelse för det sätt varpå kostnadsberäkningen gjorts ges i NE:s resultatrapport Vindenergi i Sverige (NE 1977 2).

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 397

5.3 Sammanfattning

Energin i vinden kan omvandlas till elektricitet som matas in på kraftnätet. Detta kan ge väsentliga energiförsörjningsbidrag. I dagens läge är det rimligt att räkna med att 10-30 TWh/år (motsvarar 15-40 Z av dagens samlade elproduktion) kan produceras med hjälp av vindkraft år 2000. Serieinstallation av aggregat sker härvid väsentligen under 1990-talet.

NE:s utvecklingsprogram för vindkraft bedrivs i samarbete med kraftproducenter, tillverkande industri och berörda myndigheter. Uppläggningen av programmet innebär att studier och försök, bl a med aggregat i full skala, bedrivs under tiden fram till 1983-85. Programmets syfte är att ge ett allsidigt beslutsunderlag för ett energipolitiskt ställningstagande till användning av vindkraft för elproduktion i Sverige.

Hittills resultat är lovande - faktorer uppnådda väsentliga återstår dock att verifiera. Resultaten hittills indikerar

- Vindförhållandena i Sverige gynnar stora aggregat (ca 100 m turbindiameter).

- Det finns markområden med erforderlig vind och utan prohibitiva restriktioner som kan rymma 3 300 aggregat med 100 m turbindiameter. Detta skulle möjliggöra ett eltillskott om ca 30 Twh under ett normalår.

398 Långsiktsbedömning S()LII977:6l

Kostnaden för ett lämpligt utformat vindkrafttillskott kan bedömas bli ca 15 öre/kwh upp till utbyggnadsnivån 3000-5000 MW. Vid större utbyggnad tillkommer kostnaden för produktionsutjämning med upp till 5 öre/kwh beroende på utbyggnadsgraden. Med mindre turbiner och inom områden med sämre vind blir kostnaden väsentligt högre.

Försök med prototyper i full skala är nödvändiga för att göra en säker bedömning av vindkraftens möjligheter i Sverige.

SOU 1977: 61 399

6. INSATSPLAN

6.1 Programorganisation och insatsstruktur

Vindenergiprogrammets olika delar och däri ingående projekt (se bilaga 1) samverkar redan i dagsläget i ett sammanhållet insatsprogram med gemensam planering och ledning. Ledningsgruppen för vindenergi (NELV) och dess vindenergisekretariat (se bilaga 2) har en central rådgivande funktion. Beslut bereds i vindutskottet (VU). NE:s programledning har förstärkts med konsulter (NE/SU).

Programmet är indelat i följande tre programdelar, vilka tidsmässigt utgör tre programfaser:

I STUDIER OCH FÖRSÖK II FULLSKALEPROTOTYP III DEMONSTRATIONSGRUPP

Härtill kommer de fortlöpande aktiviteterna:

PROGRAMLEDNING KUNSKAPSUTVECKLING INTERNATIONELL KOORDINERING

Insatsstrukturen beskrivs grafiskt i bilaga 4, i vilken också programdelens delaktiviteter anges.

Programorganisationen bör ses över i samband med att programfasen II börjar. Ett programråd bör inrättas och särskilda lednings-, planerings, eller arbetsgrupper inrättas

400 Insatsplan SOU 1977: 61

för de olika programdelarna. NE:s programledning behöver förstärkas ytterligare.

6.2 Pågående verksamhet

Programmet befinner sig i dagsläget i genomförandet av fasen STUDIER OCH FÖRSÖK. Planeringen av fasen FULLSKALE- PROTOTYP pågår för närvarande.

I det följande anges kortfattat dagsläget för några av de i programdelen STUDIER OCH FÖRSÖK ingående aktiviteterna. En grafisk framställning av programdelens detaljer ges i bilaga 3.

6.2.1 Vindenergiprospektering

I etapp l och 2, vilka har genomförts under februari 1975 januari l977, har ingått en inventering av befintligt meteorologiskt bakgrundsmaterial och viss grundläggande metodutveckling.

Målsättningen för pågående etapp 3 är att ge ett förbättrat underlag för bedömning av vindenergiresurserna i Sverige och att ge dimensioneringsdata för aggregat (turbulensstudier). Etapp 3 beräknas vara avslutad vid årsskiftet 1977- 1978.

Under våren 1977 initierades ett långsiktigt mätprogram för säkerställande av meteorologiska data, nödvändiga för lokaliseringsval och bedömning av vindenergiproduktionsförhållanden inkluderande utveckling av relevanta vindprognosmetoder.

6.2.2 Koncept- och systemstudier

I ett inledande skede genomfördes förstudier av olika alternativa system. Detta gav underlag för den pågående

Insatsplan

satsningen på horisontalaxlade fåbladiga vindenergiaggregat. För närvarande pågår en grundlig analys av det valda systemets olika delar och alternativa utformningar. Detta arbete kommer att slutföras under sommaren 1977. Saab-Scania AB utför på NE:s uppdrag arbetet.

Parallellt med dessa studier har två kompletterande studier av alternativa system med samma beräkningsförutsättningar beställts, den ena i Västtyskland (Hütter), den andra i Sverige (AIB/Boestad). Även resultatet av dessa båda studier kommer att föreligga sommaren 1977.

Vid svenska högskoleinstitutioner har genomförts studier av vindkraftaggregats elsystem och dess delar. För närvarande fortsätter detta arbete i samverkan med såväl ovanstående fördjupade systemanalys och byggandet av försöksaggregat. I en planerad framtida etapp kommer arbetet att inriktas mot alternativa elsystem, främst nya typer av generatorer som bättre ansluter till vindenergisystemets krav.

6.2.3 Försöksaggregat och prov

Våren 1976 beställdes hos Saab-Scania AB, efter omfattande förstudier, ett försöksaggregat med 50 kw effekt och 18 m rotordiameter. Aggregatet har färdigställts och leveransproven pågår under sommaren l977, varefter provningsprogrammet kan inledas hösten 1977. Provningsperiodens längd uppskattas för närvarande till ca tre år.

6.2.4 Lokaliseringsstudier m m

En omfattande utredning har påbörjats vari förutsättningarna för att anlägga vindkraftverk i olika geografiska regioner undersöks. Hänsyn tas härvid till restriktioner i form av konflikt med andra planintressen. Arbetet genomförs på NE:s uppdrag av Vattenfall. Det långsiktiga målet för dessa studier är att ge underlag för bedömning av den tänkta utbygg-

402 Insatsplan

nadsnivån såväl för hela Sverige som för regioner i Sverige.

Lokaliseringsstudierna inriktas i fortsättningen på att

finna tre lämpliga platser för driftsprov med fullskale-

prototyper och/eller demonstration med en gruppstation med ca 10 aggregat. En plats bör härvid ligga i Vattenfalls region och studierna genomförs i detta fall i samarbete mellan Nb och Vattenfall. En andra plats bör ligga i Sydkrafts region och motsvarande samarbete ske. En tredje plats bör ligga på Gotland.

I samband med lokaliseringsstudierna undersöks mera fördjupat vindkraftaggregatets samverkan med det övriga kraftsystemet. Detta arbete är av väsentlig betydelse för de praktiska möjligheterna att kunna koppla in vindkraft på nätet.

Parallellt härmed sker också i fortsättningen ytterligare undersökningar av eventuella faktorer av betydelse för en teknikvärdering av vindkraft (visuellt intryck, fågelpåverkan, telestörningar, infraljud, säkerhet m m).

6.2.5 Internationellt samarbete

Diskussioner om samarbetsprojekt inom IEA håller för närvarande på att gå in i ett avgörande skede. Det framstår i dagsläget som sannolikt att ett omfattande avtalsbundet samarbete kommer att kunna börja etableras mot slutet av 1977.

Vid sidan om IEA-samarbetet fortsätter den fortlöpande bevakningen av utvecklingen utomlande utanför IEA.

6.3 Planerad verksamhet - ambitionsnivåer

Vid sidan av detaljplaneringen av slutförandet av programdelen STUDIER OCH FÖRSÖK, med tonvikt på utvärdering av systemstudier och försöksanläggning, pågår nu initial-

SOU 1977: 61 Insatsplan 403

planering av programfaserna FULLSKALEPROTOTYP och DEMON- STRATIONSGRUPP. I tidigare programplaner beskrivna fyra alternativ har bl a genom diskussioner med industriintressenter reducerats till tre. En översiktlig framställning av de tre alternativen ges i bilaga 4.

Utgångspunkten för de alternativa uppläggningarna har varit olika sätt att utveckla och prova fullskaleprototyper och därefter genomföra en demonstration med en gruppstation med 10 aggregat. Detta antal bedöms f n vara det minsta som är representativt för de förhållanden som kommer att råda vid driftsmässig elproduktion med vindkraft. Det har härvid visat sig att 1982-83 är den tidigast tänkbara tidpunkten för en genomförd demonstration av elproduktion av vindkraft i nämnvärd omfattning (10-50 MW installerad effekt). En förutsättning är härvid att utvecklingsarbetet får ske systematiskt och i steg baserade på erfarenheterna från tidigare stegs utvecklings- och utredningsresultat. Härvid blir det nödvändigt att prototypfasen igångsätts tidigt och på bred front, så att erfarenhetsbakgrunden för demonstrationsfasen blir stabil.

NE-programmet VINDENERGI kommer väsentligen att vara genomfört sedan programfasen DEMONSTRATIONSGRUPP genomförts under förutsättning att den blir framgångsrik. Den ger det underlag som behövs för beslut om införande av vindkraft i elproduktionssystemet. Det kan tänkas att elproducenterna själva dessförinnan väljer att starta egen utvecklingsverksamhet av jämförbart format. En möjlighet är härvid att programfasen DEMONSTRATIONSGRUPP genomförs i elproducenternas regi.

I ett alternativ konstrueras endast en fullskaleprototyp medan i de båda andra alternativen med olika EEE prototyper teknisk utformning tas fram. Tre tekniskt olika prototyper innebär väsentligt lägre teknisk risk i prototypfasen. Två prototyper förutsätts tas fram av svensk industri och den tredje genom utländskt samarbete med länder som befinner

404 I nsatsplan SOU l977:6l

sig i motsvarande situation då det gäller vindkraftutveckling (bl a USA, Västtyskland och Danmark). Diskussioner om ett sådant samarbete har inletts.

Det som i övrigt skiljer de tre alternativen åt är tidpunkterna för vissa nyckelbeslut, kostnaderna för hela utvecklingsarbetet och dessa kostnaders fördelning på energiforskningsprogrammets treårsperioder, samt den tekniska risk som är förbunden med utvecklingsarbetet. I det lägre alternativet utgörs en bestämmande faktor av den gällande restriktionen för 1975/76 budgetmässiga treårsperioden 77/78. I de båda högre alternativen har denna restriktion släppts för att åstadkomma en tekniskt rimligare och säkrare utveckling.

De båda med tre prototyper skiljer sig från

alternativ

varandra då det gäller utvecklingstid och teknisk risk. Alternativ 2 innebär en rimligt lång utvecklingstid som möjliggör att erfarenheterna från drift av fullskaleprototyperna till fullo kan tas till vara innan beslut om tillverkning av demonstrationsaggregaten tas. I alternativ 3 har utvecklingstiden kortats för att möjliggöra tidigaste tänkbara demonstration. Detta alternativ har karaktären av kraschprogram och innebär att normal ingenjörspraxis vid utvecklingsarbete inte varit dimensionerande för tidplanen. Detta medför en viss teknisk risk.

él2ss2§2ix_l

Programfasen FULLSKALEPROTOTYP inleds vid en tidpunkt som bestäms dels av de ekonomiska skälen ovan, dels av att erfarenheterna från fasen STUDIER OCH FÖRSÖK till fullo skall ha utvunnits. Efter någon typ av offerttävlan väljs gg typ av fullskaleprototyp. Beslut om erforderliga medel för studier och specifikationsarbete samt offertarbete tas under våren l978. Beslut att beställa fullskaleprototyp tas under våren 1979. Beslut att genomföra en demonstration kan tas i två dels beslut gällande arbetet t 0 m slutfört steg,

sou 1977; 51 Insatsplan 405

konstruktionsarbete (hästen l979), dels beslut att anlägga demonstrationsgruppen (hösten 1981). Programmet resulterar i demonstration av energiproduktion 1984. Kostnaden för hela utvecklingsprogrammet bedöms bli 230-270 Mkr, varav 50-60 kkr under treårsperioden 1978/79-80/81. Denna plan innebär att stora tekniska och ekonomiska risker kvarstår under demonstrationsfasen.

êltg§natiy_§ (obs ordningsföljden)

Denna plan är upplagd för att dels genomföra demonstration så tidigt som möjligt, dels fördela utvecklingsarbetet så att de största tekniska och ekonomiska riskerna tas under prototypfasen. Demonstration av energiproduktion kan ske redan l982. Den ökade säkerheten att nå utvecklingsmålet följer av att tre olika prototyper utvecklas. Fördelarna ovan kan emellertid endast uppnås om ett beslut att starta utvecklingsarbetet för de tre prototyperna tas i september 1977 och att medelsramen för innevarande treårsperiod utökas. Beslut angående prototypfasen kan tas i totalt tre steg, dels det redan nämnda startbeslutet i september 1977, dels beslut om konstruktionsarbete för de tre prototyperna samt anläggande av den första prototypen (våren 1978), dels beslut om anläggande av de två återsåtende prototyperna (hösten 1978). Beslut om demonstration kan i detta fall tas i två steg på samma sätt som i alternativ 1 (hösten 1978 och våren 1980). Totalkostnaden blir 300-350 Mkr, medelsbehovet för perioden 1978/79-80/81 blir 210-220 Mkr. Medelsbehovet under innevarande treårsperiod 1975/76-77/78 ökar med 6-7 kmr till sammanlagt 25 kmr.

Alternativ 2

Ned bibehållande av det lägre tekniska risktagandet i prototypetappen innebär denna plan att demonstrationsgruppen senareläggs så mycket, att erfarenheterna från driftsproven med fullskaleprototyperna till fullo kan tillvaratagas. Detta möjliggör dels att erfarenheter från driftsproven bättre kan tillvaratas relativt tidigt under konstruktio-

406 SOU 1977: 61 Insatsplan

nen av demonstrationsaggregaten, att beslut om an-

dels

läggande av en demonstrationsgrupp kan tas i flera steg. Detta fall innebär i likhet med alternativ 3 att beslut om att starta prototyparbetet tas i september 1977, även övriga beslut ligger som i alternativ 3, utom att beslut att demonstrationsgruppen kan senareläggas till hösten anlägga 1982.

6.4 Sammanfattande beslutstidtabell

Beslut angående: Alt 1 Alt 2 Alt 3

Bsegesxeåêâse Specifikation, offertarbete V l978 H 1977 H 1977 Konstruktionsarbete V 1979 V 1978 V l978 Anläggning prototyp 1 V l979 V 1978 V 1978 ---- H 1978 H 1978 Anläggning prototyp 2,3

I_2r292§2£a£i2e§£2§sr3 Tillverkning H 1981 V 1982 V 1980

6.5 Medelsbehov

I enlighet med ovanstående bedöms i dagsläget medelsbehovet bli: Medelsbehov, Mkr Alternativ 1975/76-77/78 78/79-80/81 81/82-83/84 l. Demonstration 1984 med hög 18 50-60 160-190 teknisk risk 2. Demonstration 25 140-150 135-175 1985 med lägre teknisk risk 3. Demonstration 1982 med viss 25 210-220 65-105 teknisk risk

SOU 1977: 61 407

Bilaga 1

- Projektförteckning Vindenergi

NE-pro- Projektnamn Projektledare jektnr Projektstödbelopp Stödmottagande institution

5060 022 Studium av dagens och morgon- Prof S von Zweygdagens elsystemfrågor vid bergk introduktion av vindkraft Inst för elektro- Etapp 1 89 175 kr maskinlära, CTH Etapp 2 261 150 kr

5060 031 Tillverkning och uppförande Civ ing A Fischer av vindenergiförsöksaggregat Saab-Scania AB SO kw. Genomförande av vind- Linköping energisystemstudie 6 492 000 kr 158 000 kr (tillägg)

5060 103 Kartläggning och utvärdering Byråchef L E Olsav vindenergiresurserna i son Sverige SMHI Etapp l finansierad av STU Norrköping Etapp 2 484 000 kr Etapp 3 665 000 kr

5060 111 Bidrag till uppförande och Civ ing K Norbäck provning av 6 kW vertikal- Sydkraft AB axlat vindelverk Malmö 30 000 kr

5060 121 Systemstudie av alternativt Prof dr U Hütter horisontalaxlat vindkraft- Forschungsinst verk windenergie- 102 000 kr technik der Universität Stuttgart

5060 141 Nya horisontalaxlade vind- Tekn dr O Ljungkraftverk med integrerad ström transmission Forskningsstationen 23 000 kr Stockholm

5060 151 Vidarebearbetning och plane- Tekn dr O Ljungring av aktiviteterna tek- ström nikvärdering och alterna- Forskningsstationen tiva konfigurationer inom Stockholm NE:s vindkraftprogram 280 000 kr

408 Bilaga I

NE-pr0- Projektnamn Projektledare jektnr Projektstödbelopp Stödmottagande institution

5060 171 Vattenfalls anläggningsarbe- Civ ing G Grusell te vid Kalkugnens vindkraft- Statens vattenstation fallsverk 590 000 kr Stockholm

5060 192 Uppdrag till Svenska Utveck- Övering S Hugosson lingsaktiebolaget gällande Svenska Utveckvindenergiprogrammet lings AB Etapp l 342 000 kr Stockholm Etapp 2 475 000 kr

5060 201 Förstudier gällande vind- Civ ing A Fischer energiutvinning för elkraft- Saab-Scania AB produktion (tidigare ett Linköping STU-projekt) 200 000 kr

5060 211 Tyristoromriktare för vind- Prof S von Zweygkraftverk (tidigare ett bergk STU-projekt) Inst för elektro- 27 000 kr maskinlära, CTH

5060 221 Hydraultransmission med reg- Civ ing R Anderslersystem för fritt rotor- son varvtal (tidigare ett STU- Praktisk Teknik AB projekt) Västerås 31 000 kr

5060 231 Study regarding Energy P B S Lissaman Effectivness of Arrays of Aerovironment Inc Wind Energy Collection Pasadena, Cal Systems USA 91 000 kr (US$ 20 000)

5060 241 Uppföljning av Aerovironment Doc U Högström Inc studie enligt projekt Meteorologiska 5060 231 inst 50 520 kr Uppsala universitet

5060 252 Teknikvärdering av vind- Prof L Thörnqvist energisystem Inst f värme- Etapp 1 22 250 kr och kraftteknik Etapp 2 25 000 kr LTH

5060 261 Utredning av icke nätanslut- Prof S Luthander na vindkraftaggregat LUTAB Ingenjörs- 390 000 kr byrå AB Bromma

i Bilaga 1 409 SOU 1977: 61

NE-pro- Projektnamn Projektledare jektnr Projektstödbelopp Stödmottagande institution

5060 271 Anskaffning av och experiment Civ ing U Uudemed 15 kw horisontalaxlad lepp vindturbin Euroc Develop- 60 000 kr ment AB Malmö

5060 283 av vindkraft- Civ ing T Enêrus Konceptstudie verk enligt prof G Boestad Allmänna Ingen- 1 - 2 330 000 kr jörsbyrån AB Etapp 3 350 000 kr Stockholm Etapp

5060 301 och installation Byråchef L E Anskaffning av meteorologisk mätanslut- Olsson ning vid försöksanläggningen SMHI för vindkraft vid Älvkarleby Norrköping 160 000 kr

5060 311 till Gen dir Åke Uppdrag flygtekniska försöksanstalten gällande Sundén studium av alternativa vind- Flygtekniska energikonfigurationer försöksanstalten 820 000 kr Stockholm

5060 321 Teoretisk studie av infra- Doc L Liszka och ytmarkvågor i när- Kiruna Geofysiska ljud heten av vindturbiner Institut 42 500 kr Kiruna

5060 351 av energibalans Civ ing K Jirlow Beräkning för enskilt vindkraftaggre- AB Atomenergi och för system av vind- Studsvik gat kraftaggregat 25 000 kr

5060 412 Utarbetande av hjälpmedel SIKOB AB vid utvärdering av alter- Ingenjörscentrum nativa vindenergikoncept Solna Etapp 1 15 000 kr Etapp 2 85 000 kr

5060 421 Utveckling av vindprognos- Avd dir L Rannametoder avpassade efter be- leet hovet vid en större vind- SMHI kraftinstallation samt Norrköping verifiering genom utvärdering av gjorda prognoser 477 O00 kr

410 Bilaga I

NE-pro- Projektnamn Projektledare jektnr Projektstödbelopp Stödmottagande institution

5060 432 Projektadministrativt arbete Statskonsult AB inom NE:s vindenergiprogram Solna Etapp l 10 000 kr Etapp 2 45 000 kr

5060 461 Sannolika störningar på få- Fil dr T Alerstam gellivet vid vindkraftverk Zoologiska inst 12 982 kr Lund

5060 471 Visualisering av vindkraft Hasse Kristensen i landskapet Lantbrukshögskolar 40 000 kr Alnarp

5060 481 Utveckling och tillverkning Karlskronavarvet av kompositrotorblad för AB vindkraftaggregat Karlskrona 425 000 kr

SOU 1977: 61 411

Bilaga 2

NELV LEDNINGSGRUPPEN FÖR VINDENERGI,

Ledamöter:

Generaldirektör Åke Sundén ordförande Professor Stig Borglin Överingenjör Lars Hannervall Docent Herman Helgesen Tekn dr Olle Ljungström Direktör Lars Norlin Fil dr Lars E Olsson Civilingenjör Bengt Schmidt Civilingenjör Lars Rey

Sekretariat:

Överingenjör Sven Hugosson SU Civilingenjör Staffan Engström SU

NE:s programledare:

Byrådirektör Kurt B Hedén

sou l977:6l 413 Bilaga 3

SAMMANFATTNING AV PÅGÅENDE VERKSAMHET Följande två blad visar den pågående verksamhetens delar, tidsutsträckning och kostnader i tusental kronor. Planerade, ännu ej gjorda åtaganden är markerade med ( ), Etappskiften är markerade med -#-.

Bilaga 3 415 SOU I977 :61

SA§.‘1I\Nl‘ixT’I:\ING H1lT1L1.S‘.’.‘~.P..\‘D!S VERKSAMHET BH.. 3:1

FASF u N STUDIER OCH FÖRSÖK

.w .09 ...m m s. m m .w m m H L ä

:å

8:9: M -

AI

n|A.o.o.mVI

5:82

. s A

..

Imvflvl

83 8n3 82V A003 80$

...222

cl:

ll

88 Aommv

8?: Sn: 30.3 80$

EEK; aomvl C

.83

In

A000 805

C 4

Aonmv AomC 803

sot Sm:

08 o?

2:2.: ..

8 omm

T|$]4

nå. 0.:.. oNwL

.. .ä

ai.

.áunl .|w~4I|||..

:ä: .ä

..

R3223

Ja]

i:

:z Haw com :q So :S A2 SN :i ES :m So a: :3

az

coon econ

Son 8%

az 88 88 88 Son 88 88 Nä 88 Son GH om.“ 88

4h

Ioumnmm

+

uwcomumunmwucox

85m

uzH.Eum.S mmcmowlnmmm

u33£-fi mmamomlamnm

§13

_..E.mo.E9a

.aumoxmåmumw

Äâumåwmm

8:.

swumofiums flanumafimm

:oo

§E=..w3m

mmvøum

SE85 :nå:

=2w3:3_

E? E..

Euumamuounuucww

uzEub_m.aom.:BazEz§

:E:

- m

:u

uww~uwwmum

ä:

ao...2uu<mv595m

.85

:§u9:,_E u=wE:o.~«ouw umfifimmafi mmmSz<:E.m$ mflmamemufim usaumsoufim o € mnzémfimfimzox 33._3..3_ m.._um:uwuH mfiuznumum m:£=3$ .8u8flmo%3_ m:w:..:.Enm: uououuunzfiox :o..Sm...wmmx

& å

.dem __..:mo::§ mocmoa 23935 wniwcmam

:E: 12 33 & E2

SOU 1977: 61 Bilaga 3 417

BIL. 3:2

mz

xz

~m\HmmH

‘V

Sm

soc sot 303 803

oo\oooo

u

00m o

soc

.xx

Aomoo A005 A003 803

uumvfr

n V

ooxohoñ mH-- mm §23

o?

Aomoo so: 303 80.3 803 q

on\onoo

;WW

^oo_o

e

ox:

.

Aomv Aomo

Puma?

A008 803

o?

aOOmv

Sm

AOOAV 85

ooxsnoa

ond o

oN-oA mm $33

. nu . . u om oo

Hua man Sm Sn

No

mm\oN\msoH

n . . . om 3

. 4

.mm .ANN .Aco Hag ANN Hou .Hou Sm «E

az

coon Coon ooom coon coon ooom 8% 8%

oz

.omm Aso Hum

32:28.

uuouz...

uucmuwuam

umvwsumoxemm

wUM

zmamww

Hzozoxm

uouoauuzuwuuao

:so

ENAQOHQ

azuoozo

uauuummausx

.om

uuzoszmmaomx:<m

omusummvaaxuwz

uxonoum uxanouo

:ua

:oo

uumvaummwcmummmamxoq

za=qmz<Hmz

c

umvsumwwcmnwngcmfiuaw

auonxaox

.w:.._=:mwaa:mv:m3=

.C08

ouoam

mo

zzuozoooo mzo<oam<mz azcmzgzuo wiocomumc

uHmo «wm« mzoa uumusozm uouam oa=o monzzm

oo

sou 1977:61 419 Bilaga 4

PLANERAD VERKSAMHET - ALTERNATIV På följande blad visas tre alternativa uppläggningar av den fortsatta verksamheten.

420 Bilaga 4

omunomm

ll

om_-omH

Hua Åmxzv o~-mH mqsoq mwnom

IIIlIIllllllllllllllllllllllø

.gun

xmmumw Am

;oo

.H_p

_m_u=um .acuv

:z

nw\qmmA

w\mmmH

omfisoofl

mw\~mmH

manoolnmma

I:

H

~m\~ma~

Hazmuaq<

Ha\owm_

om\o›mA

manad oøuom

F

mN\wnmA

_irl_

mmxnmma

«access

wcmawmmacn

.uumccx

uxwmoun

.umnm Hun»u

.nvmuuø

ovammnuuumnv

smmumw

HuxuzmnzH

:oo :oo

wcmumuxumoumeuumzm comussvoummwumcm

m›eoaommmgamq4:m .mmomzoHezamzo:un .uw«v:umov:mumwcH w:m~xuuu=mmmxm::x

comuxauu

.w:«=vm~Ewuwoum

zoo

m:«:xum~a«H .w=«=wmma:uø«uum .w:«:xnu-«H maaøcomumnuwucw

.vaumluumcox øuwnuwuuwuuo w:«umm«~mxoq

mo;

qug:¢ocmm HmHHHHx opamuu«un m«wmum umavzum

z4m mcov_

SOU 1977 :6! Bflaga4 421

ommuoom

nuuom

ooauomfi

ouuøñ mquoa omuom

5-0

man Azay

nnxmn

.gun

xwmumu An

:oo

.Han

uawaaum

:z ._=mv \\\\

mw\¢m¢H

_:l

amxnwma

maioolmnma

nw\~maH

omg

N

~u\Hmo~

HH¢z¢mHA

NI \

Hm\omaH

omfiuoqfi

nH--

omxaumfi

nu oo

og_ s_

ohxmñoa \r

J5

n.q

a.e.

m«\›Na_

o.o V? m.o N

.D

.

nuuuauuo

wamummnnca

.uumaox

G030

wømcmmmacw

.øvuuuz

mamømmmmca

.woua

uovwaawuumaa

oucmwauuumuv

zuuonumsoumzm

xmmumw

n

nouunummmamuommawxoa

Huzmzmnzup

:ua A .N

mm=momzoHaxamzo:mn mumuøuxowoumeoumam w:w~xumu=mAmxm::x

az az

m›aonommm4smq4=m aomuxnnoummwuøam

:oo

.mcmamwaazmomumw

a

.vaumuuumcoz aomuxzuumcoz .m=«=xnuHa«s comuxsuumaox .m:m:xuo~H«H ounmuwmua -MUWUDUWUUCNHWHCH .w:mcxuuHHmH .wcmzvoaednwoum muøocowuwcuøucm

«mm

z4m 4mg=:uoum amaHHaz oommm5_ mwmun maaoaomm ouamuw«uo m›aoeozm m«mmuw yumusum

422 Bilaga 4 SOU l977 :6l

cmmnoon

mquoq omuom mmuom

oo_-om_

o~-m_

mic

Eat

muq

wnxnn

.aan

xmmpmw

An

:uo

.Hag

zz uumuaum ._=uV

nm\«mm_

qmxmmma

mmxuwma

moH-no

P

\Huoo-n›mA

Nmxamma

m

co

HHzmmeq< ~m\ommH

on

omxmnmg

›

o-uo#~

nu

mfiumfl

oo

m~\m~mH

.D

m.« 0.0

w~\-aH o.m4

m... nu

i

«E05080

uuuuøwuo

mcmcwwmacm wcwcmwmacw wawcwwmaam

.numcox .ananas

.uuumHHmw.mnH

a .noga

mvcmmmuuwmuv

xmmkmu

HummzunzH

cwumnumEmum›m

:ao n.~

.5.._n=u

A

mmm»aoeozmmqxm44:m nouwnumwcduwmwamxoq mm==omzoHamamzo=uo wcmnøuxwmounsmumzm comuxsuouamwumcu m:«Hxumu=mamxw::x mmawcomumcumucm

az az :oo

.nøumiuumcox coquxanumcox .m:«:xuoHHwH comuxsuumcoz .w:m:xuwHH«9 wuuamnmwca .w:mcmmmn:mu«umm .w:«cxuoHH«H .wcmcvuaemumoup

Map

qmo:zoozm amaHaez .uwamnLz wm«»n m›aoeoz› oummuu«un mapoeomg ouqmuu«un m«wwum uuqvaum

:4:

Plan för NE-programmet GEOTERMISK ENERGI

SOU |977: 6| 427 Innehållsförteckning Sid

Kristallina bergforma-

tioner 5.3.3 Kross- och sprickzoner 443 5.4 Gemensamt för flera utvecklings- 444 linjer 5.4.1 Utvinning 444 5.4.2 Utnyttjande 446 5.4.3 Geotermalvattenbehandling 447 INSATSPLAN 449 6.1 Syfte och inriktning 449 6.2 Områdesgemensama insatser 450 6.3 Utvecklingslinjernas projekt 450 6.3.1 Förstudier - Sedimentära 451 lager 6.3.2 Förstudier - Kristallina 452 formationer 6.3.3 Förstudier - Kross - och 452 sprickzoner 6.4 Insatser för flera utveck1.1inj. 453 6.4.1 Utvinning 453 6.4.2 Utnyttjande 454 6.4.3 Geotermalvattenbehandling 455 6.5 Programets dimensionering och 455 ambitionsnivå

428 Innehållsförteckning Sid

SOU 1977: 61 429

1. GRUNDIDE OCH OMRÅDESAVGRÄNSNING

Värmeenergi finns lagrad i berggrunden. Det är tekniskt möjligt att med olika metoder utvinna och omvandla denna energi till användbar form, i första hand vattenburen värme och elektricitet. Programmet omfattar de åtgärder som är aktuella vid ett utnyttjande av den geotermiska energin från något hundratal meter ned till ett tiotal kilometers djup i Sverige. Distributions- och konsumtionsleden ingår inte i programmet annat än om särskilda skäl motiverar detta. Utnyttjande av värmeenergin i det översta ytlagret (jordvärme) för uppvärmning av enstaka byggnader eller grupper av byggnader ingår inte. Detta tillhör BFR:s program.

Målet för verksamheten inom NE:s program är att, om inga prohibitiva hinder kan identifieras, utveckla tekniken för nyttiggörandet av den geotermiska energin därtill att kommersiell exploatering blir möjlig eller intill dess att statsmakterna beslutar stödja en utveckling på annat sätt än genom NE eller ett energipolitiskt beslut tas att nyttiggörande i Sverige inte ska ske.

2. ENERGIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG

Några säkra beräkningar av den mängd geotermisk energi som till acceptabla kostnader skulle kunna i utnyttjas Sverige har hittills inte gjorts. Överslagsberäkningar ger nedanstående resultat.

Det torde finnas mellan 200 och 500 Twh potentiellt ut-

nyttjningsbar energi lagrad som varmvatten över +50oC i

Skånes porösa berggrund (vilket vid 25 års utnyttjande motsvarar högst 2 TWh/år vid 102 verkningsgrad). Varmvattnet är relativt lättåtkomligt via borrningsoperationer. Sådan utvinning skulle kunna ske med idag tillgänglig teknik. Hur stor del av den upplagrade energimängden som skulle kunna utnyttjas är dock oklart.

En mycket översiktlig bedömning har också gjorts beträffande energiinnehållet i den svenska urberggrunden. Om berget mellan 2 och 3 km djup kyldes till ca +50°c skulle

energimängden S Twh frigöras per kmz landyta. På grund av

rådande brist på kunskap om hur värmeutvinningen skall ske, är det för närvarande ej möjligt att ange hur stor del av detta energimagasin som det är tekniskt och ekonomiskt rimligt att utnyttja. Klart är dock att det är blott en mycket obetydlig del, kanske 4 - 5 tiopotenser lägre. Troligen komer det att dröja till efter år 2000 innan metoder för värmeutvinning från urberget färdigutvecklats.

sou 1977:61 433

3. NULÄCE

över hela världen produceras idag mer än 5 GW geotermisk effekt i form av lågtemperaturvatten, som används för uppvärmningsändamål. I USA finns sedan 1890-talet erfarenhet av geotermiska fjärrvärmesystem i städer. På Island bor omkring 100 000 människor i hus som uppvärms med geotermalvatten. I Ungern finns hundratals geotermiska brunnar som utnyttjas till uppvärmning, främst av nya bostadsområden. I Frankrike har 10 000 bostäder anslutits till geotermiska värmesystem.

Geotermiskt utvecklingsarbete pågår för närvarande i varierande omfattning i ett 50-tal länder. Störst synes arbetsinsatsen vara i USA, USSR, Island, Ungern, Tyskland och Frankrike. I USA studerar man i ett aV Projekten hur värme kan utvinnas ur torra bergformationer.

I Sverige har VIAK AB genomfört en förstudie avseende möjligheten att utvinna energi ur sedimentära varmvattenförande lager. Detaljerad förberedelse av provpumpning pågår för närvarande.

Vid Lunds tekniska högskola pågår en undersökning som syftar till att undersöka och värdera förutsättningarna för geotermisk energi i Skåne.

Sveriges Geologiska Undersökning gör för närvarande en sammanställning av underlag för bedömning av de intressanta kristallina områdena för geotermisk energiutvinning i Sverige.

434 SOU 1977: 61 Nuläge

Vid institutionen för geologi vid CTH i Göteborg studeras möjligheten att spåra intressanta energimagasin med hjälp av områdets radioaktiva sammansättning.

Institutionen för geologi vid CTH i Göteborg och Sveriges Geologiska Undersökning samarbetar i ett projekt som syftar dels till att undersöka möjligheten att utvinna värmeenergi ur kross- och sprickzoner i berggrunden, dels till att översiktligt kartlägga utbredningen av sådana formationer.

Vid institutionen för energiteknik, CTH i Göteborg, pågår ett projekt som avser att sammanställa och presentera en översikt av den geotermiska energiproduktionsteknikens nuvarande status och utveckling.

Hagconsult AB, Stockholm, arbetar med en sammanställning av nuvarande och förutsedd teknik för borrning av mycket långa grovhål i berg.

Avdelningen för tillämpad geofysik vid högskolan i Luleå studerar hur värmeövergången mellan berg och vatten äger rum.

Dessutom pågår internationellt utvecklingsarbete, på uppdrag av FN, vid VBB (Vattenbyggnadsbyrån) avseende projektering av geotermisk elkraftanläggning samt bevattningsanläggning i Afrika.

De för svensk tillämpning pågående insatserna uppgår f n till ca 2 Mkr/år.

SOU 1977: 61 435

4. STATSMAKTERNAS FÖRESKRIFTER

I energipropositionen för 1975/76 - 77/78 säger föredra-

ganden (bilaga l, sid 455):

Geotermisk energi

EPK anger att några detaljerade studier av värmefördelningen i den svenska berggrunden inte har gjorts. Sådana studier föreslås därför som underlag för ställningstagande till ett eventuellt mer omfattande forskningsprogram.

I ett särskilt expertyttrande till EPK:s betänkande har framförts klar misstro mot möjligheterna att för svenskt vidkommande nyttiggöra den geotermiska energin. Flera viktiga remissinstanser, däribland universiteten i Stockholm och Umeå, ansluter sig till denna skepsis. Även statens naturvetenskapliga forskningsråd, Sveriges geologiska undersökning och STU anger klar tveksamhet men menar att temperaturförhållandena i den svenska berggrunden bör undersökas närmare.

Jag finner det väsentligt att vi snabbt söker utröna vilka möjligheter som finns att i Sverige utnyttja den geotermiska energin. Insatserna bör inledningsvis innefatta en snabbt genomförd kartläggning av temperaturförhållandena i berggrunden och försök med värmeutvinning i anknytning därtill samt översiktlig uppföljning av den internationella utvecklingen.

Medelsberäkning för delprogrammen Fusionsenergi, Geotermisk energi, Vindenergi och Övriga energiformer.

Det av mig nu förordade forsknings- och utvecklingsarbetet inom dessa delprogram inrymer områden med begränsade möjligheter att med större säkerhet bedöma utvecklingspotential och resursbehov. Det om-

436 Statsmakternas föreskrifter SOU 1977: 61

fattar likaså områden där genuin osäkerhet idag råder om vilka åtgärder som bör vidtas under den närmaste tiden. Med hänsyn härtill har jag funnit det lämpligt att beräkna medelsbehovet i form av en för dessa fyra delprogram gemensam ram. Jag beräknar härför för budgetåret 1975/76 16,8 milj kr och för treårsperioden preliminärt 50 milj kr.

I budgetpropositionen för 1976/77 säger föredraganden (bilaga 15, sid 240):

Medelsberäkning för vissa delprogram För budgetåret 1975/76 har för delprogrammen Fusionsenergi, Geotermisk energi, Vindenergi och Övriga energiformer anvisats 16,8 milj kr. För treårsperioden 1975/76 - 1977/78 beräknade jag i prop. 1975:30 preliminärt sammanlagt 50 milj kr. Jag beräknar även för budgetåret 1976/77 en gemensam ram för de fyra delprogrammen om 16,8 milj kr.

I regleringsbrev för 1976/77 (sid 33) beräknas att ca 1 milj kr skall disponeras för delprogrammet Geotermisk energi.

I budgetpropositionen för 1977/78 säger föredraganden (bilaga 17, sid 272):

Geotermisk energi Jag beräknar medelsbehovet för budgetåret 1977/78 till 3 milj kr. Detta innebär en ökning av medelstilldelningen för delprogrammet.

1977:61 437 sou

5. LÅNGSIKTSBEDÖMNING

5.l F Planeringsgruppen för geotermisk energi

NE tillsatte i december 1975 en särskild planeringsgrupp för energi. Gruppen sammansättning visas i geotermisk bilaga 2.

Den långsiktsbedömning som redovisas i det följande är ett av gruppens hittills uppnådda arbetsresultat.

5.2 Problemstruktur

Det geotermiska elenergiuttaget över hela jorden svarade år 1974 för drygt 10 TWh, en försvinnande liten siffra jämfört med den totala energiförbrukningen på jorden, ca 80 000 Twh. Elkraftproduktionen är koncentrerad till länder med sentida vulkanism, såsom norra Italien, västra USA, Mexico, Nya Zeeland, medan värmeproduktionen dominerar i länder med måttlig geotermisk kapacitet, exempelvis Sovjetunionen och Ungern. Ökning av utvinningen planeras inte bara i ovannämnda områden utan också i länder med geotermisk aktivitet. Den geotermiska energins relalåg tiva roll för jordens energiförsörjning synes emellertid inte kunna öka nämnvärt inom en tioårsperiod. På lång sikt kan situationen förändras, särskilt om metoder utvecklas för omhändertagande av värmen i de delar av jordskorpan som saknar såväl vatten som exceptionellt höga värmeflöden, dvs större delen av vår jord.

Värme från jordens inre strömmar utåt mot jordytan med en

medelintensitet av 0,06 W/m2. Lokalt är flödet större ge-

438 Långsiktsbedömning sou I977: 6|

nom att ännu ej avsvalnade inträngningar av magma finns relativt högt upp i jordskorpan. Förutsättningarna finns framför allt i områdenimed sentida vulkanism.

Värmen i yttre jordskorpan transporteras genom ledning eller konvektion. I det första fallet, som är vanligast, stiger temperaturerna successivt med djupet. Konvektion kan uppkomma i porösa, vattenförande berglager när dessa blir starkt upphettade underifrån. En vertikal cirkulation tenderar att utjämna temperaturen i lagret. Stora värmemängder kan ackumuleras, särskilt om en tät bergmassa överlagrar den porösa. Är trycket lågt och värmeflödet stort kan allt vatten kokas till ånga i porerna. Långt vanligare är dock att vattnet förblir i vätskefas. Större delen av den nuvarande geotermiska utvinningen sker i hetvatten, eller ångsystem av den beskrivna typen.

- Med geotermiska prospekteringsmetoder geologiska, geofysiska och geokemiska - kan områden som underlagras av hett berg lokaliseras. Temperaturen, permeabiliteten och andra viktiga faktorer kan studeras på stora djup i bergmassan. Upptäcks ett konvektionssystem kan man bl a bedöma om det är vatten- eller ångdominerat.

All geotermisk utvinning baseras på att värmen transporteras till markytan i form av hett vatten eller ånga i borrade brunnar. I sedimentära bergarter borras brunnarna på samma sätt som olje- eller gasutvinning. Hålen görs grova, upp till 35 cm, och förses med foderrör ner till det producerande berglagret. Metoder att borra liknande brunnar i mycket hårda bergarter synes för närvarande vara dåligt utvecklade. Borrningskostnaderna stiger mycket kraftigt med djupet. Den ekonomiska borrningsgränsen i högproducerande geotermiska fält ligger idag någonstans mellan 1,5 och 3 km.

Utvinning ur heta men täta bergmassor måste föregås av

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 439

uppspräckning så att vattencirkulation i berget blir möjlig. Två system att åstadkomma detta har hittills diskuterats: detonation av kärnladdningar och hydraulisk uppspräckning. Varmvatten kan även utvinnas ur sprickzoner och vattenförande lager i berggrunden.

Den geotermiska energin kan utnyttjas till elkraftproduktion, lokalkomfortändamål eller mineralframställning. Vid elkraftproduktion kan man antingen låta geotermisk vattenånga driva en turbin i direktcykel eller via värmeväxlare generera ånga i ett sekundärt system.

Effektivast är direktcykel avsedd för ånga med relativt högt tryck (l - 3 MPa) och tämligen hög temperatur (ZOOOC). Lågtrycksturbiner och turbiner som arbetar i sekundära system ger sämre ekonomi. Vid riklig tillgång på lågtemperaturvatten kan man använda turbiner som arbetar med en vätska med låg kokpunkt i slutna system.

För vatten under lOO0C synes det intressantaste använd-

ningsområdet vara uppvärmning. Ett bra exempel är fjärrvärmesystemet i Reykjavik på Island. Flerstegsutnyttjande av geotermiskt vatten för elkraftproduktion, eventuell mineralutvinning och uppvärmning studeras i flera länder.

Till de geologiska förutsättningarna i Sverige hör att berggrunden till största delen är uppbyggd av urberg, vilket saknar de höga värmeflöden som sammanhänger med närhet till heta magmainträngningar. Urberget ligger som en värmeisolerande sköld närmast markytan. I södra och sydöstra delen av landet överlagras urberget av sedimentlager vars mäktighet högst kan vara ca 4 000 meter.

Urberget, som är uppbyggt av kristallina bergarter, bl a granit, är i sig självt ogenomsläppligt för vatten. Endast där berggrunden genomkorsas av djupgående, vattenförande sprickzoner kan man därför utvinna något värme; i

440 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

övrigt måste det kristallina berget spräckas upp på konstlad väg innan cirkulation och värmeupptagning med vatten är möjlig. Till relativt stor del kan värmeinnehållet och -strömningen i de kristallina bergformationerna förklaras genom den värmebildning som magasinerats i materialet på grund av radioaktivt sönderfall. Storleken av denna värmebildning synes öka med surhetsgraden i bergarterna .

Den sedimentära berggrunden i södra och sydöstra Sverige är uppbyggd av skikt av varierande porositet och Vattengenomsläpplighet. Det eventuella vatteninnehållet i sådana skikt kan utvinnas genom pumpning från markytan.

Ett svenskt utvecklingsprogram inom geotermiområdet skiljer sig med nödvändighet avsevärt från forskningsprogram som utarbetats av länder i exempelvis vulkaniska områden, därför att de geologiska förutsättningarna för geotermisk energiutvinning i Sverige är helt annorlunda. I bilaga 3 visas ett strukturschema för geotermisk energi i Sverige. Av detta framgår de utvecklingslinjer som kan vara tänkbara för svenskt vidkommande, men också (markerat med dubbeldragna boxar) möjligheter som inte ansetts gynnsamma för vårt land.

Värmeströmningen underifrån och värmebildningen i bergarterna har gett upphov till värmeförekomst i jordskorpan, gngrgimagasig. Detta värme kan med vatten som transportmedel ggvignas ur berggrunden och utnyttjas för produktion av värme och elkraft. Med gggtgrmalvagtgn avses här sådant varmt vatten som produceras i magasinet. Sedan värmer utnyttjats vid markytan måste geotermalvattnet tas om hand. De för programmet betydelsefulla frågorna kan således grupperas på följande sätt:

SOU I977: 6| Långsiktsbedömning 441

energimagasin utvinning utnyttjande geotermalvattenbehandling.

Inom varje grupp finns flera alternativ. Genom lämplig kombination av ett alternativ ur varje grupp kan ett antal tänkbara utvecklingslinjer beskrivas.

5.3 Utvecklingslinjer

En eventuell utveckling av geotermisk energiproduktion i Sverige måste i princip baseras på tre typer av energimagasin:

- sedimentära berglager - kristallina bergformationer - och krosszoner sprick-

Utvecklingslinjer för dessa energimagasin beskrivs kortfattat nedan.

5.3.1 Sedimentära berglager

Den skånska sedimentära berggrunden är den enda i vårt land där sedimentmäktigheten är så stor att från utnyttjandesynpunkt intressanta temperaturer kan finnas. Berggrunden består av lager med växlande permeabilitet.

Intresset är här knutet till att finna det varmaste vattenförande berglagret. Täta sedimentlager har ej intresse. Vid utvinnningen tillvaratas det varma, ofta salthaltiga, porvatten som finns inlagrat i berget.

Temperaturen i de vattenförande sedimentskikten är för-

442 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

hållandevis låg, varför detta måste balanseras med relativt högt massflöde för att man skall få godtagbar ekonomi. Det troligaste användningsområdet är värmeproduktion via värmeväxlare. För vissa fyndigheter kan temperaturnivån behöva höjas med hjälp av värmepump. Elproduktion är sannolikt inte realistisk.

Saltinnehållet kan vara högt i det skånska geotermalvattnet. Möjligen kan saltproduktion ur detta vatten bli aktuell i framtiden. Det rena vatten som därefter återstår, restvattnet, kan utnyttjas vid färskvattenproduktion eller släppas ut i närliggande vattendrag.

Obehandlat geotermalvatten från sedimentlager lär inte kunna släppas ut i marknivån utan måste troligen återinjekteras i berggrunden.

5.3.2 Kristallina bergformationer

Den kristallina berggrunden, urberget, utgör större delen av Sveriges yta. Förutom genom värmeströmning underifrån har värmebildning genom radioaktivt sönderfall en stor betydelse för värmeinnehållet i dessa bergarter. Denna värmebildning synes vara kraftigare ju surare bergartens sammansättning är. De lämpligaste områdena för geotermisk utvinning ur kristallin berggrund synes därför vara sura partier med hög radioaktivitet.

Vid utvinning ur tätt och varmt berg måste man på konstlad väg ordna en värmeväxling genom cirkulation av vatten i berget.

Ett system för geotermisk utvinning ur tätt, hett berg utvecklas vid University of California, Los Alamos Scientific Laboratory. Enligt detta system borras ett hål ner i det heta berget. Hålet förses med stålinklädnad. På ett

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 443

ställe, beläget något hundratal meter ovan botten på hålet, perforerar man foderröret genom att avfyra projektiler inifrån hålet (gun perforation). En manschett fästs ovanför det perforerade stället. Utrymmet under manschetten fylls med vatten och vattentrycket ökas mycket kraftigt med en högtryckspump. Berget utanför perforeringen börjar så småningom att spricka upp och forma en ellipsformad, vanligen vertikal dragspricka. Sprickorna blir hundratals meter långa. Så småningom uppkomer också vertikala termosprickor när berget kyls av det cirkulerande vattnet. Sprickorna hålls öppna genom vattentrycket.

Ett nytt hål borras på ca SO m avstånd från det första till ett sådant djup att det når sprickans övre del. Man pumpar sedan kallt vatten ner i det första, djupare hålet. Vattnet strömmar genom spricksystemet, värms upp och går genom det grundare hålet till markytan. På markytan passerar vattnet en värmeväxlare, fortfarande under mycket högt tryck och leds därifrån åter ner i det djupare hålet.

Temperatur, massflöde och sammansättning hos det geotermalvatten som produceras på visst djup i artificiellt uppspräckt urberg är idag okända faktorer. Troligen kommer temperaturen att vara så låg eller massflödet så begränsat att värmeproduktion är det enda tänkbara alternativet. Tvåmediaprocesser för elproduktion kan dock komma ifråga.

Det är osäkert om utvinning av värme ur det svenska urberget någonsin blir en teknisk-ekonomisk realitet, i vart fall kan det knappast bli aktuellt förrän tidigast på 2000-talet.

5.3.3 Kross- och sprickzoner

Sveriges berggrund är genomkorsad av ett antal större

444 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

kross- och sprickzoner som kan vara mycket djupgående. Det finns en möjlighet att vatten som fyller dessa sprickor kan ha upptagit så mycket värme från sidoberget att det är lönsamt att borra ner till krosszonen på stort djup och pumpa upp sprickvattnet till markytan.

Troligen har geotermalvatten som prodoceras ur kross- och sprickzoner relativt låg temperatur, d v s det lämpar sig bäst för direkt värmeproduktion. Möjligen kan även här elproduktion i tvåmediaprocesser bli aktuell.

Vattnets sammansättning i djupgående sprickzoner är okänd i vårt land, men gissningsvis bör restvattnet återinjekteras.

Den förhållandevis enkla tekniken gör att utvinningsförsök ur krosszoner troligen kan igångsättas inom en tioårsperiod.

5.4 Gemensamt för flera utvecklingslinjer

5.4.1 Utvinning

All geotermisk utvinning baseras på att värme: transporteras till markytan i form av hett vatten eller ånga i borrade brunnar. Borrningstekniken och -ekonomin är därför av central betydelse. Utvinning från mycket stora djup kommer att kräva nya och effektivare borrningsmetoder än de nu använda, särskilt vad avser kristallina bergmassor.

Uttaget av produktionen sker genom ett grovt hål som borras till erforderligt djup. I sedimentärt berg kläs borrhålet in med foderrör så att man får en funktionsduglig brunn för transport av vattnet till ytan. I urberg torde inklädnad i allmänhet kunna undvaras. På marken kopplas brunnen till ledningssystem och kontrollanordningar med vars hjälp

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 445

det geotermiska vattnet eller ångan förs till det ställe där det skall utnyttjas.

Hittills har borrning för geotermisk utvinning utförts med samma metoder som används vid prospektering av olja och gas. De höga temperaturerna vid geotermisk borrning har dock skapat speciella problem.

Det är önskvärt att utföra grova geotermiska brunnar eftersom mycket stora volymer skall transporteras per tidsenhet. innerdiametrar - Vanliga är 0,15 0,35 m.

Oljeborrning har utförts till drygt 9 km djup i sedimentberg. Det är framför allt svårigheten att kyla borrkronan som sätter gränsen för hur djupt man kan gå. Kostnaden stiger också mycket kraftigt med djupet. Kylningsproblemen vid borrning i berg med hög temperatur minskar möjligheten att nå mycket djupt liggande, heta bergpartier. Geotermiska brunnar har utförts till maximalt 3 km djup i sedimentära bergarter.

Klena hål (vid botten Q 60 mm) har med kärnborrkrona borrats till ca 4,5 km djup i hårda, kristallina bergarter. Borrhål av den storlek som krävs för geotermisk utvinning kan vid hårda bergarter åstadkommas med successiv upprymning av klenare hål eller genom utveckling av oljeborriggar med rullborrkronor och spolsystem som är avpassade för arbete i hårt berg. Kostnaderna överstiger de för sedimentära bergarter.

För borrning på mycket stora djup har föreslagits en del nya borrningsmetoder av vilka de flesta befinner sig på experimentstadiet. I Sovjetunionen har sedan ett tiotal år s k turbinborrning utnyttjats med framgång vid superdjup borrning i sedimentär berggrund.

446 Långsiktsbedömning sou 1977; 61

5.4.2 Utnyttjande

Värdet från utnyttjningssynpunkt av en geotermisk brunn bestäms av det uttagbara flödets storlek (massa per tidsenhet), varaktighet och energiinnehåll per massenhet (entalpi). Vidare är kemiska sammansättningen hos vattnet eller hos eventuella gaser i ångan av betydelse.

I Sverige blir det troligen endast aktuellt att utnyttja geotermiskt lågtemperaturvatten, varmed avses vatten som

har en temperatur under eller omkring 1000C när det når

markytan.

Vid elkraftproduktion utnyttjar man den termiska energin till att driva turbiner. För så låga vattentemperaturer som det här är fråga om har ångcyklar utvecklats vilka arbetar med en sekundär vätska som drivmedel till turbinerna.

Om den sekundära vätskan har tillräckligt låg kokpunkt kommer den att förångas i värmeväxlaren även om det geotermiska vattnet har en temperatur som understiger l0OOC. Systemet med isobutan som sekundärvätska har utprovats i USA. I Sovjetunionen finns en 750 kw experimentstation som arbetar med freon som sekundärvätska. Det geotermiska

vattnet är i det senare fallet endast 80 - 850C varmt.

Man har också möjlighet att använda kondenserande lågtrycksturbiner för kraftproduktion ur lågtemperaturvatten i öppet system. Till och med vatten med temperaturer under

lO0OC kan fås att avge ånga om man låter trycket

gå ned under atmosfärtryck.

Idag är det flera länder som använder geotermiskt vatten för uppvärmning av bostäder, växthus m m. Det kan förmodas att denna form av utnyttjande kommer att öka kraftigt i framtiden, främst i områden med måttlig geotermisk ka-

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 447

pacitet. Stora utbyggnadsplaner finns bl a i Sovjetunionen, Ungern, USA, Japan, Frankrike och Island.

5.4.3 Geotermalvattenbehandling

Genom upplösning av mineral från omgivande berg har vattnet i sedimentära bergarter kommit att bli starkt mineralhaltigt och kan innehålla vissa lösta salter. Utnyttjande av dylikt geotermalvatten kommer därför med all sannolikhet att kräva återinjektering till berggrunden ( s k slutet system).

Alternativt kan det vara lönsamt att utvinna mineral ur geotermalvattnet. Restvattnet kan då tänkas bli så rent, att det utan olägenheter kan släppas ut i recepient eller användas av konsumenter. Möjligheterna härför bör närmare utredas.

Kemiska sammansättningen hos geotermalvattnet vid utvinning från urberget är okänd, men här torde slutna system genomgående komma till användning.

SOU 1977: 61

6 . INSATSPLAN

6.1 struktur Syfte- och inriktning

De erforderliga insatsernas syfte är att systematiskt

genomföra det planerings-, och utrednings-, forskningsutvecklingsarbete som behövs för att systematiskt identifiera, värdera och närhelst de utveckmöjligt undanröja lingshinder och osäkerheter som föreligger för geotermisk energiproduktion i Sverige. Fältförsök komer att genomföras i anslutning härtill.

De erforderliga insatserna kan grupperas i

A. Områdesgemensamma insatser: planering utredning kunskapsutveckling - internationell uppföljning och koordinering

B. Projekt inom de tre utvecklingslinjerna: - sedimentära bergarter - kristallina formationer - kross- och sprickzoner

C. Utvecklingslinjegemensamma projekt utvinning utnyttjande geotermalvattenbehandling

Denna insatsstruktur gör det möjligt att ta fram värderingsunderlag för val av den eller de utvecklingslinjer vilka bör bli föremål för mer omfattande satsningar under

SOU 1977: 61 450 Insatsplan

av 5-10 år. Först efter ett arbete av denna en period kommer det att bli möjligt att göra definitiva tidslängd av förutsättningarna för geotermisk energivärderingar i inte försumbar omfattning i Sverige. produktion

6.2 Områdesgemensamma insatser

krävs och utvärdering av erhållna Fortlöpande planering arbetsresultatet inom och utom NE-programmet.

vars allmänna målsättning är att följa Projekt pågår, och att sammanfatta erden internationella utvecklingen användbara som underlag vid plafarenheter som är direkt i vårt land samt nering för geotermisk energiproduktion att arrangera aktivt deltagande i geotermiska projekt är likartade Sveriges. Genom samdär förutsättningarna redan till interarbete inom IEA finns goda möjligheter av området geotermisk energi och för nationell bevakning diskutera och etablera internationella, multilaterala att samarbetsprojekt.

6.3 Utvecklingslinjernas projekt

för var och en av utvecklingslinjerna måste Förstudier innan beslut om fortsatta utvecklingsprojekt genomföras förstudier skall klarlägga bland annat: kan tas. Sådana

- var energimagasinen är belägna - hur omfattande energimagasinen är har - vilka egenskaper magasinen och energibärarna - vilka energikvantiteter som kan förutses - hur i magasinet kan utvinnas energin - vilka krav på omvandlingsanordningar som ställs - vilka problem (utvecklingshinder), tekniska, juridiska, som behöver ekonomiska, miljömässiga,

SOU 1977: 61 451 Insatsplan

lösas innan produktionen av energi till energiomvandlare startas.

- till vilken kostnad kan utvihnas. energin

6.3.1 Förstudie - sedimentära bergarter

Arbetsgruppen för geotermisk energiutvinning vid LTH har ett projekt igång sedan november 1976, vars målsättning är att med geologiska värdera förutsättundersökningar ningarna för att utvinna energi ur sedimentära vattenförande lager i Skånes berggrund. Ett faktaunderviktigt finns från utförda lag borrningar av SGU och OPAB. Etapp l syftar till att på basis av befintliga data upprätta en tredimensionell bild av Skånes sedimentära bergartsled. Denna bild skall även omfatta de tektoniska störningar som begränsar formationerna i sidled. Med denna tredimensionella bild bör en relativt säker och kvantitetsvolymvärdering av de ur geotermisk synvinkel användbara bergartsleden kunna genomföras.

Förberedelse för provpumpning av ett befintligt borrhål i Höllviksnäs utförs av VIAK AB och plan för detta skall föreligga i augusti 1977. Provpumpningen avses äga rum under 1978 och kostnaderna uppskattas till - 2,0 3,0 milj kronor.

Lundagruppens studie har utvisat att goda möjligheter finns att vattenförande lager i den sedimentära berggrunden förekommer under de tättbefolkade delarna av Sydvästskåne i Malmö-Lundområdet. Förslag kommer att fram läggas om upptagning av nytt borrhål i denna region där pumpning och provdrift skall genomföras med sikte på att få en försöksanläggning där geotermisk energi utnyttjas för lokaluppvärmning.

SOU 1977: 61 452 Insatsplan

6.3.2 Förstudie - kristallina bergformationer

Vid Undersökning finns för närvaran- Sveriges Geologiska de ett delvis obearbetat informationsmaterial i form av kartor över strålningsmätningar utförda från flygplan. Dessa mätningar täcker ca 20% av Sveriges yta. Eftersom, radioaktivitet ett mått på som tidigare nämnts, utgör ett områdes förutsättningar, är det väsentgeotermiska att denna information beaktas. SGU har sedan januligt ari 1977 ett projekt för sammanställning och bearbetning av detta material. För att få ökad säkerhet i utvärdeutförs en del kompletterande fältförsök. ringen

En förstudie avseende prospekteringsmetoder pågår sedan 1976 vid Geologiska institutionen, CTH. En metod juli är baserad i borrhål och det ger på strålningsmätning att direkt bestämma värmegenereringen i ett möjlighet och därmed värmeinnehållet. Metoden är nu, bergparti 1977, utprovad och den kommer att tillämpas vid den juni fortsatta bl a i områden som utpekas i prospekteringen det tidigare nämnda SGU-materialet.

av geotermiska egenskaper i kristallina berg- Mätningarna arter har hittills bedrivits med utnyttjande av befintborrhål. Särskilda provborrningar kommer att behöliga vas för att förstudien skall kunna genomföras. Resultaten från förstudien får utvisa huruvida fortsatta arbeten med provborrningar och andra fältförsök är motiverade.

6.3.3 Förstudie - kross- och sprickzoner

Att utvinna geotermisk energi ur de kross- och sprickzoner har varit föremål för flera som genomkorsar Sverige mer eller mindre välunderbyggda spekulationer. Detta pro-

SOU 1977: 61 Insatsplan 453

jekt syftar dels till att undersöka möjligheten att överhuvudtaget utvinna energi ur en sådan formation, dels till att översiktligt kartlägga utbredningen av sådana formationer.

Geologiska institutionen, Chalmers tekniska högskola/ Göteborgs universitet, skall svara för den geologiska kartläggningen, analysen och beskrivningen samt utföra de magnetiska, gravimetriska och seismiska mätningarna, medan SGU skall svara för de elektriska och elektromagnetiska mätningarna. Det är nödvändigt att i detta försöksskede pröva flera mätningsmetoder för att pröva deras användbarhet vid undersökningar av en berggrundsstruktur av detta slag.

Innan resultatet från förstudien kan någon föreligger plan ej formuleras. Vill man gå vidare krävs här liksom för kristallina områden troligen dyrbara fältarbeten.

6.4 Insatser för flera utvecklingslinjer

6.4.1 Utvinning

Tekniken för borrning, uppspräckning och pumpning behöver kartläggas. Borrtekniken är föremål för en särskild förstudie. En expertgrupp arbetar med att klarlägga nuvarande och framtida teknik för borrning av mycket långa grovhål i såväl sedimentärt som kristallint En utredberg. ning skall publiceras i juli 1977. En fortsatt insats för bevakning av borrtekniken planeras.

Vid utvinning ur porösa till sedimentberglager utnyttjas en början det varmvatten som finns inlagrat i porsystemet. Detta varmvatten utbyts successivt mot svalare vatten som tränger ner från elovanförliggande bergpartier ler mot avkylt geotermalvatten som återinjekteras till

454 Insatsplan

berggrunden. Det är av stort intresse att kunna bedöma hur värmeutbytet sker från det varma berget till det återinträngda vattnet. Härav kan slutsatser dras om lämplig pumpkapacitet i geotermiska brunnar, massflöde och livslängd hos brunnarna 0 s v.

Vid utvinning av värme från det kristallina urberget, krävs att berget görs vattengenomsläppligt medelst uppspräckningsmetoder. Framför allt torde det här bli tal om s k hydrouppspräckning, vilket innebär att så höga vattentryck anbringas i borrhål, att berget spricker upp i dragsprickor. Vid normala huvudspänningsförhållanden i berggrunden blir dragsprickorna vertikala. För bedömning av värmeuttag, livslängd m m, krävs att man kan uppskatta

inte blott hur vattnet strömmar i sprickan utan också i

vilken takt värmeutbytet vatten/berg sker vid olika strömningsförhållanden, hur berget närmast sprickan avger värme etc.

Sammanfattningsvis bör främst följande frågor studeras:

vattentillströmning och värmeutbyte runt pumpade borrhål i poröst sedimentberg strömningsmönster och värmeutbyte sidoberg/vatten i kristallint berg - förhållandena i horisontella sprickor och i borrhål med isolerat centrumrör.

Utnyttjande

Hur en given energiresurs bäst kan utnyttjas är i stora drag väletablerad och känd teknik för det korta och medellånga tidsperspektivet. Insatser behöver dock göras för beskrivning och beräkning av alternativa processer för att kunna bedöma dessas bidrag till totalkostnaden för olika utvecklingslinjer.

Insatsplan 455

6.4.3 Geotermalvattenbehandling

Området är hitintills lite studerat i Sverige och den första insatsen bör vara en kartläggning av dels restproduktens tänkbara sammansättning, dels de föreskrifter och den praxis som tillämpas vid analoga problem.

Den restprodukt som erhålls är vatten, i vilket olika mineraler kan finnas lösta. Det kan vara motiverat att hos tänkbara avnämare för dessa mineraler inhämta uppgifter om eventuellt värde hos mineralerna.

Kemisektionen vid AB Atomenergi påbörjar i juni 1977 ett projekt om geotermalvattenbehandling.

6.5 Programmets dimensionering och ambitionsnivåer.

Underlaget för dimensionering av insatserna utgörs dels av det förslag som planeringsgruppen utarbetat i detalj för innevarande och de två närmaste budgetåren, dels av budgetramarna i statsmakternas medelstilldelning sådana de anges i propositioner och regleringsbrev.

Planeringsgruppens förslag till fortsatta insatser sammanfattas nedan. Enligt denna plan kommer insatserna att ha den största omfattningen 1977/78 för att sedan minska. Vid gynnsamma resultat från de föreslagna insatserna kan behov av större insatser aktualiseras redan under perioden. På samma sätt kan vid utvärderingen av resultat av insatser under ett tidigare skede beslut fattas om minskning av programomfattningen.

456 Insatsplan SOU 1977: 61

Aktivitet Utgifter i kkr under 1977/78 1978/79 1979/80 1980/81

1 . OMRÅDESGEMEN- SAMT P1anering,utredning, internationell uppföljning Z00 200 200 200

2. OPAB-VEDERLAG 1 000

3. UTVECKLINGS- LINJERNA a. Sedimentära berglager. Geologiska studier inkl. fältarbete 500 500 500 500

Provpumpning av befint1.borrhål l 600 1 500

Försöksanläggn. med nytt borrhål 5 000 5 000

b. Kristallina bergformationer l 000 700 1 000 1 000

c. Kross- och sprickzoner 500 500 500 500

4. INSATSER FÖR FLERA UTVECKLINGS- LINJER

5 600 4 400 8 000 8 O00

Insatsplan 457

Det engångsvederlag till OPAB (oljeprospektering AB) som nämns gäller det efter förhandling mellan NE och OPAB överenskomna priset för att OPAB skall ställa mätdata

från borrningar i Skåne till NE:s förfogande. Detta ma-

terial är av mycket stort värde för bedömningar av förutsättningarna för geotermisk energiproduktion ur sedimentära energimagasin i allmänhet och de i Skåne i synnerhet.

Den detaljerade planeringen av programmet Visar att de belopp som angavs i NE:s anslagsframställning för 1977/ 78 för programmet ifråga i huvudsak var riktiga. Ovanstående engångsersättning till OPAB förutsågs emellertid inte i anslagsframställningen. Möjligheterna till fältförsök i Skåne, på basis av OPAB-materialet har vidare visat sig vara bättre än vad som antogs då anslagsframställningen gjordes. Det nu föreliggande programförslaget utnyttjar dessa möjligheter till fältförsök. I anslagsframställningen uppskattades kostnaderna för perioden 1976/77 - 1978/79 till 7.45 Mkr - enligt nu föreliggande programförslag är de 12 Mkr. I budgetpropositionen för 1977/78 anvisades 3 Mkr i enlighet med NE:s förslag. Detta räcker emellertid inte för att tillfullo genomföra insatserna enligt programförslaget. Medelstilldelning och insatsförslag är dock inte oförenliga med varandra och en sammanjämkning utan väsentliga ändringar för insatsprogrammet bedöms vara möjlig.

En sådan sammanjämkning innebär emellertid en viss minskning av ambitionsgraden i planeringsgruppens insatsförslag. Med utgångspunkt härifrån kan de tre följande alternativa ambitionsnivåerna för den närmaste femårsperioden ställas upp. Programmets uppläggning är i dessa i princip oförändrad men inslaget av försöksverksamhet varieras.

458 Insatsplan SOU I977: 61 Ambitionsnivå 1: Begränsade fältförsök Detta alternativ kännetecknas av att fältförsök genomförs i den utsträckning som statsmakternas budgetramar medger. Ambitionsnivå 2: Omfattande fältförsök Alla rimliga möjligheter till fältförsök utnyttjas. Gemensamt för ambitionsnivåerna är dock självfallet att planerad verksamhet hela tiden i varje läge främst skall baseras på de faktiska dittillsvarande arbetsresultaten. Det är inte möjligt att i dagsläget förutsäga i vilken utsträckning de första resultaten av fältförsök kommer att motivera fortsatta försök.

6.6 Programuppläggning på sikt På längre sikt än innevarande och nästa treårsperiod bedöms programmet utvecklas i nedan angivna programfaser.

Insatsplan 459 SOU 1977: 61

1975/76-77/78 1978/79-80/81 perioden 1982- 1987 Nuvarande, ovan beskrivna insats- I struktur I I I Insatserna domineras I av fältför- I I sök (alt. ambitions- J nivåer) N I Konc. på I tärre an- I tal utvecklingslinjer _l_ _ I Koncentra- I tion på de- I monstration 1 av viss(a) utva1d(a) I produktions- |———-Imet0d(er)

alt

Avbrytande av utveck- ——-4 lingsprogram

Beslut om ut- Beslut om geovecklingsarbetets termisk energiambitionsnivå. produktion i Sverige vid en tidpunkt som idag inte kan anges

6.7 Medelsbehov

Medelsbehovet under innevarande och nästa treårsperiod

blir.

460 Insatsplan SOU I977: 61

Ambitionsnivå Mede1sbehov,Mkr 1975/76-77/78 1978/79-80/81 Därefter Begränsade fältförsök 7,3 8-13 samma

Omfattande fältförsök 7,3 18-23 ökande

SOU 1977: 61 461

Bilaga 1

Projektförteckning - Geotermisk energi

NE:s pro- Projektnamn Projektledare jektnr Projektstödbelopp Stödmottagande institution

4560 014 Metodutveckling för loka- Prof K G Eriksson lisering och bedömning Inst för geologi av kristallina geoter- CTH miska energimagasin Etapp 1-3 380 000 kr Etapp A A65 000 kr

4560 041 Studium av förutsättning- Univ lekt L Bjelm arna för utvinning av Inst för geologi geotermisk energi inom LTH sedimentära bergarter i Skåne 430 000 kr

4560 051 Översikt av energiproduk- Prof B McHugh tionsteknikens nuläge och Inst för energiteknik utveckling för geotermi CTH 100 000 kr

A560 061 Förberedelse för provpump- Civ ing A Wesslên av borrhålet i Höll- VIAK AB ning viksnäs 1 Stockholm 88 000 kr (STU-Övertagande) 250 000 kr

4560 071 Studium av möjligheterna att Prof K G Eriksson ur krosszoner utvinna geo- Inst för geologi termisk energi CTH 400 000 kr

4560 081 Bedömning av kristallina Prof S Werner områden för geotermisk SGU energiutvinning i Sverige Stockholm 328 000 kr

4560 091 Internationell uppföljning Doc U Lindblom och samarbete inom området Hagconsult AB geotermisk energi Stockholm 100 000 kr

462 Bilaga l SOU 1977: 6l

NE:s pro- Projektnamn Projektledare jektnr Projektstödbelopp Stödmottagande institution

4560 101 Översikt av tekniken att Doc U Lindblom borra mycket långa grovhål Hagconsult AB i kristallint berg för geo- Stockholm termisk energiutvinning 75 000 kr

A560 121 Analytisk och experimentell Prof D S Parasnis undersökning av värmeutby- Avd för tillämpad tet mellan kristallint geofysik berg och vatten under skil- Högskolan i Luleå da strukturella och hydrologiska förhållanden 375 000 kr

4560 131 Avtal med OPAB om rätt att Oljeprospektering AB nyttja resultat från pro- Stockholm spekteringsarbete i Skåne l 000 000 kr (engångsvederlag)

4560 151 Geotermalvattenbehandling Fil dr H-P Hermansson 150 O00 kr AB Atomenergi Studsvik

SOU 1977: 61 463

Bilaga 2

PLANERINGSGRUPPEN FÖR GEOTERMISK ENERGI, NEPG

Ledamöter

Generaldirektör Gunnar Ekevärn ordförande Fil kand Eva Elmquist Professor K Gösta Eriksson Byråchef Gunnar Kautsky Professor Bryan Mcflugh Professor D S Parasnis Direktör Nils Starfelt Byråchef Sture Werner Docent Ulf Lindblom (utredare)

NE:s programledning

Byrådirektör Kurt B Hedén Byrådirektör Ingvar Ö Andersson (bitr)

SOU 1977: 61 465

Bilaga 3

Geotermisk energi - struktur

øz _ 20_ p

Szqzwmz

z_mo<z_ozwzm

0Z_ZZ_:J

xnoommöuwz äåmöwo

w»

m —

— j

zm:

ozzzofimmxmfi

u_zzoummz

g

zwoozo:

zfiuimnza ozmm

& {

éxzxom

o .

253..:

zm:5<zzmSuo

.wwozx

_

zmzo~xu_...Em mz3xmu:%.>

oz_z$.om oz_zn.::o

mz:mu_zz

om: .- .

...zum

oz_zm:E

. . OZ_ZZ_

.aozazm:«5.mmf

c_zmoummz

xo..fizmoomz2

zwzâozum

ozmm

oz_zo..mu:zm

E

zuoozo:

5._mwz_z

_

_ _ j

E

.woofmmqzuz

O2_Z

DZ0OmLL_-.

S. zw: oz.

ozamamz:

._ 4

.xwåw

._

mozc<EmozAxzo

z

$xo_.Em..§m:ozmo _Rmz:z<3<¢wz_2 Zaoomeomuzm oz_zz_5..$z__z

m_

mazzfl mzacâñm mz¢<mm2m..~ wzixzom ._mmmo5S OZ_Zl23m _§.§w._:m3. .ozåzoöxuzm

& & xmimw_ 228m

Plan för NE-programmet AKVATISK ENERGI

Innehållsförteckning Sid

SOU 1977: 61 471

1. PROGRAMMETS OMFÅNG

NE:s program Akvatisk energi består av nu pågående verksamhet inom områdena Vågenergi, Saltgradientenergi och Temperaturgradienter. Dessa områdens omfång definieras i de tre programplaner för områdena ifråga som är fogade till och ingår i denna programplan som bilaga 1-3.

Grundidên med NE-programet Akvatisk energi är att samla sådan verksamhet som har att göra med nya metoder att utnyttja i vatten förekommande naturenergi i ett program. Konventionell vattenkraft, på det sätt den idag normalt utnyttjas, bedöms inte bli ett insatsområde inom programmet men räknas i princip till programmet. Små vattenkraftverk kan emellertid bli ett undantag härvidlag om motiv för insatser från NE:s sida visar sig.

SOU 1977: 61 473

2 . ENERGIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG

Som framgår av bedömningarna i de bifogade programplanerna kan programmet Akvatisk energi komma att resultera i betydande energiförsörjningsbidrag. Sannolikheten härför kan i dagsläget inte anges. De tänkbara bidragen finns huvudsakligen inom områdena Vågenergi och Saltgradientenergi.

SOU 1977: 61 475

3. TILLKOMMANDE PROGRAMDELAR

I dagsläget kan mycket litet sägas om tillkommande programdelar utöver de nu redovisade. Situationen är i huvuddrag den följande.

Utbyggnad av Vattenkraftverk med minimal miljöpåverkan är ett område av intresse. Det finns idéer om utnyttjande av elektrostatiska metoder för att åstadkomma detta och därigenom möjliggöra utvinning av energi ur i princip orörda älvar. En inventering av de fysikaliska fenomen som står till buds när det gäller vattenkraft är ett projekt som övervägs.

Ett annat område av vikt är ökad energiutvinning ur redan utbyggda älvar. Förutom mer konventionell verkningsgradshöjning i turbinaggregatan, vilket närmast är en uppgift för industrin, finns idéer om utnyttjande av vattnets strukturella egenskaper. Enligt den s k tvåtillståndsmodellen består vatten av två vätskor; vätska l med kristallinisk struktur som hos is och vätska 2 som är ostrukturerad med högsta möjliga sammanpackning. Skillnaden i molar potentiell energi mellan strukturerna, 0,5 kcal per

mol, skulle eventuellt kunna frigöras genom övergång från

vätska 2 till vätska l och leda till en ökning av energiproduktionen i befintliga Vattenkraftverk. Ett projekt inom detta område planeras f n. Det kan nu inte avgöras vilken fortsättning projektet får, medel bör emellertid avsättas härför då den potentiella energivinsten är ansenlig.

SOU 1977: 61 477

4. MEDELSBEHOV PÅ OLIKA AMBITIONSNIVÅER En sammanfattning av de uppskactningar som görs i de bifogade programplanerna och en schablonbedömning för de tillkommande programdelarna ger följande resultat. Medelsbehov, Mkr Ambitionsnivå 1975/76- 1978/79- Därefter 77/78 80/81 l. Avveckling

gramdelar Programsamkostnader

2. Utveckling och försök avseende

vågenerg1

gramdelar Programsamkostnader 0.4 7.4-9.9

478 Medelsbehov på olika ambitionsnivåer SOU 1977:6I

Medelsbehov, Mkr Ambitionsnivå 1975/76- 1978/79- Därefter 77/78 80/81

3. Utveckling och försök avseende vågenergi och saltgradientenergi Vågenergi 5.5-7.5 Kraftigt

1 3.0-5.0 ökande

Saltgradientenergi Tillkommande pro- 3.2 0.5-1.0 gramdelar Programsamkostnad J 0.6 9.6-l4.l

Plan för NEzs område Vågenergi

SOU I977: 61 481

Innehållsförteckning Sid 1. GRUNDIDE OCH OMRÅDESAVGRÄNSNING 483 2. ENERGIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG 483 3. NULÄGE 484 4. STATSMAKTERNAS DIREKTIV 484 5. LÄNGSIKTSBEDÖMNING 484 6. INSATSPLAN 487 6.1 Insatsplan 487 6.2 Tids- och kostnadsplan 489 6.3 Medelsbehov ambitionsnivåer 489 på olika

Bilagor: 1. NE:s löpande projekt 491 2. NE:s planeringsgrupp för 493 vågenergi

SOU 1977: 61

l. GRUNDIDE OCH OMRÅDESAVGRÄNSNING

Vågrörelser på en vattenyta kan omformas till elektrisk energi med hjälp av mekaniska apparater. Dessa kan utformas på olika sätt, med eller utan bottenförankring.

Till området vågenergi har NE även hänfört tidvattenkraftverk och utvinning av energi ur havsströmmar. Konventionell vattenkraftteknik ingår däremot ej.

Målsättningen för verksamheten inom området vågenergi är, att om inga prohibitiva hinder kan identifieras, utveckla tekniken för vågenergiutvinning i svenska vatten därhän att kommersiell blir exploatering möjlig.

Gränsdragningsproblem finns främst gentemot STU:s havstekniska verksamhet.

2. ENERGIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG

Bruttovågenergin i svenska vatten har uppskattats till 50-100 TWh/år. Av detta bedöms 10-30 TWh/år kunna utvinnas som elektrisk energi. Förlagda i Nordatlanten, exempelvis utanför den norska kusten, ger vågkraftverk betydligt mer, en realistisk är att bedömning 50 km vågfront kan leverera 5-10 Twh el/år.

Den utvinningsbara energien i svenska havsströmmar är inte kartlagd i detalj. En uppskattning gjord inom NE:s planeringsgrupp för vågenergi tyder emellertid på att vågkraftverk i Sverige kan ge ungefär 1000 gånger så mycket energi som havsströmskraftverk.

484 SOU 1977: 61

3. NULÄGE

Små vågkraftverk används för drift av lysbojar och liknande. I flera länder diskuteras möjligheten att bygga stora vågkraftverk för storskalig elproduktion, några anläggningar av detta slag finns dock ej.

4. STATSMAKTERNAS DIREKTIV

I budgetproposition för 1977/78 (bil 17 sid 273) säger föredraganden om delprogrammet Övriga energiformer:

Jag beräknar medelsbehovet för budgetåret 1977/78 till 4 milj kr. Detta innebär en ökning av medelstilldelningen till delprogramet. Därvid räknar jag med insatser främst på solkraftområdet men också i vågenergi. Till detta delprogram bör någon mån för vidare hänföras sådana frågor om energilagring som inte inryms under övriga delprogram.

Statsmakterna har inte tidigare i propositioner eller regleringsbrev berört vågenergin.

5. LÅNGSIKTSBEDÖMNING

NE:s planeringsgrupp för vågenergi (se bilaga 2) har genomfört en studie av förutsättningarna för vågenergiutvinning i Sverige. Resultatet därav framgår av rapporten Vågenergi i Sverige, som publicerats försommaren 1977.

Ett stort antal olika typer av vågenergiomvandlare finns i litteraturen. En preliminär bedömning visar föreslagna att de mer komplicerade anläggningarna med hög verkningsgrad och stor specifik effekt, möjligen ej är de lämpligaste i Sverige. I våra vatten, med liten

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 485

medelvåghöjd och risk för isbildning, kan enkla, billiga konstruktioner vara att föredra. I Vågenergi i Sverige har ett kraftverk bestående av ett stort antal relativt enkla flytkroppar genomräknats för att ge en uppskattning av den resulterande energikostnaden.

Exemplet visar att ett enkelt vågkraftverk sannolikt kan leverera elkraft till en kostnad som ligger i nivå med andra s k alternativa energikällor. Det tycks än så länge inte heller vara helt uteslutet att man på sikt kan komma ner till energikostnader närmande sig de som i framtiden är kommersiellt intressanta.

Osäkerheten i bedömningen är emellertid relativt stor. Vågenergiutvinning är ett teknikområde inom vilket någon nämnvärd forskning och utveckling ej förekommit förrän under de allra senaste åren. De tänkbara systemen är också många med ett stort antal varianter inom sig. Någon bästa utvecklingslinje har inte identifierats, olika länder och företag driver olika idéer.

Till följd av vad som ovan sagts om förutsättningarna för vågenergiutvinning i Sverige gäller även att vi ej kan förlita oss på utländska resultat när det att gäller bedöma energikostnader m m. De osäkerheter som finns kan endast upplösas genom forsknings- och utvecklingsinsatser inriktade på specifika svenska förhållanden.

Tre steg kan urskiljas ur den process som erfordras för att nå målsättningen enligt avsnitt l ovan. Först krävs forskningsinsatser för att inom Sverige bredda och fördjupa kunnandet om vågor och vågenergiomvandlare. Med detta kunnande som bakgrund projekteras och kostnadsberäknas ett havsförlagt vågkraftverk samt bygges ett litet modellkraftverk. Därefter bör ett försökskraftverk i mellanstor skala byggas för att ge de konstruktions- och drifterfarenheter som behövs för en slutlig utvärdering

486 Långsiktsbedämning SOU 1977: 61

inför en eventuell kommersiell exploatering.

Kunskapsutvecklingen bör först och främst omfatta en genomgång av hittills kända förslag avseende vågenergiutnyttjande samt en genomgång av den grundläggande teorin för vågkraftverk.

För att man skall kunna bedöma tillgänglig vågenergi vid svenska kuster, samt dess variationer under kortare och längre tidsrymder erfordras mätningar av vågförhållanden vid några kustavsnitt som komplettering till tidigare gjorda uppskattningar av våghöjd m m. Det är också angeläget att försöka få fram metoder för omräkning av vinddata till vågdata. Vindens hastighet och riktning har nämligen under lång tid kontinuerligt registrerats bl a vid kusterna. Av intresse är vidare en inventering av vilka kuststräckor som är tillgängliga för utläggning av vågkraftverk med hänsyn till sjöfart, fiske, försvar eller ur miljösynpunkt. För att kunna utforma energiomvandlare erfordras teoretiska metoder och datorprogram för beräkning av krafter på, och rörelser hos, kroppar i regelbundna och oregelbundna vågrörelser. För att kunna uppställa och verifiera beräkningsmetoder krävs emellertid också experiment i vattenrännor och till sjöss i vindgenererade vågor. Det är ej möjligt att helt teoretiskt beräkna krafter m m på föremål i vågor.

Olika principer att omforma den upptagna vågenergin måste analyseras. För direkt omformning till elenergi krävs beräkningsmetoder och experiment med hänsyn till att Vågrörelsen ger långsamma och stokastiskt varierande spänningsvariationer i den primära generatorn. Samkörning av ett antal sådana generatorer med ett eldistributionsnät kräver ingående analys.

Hydrauliska och pneumatiska system bör också studeras som jämförelse med direkt elproduktion. För lagring av energi

SOU 1977: 61 Insatsplan 487

pågår särskilda studier, varför sådana ej bör utföras speciellt i samband med vågenergi. När det gäller uppbyggnad av hela vågkraftverk måste emellertid också lagringsmetoderna beaktas, eftersom de påverkar den primära vågomvandlarens utformning. Viktigt är emellertid att studera hur grupper av enskilda primära våggeneratorer skall dimensioneras och regleras för att vara väl anpassade till det för tillfället rådande vågsystemet. Härvid kan det vara nödvändigt att även utveckla regleringsmetoder för att påverka de primära organens dynamiska egenskaper (massa, dämpning och återföring).

För vågkraftverk är material- och ytbehandlingsmetoder av betydelse liksom underhållsarbeten på undervattensys-

tem. Verktyg och arbetsmetoder för undervattenarbeten är

också en fråga av vikt. Forskningsinsatser inom dessa områden bör koordineras med annan havsteknisk verksamhet, främst den vid STU.

Med kunskaper om vågförhållanden, vågenergiomvandlare, regler- och distributionssystem m m är det möjligt att projektera vågkraftverk. I samband med detta krävs ytterligare forskningsinsatser för studium av utläggning och drift av tunga konstruktioner till sjöss.

Byggnation och drift av försökskraftverk göres med hänsyn till de erfarenheter som erhållits under tidigare etapper.

6. INSATSPLAN

6.1 lnsatsproblem

De insatser som krävs för ett program i enlighet med det som diskuterats i långsiktsbedömningen faller inom följande områdesavsnitt.

488 Insatsplan

§22§1:§2§2E!§sLl_ir_Ia

Litteratur, patent och andra förslag beträffande omvandling, lagring och distribution av vågenergi genomgås. Befintliga vågenergiomvandlare studeras.

Genomgång och uppställning av teoretiskt underlag för analys av krafter på rörliga föremål; vågor på djupt och grunt vatten. Utarbetande av dataprogram. Förberedande modellförsök avseende vågenergiomvandlare, förankringsmetoder och undervattenssystem.

Studium av vågförhållanden i de svenska havsområden från befintlig våg- och vindstatistik. av Mätning vågor på intressanta kuststräckor. Inventering av kuststräckor för lämpliga placering av vågkraftverk. Utveckling av teoretiskt underlag och utarbetande av dataprogram för beräkning av vågdata från vinddata.

Studium av olika elgeneratorer (roterande, linjära) för omvandling av vågenergi till Utveckelenergi. ling av samlings- och överföringssystem. Studium av hydrauliska och pneumatiska system.

Ergjgktering och kostnadsberäkning

Förprojektering av ett havsförlagt vågkraftverk. Arbetet innefattar teoretiska beräkningar, modellförsök i bassänger samt modellförsök i naturliga vågor till sjöss, projekteringsarbete för och samordning försök till optimering av de ingående delsystem samt kostnadsberäkningar för investeringsbehov och förväntat energipris. Byggnad och drift av modellkraftverk till sjöss. Studium av materialfrågor. Datorsimuleringar av helt vågkraftverk.

SOU 1977: 61 Insatsplan 489

Försökskraftverk

F. Konstruktion och drift av ett försökskraftvork i storlek l MW.

Internationellt samarbete bör sökas där så är lämpligt. Diskussioner pågår inom Norden om gemensamma projekt. Likaså finns en arbetsgrupp inom IEA som sysslar med vågenergi. Möjligheten att etablera IEA-projekt inom området förefaller emellertid relativt liten.

6.2 Tids- och kostnadsplan

Tidsprogrammet för de planerade insatserna är följande:

Kostnad 76/77 77/78 78/79 79/80 80/81 Senare Mkr 4 0,4 w .t 1,5-1,8 0 J: 0,9-1,5 U -‘- 0,6-0,9 m 4,0-5,0 m L----› 10,0-15,0

—Fas 1—————-————— -Fas 2-—+4-Fas 3-

Den totala kostnaden för programmet har följande budgetsårsfördelning: 76/77 77/78 78/79 - 80/81 - 83/84 81/82 - - 0,2 2,0 5,5 7,5 10,0 15,0 Mkr

6.3 Medelsbehov på olika ambitionsnivåer

Efter den första programfasen som sträcker sig ungefär

490 SOU 1977: 61 Insatsplan

L u m 1978/79 kan följande ambitionsnivåer ställas upp

Ambitionsnivå 1: Avveckling Blir aktuell om resultatet av insatserna t 0 m 1978/79 motiverar detta.

Ambitionsnivå 2: Utveckling och försök Projektering och utveckling går vidare på ovan angivet sätt.

Medelsbehovet blir det följande:

Ambitionsnivå Medelsbehov, Mkr 1975/76 - 77/78 1978/79 - 80/81 Därefter

1. Avveck— ling 2,2 1,5 Inget

2. Utveckling och försök 2,2 5,5 7,5 Kraftigt ökande

Bilaga 1

PROJEKTFÖRTECKNING - VÅGENERGI

NE-projekt Projektnamn Projektledare nr Projektstöd- Stödmottagande institution belopp

5563 022 Utredning av för- Prof C Falkemo utsättningarna Inst för skeppshydromekaför utnyttjande nik av vågenergi i CTH Sverige Etapp 1 50 000 kr Etapp 2 50 000 kr

5563 041 Vågmätningar i Byråchef R Berggren svenska farvatten SMHI SMHI Norrköping 650 000 kr

5563 052 Fortsatt under- Prof C Falkemo sökning av för- Inst för skeppshydroutsättningarna mekanik för utnyttjande CTH av vågenergi i Sverige Etapp 1 95 000 kr Etapp 2 1 290 000 kr

5563 061 Vågmätning i Statens skeppsprovningssvenska farvatten anstalt SSPA Göteborg 75 000 kr

SOU 1977: 61 493

Bilaga 2

PLANERINGSGRUPP FÖR VÅGENERGI Professor Curt Falkemo Ordförande Civilingenjör Lennart Claesson Professor Johannes K Lunde Professor Erik Nilsson Professor Svante v Zweygbergk NE:s programledningz Byrådirektör Per Johan Svenningsson Byråingenjör Jackie Bergman (bitr)

Plan för NE:s område Saltgradientenergi

SOU 1977: 61 497 INNEHÅLLSFÖRTECKNING Sid

gradientenergi

sou 1977:61

l. GRUNDIDE OCH OMRÅDESAVGRÄNSNING

Genom skillnaden i salthalt mellan sötvatten och havsvatten uppstår en skillnad i den s,k fria energin mellan vätskorna. Avdunstningen i haven och därav åtföljande utströmning av sötvatten genom floder och åar utgör således ett system ur vilket användbar energi kan utvinnas.

Målsättningen för verksamheten inom området saltgradientenergi är, att om inga prohibitiva hinder kan identifieras, utveckla tekniken för saltgradientenergiutvinning i Sverige därhän att kommersiell exploatering blir möjlig.

2. ENERGIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG

Den naturenergi som finns tillgänglig i saltgradienter inom svenskt territorium uppgår till storleksordningen hundra Twh/år. Hur mycket av denna saltgradientenergi som i praktiken kan tänkas omformas till elenergi är 0klart, vissa bedömningar gjorda av NE:s planeringsgrupp tyder på att lO - 40 TWh el skulle kunna produceras per o ar.

3 NULÄGE

Saltgradientkraftverk finns veterligt ej någonstans i världen. Närbesläktad teknik finns utvecklad bl a i avsaltningssammanhang.

Intresset för utvinning av energi ur saltgradienter har ökat på senare år, främst i USA och Israel.

500 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

4. STATSMAKTERNAS DIREKTIV

Några direktiv har ej getts beträffande verksamhet inom området saltgradientenergi.

5. LÅNGSIKTSBEDÖMNING

Ett antal olika processer har föreslagits för saltgradientenergiutvinning.

A Metoder med membran

Dessa är antingen direkt osmos eller elktrokemisk cell med jonbytarmembran. Osmos fordrar att det sö- ‘ ta vattnet verkligen är sött varför denna metod inte är användbar vid Östersjöutloppen. Den elektrokemiska metoden är å andra sidan inte lämplig i samband med utflöden i den relativt söta Östersjön p g a vattnets låga ledningsförmåga. Avsaltningsanläggningar med membranmetoder finns i drift.

B Svällande polymerer

Vissa polymerer har den egenskapen att de ändrar volym i vatten med olika salthalt. Detta kan utnyttjas för direkt omvandling av saltgradienter till mekanisk energi. Principen har visats i en enkel mekanokemisk motor.

C Fasomvandlingar

Skillnaden i ångtryck liksom skillnaden i fryspunkt mellan sött och salt vatten kan teoretiskt utnyttjas för drift av en generator. Båda dessa metoder leder dock till mycket komplicerade och stora anläggningar.

SOU 1977: 61 Insatsplan 501

har vid CTH avseende ett En projektstudie genomförts förlagt till Nordre älvs mynning. saltgradientkraftverk som såvitt bekant inte har någon utländsk mot- Studien, har visat att det förefaller möjligt att bygsvarighet, på denna plats utan att konsekvenserna ga en anläggning för blir intolerabla. Kostnadsuppskattningen är miljön mycket osäker men tyder på att kostnaden för saltgradientenergi är jämförbar med den för andra s k alternativa Man kan inte utesluta möjligheten att kostenergislag. naden kan nedbringas till en nivå som på sikt bedöms vara kommersiellt intressant. Det är med nuvarande kunskainte att avgöra huruvida membranmetoder eller per möjligt svällande polymerer är gynnsammast.

Osäkerheten i bedömningen av saltgradientenergi kan endast upplösas genom forsknings- och utvecklingsinsatser. Tekniken är likartad i olika länder varför internationella forskningsresultat är av intresse även i Sverige. De utländska är emellertid få med relativt liprojekten ten budget, några med långtgående resultat kan knappast väntas de närmaste åren.

I första hand krävs ytterligare studier av grundläggande karaktär, området är ännu ej moget för utveckling av De fysikalisk-kemiska fenomenen måsförsöksanläggningar. te verifieras genom laboratorieexperiment och efterhand av modeller i verklig miljö. De marinbiologenom drift effekterna på membran måste undersökas liksom membgiska rans åldringsförlopp i havsvatten.

6. INSATSPLAN

6.1 Insatsstruktur

De planerade insatserna faller tills vidare inom tre verksamhetsfält. Fysikalisk kemi, polymerteknik och mo-

502 Insatsplan SOU 1977: 61

dellexperiment. Målsättningen för den första, överblickbara, fasen är att få underlag för beslut om en eventuell fortsatt utveckling av försöksanläggningar och projekte-

ring av saltgradientkraftverk i full skala.

Ex§i5§li§5_k2@i Fortsatta experiment och teoretiska studier avseende elektrokemisk omvandling av saltgradientenergi till elkraft. Undersökning av alternativa membran.

2912995525215 Fortsatta experiment och teoretiska studier avseende mekanokemisk omvandling av saltgradientenergi till elkraft. Studier av membrantillverkning.

Maéslleäeesimseg Undersökningar av marinbiologiska effekter och åldringsförlopp med membran i havsvatten. Därefter, och med resultat från A och B, byggnation och drift av större modeller.

6.2 Tids- och kostnadsplan

Tidsplanen för de planerade insatserna är följande:

1976/77 1977/78 1978/79

o———-————-:-——— Den bedömda kostnaden för minsta meningsfulla insats under den tid som nu kan överblickas har följande budgetårsfördelning:

Insalsplan 503

1976/77 l977/78 1978/79 200 500 700 Kkr

6.3 Medelsbehov på olika ambitionsnivåer

Endast två ambitionsnivåer för perioden 1978/79-80/81 kan i dagsläget förutses.

Ambitionsnivå l Avveckling De arbeten som pågår visar att förutsättningarna är sådana att motiv inte finns för fortsatt verksamhet.

Ambitionsnivå 2 Utveckling och försök och förberedelser för försök startas Utvecklingsprojekt under treårsperioden l978/79-80/81 på basis av uppnådda resultat av nu pågående arbete. Inriktningen kan idag inte med någon nämnvärd grad av säkerhet. anges

Medelsbehovet blir det följande

Medelsbehov, Mkr Ambitionsnivå 1975/76-77/78 1978/79-80/81 Därefter

l. 0,7 1,0 Intet Avveckling

2. Utveckling och försök 0,7 3,0-5,0 Ökande

S()L)l977:61 505

Bilaga 1

PRCJEKTFÖRTECKNING - SALTGRADIENTENERGI

NE-projekt Projektnamn Projektledare nr Projektstödbelopp Stödmottagande institution

5565 012 Förstudie avseende Fil kand A Emrên området Inst för fysikalisk produktion av salt- kemi gradienter GU Etapp 1 45 000 kr Etapp 2 50 000 kr

5565 041 Utvärdering av os- Prof R Wimmerstedt mosteknikens använd- Inst för kemisk apparatbarhet för kommer- teknik siell energiutvin- LTH ning ur saltgradienter 21 000 kr

SOU 1977: 61 507

Bilaga 2

PLANERINGSGRUPP FÖR SALTGRADIENTENERGI, NEPÖ/0

Ledamöter: Professor David Dyrssen ordförande Docent Per Flodin Docent Björn Kjellström Fil kand Allan Emrên

NE:s programledning: Byrådirektör Per Johan Svenningsson Jackie Bergman (bitr) Byråingenjör

Plan för NEzs område Temperaturgradienter

SOU I977:6I 511 Innehållsförteckning Sid

SOU I977: 6| 513

1. GRUNDIDE OCH OMRÅDESAVGRÄNSNING

En grundläggande termodynamisk regel säger att närhelst två värmemagasin med olika temperatur föreligger, så kan man utvinna mekanisk energi genom att låta värmeenergi övergå från den höga till den låga temperaturnivån. I haven lagras solenergi i ytskiktet, som därigenom värms upp, Temperaturen sjunker sedan med ökande djup. Man kan låta en maskin drivas av den temperaturdifferens som uppstår om man på något vis förbinder varmt ytvatten med kallt djupvatten.

Temperaturgradienter förorsakade av utsläpp av varmvatten räknas till spillvärmeområdet.

2. ENERGIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG

Någon egentlig beräkning av hur mycket energi som kan tänkas utvinnas ur svenska temperaturgradienter har ej gjorts.

Dock kan man med enkla uppskattningar konstatera att avsevärda mängder värmeenergi teoretiskt kan nyttiggöras. En kylning av Östersjöns ytvatten, 10 m djupt, med 1 K motsvarar 4 000 Twh. Men då den lättgängliga temperaturdifferensen mellan yt- och bottenvatten vid gynnsammaste lokalisering under 3 månader per år endast kan uppnå 12 K i genomsnitt, är möjligheterna att utvinna elenergi ytterligt begränsade.

3. NULÄGE

Någon temperaturgradientbaserad kraftproduktion förekommer ej i Sverige. Internationellt är två anläggningar av detta slag kända. En maskin på Cuba i slutet av 1920-ta-

514 Långsiktsbedämning

let och en vid Elfenbenskusten på 1950-talet. På senare år har intresset i viss mån pånyttfötts, främst i USA där utvecklingsarbete bedrivits av industri och universitet.

4. STATSMAKTERNAS DIREKTIV

Några direktiv har ej getts rörande verksamhet inom området Temperaturgradienter.

5. LÅNGSIKTSBEDÖMNING

5.1 Inledning

I tropiska farvatten kan temperaturgradienter vara så stora, att energi kan utvinnas därur utan orimliga kostnader. I de svenska kustområdena är emellertid differensen mellan yt- och djuptemperatur mycket låg, endast under ca tre månader per år uppnås 12 K som genomsnittsvärde. Detta förhållande orsakar låg verkningsgrad och stora anläggningskostnader samt en mycket kort utnyttjningstid för anläggningarna. De aktuella energiomvandlingsprocesserna är öppen och sluten ångturbincykel samt nitinolmotor. Dessa beskrives i det följande.

5.2 Öppen ångturbincykel

I den öppna ångturbincykeln förångas havets ytvatten i en evaporator. Ångan passerar via turbin till kondensor, kyld med kallare vatten som pumpas upp från botten. Med svenska förutsättningar, 12 K temp.-differens, blir totala verkningsgraden maximalt ca 0,03%.

Den av NE framtagna rapporten Utnyttjande av temperatur-

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 515

gradienter i havsvatten för energiproduktion i Sverige framgår att avsevärda tekniska problem är förknippade med uppförandet av ett temperaturgradientkraftverk. Trots mycket gynnsamma antaganden blir verkningsgraden och den avgivna nettoeffekten mycket låg. Korrosionsproblem och miljöproblem i form av avdödning av plankton är andra svårigheter. Den resulterande elenergikostnaden har bedömts till ca 6,5 kr/kwh.

5.3 Sluten ångturbincykel

I den slutna ångturbincykeln förångas ett lämpligt medium av ytvattnets värme via värmeväxlare. Efter att ha passerat en turbin kopplad till en generator, kondenseras mediet i en kondensor kyld med kallare bottenvatten, och pumpas tillbaks till värmeväxlare för förångning. Värmeväxlaren medför sämre verkningsgrad hos den slutna cykeln jämfört med den öppna, då den minskar den för ångcykeln tillgängliga temperaturdifferensen. Dock kräver den slutna cykeln mindre hjälparbete.för att driva pumpar. Den resulterande verkningsgraden kan enligt rapporten Utnyttjande av temperaturgradienter i havsvatten för energiproduktion i Sverige emellertid ej överstiga den för den öppna cykeln.

Anläggningskostnaderna för de bägge cyklerna är av sama storleksordning.

5.4 Nitinolmotor

Nitinolmotorns funktion bygger på ett relativt nyupptäckt fenomen, att en legering av nickel och titan har ett formminne. En detalj av nitinol värms och ges en viss form. Efter kylning kan den relativt lätt deformeras plastiskt. Då detaljen åter värms över det s k omslagsområdet

516 Insatsplan SOU 1977:6!

återtar den sin förra form. i form av arbe- Energiutbytet te under en cykel, deformering formåtertagande, är positivt. Cykeln kan upprepas till dess materialet utmattats.

Omslagstemp. kan anpassas till havsvattnets temp. Nitinol har idag emellertid ett om minst hysteresområde 20 K, varför principen ej kan utnyttjas vid svenska förhållanden.

5.5 Slutsatser

Av NE:s rapport Utnyttjande av temperaturgradienter i havsvatten för energiproduktion i Sverige, som inom kort kommer att publiceras, framgår att i temenergiproduktion peraturgradientkraftverk med ångturbincykel varken med aktuell eller framtida teknik kan förväntas bli ekonomiskt genomförbar. De tekniska svårigheterna beror främst av den låga energitätheten och av att stora volymer måste hållas under lågt tryck. Nitinolmotorn är fortfarande under utveckling och möjligen kan den termiska hystereseffekten om 20 K nedbringas med fortsatt Det är forskning. dock osäkert utomordentligt om temperaturgradientkraftverk baserade på nitinolmotorn kan komma ner i någonsin rimliga kostnader för tillämpning i Sverige.

Inga andra energiomvandlingsprocesser är aktuella

6. INSATSPLAN

Den utredning om temperaturgradientkraftverk som NE har genomfört visar att förutsättningarna för detta slags energiproduktion i Sverige är synnerligen ogynnsama. Några fortsatta aktiviteter planeras därför utöver ej, att NE deltar i IEA:s working Party on Ocean Energy Systems, som bl a behandlar temperaturgradientfrågor. Medelsbehov 1977/78 och därefter 0 kronor

Plan för NE-programmet SOLENERGI

Innehållsförteckning Sid 1. GRUNDIDE OCH OMRÅDESAVGRÄNSNING 523 2. ENERGIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG 525 3. NULÄGE 527 4. STATSMAKTERNAS FÖRESKRIFTER 529 S. LÅNGSIKTSBEDÖMING 531 5.1 Planeringsgruppen för solenergi 531 5.2 Grundläggande förutsättningar S31 5.3 Säkerhet, miljö och hälsorisker 533 5.4 Problemstruktur och utvecklingslinjer 534 5.5 Utvärdering och val av utvecklingslinjer 536 6. INSATSPLAN 539

linjer 5. Utredningsmall för bedömning av ut- 581 vecklingslinje

sou 1977:61 523

l. GRUNDIDE OCH OMRÅDESAVGRÄNSNING

Den mot jorden infallande solstrålningen kan genom olika processer omvandlas till elektricitet, värme eller bränslen. Programmet omfattar de åtgärder som krävs för att i Sverige producera energi i inte försumbar omfattning genom sådana processer.

Målet för verksamheten inom NE:s program är att, om inga prohibitiva hinder kan identifieras, utveckla kunskap om och teknik för nyttiggörande av solenergin för storskalig energiproduktion därhän att kommersiell exploatering blir möjlig. Det bedöms härvid som helt säkert att sådan teknik kommer att bli tillgänglig på lång sikt och att en internationell, väsentligen kommersiellt betingad, utveckling kommer att äga rum.

Från programmet har avskiljts utnyttjandet av solenergi

för uppvärmning och kylning av lokaler (tillhör BFR:s program) liksom för odling av biomassa (behandlas inom NE-programmet Biosystem). Ej heller ingår sådana system som syftar till ett utnyttjande av solenergi som i naturen omlagrats i vind- och vågrörelser eller temperaturgradienter i haven (behandlas inom NE-programmen Vindkraft och Akvatisk energi).

sou 1977: 51 525

2. ENERGIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG

För att översiktligt bedöma vad området som mest skulle kunna ge som bidrag till Sveriges energiförsörjning på kort, medellång och lång sikt har vi att beakta följande grundvillkor.

Sveriges totala yta är 449 000 kmz. Vid klart väder tillförs

vi från solen en effekt av l kw/m2 vinkelrätt mot strålrikt-

ningen. Med hänsyn till växlingen mellan dag och natt, mellan sommar och vinter, mellan klart väder och molnighet,

reduceras årsmedelvärdet till ca 0,1 kw/m2. Om man kunde

nyttiggöra hela den infallande effekten skulle den kunna ge

oss l Twh/km2 och år. De anförda siffrorna visar, att det

finns utomordentligt stora kvantiteter energi att ta vara på. Skillnaderna i soltimmar och under året instrålad energi är inom vårt land mindre än vad som ofta påstås och även jämfört med sydligare länder tämligen gynnsamma:

Ort Soltimmar/år kWh/år/m2

Kiruna l 570 870 Stockholm l 970 980 Svalöv l 720 l 000 Paris 1 750 l 000 Medelhavsområdet 2 000 - 3 000 l 400 - l 900 Sahara/Arizona 3 000 - 4 000 max 2 300

Problemet med att utnyttja solenergin är främst förknippat med att energitätheten är låg, varför det krävs avsevärda ytor för anläggningarna, som kommer att kräva mamycket terial. Vidare är tillgänglighetsprofilen för en ogynnsam

Energiförsörjningsbidrag SOU 1977: 61

god ekonomi på anläggningarna. Växlingarna mellan maximal effekt och noll ställer särskilda krav på den typ av system som skall kunna ut. På kort byggas och medellång Sikt kan man inte skönja metoder som skulle några kunna ge oss nämnvärda tillskott i energiförsörjningen. På lång sikt, omkring eller bortom år 2000, är det den relativa konkurrenskraften hos de utvecklade systemen, som blir avgörande för om solenergin skall i vårt ingå energisystem. Solkraftsystem, liksom alla andra måste härenergisystem, vid testas med hänsyn till sina ekologiska, sociala, tek-

niska och säkerhetsmässiga aspekter.

sou 1977:61 527

3. NULÄGE

För närvarande förekommer ingen nämnvärd solkraftproduktion i Sverige, enligt ovan gjord avgränsning.

Arbeten med att vetenskapligt studera möjliga metoder och att utveckla teknik efter olika vägar har de sista åren fått en relativt betydande omfattning i USA, Japan, Frankrike m fl länder.

Satsningarna är dock fördelade över mängder av små eller medelstora projekt. Ännu kan man inte skönja tecken på en så koncentrerad insats på något begränsat område, att den skulle kunna tolkas som tecken på växande utsikter till snara ekonomiskt-tekniskt rimliga lösningar.

Inom Sverige har forksningsråden, huvudsakligen NFR, lämnat vissa bidrag till grundläggande arbeten inom området. Fransk-svenskt forskarutbyte pågår särskilt på det fotokemiska området. Inom IEA-samarbetets ram deltar Sverige i flera arbetsgrupper. NE planerar deltagande i bl a ett sol-ång-projekt och BFR deltar i ett projekt om meteorologiska grunddata och deras internationella samordning.

SOU 1977: 61 529

4. STATSMAKTERNAS FÖRESKRIFTER

I energipropositionen för 1975/76 - 77/78 säger föredra-

ganden (bilaga l, sid 456):

Övriga energiformer

EPK anger att solenergi för direkt industriell elproduktion f.n. inte har förutsättningar att kunna utnyttjas i Sverige. Kommittén föreslår därför medel endast för att översiktligt följa den internationella utvecklingen inom området.

Bara ett fåtal remissinstanser har berört dessa frågor. CDL anser att en svensk forskningsgrupp bör ges möjlighet att följa något internationellt utvecklingsprojekt.

Utnyttjandet av solenergi för elproduktion i stor skala är f.n. alltför dyrbart för att kunna tillämpas för annat än mycket speciella ändamål där andra energikällor inte går att utnyttja och där energikostnaden är av underordnad betydelse. Förslag om självständiga svenska forskningsprogram inom solenergiområdet har inte framförts. Jag anser att de svenska insatserna t.v. i första hand bör inriktas på översiktlig uppföljning av de omfattande utländska program som pågår inom området.

Solenergi kan vidare utnyttjas för bl.a. bostadsuppvärmning. Förslag rörande tillvaratagande av solenergin för sådana ändamål m.m. har jag liksom EPK hänfört till lokalkomfortområdet.

Medelsberäkning för delprogrammen Fusionsenergi, Geotermisk energi, Vindenergi och Övriga energiformer.

Det av mig nu förordade forsknings- och utvecklingsarbetet inom dessa delprogram inrymmer områden med begränsade möjligheter att med större säkerhet bedöma utvecklingspotential och resursbehov. Det omfattar likaså områden där genuin osäkerhet idag rå-

530 Statsmaktemas föreskrifter

der om vilka åtgärder som bör vidtas under den närmaste tiden. Med hänsyn härtill har jag funnit det lämpligt att beräkna medelsbehovet i form av en för dessa fyra delprogram gemensam ram. Jag beräknar härför för budgetåret 1975/76 16,8 milj. kr. och för treårsperioden preliminärt 50 milj. kr.

I budgetpropositionen för 1976/77 säger föredraganden

(bilaga 15, sid 240):

Medelsberäkning för vissa delprogram

För budgetåret 1975/76 har för delprogrammen Fusionsenergi, Geotermisk energi, Vindenergi och Övriga energiformer anvisats 16,8 milj. kr. För treårspericden 1975/76-1977/78 beräknade jag i prop. 1975:30 preliminärt sammanlagt 50 milj. kr.

Jag beräknar även för budgetåret 1976/77 en gemensam ram för de fyra delprogrammen om 16,8 milj. kr.

I budgetpropositionen för 1977/78 säger föredraganden (bilaga 17, sid 272).

Övriga delprogram

För treårsperioden 1975/76-1977/78 beräknades för delprogrammen Fusionsenergi, Vindenergi, Geotermisk energi och Övriga energiformer i prop. 1975:30 en gemensam ram om sanmanlagt 50 milj. kr. Härav har hittills anvisats 36,1 milj. kr.

Övriga energiformer

Jag beräknar medelsbehovet för budgetåret 1977/78 till 4 milj. kr. Detta innebär en ökning av medelstilldelningen till delprogrammet. Därvid räknar jag med insatser främst på solkraftområdet men också i någon mån för vågenergi. Till detta delprogram bör vidare hänföras sådana frågor om energilagring som inte inryms under övriga delprogram.

sou 1977: 61 531

5. LÅNGSIKTSBEDÖMNINC

Solenergin är en ytterst attraktiv energikälla. I ett långsiktigt perspektiv framstår det som synnerligen önskvärt att noga pröva alla tänkbara vägar för dess utnyttjande. Det erbjuder dock betydande svårigheter att värdera de många olikartade utvecklingslinjer som föreslagits efter något sånär jämförbara kriterier. Varje utvecklingslinje är en kedja av energiomvandlingar och energitransporter där startlänken alltid är solen och slutlänken är antingen el, värme och/eller bränsle.

5.1 Planeringsgruppen för solenergi

NE tillsatte i början av 1976 en planeringsgrupp för sol- (NEPÖ/S). Sammansättningen visas i bilaga 2. energi

har sökt systematisera olika utveck- Planeringsgruppen i ett brett schema (se bilaga 3), avsett att lingslinjer täcka alla nu kända möjligheter att uppfånga och nyttig- Gruppen har därvid eftersträvat ett engöra solenergin. hetligt framställningssätt för att underlätta överblick och jämförelser.

5.2 Grundläggande förutsättningar

Av den korta översikten i avsnitt 2 framgår att det år-

faller in motsvarande ca l Twh per km2

ligen solenergi över vårt land. Det skulle alltså finnas utomordentligt

532 Långsiktsbedömning sou 1977:61

stora kvantiteter energi att ta vara på om vi kunde finna system med acceptabel verkningsgrad vid uppfångande och konvertering av solstrålningen. Naturen har försett oss med ett sådant system i växtligheten, som beroende på arter och olika miljöbetingelser nyttiggör enstaka procent av den infallande energin. Vårt lant- och skogsbruk kan därför sägas ange en undre referensnivå i avseende på verkningsgrad hos konkurrerande system och en övre referensnivå för deras kostnader per tillgodogjord TWh.

Vid diskussion om tänkbara alternativa system för uppfångande av solenergin har vi att ta hänsyn till de gränsvillkor som gäller för svenska förhållanden. I jämförelse med de områden på jorden, som internationellt betraktas

som potentiellt intressanta från solenergisynpunkt, är

årsinstrålningen mot vår mark ca 40%. Ãrstidsvariationerna är hos oss starkt accentuerade. Instrålningen är sned och ljuset har därför en längre väg att passera genom atmosfären innan det når ned. Molnigheten är särskilt under vinterhalvåret avsevärd. Detta leder till att vi här får en hög andel diffust ljus, ca 80Z på vintern och 202 på sommaren. Endast direkt solstrålning kan koncentreras. Fokuserande solfångaranordningar är av denna anledning mindre intressanta i Sverige än i t ex Arizona eller Sahara. Vårt energibehov är mycket stort på vintern men mindre på sommaren, medan solinstrålningen har sitt maximum på sommaren och sitt minimym på vintern. Detta gör att varje system för utnyttjande av solenergi på ett avgörande sätt är beroende av långtidslagring. Sverige har goda förutsättningar att lagra energi i måttlig omfattning genom vårt vattenkraftsystem. Denna kapacitet kommer dock att överskridas vid ev utbyggnad av vindsolkraftanläggningar varför särskilda lagringssystem måste utvecklas. Sådana system som själva sköter om lagringen, t ex genom att energin binds kemiskt i vätgas eller väterika föreningar, är därför särskilt intressanta.

SOU 1977: 6| Långsiktsbedömning 533

Solceller bedöms i dagsläget som den kanske mest lovande metoden för omvandling av solljus till el i Sverige. Den mest utvecklade solcellen består av kisel. Kisel av tillräckligt hög kvalitet för solceller kräver mycket storskalig produktion och bör tills vidare inte tillverkas i Sverige. Vårt lands bidrag till utvecklingen på denna punkt bör därför vara att utgöra en del av marknaden. Tillverkning av solceller från kiselskivor kan däremot sannolikt ske i mindre skala. Dessutom påverkas utformningen av denna tillverkning av den miljö i vilken cellerna skall fungera. Verkningsgraden och livslängden bestäms också i huvudsak vid själva celltillverkningen. Celltillverkning och utveckling kan därför behöva bedrivas i Sverige. Jämför här med kärnkraftanläggningar som utvecklas och tillverkas i Sverige medan urananrikning är alltför storskalig teknik för vårt land.

5.3 Säkerhet, miljö och hälsorisker

Underlaget för en bedömning av säkerhets-, miljö och hälsorisker i samband med solkraftverk är för närvarande litet. Tekniken är ännu så outvecklad att flera faktorer ej kan definieras.

Solkraftverk kan indelas i större enheter (solcellteknik, fotokemisk teknik) och mindre enheter (solcellteknik). Större anläggningar kan medföra lokala klimatförändringar, nedkylning, nederbörd etc. Växt- och djurliv kommer att störas i ett område av samma storleksordning som anläggningens erforderliga markyta. Mindre anläggningar monterade på t ex hustak bedöms ge små eller inga miljöstörningar.

De typer av solceller (kiselteknik) som är sannolika i framtiden bör ej medföra allvarliga problem vid tillverkning eller drift. Detta förefaller gälla även för ev fram-

534 Långsiktsbedömning SOU l977: 61

tida fotokemiska anläggningar under förutsättning att kemikalier av låg giftighetsgrad kan ingå i systemet.

Sammanfattningsvis bedöms solkraftverk vid lämplig lokalisering ej ge upphov till allvarliga säkerhets-, miljöeller hälsorisker.

5.4 Problemstruktur och utvecklingslinjer

Ur ovannnämnda schema (bilaga 3) har extraherats de delområden, bestående av en eller flera utvecklingslinjer, som bedömts klart falla på andra organ än NE eller på andra NE-program. Exempel på det förra är byggnadsuppvärmning och tillämpningar för industri, lantbruk och födoämnen, exempel på det senare är vattenkraft och vindenergi.

Planeringsgruppen framhåller att det är svårt att åstadkomma en helt konsekvent systematisering av utvecklingslinjerna. Metodiskt helt skilda processer kan leda till samma eller närliggande produkt och snarlika processer kan ge helt skilda produkter. Elproduktion genom koncentration och ångproduktion respektive fotogalvaniska system är exempel på det förra, el- eller vätgasproduktion via halvledarceller illustrerar det senare.

Som ett resultat av delstudierna har flera utvecklingslinjer bedömts som ointressanta från svensk synpunkt. Skälen till denna bedömning redovisas i bilaga 4.

De återstående utvecklingslinjerna blir då, vid en preliminär fördelning efter de vetenskapliga disciplinerna följande (siffrorna inom parentes hänvisar till bilaga 4):

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 535

l. Fotofysik 1 Sol koncentration 4 ånga 4 elektricitet (3.1.1.2) Sol måttlig koncentration a processvärme (3.1.l.1) Sol halvledare (solceller) 4 elektricitet (3.l.2.l) Sol halvledare (solceller) kombinerade med termiska solfångare 4 elektricitet och processvärme (3.l.2.5)

2. Fotokemi l Sol fotogalvaniska celler 4 elektricitet (3.2.1.4) Sol fotoelektrolytiska celler 4 elektricitet eller vätgas (3.2.l.5) Sol micellära system 4 vätgas (3.2.l.6) Sol fotokemisk reduktion av koldioxid 4 flytande bränslen (3.2.l.7)

En detaljerad genomgång av de återstående utvecklingslinjerna framgår av bilaga 4.

Från energiförsörjningssynpunkt är det intressant att gruppera utvecklingslinjerna efter slutprodukt.

Bränslen 2.2 Sol fotoelektrolytiska celler 4 elektricitet eller vätgas (3.2.l.5) 2.3 Sol micellära system 4 vätgas (3.2.l.6) 2.4 Sol Fotokemisk reduktion av koldioxid 4 flytande bränslen (3.2.l.7)

Värme 1.2 Sol måttlig koncentration 4 processvärme (3.1.1.l) 1.4 Sol halvledare (solceller) kombinerade med termiska solfångare 4 elektricitet och processvärme (3.l.2.5)

536 Långsiktsbedömning SOU 19772 61

Elektrici- l.l Sol koncentration ånga 4 elektricitet tet (3.1.1.2) 1.3 Sol halvledare (solceller) » elektricitet (3.l.2.l) 1.4 Sol halvledare (solceller) kombinerade med termiska solfångare 4 elektricitet och processvärme (3.l.2.5) 2.1 S01 fotogalvaniska celler 4 elektricitet (3.2.1.4) 2.2 Sol fotoelektrolytiska celler + elektricitet eller vätgas (3.2.l.5) Det är sannolikt att ett arbete av ovan redovisade slag innehåller vissa luckor och överlappningar. Detta kommer att kunna rättas till vid den fortlöpande revidering av planerna som kommer att ske.

5.5 Utvärdering och val av utvecklingslinjer

Inom Sverige kan självfallet inte genomföras tillräckligt ambitiösa utvecklingsprogram för samtliga utvecklingslinjer. Det är emellertid rimligt att ägna någon eller några linjer särskilt intresse. Det är härvid nödvändigt att, för var och en av utvecklingslinjerna, genomföra sådana utredningar som möjliggör ett rättvisande jämförande val. Dessa utredningar måste därför baseras på gemensama förutsättningar (basdata) och redovisas på jämförbart sätt.

Inför bedömningen av en utvecklingslinjes tillämplighet i Sverige måste vissa grundläggande aspekter beaktas.

A. Energislag och energibalanspåverkan i olika tidsperspektiv B Möjligheter och begränsningar C. Verkningsgrad och kapacitet D. Krav på anläggningarna E. Investeringsbehov

sou 1977: 6| Léngsiktsbedémning 537

F. Driftkostnader och energipris G. Tidsplan för en eventuell utbyggnad

En redovisning för var och en av aspekterna ges i uilaga 5.

På basis av genomförda utredningar enligt ovanstående frågelista kan säkerligen antalet tänkbara utvecklingslinjer väsentligt reduceras. Beroende på utfallet av denna värdering och tillgängliga utvecklingsresurser kan formuleras lämpliga utvecklingsprogram för var och en av de utvecklingslinjer där förutsättningarna för ett svenskt solenergiutnyttjande klarläggs.

sou 1977: 61 539

6. INSATSPLAN

6.1 Insatsstruktur och programfaser

En första programfas är nu under genomförande. Den innebär, utöver programgemensamma insatser, att förstudier/ förprojekt genomförs för de utvecklingslinjer som preliminärt bedömts vara de mest intressanta för svensk del.

Utvecklings- Förstudie/ Utredare linje förprojekt

l.l Förstudie Hugo Theorells Ingenjörsbyrå AB 1.2 Förstudie AB Atomenergi 1.3 Förprojekt Institutet för Mikrovågsteknik l.4 Förstudie AB Atomenergi 2.1 - 2.4 Förstudier Institutionen för fysikalisk kemi, Uppsala universitet.

Förstudierna/förprojekten syftar till att kartlägga utvecklingslinjen ifråga, uppdatera kunskaper om det internationella utvecklingsläget och att belysa och betona de frågeställningar som ovan översiktligt berörs och som utvecklas i större detalj i bilaga 5.

Nedan ges en preliminär redovisning av dagsläget för de olika studierna och förslag till fortsatt verksamhet.

Det är idag inte möjligt att säkert avgöra på vilken eller vilka utvecklingslinjer en sådan satsning kommer

540 Insatsplan SOU 1977: 61

att vara önskvärd. En operativ målsättning, som inte bara syftar till att öka statsmakternas handlingsfrihet att utforma den framtida energiförsörjningen, utan också avser att ta fram beslutsunderlag för eventuell utbyggnad av produktionsapparaten, kräver avsevärt större insatser. Den nu gällande budgetramen medger start av ett utvecklingslinjeprojekt av tillräcklig omfattning under perioden t 0 m 1977/78.

De fortsatta insatserna kan indelas i tre programdelar, nämligen programgemensamt, utvecklingslinjeprojekt och kunskapsutveckling.

6.2 Insatser

PROGRAMGEMENSAMT

De programgemensamma insatserna omfattar ledning, planering, utvärdering av förstudiernas resultat och samverkan inom IEA.

Insatserna kan bara till en del genomföras med egen personal och extern konsultation under perioden förutses för delar av uppgifternas genomförande.

UTVECKLINGSLINJER

Sol-ånga-el

Läge

Förstudien avser att klarlägga i vilken mån Sverige inom IEA-samarbetets ram kan ha nytta av att delta i ett demonstrationsprojekt (utvecklingsprojekt). NE har i inledningsskedet ställt sig positiv till ett svenskt deltagande då dels projektet bedöms kunna ge bidrag till

SOU 1977: 61 541 Insatsplan

svenskt forsknings- och utvecklingsarbete även inom andra grenar av solenergiområdet, dels den ekonomiska insatsen blir måttlig. Svensk forskning inom området, t ex selektiva ytbeläggningar, värmelagring etc kan ge värdefulla bidrag till projektet.

Förslag

IEA-gruppen där Sverige deltar i projektdiskussioner föreslår två anläggningar, tornanläggning respektive farmanläggning, vardera om 0,5

Mwel.

Tornanläggningen består av ett stort antal speglar, heliostater, som koncentrerar solstrålningen till en panna placerad i toppen av ett torn. I pannan värms ett medium som över en värmeväxlare driver en turbin på vanligt sätt.

Farmanläggningen består av ett stort antal cylindriska speglar (rännor). Solstrålningen koncentreras i varje ränna till ett rör längs rännans mittlinje. I röret värms ett strömmande medium. Värmet i mediet frigörs på samma sätt som vid tornanläggningen.

Om det skulle befinnas önskvärt att i vårt land ta upp projekt liknande de här beskrivna, synes en lämplig strategi vara att genom deltagande i och bevakning av internationell verksamhet på området få kunskap om systemen som helhet, deras tekniska uppbyggnad och ekonomi, som en inledning till egna aktiviteter.

Anläggningarna kommer sannolikt att lokaliseras till

Spanien respektive Grekland.

Totalkostnaden för projektet uppskattas till 50-100 milj DM varav Sveriges bidrag utgör 2%.

542 S()L!1977:61 Insatsplan

Plan för verksamheten framgår av figur l nedan.

Etapp l Etapp 2 Förprojekterin 150 tkr Projektering l 000 tkr Konstruktion 3 000 tkr Test och drift §00 tkr 500 tkr I 1 1 L I I 1977 78 79 80 81 82 07 08 09

Figur 1.

Sol-kombiprocesser-värme

Läge

Ett flertal industriella processer har inventerats, varav minst två, förvärmning av tjockolja samt avsaltning av havsvatten bedömts tillräckligt intressanta för att motivera fortsatta studier.

Inledande studier visar att kombiceller för samtidig eloch värmeproduktion är svåra att utforma på ett effektivt sätt. P g a fördelning mellan el och lågtemperaturvärme krävs speciella tillämpningar.

Temperaturer på 100-200°C kan erhållas från en typ av

fast, icke-koncentrerande solfångare (Philips). Det bedöms angeläget att studera hur en solfångare av denna typ kan ingå i ett system för processvärme eller elproduktion (sol-ånga-el).

Förslag

Resultatet av förstudien kommer att rapporteras under hösten 1977, varefter en konkretisering av den fortsatta

Insatsplan 543

verksamheten kan ske som projekteringsförslag för processvärme och fortsatta studier av solfångare.

Sol-halvledare-el

Läge

Förprojektet avser att belysa förutsättningarna för en svensk utveckling på området.

Förutsättningar för denna utveckling är följande bedömningar.

Utvecklingshindren för ekonomiskt konkurrenskraftig elproduktion med solceller är ekonomi och lagringsbehov. Förutsättningen för ekonomi är främst att de mål beträffande prisutveckling av solceller som uppställts utomlands kan nås och att verkningsgraden kan hållas kring 152 med en tillräcklig (lägst 15 år) anläggningslivslängd.

Fullskaleanläggningar bör färdigställas så snart elkostnaden utan hänsyn till lagring är konkurrenskraftig gentemot en prisledare. Före sekelskiftet bör med hänsyn till lagringsbehovet den totala årskapaciteten begränsas till ca 2 TWh/år, motsvarande en toppeffekt på ca 2 000 MW.

Resursuppbyggnad bör ske successivt med en ungefärlig konstant tillväxttakt räknad i procent per år. Försöksanläggningar bör uppföras successivt så att maximal konfidens för kommande fullskaleanläggningar erhålls. Kostnaden för sådana försöksanläggningar bör dock i huvudsak rymmas inom den avsedda procentuellt konstanta kostnadstillväxten.

För att den snabba utvecklingen på solcellsområdet effektivt skall kunna tillgodogöras förutsätts ett aktivt internationellt samarbete på området.

544 Insatsplan SOU 1977: 61

Förslag

Den första etappen fram till 1981 innebär en totalkostnad som är ca 10 Mkr. Beslutsunderlaget inför en fortsättning efter denna etapp komer härigenom att vara väsentligt bättre än idag.

I figur 2 (nedan) presenteras ett tänkbart scenario, där viktiga moment är inlagda och där beslutstidpunkter anges.

Sol-fotokemiska processer-bränslen (el)

Läge och förslag

Fotokemiska processer är trots den relativt låga verknings-

graden intressanta, därför att de direkt kan ge högvärdiga och lätthanterliga bränslen som kan lagras effektivt. I en första etapp har en omfattande litteraturgenomgång genomförts (förstudie). Mot denna bakgrund har utvecklingslinjernas förutsättningar, nuläge och framtidsmöjligheter kunnat belysas, vilket resulterat i två utvecklingsprojekt, fotoelektrokemiska ackumulatorer samt långtidslagring av energirika bränslen med fotokemiska och termokemiska metoder. Arbetet kommer att under en första treårsperiod leda till prototyper i laboratorieskala och ge underlag för teknisk-ekonomisk bedömning av framtida storskaliga enheter.

Intresset för energirelaterade fotokemiska processer är utomlands starkt ökande och då vi i Sverige på området har stor kompetens, bedöms den föreslagna insatsen som rimlig.

SOU 1977: 61 lnsatsplan 545

Figur 2. Scenario för sol-halvledare-e1

n W»,

2:

89 N

_

c_§%_§=_m8

_HH_

u

m u_

n

.emma

m u_

%.__8

å..

énøsøo

ou_ v

m &

m

oss

+ .o ö_ m v

x_5m=_mo

m

.5tm==__mo

.___.+co_§§mcox

mm.._mnc:mS_mmm

+ 5. v m

aboöñmxznm_

mucmmmäcu_ .mm.c_cmm..~._cm

mc_._m§m_o..m. mc_._m§m._oi mc__xomS m:_.m§m._o_n_ m:_$§m.§n_ oEmc_m._oE :o_c_=8a__mo mc_._w§m..o._n_

Don_ Sana: .=_=_mO .cmm›m .cmmm

. &

546 Insatsplan SOU 1977: 61

KUNSKAPSUTVECKLING

Basdata

Läge

En provisorisk sammanställning av tillgängliga data över solinstrålningen i Sverige har gjorts inom planeringsgruppen. Det här därvid framkommit att solstrålningens fördelning och kvalitativa egenskaper är mycket bristfälligt dokumenterade.

Förslag

Att under en treårsperiod genomföra ett mätprogram vid flera orter. Samverkan med BFR vid dessa arbeten är naturlig och angelägen.

Övrig kunskapsutveckling

Det bedöms som angeläget att för treårsperioden reservera ett icke oväsentligt belopp för kommande, idag okänd, angelägen kunskapsutveckling av betydelse för programmets måluppfyllelse. För vart och ett av åren reserveras l Mkr.

SAMMANFATTANDE TIDS- OCH KOSTNADSPLAN

ptgift, Mkr 1977/78 1978/79 1979/80 1980/81

P_r.‘?,8£.a.P.E.‘i1e+“.5.}I.E

Ledning, planering, 0,1 0,5 0,5 0,5 samordning m m

Utvecklingslinjer Sol-ånga-el (IEA) 0,2 1,5 2,0 1,5 Sol-halvledare-el

SOU 1977: 6| Insatsplan 547

Utgift, Mkr 1977/78 1978/79 1979/80 1980/81 Utvecklingslinjer forts S01-k0mbipr0- 0,5 0,5 1,0 1,0 cesser-värme S01-fotokemiska 0,3 1,0 1,5 2,0 processer-bränsle

Eunskapsutveckling

UTVECKLINGSRESURSER INOM LANDET

Ovan har presenterats de företag och institutioner som arbetar för NE:s program. Det bedöms f n inte innebära några svårigheter att finna kompetenta resurser för genomförande av de föreslagna insatserna.

6.3 Medelsbehov på olika ambitionsnivåer

De budgetramar som gäller för innevarande treårsperiod och det ovan sagda leder till att följande ambitionsnivåer kan ställas upp:

Ambidionsnivå 1: Inga svenska utvecklingsprojekt. Den fortsatta verksamheten inriktas på viss kunskapsutveckling, fortlöpande värdering av den internationella utvecklingen, vissa utvecklingar och internationellt samarbete, i första hand inom IEA.

Ambitionsnivå 2: Ett svenskt utvecklingsprojekt. Utöver verksamheten enligt ambitionsnivå 1 startas ett svenskt utvecklingsprojekt enligt den utvecklingslinje som bedöms

548 Insatsplan SOU 1977: 61

vara mest intressant för Sverige med hänsyn även tagen till den kompetens och de resurser som i dagsläget finns i Sverige och den starttidpunkt som budgetramen för innevarande treårsperiod medger.

Ambitionsnivå 3: Flera svenska utvecklingsprojekt. Utbyggnad av verksamheten på ambitionsnivå 2 med ytterligare utvecklingsprojekt.

Ambitionsnivå Medelsbehov, Mkr 1975/76- 1978/79- Därefter 1977/78 1980/81

1. Inga utvecklingsprojekt 2,3 6 Samma 2. Ett utvecklings- 2,3 15 - 18 Ökande projekt 3. Flera utvecklingsprojekt 2,3 25 - 30 Ökande

SOU 1977: 61 549

Bilaga l

- Projektförteckning Solenergi

NE:s pro- Projektnamn Projektledare jektnr Projektstödbelopp Stödmottagande institution

5562 022 Fototermisk omvandling Doc E Ejder av solenergi Inst för fasta till- Etapp 1 100 000 kr ståndets fysik Etapp 2 131 000 kr LTH

5562 061 Framtidsbedömning av pro- Prof P Weissglas duktionskostnaden för Inst för mikrovågselkraft framställd med teknik kiselsolceller KTH 130 000 kr

5562 071 Förstudie av fotokemiska Prof S Claesson solenergisystem Fysikalisk/kemiska 150 000 kr inst Uppsala universitet

5562 081 Förstudie betr ett system Civ ing J Holmberg sol-ånga-el-generering Hugo Theorells Ing 50 000 kr byrå AB Solna

5562 091 Förstudie betr kombinerade Doc J Braun solenergisystem för el- och AB Atomenergi värmeproduktion samt mått- Studsvik ligt koncentrerade system för produktion av processvärme 10O 000 kr

sou 1977:61 551

Bilaga 2

PLANERINGSGRUPPEN FÖR SOLENERGI (NEPÖ/S)

Ledamöter

Fil lic Dick Lundqvist ordförande Docent Josef Braun Professor Stig Claesson Civilingenjör Jan Holmberg Överingenjör Gösta Lagermalm Docent Peter Weissglas Arkitekt Lars Engström

NE:s programledning

Byrådirektör Kurt B Hedén Byråingenjör Lars Hansson (bitr)

SOU 1977: 61

Slå .?rvTafi)fi1TaanTiF} LEE’L_‘{.°_‘_."L£

r;

I373-lrfl

:lä

UTVECKLINGSLINJER

3 x . .. » . yV v..- - - 5 41 u): Hun 3 omnuwcasu

Y enmuunsu uvuul

9 | nunnan-w . :mo: OVER

.. g . in ,l | wsnoo j ,J l l_______..._____J

BLOCKSCHEMA

EL

namÃÄ-sriuLLEu

W , , -“"""°“ HTISIWUI an/non

NEPO/5

nu. m g E

xnovlcsovsTK_ouma

.nu E uanuanxv?

| å --«~ av g x

ELrnoDulY OMVANOLING

° u Ä -

sun

ux NOIAXMDUASVDLVA

x: ‘3 _J_

i svnzcnaam ,

2 I ..__:: ’su]‘“As—-—-£NOHYIWOUOSVQIVR _,_

g

I I» “—fi?—1u

Jilo i

UIOIGWON AV II Shown uouxnøsauu: - ;mao I nu

rams vuv‘I‘I3:mv N0lA)llHOId|3 \____j_J .m SVSAVA 9IZI i ä una: noummu m VXSIAAWUI ITTZOJD1 N30 -SVOLVA ?VII g ,_ __. g 337153 usmvnvaoxoa

I Får Fi .in i. xsunou1x31! . u , - ——- - - - - - ~ --

å 3‘ L ^ l unuoaasv-*:va‘z‘rzr V 8 SÅTOÅOJ@ÅCÅ8ETS L - .?_==—_?fl _.-_--_-_-__-___- UENOIJXVSU * V3¢S|H3)50lD$ONIUSYT JNUVÃ ‘ I(t v1BISE3A3u _ _

SOLEN f a —’Tsno-ncvau V -7

’ 5§ us-uaxouuaa oumonsmlyn :ut .sz Viirus/Gu mål.. _ __. _. . _ _ . _ _ __ __ _ . . , __ A. . .._ - _

xoncsuvnmcfif

rummen

EPQLQ

~ ——~—-

- 0MSVDAVA HIKE

:uu Emu man

uuuxnoaenz m: mu

I.. á* une

k_

Axunusvuum nu: roasv

uimswnaounmausrtnsxumo

amcuusronsxumo

rnnsxumossxoouun:

°“°"" nu

LTL A

ronzsuom

"°“°5 x 3 runs nu

unucsnvuuou

-suouvumuuou mt mu i-

X :man

°~I~,n,,‘§‘3,,‘s‘,‘,‘.;‘I no

°-_ nouxmouasvomtmk

nun

. T_u.

S‘ uno/s

suvzus

. 9l AV sw

3‘iUVASS330Id N30 f_:ou»r\oow1a fill! -

ass: i T13|U|5aNl V U3$S3306d

_L_ -sxnanmn

;nuxnaouani H30 xman

_- -sa MHN

§I|1l91 ‘ SOIL IIOI 1710918 AISSV1 __

LXGVEMPEIIYURPROCESSER

Noll)tfI)0Id‘|3

REKLEKTIOM

.I .

OUOIISGBI owutnulouy

ax

_mmoEu

KULTW

__‘“P

SOU 1977: 61 555

Bilaga 4

DETALJERAD GENOMGÅNG AV UTVECKLINGSLINJER

Innehållsförteckning Sid 1. GRUNDLÄGGANDE FÖRUTSÄTTNINGAR FÖR SOL- 559 ENERGIUTNYTTJANDE

2. SKÖRDAD ENERGI - ALLMÄNNA SYNPUNKTER 560

2.1 Värmeenergi 561 2.2 Elenergi 561 2.3 Kemiskt bunden energi 562 2.3.1 Vätgas 563 2.3.2 Kolväten 564 2.4 Mekanisk energi 565 2.5 Andra energilagrande processer 565

3. DETALJERAD GENOMGÅNG AV UTVECKLINGSLINJER 566

3.1 Fotofysik 566 3.1.1 Allmänna synpunkter på högtempe- 566 raturprocesser 3.1.1.1 sol - kon- 567 Utvecklingslinje centration processvärme 100-200°C 3.1.1.2 sol - kon- 567 Utvecklingslinje centration högtemperatur - - turbin ångproduktion elgenerering 3.1.1.3 Utvecklingslinje sol - kon- 569 centration - extrem högtemperatur - termisk delning av vatten vätgas (och syrgas) 3.1.1.4 Utvecklingslinje sol - kon- 569 centration högtemperatur - för kontaminationsugnar fri metallsmältning 3.1.2 Allmänna synpunkter på halvledar- 570 processer

556 Bilaga 4 S()LJ1977:61

sid 3.1.2.1 sol - 571 Utvecklingslinje halvledarceller - el-

produktion

3.1.2.2 sol - 572 Utvecklingslinje halvledarceller - el- produktion elektrolys av vatten vätgas (och syrgas)

3.1.2.3 sol - Utvecklingslinje 572 koncentration - halvledarceller elproduktion

3.1.2.4 sol - 572 Utvecklingslinje koncentration - halvledarceller elproduktion - av elektrolys vatten vätgas (och syrgas)

3.1.2.5 sol - 573 Utvecklingslinje halvledarceller kombinerade med termiska sol- fångare elproduktion och processvärme

3.2 Fotokemi 573

3.2.1 Allmänna synpunkter på fotoke- 573 miska processer

3.2.1.1 sol - Utvecklingslinje 574 koncentration högtemperatur - termisk sönder-

delning av vatten i närvaro av katalysatorer vätgas (och syrgas)

3.2.1.2 sol - Utvecklingslinje 575 fotolys av vatten under närvaro av metallorganiska katalysatorer vätgas (och syrgas)

3.2.1.3 sol - 575 Utvecklingslinje fotokemisk/elektrolytisk av vatten sönderdelning vätgas (och syrgas)

3.2.1.4 sol - 576 Utvecklingslinje celler fotogalvaniska elproduktion

3.2.1.5 sol - 577 Utvecklingslinje fotoelektrolytiska celler vätgas (och syrgas)

SOU 1977: 61 Bilaga 4 557

sid

3.2.1.6 sol - 577 Utvecklingslinje micellära fotokemiska system vätgas (och syrgas) 3.2.1.7 sol - 578 Utvecklingslinje fotokemisk reduktion av koldioxid - kolväten

(bränslen) 3.2.1.8 sol - 579 Ucvecklingslinje reversibla fotokemiska reaktioner värmelagring 3.2.1.9 sol - 579 Utvecklingslinje koncentration - rever-

sibla termokemiska reak— tioner värmelagring

SOU 1977: 61

l. GRUNDLÄGGANDE FÖRUTSÄTTNINGAR FÖR SOLENERGIUT- NYTTJANDE

Vid klart väder är solinstrålningen mot en yta vinkelrät o . . 2 5 . mot solstralningen omkring l kw/m oavsett var pa Jordytan man befinner sig.

I det följande diskuteras endast svenska förhållanden. Vi konstaterar då två viktiga begränsningar.

§ör_det första är andelen diffust ljus stor i vårt land, beroende på solstrålningens långa väg genom atmosfären och på molnighet. På en horisontell yta är andelen diffust ljus ca 80Z på vintern och ZOZ på sommaren. Fokuserande eller rörliga solfångaranordningar är av detta skäl mindre intressanta i Sverige än i världens mer solgynnade områden.

andra är vårt störst om vintern - E§r_det energibehov hälften av all energiomsättning gäller byggnadsuppvärm- ning då solinstrålningen är ogynnsam. Detta gör att

långtidslagring är ett av de viktigaste delproblemen vid

varje solenergitillämpning. (Detta problemområde har hittills behandlats inom NEPÖ/L). som producerar System kemiskt bunden - eller energi vätgas kolväten t ex - är av detta skäl särskilt intressanta. Vi kan erinra om att den energi som idag dominerar med få undantag härrör från de gröna växternas fotosyntes, vare sig upplagringen skett det senaste året eller för hundratals år miljoner sedan.

Soldata anges normalt för horisontella men särskilt ytor, vintertid ger lutande ytor bättre För väsentligt utbyte. värmetillämpningar brukar man ange den optimala oriente-

560 Skördad energi - allmänna synpunkter SOU 1977: 61

ringen av en plan solfångare till söder samt till latitu-

dens gradtal plus 100, dvs i Sverige en elevation av ca

70Z.

Omvandling av fotonenergi till andra energiformer sker principiellt förlustfritt. Men vid omvandlingen fördelas den på olika energikomposanter av vilka vi bara kan nyttiggöra en eller ett par. Det nyttiga utbytet är därför alltid mindre än 100%. Omvandling till kemiskt bunden energi kan teoretiskt högst nyttiggöra ca 45% av solenergin medan resten förloras som värme eller som återutsänd strålningsenergi. Ett så högt värde kräver i själva verket en process, där flera fotoner koncentreras på samma energibärare.

Fotosyntesen är ett exempel på en sådan flerfotonprocess, men dess verkningsgrad är teoretiskt högst l5Z. I praktiken reduceras den till ca ZZ på grund av interna förluster. För en enfotonprocess sådan den sker t ex i halvledarceller gäller teoretiskt en högsta verkningsgrad på ca 25%.

2. SKÖRDAD ENERGI - ALLMÄNNA SYNPUNKTER

Planeringsgruppen valde, som nämnts i programplanen, att systematisera utvecklingslinjerna med hänsyn till deras naturvetenskapliga karaktär. Härigenom uppstår problem med överskådligheten för läsare med speciella intressen för en viss producerad energiform.

Detta motiverar en särskild sammanfattning av generella synpunkter på varje typ av skördad energi.

SOU 1977: 61 Skördad energi - allmänna synpunkter 561

2.1 Värmeenergi

All nyttiggjord energi omvandlas förr eller senare i värme. Problemet är, som vid alla andra tillämpningar av solstrålningen, dess ringa täthet och dess låga effekt per ytenhet. Den andel av värmeenergin som kan utvinnas för nyttiga ändamål är direkt proportionell mot värmekällans temperaturnivå över omgivningens. Vi kan bara ut- 1) nyttja dess exergi . Värme vid låg temperatur har därför ett lågt ekonomiskt värde. Enkla tekniska lösningar skulle dock kunna göra stora solfångarytor ekonomiskt rimligare än den mer sofistikerade teknologi som kan ge högre temperaturer .

Det är i första hand byggnadsuppvärmning och varmvattenproduktion som prövats, och det är på detta område som man hoppas på att snart nå ekonomisk lönsamhet. Lagringsproblemen är universella, men självklart störst i trakter med stora fluktuationer i solflödet. Detta är också det delproblem som ägnas de största FoU-insatserna. Byggnadsuppvärmning faller utanför NEs ansvarsområde, men flera andra solkrafttillämpningar är primärt eller sekundärt av värmeprocesstyp. BFR, som handlägger byggnadsforskningen, och NE har gemensamma intressen delområden på flera selektiva ytbeläggningar, frysproblem och lagringsteknik kan nämnas som exempel.

Rena solvärmetillämpningar av processkaraktär kommer också att behandlas.

2.2 Elenergi

Elgenerering skulle, som en detaljgenomgång av utvecklingslinjerna visar, kunna ske vid många solenergitillämpningar. l) Exergi ett mått på energins värde, uttryckt som den mängd mekaniskt arbete som kan utvinnas i en förlustfri omvandlingsprocess.

562 Skördad energi - allmänna synpunkter

Gemensamt för all elgenerering ur solenergi är dock återigen problemet med den ojämna soltillgången och, därmed, ett lagringsproblem.

Alla nu kända elackumuleringsmetoder karakteriseras av låg energikapacitet per viktenhet. Ett intensivt FoUarbete pågår, men förhoppningarna att nå transporterbara ackumulatorer med rimlig ekonomi är svaga.

Sverige med sin relativt stora andel vattenkraft har förhållandevis goda möjligheter genom den lagringskapacitet, som de reglerade sjösystemen svarar för. Tekniken skulle i så fall bli samkörning mellan solkraftverk och det normala distributionsnätet.

Elproduktion genom solvärmegenererad ånga kan i gynnsammaste fall med koncentration av strålningsenergin (den direkta andelen) ge verkningsgrader på 30 - 50%, medan halvledarceller i bästa fall ger 20%. Ingen vågar utlova att man med dessa metoder skall kunna uppnå produktionskostnader konkurrensmässiga med dagens energipriser. Det finns trots detta skäl att bevaka utvecklingen.

2.3 Kemiskt bunden energi

Vid de gröna växternas fotosyntes omvandlas solenergin till kemiskt bunden energi. Härvid sker en kontinuerlig lagring av energi, som i senare skeden kan utnyttjas på olika vägar.

Kol och petroleum producerades genom denna process och följande omvandling under miljontals år, ved är resultatet av, säg, en mansålders lagring och vegetabiliska födoämnen representerar en säsongs fotosyntes och lagring.

Den enklaste fotokemiska processen borde vara att redu-

SOU |977:61 Skördad energi - allmänna synpunkter 563

cera vatten till fritt väte och syre eller koldioxid till fritt kol och syre. Naturens fotosyntes kombinerar dessa båda basprocesser i produktion av kolväten, alla karaktäriserade av hög täthet på utvinnbar energi (högt exergivärde).

I de processer, som vi har att överblicka, ingår såväl de enkla basprocesserna för framställning av vätgas som för produktion av enkla kolväten och långa kolvätekedjor. Nedan diskuteras några synpunkter på dessa som energibärare.

2.3.1 Vätgas

Vätgas framställs idag i stora kvantiteter genom spjälkning av vatten. I processen, där en elektron anlagras per vätejon (proton) binds avsevärd energi. Flytande väte innehåller per liter ungefär 1/4 av den energi, som innehålles i en liter olja.

Spjälkningen av vatten kan åstadkommas med elektrisk energi i en elektrolys-process eller med termisk energi. I sistnämnda fall krävs antingen en mycket hög temperatur (bortåt 3000°C) eller reaktioner i flera steg med vissa kemiska föreningar som sänker temperaturbehovet ned under l000°C. Sönderdelningen kan möjligen också uppnås genom att energirika fotoner ur solstrålningen reagerar med vissa kemikalier i vattenlösning som förmedlare (katalysatorer).

Återvinning av den i vätgasen lagrade energin kan i princip ske i elektrolytiska s k bränsleceller eller också genom att vätgasen får återreagera med syre i en förbränning. Slutprodukten är i båda fallen rent vatten. Som biprodukt kan vätesuperoxid bildas.

- allmänna 564 Skördad energi synpunkter

Inom det arbetsområde, som NEPÖ/S svarar för, faller endast de fotonstyrda processerna. Frågor rörande lagring, transport och utnyttjande av vätgasen faller under andra planeringsgrupper.

2.3.2 Kolväten

Med utgångspunkt från koldioxid och vatten kan växterna genom reduktion, d v s frigörande av syrgas, åstadkomma olika typer av kolväten och andra organiska föreningar.

Petroleum är en blandning av olika kolväten härrörande från naturens egen lagring, omvandling och raffinering av växternas torrsubstans, dessvärre ofta förorenat av små mängder andra ämnen, främst svavelföreningar.

Fotosyntesen som består av en lång kedja av processer är inte känd till alla sina delsteg - den är i princip en flerfotonprocess. En intensiv forskning pågår, i första hand inriktad på att genom vidgad förståelse av processen göra ett ökat odlingsutbyte möjligt. Fotosyntesen är nämligen trots sin raffinerade karaktär en ingenjörsmässigt sett ineffektiv process. Teoretiskt är den maximala verkningsgraden 15% räknad på den infallande ljusenergin, men i praktiken är utbytet, på grund av vegetationsperiodens korthet och eftersom endast en bråkdel av växtmassan kan tillgodogöras, väsentligt lägre. En så effektiv växt som rörsocker ger t ex endast socker med ett energiinnehåll av 0,3% av det totala årliga ljusinflödet mot den odlade arealen.

Från ren energisynpunkt knyter man förhoppningar till möjligheten att manipulera naturens processer, men man tror också att detaljkännedom om fotosyntesens kemiska reaktioner kan ge uppslag till industriella paralleller.

SOU 1977: 61 Skördad energi —- allmänna synpunkter 565

Metan naturgas, sumpgas) är en av slutprodukterna

(CH4,

för naturens nedbrytande av (främst) växtdelar. Industriell nedbrytning av organiskt avfall (stadssopor) med tillvaratagande av metangas är en sedan länge känd teknik, och på senare år har alltmer storskaliga anläggningar prövats. Flera utvecklingslinjer leder över styrd fotosyntes till möjligheter för kontrollerad metanproduktion. En stor fördel med metanproduktion är den väl genomarbetade naturgasteknologin i världen - låt vara med (hittills) måttlig tillämpning i Sverige. Utvecklingslinjer av denna typ diskuteras av NEs biomassegrupp.

Metanol (CH OH) är ungefär hälften så energirikt per vikt- 3 (eller volym)enhet som petroleum. Det är fullt möjligt att konstruera förbränningsmotorer för metanol. Metanol är också en viktig råvara för många industriella processer. På grundforskningsnivå studerar man möjligheter att framställa metanol med fotokemiska metoder. Tänkbara processer är emellertid av enfotontyp, vilket antyder att om man lyckas kommer produktionen att ske med låg verkningsgrad.

2.4 Mekanisk energi

Ingen av planeringsgruppen känd utvecklingslinje med rimlig potential syftar till lagring av mekanisk energi som slutsteg i en solenergiprocess.

2.5 Andra energilagrande processer

Produktionen av konstgödsel, som för en rimlig global överlevnadsstandard inom en snar framtid kräver en mångdubbling, är exempel på en process, där energi binds upp i kväveföreningar med för växterna vitala funktioner.

566 Detaljerad genomgång av utvecklingslinjer SOU 1977: 61

Med nu tillämpade metoder produceras dessa viktiga föreningar i industriella processer, som slukar mängder av dyrbar energi vid högt tryck och höga temperaturer. Naturen löser sitt behov av kväveupptagning genom enzymstyrda fotonprocesser i mikroorganismer, som man på grundforskningsnivå börjat avslöja, och i ett långsiktigt perspektiv hoppas kunna efterbilda.

3. DETALJERAD GENOMGÅNG AV UTVECKLINGSLINJER

3.1 Fotofysik

3.1.1 Allmänna synpunkter på högtemperaturprocesser

Processer över l00oC förutsätter koncentration av solljus

och kan dessutom på ett eller annat sätt kräva rörliga (solföljande) system av speglar och/eller linser. Detta ställer relativt höga krav på initialinvesteringar och underhåll/drift. Systemen blir högteknologiska och därmed sårbara för störningar. Ett speciellt tekniskt problem för högtemperatursystem gäller vidare kravet på s k selektiv beläggning av solfångarytorna. Det gäller att infånga så mycket som möjligt av det synliga ljuset, och att hejda värmeåterstrålning (infrarött ljus). Principerna för selektiva beläggningar är kända, men kastningar dag natt mellan plus flera hundra grader och nära noll ställer besvärliga materialproblem.

Den stora begränsningen för svenskt vidkommande gäller emellertid den avsevärda andelen diffust ljus i vårt land. Endast parallella strålar, d v s direkt solljus kan koncentreras. Andelen diffust ljus mot en horisontell yta är ZOZ sommartid och 80% om vintern när energibehovet kulminerar.

SOU 1977: 61 Detaljerad genomgång av utvecklingslinjer 567

- koncentration - 3.l.l.l Utvecklingslinje sol pro-

cessvärme 100-200°C

Inom temperaturintervallet krävs en måttlig koncentration. Tillämpningsområdet kan tänkas bli indunstning och torkning, och tänkbara avnämnare pappersmasseindustrin, lantbruket, träförädlingsindustrin och en eventuell torvindustri.

Optimeringen av processerna kräver studier av varje speciellt fall.

Det ligger nära till hands att, som i samband med byggnadsuppvärmning, studera lösningar av add-on-typ, antingen så att en sviktande solenergitillgång ersätts med annan energikälla, eller så att den normala energileveransen stöds av solenergi vid tillgång. Planeringsgruppen anser sig på detta stadium inte kunna bortse från denna utvecklingslinje, utan föreslår en förstudie och samråd med STU och NEs spillvärmegrupp.

sol - koncentration - 3.1.1.2 Utvecklingslinje högtemperatur - - turbin ångproduktion elgenerering

För meningsfulla tillämpningar krävs temperaturer över 250 ä 30000 och således avsevärd koncentration av solljuset.

Det hittills mest avancerade projektet genomförs i Houston i USA och bygger på ett kollektortorn (ånggenerator) omgivet av solföljande planspeglar (heliostater). Koncentrationsgraden är 100 x, arbetstemperaturen 500°C och totalverkningsgraden beräknas bli 35Z. Förhållandena i Texas medger en utnyttjandetid på 40% och uppskattas därmed ge en kostnad per kw medeleffekt på US$ 1.000_-_ I Sverige med diffust ljus på ca SOZ som årsgenomsnitt och en ut-

568 Detaljerad genomgång av utvecklingslinjer SOU 1977: 61

nyttjandetid inom för heliostater rimlig följsamhet av 10% ökar kostnaden med minst en faktor 8. Totalverkningsgraden kan genom mera sofistikerade högtemperaturcykler (t ex MHD-generator) förbättras till ca 50%. Ett ekvivalent medel-kw-pris för svenska förhållanden skulle då bli ca 30 000 Skr. Motsvarande energipris blir ca 50 öre/ kwh, ackumuleringskostnaderna oräknade.

En ofta anförd begränsning för projekt av solångkraftart gäller materialbehoven, främst för spegelytorna. Man har antagit speglar av tunnast möjliga aluminiumplåt och räknat ut att ett täckande av USAs totala energibehov med solångkraft år 2000 skulle kräva ianspråktagande av hela världsproduktionen av aluminium under 38 år. I Texas där tillgången på sand (kisel) är god, diskuterar man ett floatglasverk på platsen med förångad aluminium som spegelbeläggning.

Ett ytterligare problem som metoden delar med alla elproducerande solenergisystem ligger i att man måste skörda när solen lyser, och att således lagringen kräver betydande resurser och därmed kostnader. Frågan har diskuterats under 2.2.

Inom IEA har ett samarbetsprojekt rörande ett tekniskt solkraftverk på 500 kw föreslagits. Arbetstemperaturen

skulle ligga mellan 280° och 350°c, och kollektorerna i

motsats till i Houston-fallet bli decentraliserade: antingen fasta rör i roterande linjärparaboliska reflektorers brännlinjer eller rörliga solfångare över fasta speglar.

Planeringsgruppen har, trots ovan anförda generella restriktioner för svenska förhållanden, ställt sig positiv till ett svenskt engagemang i projektet. Dels blir den ekonomiska insatsen, som proportioneras mot deltagarländernas BNP, måttlig, dels bedöms utbytet i form av

Detaljerad genomgång av utvecklingslinjer 569

överförda erfarenheter till för svensk del mer näraliggande solkraftområden och allmän spin-off-effekt inom FoU kunna bli värdefullt.

3.1.1.3 sol - koncentration - extrem Utvecklingslinje - termisk av vatten högtemperatur delning vätgas (och syrgas)

Direkt termisk reduktion av vatten enligt 2 O 4 2 +

H2 H2 kräver temperaturer på ca 3000oC (teoretiskt 2800K) 02

och ställer således inte bara extrema krav på koncentration av solljus, utan leder också till stora materialtekniska svårigheter.

Trots stort intresse för vätgas som ett framtida bränsle, av entusiaster klassat som arvtagaren inte bara till petroleum utan också, med hänsyn till de ringa transportförlusterna, till elkraften, har metoden veterligen inte allvarligt övervägts någonstans i världen. För svenskt vidkommande torde utvecklingslinjen kunna avskrivas för all framtid.

3.1.1.4 sol - koncentration - Utvecklingslinje hög- - för kontaminationsfri metemperatur ugnar tallsmältning

Metoden kan hänföras till energisubstituerande processer med solens hjälp. Inför kraven på koncentration för uppnående av aktuella 1000 -

temperaturer (Ca 200000) gäller

den generella svenska begränsningen. Den totala energiomsättningen i kvalificerade metallurgiska processer är måttlig, och kontaminationsfri smältning kan åstadkommas med känd teknik genom elektromagnetiska metoder.

Som energiproduktionsteknik bedöms linjen inaktuell i Sverige.

570 Detaljerad genomgång av utvecklingslinjer SOU 1977: 6|

3.1.2 Allmänna synpunkter på halvledarprocesser

Elproducerande s k fotovoltaiska celler kan i princip utföras både av oorganiska och organiska material. Hittills mest utnyttjade och med helt dominerande FoU-arbete bakom sig är celler av kisel resp kadmiumsulfid/kopparsulfid och, på senaste tid, också av galliumarsenid.

Dessa material karakteriseras som halvledare. En sådan leder ström då dess elektroner lyfts (exciteras) över ett för halvledaren karakteristiskt s k bandgap. Fotoner i solspektrum med minst bandgapets energi excisterar elektroner som drivs från cellens yta och genom dess inbyggda spärrskikt för att sedan avge sin energi till en yttre elektrisk krets.

Högenergetiska fotoner avger endast den del av sitt energiinnehåll som motsvarar bandgapet, och resten av energin reflekteras eller övergår i värme. Fotoner under bandgapets energikrav deltar inte alls i elgenereringen. Man kan därför spekulera i möjligheten att konstruera dubbelverkande solceller för både el- och värmeproduktion.

I rena kiselceller har man i laboratorieskala uppnått verkningsgrader upp till 20% att jämföra med teoretiskt möjliga 252 för enfotonprocesser. För storskaligt tillverkade celler kan man förutse att sådana verkningsgrader blir svåra att uppnå.

Begränsningarna är emellertid flera. Om vi jämför en möjlig verkningsgrad för elproduktion på ca 20% med termiska solkraftverks 30-SOZ framstår den nödvändiga arealen som ett accentuerat problem. Att märka är dock, att halvledarceller fungerar även vid diffust ljus, vilket gör utnyttjandetiden i Sverige gynnsammare.

En annan allvarlig restriktion gäller tills vidare priset

SOU 1977: 61 Detaljerad genomgång av utvecklingslinjer 571

för själva cellen. Hittills har celler av mycket rent s k enkristallint kisel tilldragit sig det största intresset, och det är med sådana man nått verkningsgrader bortåt 20%. Stora ansträngningar görs att genom industrialisering nedbringa framställningskostnaderna och man har i USA och Japan t ex förhoppningar att inom överskådlig tid kunna sänka priserna med den faktor 100 som krävs för konkurrenskraft gentemot konventionella energikällor. Den intressantaste linjen tycks gå över rena men flerkristallina kiselskikt, framställda genom förångning. wacker Chemie rapporterar t ex nu sådana solceller med ca 10% verkningsgrad.

Celler av kadmiumsulfid/kopparsulfid är väsentligt billigare än dagens kiselceller, men har en begränsad livslängd och betydligt lägre verkningsgrader än kisel.

Galliumsenid har prövats, men är betydligt dyrare än enkristallint kisel. Den främsta fördelen ligger i att galliumarsenider tål hög koncentration av solljuset, varför cellpriset spelar mindre roll.

För lagringsproblemen gäller samma villkor som vid termiska solkrafttillämpningar. Beträffande de tillkommande systemkostnaderna innefattande montageanordningar, ledningsdragning och reglerkostnader har genomförda kalkyler lett fram till kostnadspåslag av storleksordningen 50 - 100 öre/kwh. Dessa kalkyler kommer dock att omprövas genom gruppens försorg.

3.1.2.1 Utvecklingslinje sol - halvledarceller - elproduktion

Planeringsgruppen föreslår ett förprojekt med inträngande analys av ett fullständigt produktionssystem under svenska förhållanden parallellt med en intensiv uppföljning och bevakning av internationella FoU-resultat och -insat-

572 Detaljerad genomgång av utvecklingslinjer SOU 1977: 61

ser, underförstått beträffande kiselceller.

3.1.2.2 Utvecklingslinje sol - halvledarceller - el- - av vatten produktion elektrolys vätgas (och syrgas)

Vätgasproduktion är ett sätt att lösa lagringsproblemen, men innebär en produktionsomväg med åtföljande förluster i total verkningsgrad och en avsevärd komplicering av produktionsanläggningarna. Planeringsgruppen avvisar av dessa skäl utvecklingslinjen. Jämför emellertid 3.2.1.3 och 3.2.1.6.

3.1.2.3 sol - koncentration - halv- Utvecklingslinje ledarceller elproduktion

Ovan nämndes koncentration i samband med galliumarsenidceller, varvid verkningsgrader uppemot det teoretiska gränsvärdet 25% kan ernås. Även kiselceller tål en viss koncentration med därav följande verkningsgradsförbättringar.

Det är uppenbart att de relativt sett små vinster i medelverkningsgrad som under svenska förhållanden kan göras till priset av koncentrations- och solföljaranordningar gör utvecklingslinjen helt ointressant.

3.1.2.4 Utvecklingslinje sol — koncentration - halvledarceller - - av elproduktion elektrolys vatten vätgas (och syrgas)

Utvecklingslinjen är medtagen för den systematiska fullständighetens skull. Den kombinerar de närmast föregående linjernas nackdelar och avvisas definitivt.

i Detaljerad genomgång av utvecklingslirgjer 573

3.1.2.5 Utvecklingslinje sol - halvledarceller kombinerade med termiska - och solfångare elproduktion processvärme

Såsom inledningsvis nämndes kan solstrålningens energiinnehåll till i bästa fall ZOZ omsättas i elenergi. Resten övergår i värme. Ett av de berömda solhusprojekten, Solar One vid universitetet i Delaware är utrustat med luftkylda solceller/soliångare av kadmiumsulfid/kopparsulfid. Av det totala energiflödet nyttiggör man enligt uppgift 6% som elenergi och SOZ som värme. Småskaliga tillämpningar som denna bör rimligtvis kunna drivas till betydligt bättre resultat, men faller utanför planeringsområdet.

Vid storskaliga tillämpningar där elproduktion är huvudmålet är, som framgått ett av bekymren de stora landarealer som måste disponeras och som inte, på grund av skuggning, kan utnyttjas för odling. En idé, som planeringsgruppen rekommenderar till förstudie, är att utnyttja luft- eller Vattenburen kylvärme från halvledarceller för att driva biologiska eller kemiska processer som kräver värme men inte ljus. Ett exempel kan vara forcerad avfallsnedbrytning.

3.2 Fotokemi

3.2.1 Allmänna synpunkter på fotokemiska processer

Alla fotokemiska system bygger på fotonprocesser, och är som sådana underkastade de lagar som exemplifierats i avsnittet om halvledarprocesser, 3.1.2. Karakteristisk för varje fotonprocess är den lägsta (tröskel)energi som krävs av fotonerna för att processen skall komma till stånd. Mindre energirika fotoner utnyttjas inte och mer energirika fotoner ger ett inom processen outnyttjat överskott, som omvandlas till värme.

574 Detaljerad av utvecklingslinjer SOU 1977: 61

genomgång

Solljuset vid jordytan kan

maximalt ge en verkningsgrad

för fotoniska processer på 45%. I praktiken räknar ingen med att för någon fotonprocess kunna nå ens i närheten av denna gräns, men ett steg på vägen kan tas genom utnyttjande av s k flerfotonprocesser. I princip är tre vägar möjliga.

1. Två fotoner påverkar en och sama molekyl. Solljusets intensitet räcker ej för sådana s k äkta 2-fotonprocesser 2. En kemisk reaktion drivs i två steg med fotonexcitation i båda stegen. Fotosyntesen är en sådan process . 3. Flera exciterade molekyler samverkar 3.2.1.2 är ett exempel.

Fotonprocesser är trots de låga möjliga verkningsgraderna intressanta därför att de kan ge högvärdiga och lätthanterliga former av energi - elkraft eller kemiskt bunden energi i form av bränslen.

3.2.1.1 sol - koncentration - Utvecklingslinje högtemperatur - termisk sönderdelning av vatten i närvaro av katalysatorer vätgas (och syrgas)

Vi har tidigare nämnt (3.1.l.2) vilka villkor direkt ter-

misk sönderdelning av vatten ställer. Fotokemiskt sett

har rent vatten den stora nackdelen att det är genomskinligt för synligt ljus. Först uppe i det ultravioletta området absorberas fotoner, vilket innebär att en försvinnande liten del av den totala strålningen kan bli verksam. Genom att tillsätta s k sensibilisatorer, färgämnen som absorberar solljus och katalyserar sönderdelningen, kan man utnyttja energi även inom solspektrums synliga områden.

SOU 1977: 61 Detaljerad genomgång av utvecklingslinjer 575

System med oorganiska sensibilisatorer (metallföreningar) och temperaturer kring 800°C har studerats på grundforskningsnivå, men hittills har man endast lyckats sänka energikraven på de verksamma fotonerna obetydligt. Med andra ord: verkningsgraderna är låga. Planeringsgruppen har bedömt utvecklingslinjen som ointressant med tanke på de höga temperaturkraven.

3.2.1.2 sol - av vatten under Utvecklingslinje fotolys närvaro av metallorganiska katalysatorer vätgas (och syrgas)

Den förra utvecklingslinjen bygger på enfotonprocesser, vilket är ett av skälen till det låga utbytet.

På många håll i världen, och bland annat i ett fransksvenskt samarbetsprojekt studerar man möjligheten att genom samverkan mellan två fotonexciterade molekyler åstadkomma fotolytisk spjälkning av vatten.

En fördel från svensk synpunkt är att de fotokemiska reaktionerna i sådana system kan drivas vid temperaturer under l00°C och således inte kräver någon koncentration. Planeringsgruppen har konstaterat att tänkbara metoder ännu länge kommer att ligga på grundforskningsnivå, men att utvecklingslinjen på lång sikt förefaller tänkbar. Stöd till fortsatt svenskt grundforskningsengagemang bör utgå.

3.2.1.3 Utvecklingslinje sol - fotokemisk/elektrolytisk av vatten - (och sönderdelning vätgas syrgas)

Genom att i s k hybridsystem kombinera elektrolys med fotokemisk sönderdelning av vatten kan man nå förhållandevis höga verkningsgrader för den rent fotokemiska reaktionen. Elkraften måste levereras utifrån, men kan åt-

576 Detaljerad genomgång av utvecklingslinjer SOU 1977: 61

minstone teoretiskt i sin tur vara solgenererad. I en serie samarbetsprojekt har USA och Japan enligt senaste rapporter nått så långt som till en verkningsgrad på 20% för den fotokemiska delen av processen.

Planeringsgruppen finner att utvecklingslinjen t v måste följas på lång sikt och rekommenderar internationell bevakning, viss svensk grundforskning och på längre sikt ev teknisk forskning.

3.2.1.4 sol - celler - Utvecklingslinje fotogalvaniska elproduktion

Den fotogalvaniska effekten innebär att en elektrisk spänning uppstår mellan de två elektroderna (polerna) i en elektrolytisk lösning (ledande kemisk vätska) när elektroden/erna belyses. Elektrolyten innehåller ett färgämne som kan absorbera en viss del av solljusets spektrum och någon metall med egenskapen att uppta och avge elektrisk laddning utan att själv varaktigt förändras.

Forskning på området har tagit fart sedan några år, och man inriktar sig dels på att genom olika färgämnen i samankopplade grannceller kunna utnyttja en större del av spektrum (ett större våglängdsområde) dels på att utnyttja par av elektroder med sådana egenskaper att hela cellen kan belysas.

Det är emellertid fortfarande endast en bråkdel av ljuset som kan utnyttjas, och systematisk grundforskning på en stor mängd kemiska reaktioner och färgämnen är nödvändig.

Fransk-svenskt samarbete på området pågår. Den svenska kompetensen är hög.

Planeringsgruppen anser att utvecklingslinjen t v bör

SOU 1977: 61 Detaljerad genomgång av utvecklingslinjer 577

följas och finner det önskvärt att genom en förstudie klargöra var forskning ev bör sättas in.

3.2.1.5 sol - Utvecklingslinje fotoelektrolytiska celler vätgas (och syrgas)

Elektrolys har berörts i 3.2.1.3 och 3.2.1.4. Om den ena elektroden i en elektrolytisk cell utförs av en halvledare, (jfr 3.1.2) t ex titandioxid som utsätts för ljus, uppstår s k elektronhål (t0mrum efter fotonutdrivna elektroner), som förmår oxidera vatten, varvid syre frigörs. Den andra elektroden brukar utföras av platina. De genom belysningen utstötta elektronerna vandrar till denna elektrod, där de reducerar vatten, varvid vätgas frigörs. Bandgapet (den karakteristiska nivån för halvledarens krav på fotonenergi) hos titandioxid medger inte att mer än IOZ av den totala solenergin kan bli verksam. Det är tänkbart att andra typer av halvledare kan ge högre effekt. Forskning pågår utomlands.

Planeringsgruppen bedömer principen möjlig och föreslår förstudier rörande utvecklingslinjens potential.

3.2.1.6 Utvecklingslinje sol - micellära fotokemiska system vätgas (och syrgas)

Inledningsvis har påpekats att flerfotonprocesser ger möjlighet till bättre verkningsgrader. Tänkbart är att genom ljuskänsliga kemikalier i starkt koncentrerade lösningar driva utbytet av en fotokemisk reaktion längre. Nackdelen är emellertid att lösningen genom koncentration minskar ljusets inträngningsdjup - det rör sig om starkt färgade föreningar.

Ett sätt att öka verkningsgraden är att använda s k an-

578 Detaljerad genomgång av utvecklingslinjer

som skördar ljus och överför detta till tennpigment, ett och samma reaktionscentrum. Schematiskt kan man tänka sig klot eller säckar (miceller) omgivna av ljuskänsliga molekyler, antenner. Varje sådan micell kan då uppta flera fotoner. Micellerna hålls suspenderade i vatten med en måttlig täthet, vilket medger avsevärt större inträngningsdjup för ljuset än koncentrerade lösningar av ljuskänsliga ämnen.

Det är tänkbart att styra fotokemiska reaktioner med antennpigment som pådrivare både mot el- och vätgasproduktion.

bedrivs på många håll i världen, och Grundforskning fransk-svenskt samarbete pågår.

finner den antydda och snarlika ut- Planeringsgruppen intressant och föreslår förstudier för vecklingslinjen bedömning av potentialen.

3.2.1.7 Utvecklingslinje sol - fotokemisk reduktion av koldioxid - kolväten (bränslen)

Diskussionen av utvecklingslinjen har föregripits under 2.3.2 som ett exempel på andra bränslen än vätgas, som f ö dominerar som produkt bland de fotokemiska utveckju lingslinjerna.

Försök har gjorts vid institutionen för organisk kemi, KTH. Koldioxid bubblas genom en lösning av kobolt, belyst av ultraviolett ljus. Myrsyra, en förening några redukunder metanol och spår av metanol har kunnat tionssteg identifieras.

Kravet ljus för uppnående av tröskelenerpå ultraviolett gin antyder att utbytet blir lågt, men planeringsgruppen

SOU 1977: 61 Detaljerad genomgång av utvecklingslinjer 579

finner utvecklingslinjen så pass intressant att en förstudie av potentialen föreslås.

3.2.1.8 Utvecklingslinje sol - reversibla fotokemiska reaktioner värmelagring

Många kända kemiska reaktioner är reversibla (omvändbara) under inverkan av ljus resp mörker. Schematiskt: A övergår till B under inverkan av ljus men återgår till A i mörker under utveckling av värme. En sådan process medger energilagring, men för att bli praktiskt meningsfull måste den uppfylla ett antal krav, främst att energi från en stor del av solspektrum kan absorberas och att processen skall kunna styras efter behov. Ingen i dag känd reaktion uppfyller alla krav. Forskning pågår.

Som ett värmelagrande system hör inte utvecklingslinjen hemma inom planeringsgruppens ansvarsområde. NEPÖ/L och BFR är naturliga huvudmän. Planeringsgruppen har dock för fullständighetens skull velat nämna linjen och bedömer den som tänkbar.

3.2.1.9 Utvecklingslinje sol - koncentration - reversibla termokemiska reaktioner värmelagring

Vissa s k endoterma (värmebindande) kemiska reaktioner kan drivas med hjälp av värme. Sådana termokemiska reaktioner är potentiellt användbara för av stora lagring energimängder. För att sådana reaktioner alls skall ske, eller för att de skall ske med någorlunda gynnsam verkningsgrad krävs emellertid höga temperaturer. I solenergisammanhang leder detta till behov av koncentrerad solstrålning. Restriktionen för detta har redan diskuterats i flera samanhang.

580 Detaljerad genomgång av utvecklingslinjer SOU 1977: 61 Beträffande ansvarigt planeringsorgan gäller synpunkterna för närmast föregående utvecklingslinje.

SOU 1977: 61 581

Bilaga 5

UTREDNINGSMALL FÖR BEDÖMNING AV UTVECKLINGSLINJE

Energislag och energibalanspåverkan i olika tidsperspektiv

A.1 Formen på den primärt skördade energin A.2 Uppskattat maximalt bidrag till vår energiförsörjning A.3 Tidpunkten då en sådan utbyggnad kan tänkas genomförd

Möjligheter och begränsningar

B.l Metod B.l.l Den andel av strålningsspektrat som kan utnyttjas B.l.2 Kan metoden tillvarata totalstrålningen eller endast den direkta strålningen? B.l.3 Eventuella intensitetsgränser för metodens funktion B.l.4 Eventuella temperaturgränser för metodens funktion B.l.5 En bedömning av om utnyttjningstiden kommer att beskäras av trögheter i processerna eller ej B.2 Anläggning B.2.l Kan de monterade modulerna beräknas ge skuggverkan på varandra, vilket blir fallet om de lutar mot horisontalplanet. Effekten på ytbehovet anges i så fall Om modulerna placeras horisontellt, hur påverkas då processerna av den infallan-

582 5 SOU 1977: 61 Bilaga

de strålningens varierande infallsvinkel? B.2.3 Blir tekniken känslig eller ej för vind, regn och snö? B.3 Begränsning B.3.l Till vilka områden av landet måste anläggningarna begränsas? B.3.2 Under vilka delar av året kan anläggningarna drivas?

C. Verkningsgrad och kapacitet

C.l Produktionen C.l.l Metodens teoretiska verkningsgrad vid optimalt infallande strålning C.l.2 En realistisk bedömning av hur stor verkningsgraden i praktiken kan tänkas bli för stora anläggningar men vid optimalt infallande strålning Försök beräkna en tillgänglighet för anläggningen. Därvid utnyttjas till förfogande ställda basfakta rörande solstrålningens systematiska och slumpvisa fluktuationer över vårt land. Dessa sammanställs med de begränsningar som enligt B. är karakteristiska för metodiken. Beräkna modulens totala energiupptagning per ytenhet och år som produkten av anläggningens uppskattade tillgänglighet och metodens praktiska verkningsgrad. Detta värde skall dels anges i procent av den över platsen infallande totala strålningen över ett år, dels som ett

bruttoutbyte i kWh/m2 år

C.2 Distributionen C.2.l Uppskatta verkningsgraden i konverteringen

SOU 1977: 61 Büaga5 583

C.2.2 Beräkna de interna transportförlusterna, lagringsförlusterna och direkt spill C.3 Det totala systemet C.3.l Beräkna nettoutleverans från anläggning-

en i antal kWh/m2 år

C.3.2 Beräkna erforderlig anläggningsyta per netto l Twh/år

D. Krav på anläggningarna

D.1.l Området skall ge plats, förutom åt den centrala energianläggningen, åt gångar, serviceinstallationer, lokaler för personal och lager, garage etc D.l.2 Markytan skall vara planerad, röjd, dränerad, stängslad

Centralenheten kräver murar, plintar,

bassänger, glasväggar och tak i uppskattade antal och dimensioner Service kräver maskiner, verkstadsutrustning etc Systemet för uppsamling, transport, konvertering, lagring och distribution av den producerade energin kräver härutöver stödutrustningar (ångpannor, generatorer, strömriktare, ställverk, ackumilatorer), råmaterial och halvfabrikat, stand-by-effekt och reglerresurser (eventuellt externa), annat system för extern transport D.2 Effekter på personal och omgivning D.2.l Tänk igenom och ange konsekvenser av använda material och konstruktionssätt D.2.2 Ange hur anläggningen kan tänkas påverka landskapsbilden och terrängens åtkomlighet för andra ändamål som lantbruk, friluftsliv etc

584 Bilaga 5 SOU 1977: 61

D.2.3 Ange om anläggningen direkt eller indirekt stör växtlighet och områdets vattenföring

E. Investeringsbehov

E.l Under utvecklingsskedet E.l.l Grundforskning inklusive uppföljning av motsvarande utländska insatser E.1.2 Teknisk utveckling inklusive eventuella engångsavgifter för licenserat kunnande E.l.3 Provanläggning i halvstor skala (pilotförsök) E.2 Vid fullskaletillämpning E.2.1 Markkostnad inklusive iordningsställande E.2.2 Materialkostnader för anläggningen E.2.3 Byggnadskostnader inklusive montering E.2.4 Materialkostnader för processen (t ex solceller, kemikalier, vatten etc i den mån de inte hänförs till förbrukningsmaterial och specificeras nedan) E.2.5 Kostnader för kringutrustning E.2.6 Kostnader för transport- och skördemaskiner E.2.7 Kostnader för miljö och säkerhet E.2.8 Kostnader för anslutning till externa system E.2.9 Kostnader för övriga investeringar (lager, administrationsbyggnader etc)

F. Driftkostnader och energipris

F.1 Driftkostnader F.l.1 Fasta kostnader (enligt ovan)

SOU l977:6l Bilaga 5 585

F.l.2 Lönekostnader (teknisk ledning, drift, service) F.l.3 Tekniskt underhåll (reparationer, förbättringar) F.1.4 Förbrukningsmaterial F.l.5 Löpande kostnader för säkerhet och miljö F.1.6 Licensavgifter F.l.7 Lagringskostnader (avgifter för Standby-effekt) F.l.8 Kostnader för restprodukthantering F.l.9 Systemkostnader för distribution av produkten F.2 Energipris F.2.l Summerad totalkostnad per levererad TWh (och per kWh)

G. Tidplan för en eventuell utbyggnad

Inhämtande av internationellt kunnande genom litteratur, utredningar, studieresor, licensavtal Egen vetenskaplig grundforskning fram till ett förväntat kunskapsgenombrott Teknisk metodutveckling till reproducerbarhet i processerna, tillförlitlighet, hög livslängd på utrustningar och låga kostnader i produktion och hantering Utbyggnad av industriell kapacitet för ekonomisk produktion av utrustningarna till anläggningarna Uppbyggnad och utprovning av pilotanläggning Uppbyggnad av en medelstor anläggning för t ex 100 GWh/år Uppbyggnad av en första modul på l TWh/år Utbyggnad till (t ex) l0 TWh/år Utbyggnad till maximal kapacitet i landet

Plan för NE-prograrmnet FJÄRRSPILLVÄRME

SOU 1977: 61 589 Innehållsförteckning sid

597 4. STATSMAKTERNAS DIREKTIV

5. LÅNGSIKTSBEDÖMNING 601 5.1 Underlagsarbete 601 5.2 Spillvärmetillgångar 604 5.2.1 Termisk kraftproduktion 604 5.2.2 Industriellt spillvärme 608 5.2.3 Sammanfattning 610 5.3 Utvecklingsmöjligheter 611 5.3.1 Transport och avsättning av 611 värme 5.3.2 Systemfrågor 613 5.3.3 Värmelagring 614 5.3.4 Värmemätning 617 5.3.5 Värmepumpar 618 5.4 Utvecklingshinder 618

6. INSATSPLAN 621 6.1 Mål och insatsstruktur 621 6.2 Pågående verksamhet 622 6.3 Aktuella 622 insatsmöjligheter 6.3.1 Inventeringar och systemstudier 623 6.3.2 625 Produktionsanläggningar 6.3.3 Större och lokala 626 regionala transportsystem 6.3.4 Lokala 627 distributionssystem 6.3.5 628 Värmemätning 6.3.6 Värmelagring 629

590 Innehållsförteckning SOU 1977: 61 sid

samverkan

5. Prioriterade projektområden 649

sou 1977:61 591

1. GRUNDIDE OCH OMÅDESAVGRÄNSNING

Grundidên för programmet är att återanvända restvärme från värmekraftproduktion och industriella processer för fjärrdistribution till främst lokaluppvärmning. I första hand bör återanvändningen leda till minskad åtgång av primärenergi (råolja, kol, kärnenergi). I andra hand bör återanvändningen innebära att spillvärmeenergin utnyttjas även där den inte direkt ersätter annan energiåtgång.

Förutsättningarna för spillvärmeutnyttjande är starkt beroende av det framtida energiproduktionssystemets uppbyggnad främst vad avser kraftvärme, fjärrvärme och industriellt mottryck. Verksamheten inom programmet skall beakta och anpassas till detta. Den bör avgränsas mot konventionell fjärrvärme och mot sådana statliga stödåtgärder utanför energiforskningsprogrammet som SIND svarar för.

Tillgången på spillvärme från industriella processer betingas såväl av utvecklingen av energibesparande processer som av strukturella förändringar främst inom massa- och pappersindustrin samt järn- och stålindustrin. Verksamheten inom programmet bör anpassas till sådana förändringar och bedrivas i nära samarbete med SIND. Inom energiforskningsprogrammet bör avgränsning ske mot programmet Energianvändning i industriella processer. (STU:s ansvar.)

Avsättningen av spillvärme betingas av möjligheterna att utnyttja lägre temperaturnivåer för uppvärmning av det framtida byggnadsbeståndet. Verksamheten inom programet

592 Grundidé och områdesavgränsning

bör anpassas till den kommunala energiplaneringens behov. Inom energiforskningsprogrammet bör avgränsning ske mot programmet Energianvändning för bebyggelse. (BFR:s ansvar).

SOU 1977: 61 593

2. ENERGIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG

Fjärrspillvärmens energiförsörjningsbidrag är starkt beroende av i vilken utsträckning kärnkraften kommer att byggas ut, vilket kan belysas med följande alternativ.

Under förutsättning att en fortsatt kärnkraftutbyggnad sker efter 1985 kan ett konsekvent spillvärmeutnyttjande möjliggöra att upp till 30-40 Z av energibehovet för uppvärmning i Sverige tillgodoses omkring år 2000. Härvid har inte medräknats en eventuell utbyggnad med i dag känd teknik av konventionella kraftvärmeverk (konventionell fjärrvärme). En energibalansandel av 40-60 TWh per år spillvärme kan åstadkommas. Detta motsvara energiinnehållet i 4-6 miljoner ton olja.

Vid en utbyggnad enligt 1975 års energipolitiska beslut (13 aggregat) sjunker potentialen år 2000 till 25-45 TWh per år.

Om utbyggnaden begränsas till de sex aggregat som för närvarande är i drift sjunker potentialen år 2000 ytterligare till 20-35 Twh per år.

Utan kärnkraftaggregat sjunker potentialen ytterligare c111 15-25 Twh per år.

I dessa bedömningar har hänsyn tagits till både spillvärmekällor och användningsmöjligheter. Vidare har förutsatts att bortfallande elkraft från ersätts kärnkraftaggregat med fossil kraftvärme i största möjliga utsträckning. Det-

594 SOU 1977: 61

Energiförsärjningsbidrag

ta förutsätter i sin tur att tekniken för värmedistribution och -lagring utvecklas i jämförelse med den i dag kända.

I det första alternativet kommer de största bidragen till potentialen från kraftproduktionen, i de två följande är bidragen från kraftproduktion och industriellt spillvärme av samma storleksordning och i det fjärde alternativet överväger de industriella spillvärmekällorna.

Ett intensifierat spillvärmeutnyttjande framstår härmed som en betydelsefull möjlighet att påverka Sveriges energibalans i energipolitiskt nu önskvärd riktning även om siffrorna ovan anger en teoretiskt tänkbar nivå som inte helt kan uppnås i praktiken bl a av kostnadsskäl.

SOU 1977: 61 595

3. NULÄGE

Utnyttjande av spillvärme för fjärrvärmeändamål förekommer i dag i liten omfattning jämfört med den potential som angivits ovan. Möjligheterna till ökat utnyttjande har emellertid belysts genom olika utredningar. Diskussioner om spillvärmeleveranser pågår på flera håll i landet mellan industrier och komuner. I några fall har diskussionerna fört fram till avtalstecknande och leverans. Det sammanlagda bedömda energibidraget i dessa pågående projekt på olika stadier kan anges till ca 1,5 Twh per år.

SOU 1977: 61 597

A, STATSMAKTERNAS DIREKTIV

I energipropositionen (l975:30) säger föredraganden:

EPK har angivit att målet för delprogrammet bör vara att utnyttja lågtemperaturvärme från värmekraftproduktion och industriella processer för främst lokaluppvärmning. Speciella ansträngningar bör enligt EPK göras för att tillvarata spillvärme från kärnkraftverk. Remissinstanserna instämmer i allt väsentligt i EPK:s förslag.

Jag avser att inom kort föreslå regeringen att ge statens industriverk i uppdrag att bl.a. studera möjligheterna att tillvarata spillvärme från industriella processer för värmedistribution och elproduktion. Målet för forskningsverksamheten inom delprogrammet bör vara att utnyttja detta lågtemperaturvärme främst för uppvärmning av lokaler. Av största vikt är bl. a. att snarast söka utveckla tekniken för att ta tillvara överskottsvärme vid kärnkraftverken och att distribuera detta över stora avstånd. Även i övrigt anser jag att nya fjärrvärmesystem bör baseras på kombinerad el- och värmeproduktion, för vilket erforderlig teknik i huvudsak finns utvecklad.

EPK har dels under delprogrammet Spillvärmeutnyttjande, dels under delprogrammet Installations- och apparatteknik inom lokalkomfortprogrammet hävdat att tekniken för mätning av värmeförbrukning bör utvecklas. Det är enligt min mening av klart intresse för energiförsörjningen att en effektiv och tillförlitlig mätteknik utvecklas för användning i olika sammanhang, stora som små. Härigenom förbättras avsevärt bl. a. möjligheterna till verkningsgradskontroll i stora värmesystem och till mätning av värmemängder vid köp och försäljning av olika former av värmeenergi, bl. a. i form av industriellt spillvärme eller annat lågtemperaturvärme.

Åtgärderna inom delprogrammets område måste till stor del inriktas på anpassning och vidareutveckling av känd teknik, och resurser kan beräknas erfordras för bl. a. prototyp- och demonstrationsanläggningar. Detta har behandlats i avsnitten l2.2.5 och l2.5.l.

598 Statsmakternas direktiv

För detta delprogram beräknar jag för budgetåret 1975/76 9 milj. kr. och för treårsperioden preliminärt 30 milj. kr.

I regleringsbrev för 1975/76 anvisades 7 miljoner kronor till NE:s delprogram spillvärme. Vidare angavs att inom delprogrammet beräknats 2 miljoner kronor för verksamhet vid AB Atomenergi.

I budgetpropositionen (1975/76:100) beräknar föredraganden motsvarande medelsbehov för 1976/77 till 9 miljoner kronor. I regleringsbrev för 1976/77 anvisades 8 miljoner kronor. Vidare angavs att inom delprogrammet beräknats minst 2 miljoner kronor för verksamhet vid AB Atomenergi.

I budgetpropositionen (1976/77:100) säger föredraganden:

För treårsperioden 1975/76 - 1977/78 beräknades i prop. 1975:30 sammanlagt 30 milj. kr. Härav har hittills anvisats 15 milj. kr.

Verksamheten inom delprogrammet Spillvärmeutnyttjande har till stora delar varit inriktad på att ta tillvara det spillvärme som uppkommer vid elproduktion i nu utnyttjade typer av kärnreaktorer, varvid det torde ha betraktats som en förutsättning att utbyggnadsprogrammet för kärnkraften skulle komma att omfatta minst 13 reaktorer. Jag bedömer det som nödvändigt med en revidering av föreliggande programplanering i syfte att koncentrera insatserna till sådant spillvärmeutnyttjande (inkl. värmelagring och värmemätning) som kan bli aktuellt vid en mindre eller avbruten kärnkraftutbyggnad. I programplaneringen bör särskilt redovisas vilka institutionella och liknande förutsättningar som påverkar möjligheterna till framgångsrikt utnyttjande av de avsedda resultaten av forsknings- och utvecklingsarbetet. Jag avser att återkomma till regeringen med förslag för att tillgodose att erforderligt planeringsarbete snarast kommer till stånd.

Jag beräknar för budgetåret 1977/78 medelsbehovet till 11 milj. kr.

Jag anser att de resurser som finns vid AB Atomenergi så långt möjligt bör utnyttjas för arbeten inom detta delprogram. Jag återkommer härtill vid min behandling av verksamheten vid AB Atomenergi.

Statsmakternas direktiv 599

NE har av regeringen 1977-01-20 erhållit uppgenom beslut att utarbeta en reviderad programplan för delprodrag Direktiven framgår av bigrammet Spillvärmeutnyttjande. laga 1.

SOU 1977: 61 601

5. LÅNGSIKTSBEDÖMNING

5.1 Underlagsarbete

Föreliggande programplan baseras på det planeringsarbete som utförts inom NE:s planeringsgrupp för spillvärmeut-

nyttjande (NEPS) och för energilagring (NEPÖ/L).1) Grup-

perna avslutade sitt arbete under 1976. Deras resultat kommer att publiceras som NE:s planeringsrapporter i mitten av 1977. För den nu genomförda omarbetningen av planen har enskilda personers och organs synpunkter inhämtats. Vidare har särskilda konsultutredningar genomförts.

NEPS redovisar i sin rapport: en analys av nuvarande och framtida spillvärmekällor, en bedömning av den besparing av fossil energiråvara, främst olja, som kan uppnås, en identifiering av orsaker som hindrar och hindrat . . sadana besparingar, en bedömning av områden där forsknings- eller utvecklingsinsatser erfordras.

Inverkan av möjligheterna till energilagring har inte beaktats i denna redovisning.

Planeringsgruppen har avgränsat analysen på sätt som illustreras av nedanstående figur.

l) Gruppernas samansättning framgår av bil 2 och 3.

602 Långsiktsbedömning SOU I977: 6|

vARMl-:T1LLcANGAk ÅTGÄRDER vxmuauov

§2iLL!§:ms TWh/år T . I I i - ÖVERFÖRING - TAXOR : , stålrör _ SKATTER I «KARNKRAFT 30-so ?Y°_m°“°*?1 . Twh/ _ . ovng tekruk - INVESTERINGS- . H -KONV VÄRMEKR 2-5 “-““°1 BIDRAG .7-““’-“’ .. , potential _ KÄLLOR umyujn VARHEFÖRLUSTER -mnusnu 20-30 , vamkraft —suavrsunousn :_;. I canon HUSENS SKAL 52 : -BYGGNADER 5-20 , industri - VENTILATION so

233;? "“°”"“" .. ENEkc1PLANER1Nq:3;;g r

—LACSTIFTNING TAPPVARHVATTEN 13

-orlacxxumcsu V ^ ARMEPUMP 1 2 z z

, - KONSUMENTER - mLJö . -INDUSTRIPROCESSER ~30 . lokaluppvärmn _ ARBETSMARKNAD , -övmct - 5 _ Mung i . Totalt xdag -150 L_ VÄRHEMÄTNlNG --.-.---.------___--4 runzårmm -no

Is2r1~=.r:2i_w=.ua“ fossilt bränsle, direkt el, kraftvärmeverk, hervatrencenrraler

E:emsié2** värmereaktorer. solvärme

Inklusive värnreåtervinning som förekomner idag *X Utanför arbetsområdet

Statliga insatser för anpassning eller ändring av till-

verkningsindustrins processer till mera energisnål teknik

har inte berörts annat än i förbigående utan har förut-

satts bli behandlade inom andra delar av energiforsknings-

Detsamma gäller i huvudsak åtgärder som rör programmet. fastigheternas värmekonsumtion och minskningen av denna,

frånsett värmemätning, som NE av statsmakterna uppmanats

uppmärksamhet. Likaså har vissa faktorer ägna särskild inom fastigheternas värmeförsörjningssystem, som påverkar

möjligheterna att utnyttja spillvärme av låga temperaturer,

uppmärksammats.

Vidare har vissa för utvecklingsförutsättningarna väsent-

berörts, trots att erforderliga insatser i liga frågor första inom andra ansvar än NE:s. Det hand ligger organs

gäller dels behovet av demonstrations- och prototypan-

dels kommunal energiplanering, dels vissa adläggningar,

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 603

ministrativa eller institutionella problem rörande samarbete på spillvärmeområdet mellan kraftföretag, industrier och kommuner. Vidare har behovet av systemstudier uppmärksammats.

Planeringsgruppen har konstaterat att spillvärmeutnyttjande utanför den egna industrianläggningen inte har varit ekonomiskt motiverat i någon nämnvärd omfattning med tidigare rådande energipriser. Internt har dock stora värmemängder återanvänts inom processindustrin. Dessutom har sedan länge effektiv energianvändning i form av industriell mottryckskraft och kommunalt kraftvärme praktiserats. Oljeprishöjningarna år 1973/74 har givetvis påverkat de ekonomiska förutsättningarna för spillvärmeutnyttjande även om prisökningar på andra områden delvis eliminerat inverkan av de höjda oljepriserna. Det bör därför vara möjligt och samhällsekonomiskt önskvärt att ytterligare ta till vara betydande spillvärmemängder.

NEPÖ/L:s omfattade energilagring i allmänhet. Plauppdrag neringsgruppen har i sin rapport redovisat förslag till insatser för en rad möjligheter att utnyttja energilagring vid produktion, distribution och konsumtion av energi i Sverige. Vissa av dessa insatser görs mest ändamålsenligt inom NE-programet FJÄRRSPILLVÄRME och de har därför hänförts till denna programplan. Gruppen har sålunda behandlat energilagring i fjärrvärmesystem, lagring av värmeenergi från industriella processer samt energilagring för lokaluppvärmning och tappvattensystem. Gruppen har identifierat utvecklingsmål och angivit utvecklingsvägar för att nå dessa mål.

Vid en remiss- och utredningsverksamhet som föregått omarbetningen av programplanen har inhämtats synpunkter på konsekvenserna för spillvärmeutnyttjande av en mindre eller avbruten kärnkraftutbyggnad samt av processtekniska och strukturella förändringar inom främst massa- och

604 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

pappersindustrin samt järn- och stålindustrin.

5.2 Spillvärmetillgångar

5.2.1 Termisk kraftproduktion

I de uppskattningar av möjliga utnyttjningsbara spillvärmemängden som NEPS redovisar i sin rapport utgörs det största delbidraget av spillvärme från kärnkraftverk.

Vilket spillvärmeutnyttjande som är möjligt vid en minskad eller avbruten kärnkraftutbyggnad betingas till stor del av efter vilka huvudlinjer det framtida elproduktionssystemet byggs upp. I flertalet tänkbara alternativ kommer denna uppbyggnad att behöva baseras på termisk kraftproduktion som förbrukar importbränslen. Detta gäller i synnerhet i det korta och medellånga tidsperspektivet. Ett från energipolitisk synpunkt angeläget effektivt bränsleutnyttjande kräver att sådan termisk elproduktion i största möjliga mån kombineras med nyttiggörande av den samtidiga värmeproduktionen.

En betydande andel av detta kan tillgodoses med konventionell kraftvärmeteknik enligt Svenska värmeverksföreningens utredning Kraftvärme 1975.

Å andra sidan kan nuvarande och framtida miljökrav i samband med bränslehantering, specifika investeringskostnader för anläggningar, erforderliga transportsystem för bränslen m fl hänsyn tala för att elproduktionssystemet även kommer att innehålla produktionsenheter som placeras avlägset från tätortsbebyggelse. En sådan utveckling medför i princip sama problemställningar beträffande nyttiggörandet av värmeproduktion och kräver samma typer av tekniska utvecklingsinsatser som spillvärmeutnyttjande från kärnkraftverk. I vilken utsträckning som stora pro-

SOU 1977: 61 Långsiktsbedämning 605

duktionsanläggningar kan bli aktuella kan i dag inte anges, inte heller deras antal och förläggning. Dock kan konstateras att flera sådana projekt är under utredning. Det bör vara en angelägen uppgift för programmet att medverka till att energipolitiska och kraftekonomiska aspekter därvid kan förenas.

Som ovan nämnts har förutsättningarna för en ökad kraftvärmeproduktion utretts i andra sammanhang. Detta faller utanför programet när utbyggnaden kan ske med konventionell fjärrvärmeteknik. En minskande eller avtagande kärnkraftutbyggnad medför dock att det bör vara en uppgift för programmet att ytterligare förbättra möjligheterna för kombinerad el- och värmeproduktion även för anläggningar där ekonomiska förutsättningar för detta inte föreligger med dagens teknik. Denna uppgifts angelägenhet är sålunda inte begränsad till de stora produktionsanläggningar som ovan nämnts.

Beroende av osäkerheten om både kärnkraftens fortsatta utbyggnad och det framtida elproduktionssystemets struktur och fördelning på produktionssätt kan några säkra uppskattningar inte anges för de spillvärmemängder från termisk elproduktion som är möjliga att utnyttja vid sekelskiftet. I det följande anges fyra alternativ.

I NEPS planeringsrapport Spillvärme i Sverige har man i en uppskattning förutsatt en fortsatt kärnkraftutbyggnad i Sverige, innefattande aggregat för värmeuttag samt konvertering av vissa befintliga aggregat. Bortfallande elkraft har förutsatts bli ersatt med ytterligare kärnkraft. Nedan kallas detta §l§_l. I föreliggande programplan har dessutom spillvärmepotentialen bedömts för två alternativ med begränsad kärnkraftutbyggnad. I har antagits att ingen kärnkraft byggs ut efter alt_g 1985. êlg_§ innebär att inga kärnkraftaggregat utöver de sex som nu är i drift får uppstartas. I alt_§ förut-

606 Långsiktsbedömning

SOU 1977: 61

sätts inga kärnkraftaggregat.

Tekniska och andra och forsknings- utvecklingsinsatser skulle kunna skapa för förutsättningar utnyttjande av följande spillvärmemängder omkring sekelskiftet.

Kärnkraft- 30-40 Twh/år 3-4 ton milj olja/år verk Fossileldade 2-5 - - - 0,2 0,5 värmekraft-

verkx)

Kärnkraft- 15-20 TWh/år ton 1,5-2 milj olja/år verk Fossileldade 4-8 - - - 0,4 0,8 värmekraftx ) verk

Kärnkraft- 5-10 TWh/år ton 0,5-1 milj olja/år verk Fossileldade 5-10 - - 0,5 1 värmekraftx ) verk

Fossileldade 5-10 TWh/år 0,5-1 ton milj olja/år värmekraftx ) verk

X)Utbyggnad av konventionella kraftvärmeverk med ti11-

lämpning av befintlig teknik har ej medräknats.

Långsiktsbedömning 607 SOU 1977: 61

alternativ kräver ett nyttiggörande bl a att För samtliga ansluts till regionala värmesystem mastorstadsområdena termiska kraftverk kärnkraftverk. I tade från speciellt alt l och 2 har storstadsregionerna Stockholm, Malmö/Lund medräknats. För alternativ 3 har endast storoch Göteborg och Göteborg medräknats. Det stadsregionerna Malmö/Lund bör att ovanstående uppskattning har gjorts understrykas premisser enligt nedan. på vissa

har en viss fortsatt kärnkraftutbyggnad förut- För §l§_l satts, innefattande aggregat för värmeuttag. Konvertering har vidare förutsatts. Därvid av vissa befintliga aggregat minskar Den bortfallanaggregatens elproduktionskapacitet. de elkraften har antagits bli ersatt med annan kärnkraft. I annat fall, d v s vid kompensation genom oljebaserad blir ca 602 av från kraftkondenskraft, oljebesparingen verken uttagen värme.

har kärnkraftutbyggnaden förutsatts bli begrän- För al§_§ de nu beslutade 13 aggregatan. Konvertering av sad till vissa befintliga aggregat har förutsatts samt något aggreutfört för Den bortfallande elkraften har gat värmeuttag. bli ersatt med fossileldad kondenskraft. Produkantagits har antagits följa den i tionssystemets sammansättning statens industriverks PM 1977:3 angivna prognosen.

Detta innebär att kärnkraften enligt alt 1 ersätts av fossil kraftvärme samt fossil kondenskraft. vattenkraft,

har förutsatts bli begrän- För §lt_§ kärnkraftutbyggnaden sad till de nu idrifttagna 6 aggregatan. Konvertering av vissa av dessa har förutsatts. Den bortfallande aggregat effekten har bli ersatt med fossileldad kondensantagits kraft. Kärnkraften alt 1 har förutsatts bli ersatt enligt med vattenkraft, fossil kraftvärme samt fossil kondenskraft. Ett visst utnyttjande av alternativa energislag t ex vindkraft kan bli erforderligt i detta alternativ.

608 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

Potentialen i al§_§ är svårbedömd. Ytterligare bidrag från alternativa energislag blir erforderliga. Uppskattningen av potentialen från fossil kraftvärme kan vara i underkant.

För samtliga alternativ har förutsatts att det komer att vara möjligt att avsätta spillvärmemängderna från termiska kraftverk för lokaluppvärmning, såväl i tätorter på relativt stort avstånd från spillvärmekällorna som i mer utspridd gruppbebyggelse. Detta förutsätter alltså en utveckling av överföringsteknik såväl för långdistansöverföring som för distribution inom utspridd bebyggelse.

5.2.2 Industriellt spillvärme

I rapporten Spillvärme i Sverige redovisas bedömningar av spillvärmetillgångarna i Sverige.

Av en undersökning som Ångpanneföreningen utfört på uppdrag av statens industriverk framgår att det inom svensk industri finns energimängder motsvarande mellan 190 000

och 245 000 m3 olja per år som kan utnyttjas med känd tek-

nik. Av denna energimängd kan 30 000 - 60 000 ekvivalenta

m3 olja användas direkt inom industrin och återstoden i

befintliga, planerade eller tänkta fjärrvärmenät.

Som förutsättning för inventeringen har gällt att konventionell fjärrvärmeteknik skall kunna utnyttjas. För bedömning av möjligheterna att avsätta industriellt spillvärme har inventeringen omfattat en genomgång av tätorter med närhet till större industri.

Vid utnyttjande av ny teknik inom fjärrvärmeområdet samt, på ännu längre sikt, anpassning mellan bebyggelsestruktur och industri kan större mängder spillvärme avsättas.

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 609

Genom utnyttjande av värmepump i syfte att höja varmvattnets kvalitet kan ytterligare spillvärmetillgångar utnyttjas.

En grov uppskattning ger vid handen att tekniska och andra forsknings- och utvecklingsinsatser kan skapa förutsättningar för utnyttjande av följande spillvärmemängder omkring sekelskiftet, utöver vad som är möjligt med dagens teknik. Uppskattningen bygger på två väsentliga förutsättningar nämligen att de berörda industriernas processer optimeras för samtidig värmeleverans samt att det vid slutna industriprocesser alltid finns värme i området 30-5000 i stor omfattning.

Värmepump Massa och 5-6 Twh/år 0,5 milj ton olja papper Järn och 3-4 - — 4 Twh/år 0,4 stål - - Övrig pro- 0,5-l 0,1 cessindustri

Som grund för dessa uppskattningar ligger vissa förutsättningar om framtida produktionsmetoder och industristruktur. Såväl inom massa- och pappersindustrin som inom järn- och stålindustrin kan betydande förändringar relativt nuläget förutses i båda dessa avseenden med positiva och negativa konsekvenser för fjärrspillvärmeutnyttjande. Programmet måste därför fortlöpande anpassas till sådana förändringar.

För att noggrant kunna kartlägga de tillgängliga spillvärmetillgångarna i framtiden och under beaktande av olika parametrars inflytande (förändringar i processer, isolering av fastigheter m m) krävs att varje industribransch studeras ytterligare bl a för att möjliggöra en förbättrad

610 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

klassificering av olika spillvärmekällor med avseende på volymer och olika temperaturintervall. Sådana kartläggningar är av betydelse för andra statliga åtgärder inom och utom energiforskningsprogrammet och bör därför utföras i nära samarbete med SIND och STU.

För att antyda omfattningen av ett sådant arbete kan nämnämnas att Ãngpanneföreningen i en inventering utförd för SIND undersökte 300 industrier varav det i 56 anläggningar fanns förutsättningar för samarbete mellan industrin och kommunernas spillvärmeutnyttjande.

5.2.3 Sammanfattning

De totala spillvärmetillgångarna vid de fyra alternativ som angivits för den framtida kärnkraftutbyggnaden är följande:

Alt 1 Alt 2 Alt 3 Alt á 40 - 60 25 - 45 20 - 35 15 - 25 Twh/år Twh/år Twh/år Twh/år

Därav utgöres 9 - 15 TWh/år av industriellt spillvärme.

Siffrorna ovan kan innehålla vissa mindre dubbelräkningar mellan olika spillvärmekällor. Detta påverkar dock inte storleksordningarna. Dock bör observeras att vid en begränsad kärnkraftutbyggnad måste en stor del av vår elkraftproduktion ske i fossila kraftvärmeverk. Ett ökat spillvärmeutnyttjande från industriella källor kan i vissa fall minska det erforderliga värmeunderlaget för sådan produktion. Det effektiva energibidraget från spillvärmeutnyttjandet uttryckt som nettobesparing av fossila bränslen minskar därvid kraftigt i förhållande till vad som är möjligt om spillvärme kompletterar eller ersätter

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 611

en fjärrvärmeförsörjning. Problemet måste uppmärksammas särskilt i alt 2 - 4.

Energibidraget enligt alt l utgör maximalt 30 ä 40% av det totala energibehovet för uppvärmning i Sverige. För alt 2 - A är motsvarande andel 10 - 30%.

Även om stora spillvärmemängder kan utvinnas från termiska kraftverk speciellt kärnkraftverk torde utnyttjande av spillvärme från processindustrin ligga närmast i tiden. Förutom avsevärda oljebesparingar skulle detta leda till minskningar av miljöföroreningar genom minskat utsläpp i luften av bl a svavel och tungmetaller och uppvärmt kylvatten i de naturliga vattensystemen.

Beträffande tidsperspektivet kan konstateras att utveckling av erforderlig ny teknik till teknisk komersiell mognad - d v s till hög leveranssäkerhet för energin och lång livslängd hos utrustningar och komponenter - tar lång tid. Före 1980 är besparingsmöjligheterna begränsade, kanske SZ av tabellvärdena, medan 1990 kanske 25-352 kan uppnås. Först därefter och sannolikt inte före år 2000 kan den övre nivån bli aktuell.

Ett spillvärmeutnyttjande av den maximala omfattningen förutsätter mycket stora investeringar, sannolikt av storleksordningen 10 miljarder kronor, vartill kommer kostnader på mottagarsidan - lokala fjärrvärmenät och installationer i byggnader.

5.3 Utvecklingsmöjligheter

5.3.1 Transport och avsättning av värme

Vårt land har, i jämförelse med de flesta andra länder, fördelen att en omfattande fjärrvärmeutbyggnad pågått se-

612 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

dan 1950-talet. Detta väntas fortsätta ännu flera decennier. Tekniskt sett är Sverige ett i fjärrvärföregångsland mefrågor. I någon utsträckning kan kompletterande erfarenheter av t ex långdistanstransport av värme hämtas utifrån. Problemen inom spillvärmeområdet skiljer sig dock från utlandets. Särskilt kan tillvaratagande av stora mängder spillvärme från processindustrier (och eventuellt från kraftverk) vid låga temperaturer bli aktuella tidigare här än i de flesta andra länder. I stor utsträckning måste därför Sverige lita till egna utvecklingsinsatser.

Vid bedömningen av spillvärmetillgångarna har det förutsatts att det kommer att vara möjligt att avsätta spillvärmemängderna för lokaluppvärmning, såväl i tätorter på relativt stort avstånd från spillvärmekällorna som i mer utspridd bebyggelse.

Inom överföringstekniken gäller utvecklingsmöjligheterna utveckling av idag använd teknik mot andra temperaturnivåer tryck och överföringsavstånd. Nya material kan ge förbättrade tekniska och ekonomiska egenskaper.

En faktor som kan bli begränsande för att möjligheterna utnyttja processindustrins spillvärme i fjärrvärmesystemen är att det distribuerade varma vattnet med dagens dimensioneringsdata måste ha en viss lägsta temperatur för att klara toppbelastningarna under vintermånaderna samt varmvattenberedningen under övrig tid. Industrin avger idag avsevärda mängder spillvärme som inte har tillräckligt hög temperatur för användning i fjärrvärmesammanhang utan särskilda åtgärder.

Ett normaldiagram över lokaluppvärmningens effektbehov ger vid handen att, om behovet delvis täcks av en spillvärmekälla, så blir energibesparingen mycket stor även om spill- Värmeeffekten är liten i förhållande till maximala värmebehovet. Om t ex spillvärmekällans effekt 502 av utgör

I Långsiktsbedömning 613

maximala värmeeffektsbehovet, så kommer spillvärmekällan att svara för över 9OZ av värmeleveransen. Utgör spillvärmekällans effekt 252 av maximala värmeeffekten kan nära nog 602 av energin täckas med spillvärme. Spillvärmekällans effekt behöver alltså inte vara så stor i förhållande till erforderlig maximal värmeeffekt för att andelen spillvärme skall vara stor.

För en speciell byggnad leverera* dessutom ungefär 90% av årsenergin vid en framledningstewperatur till radiatorerna som ligger under SOOC.

finnas tekniska att - a Dec bör goda möjligheter genom bl åtgärder i de individuella fastigheternas värmeförsörjningssystem - sänka fjärrvärmesystemens krav på vattentemperatur särskilt på returvattensidan. Detta område hör dock till andra delar av energiforskningsprogrammet.

5.3.2 Systemfrågor

Det framtida utnyttjandet av spillvärme förutsätter att en rad systemfrågor närmare studeras.

Målet för programmet liksom för andra program inom energiforskningsområdet är att spara insatser totalt av olja, kol, elenergi m m. Detta hindrar inte att systemstörningar kan uppstå. Detta kan illustreras med att en industri internt förbättrar sina processer, så att spillvärmetillgången minskar. Som en följd härav minskar möjligheter att leverera värme till en kommun. Ett annat exempel är förändringar hos avnämaren, t ex ökad isolering, vilket medför sämre avsättning för spillvärmet.

Allt detta pekar entydigt mot att systemfrågor måste behandlas inom fjärrvärmeområdet och speciellt inom spillvärmeområdet.

614 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

För att effektivast kunna utnyttja energin spelar spillvärmeutnyttjande sannolikt en mycket stor roll. Dess utnyttjande möjliggör nämligen att energin används ner till en låg temperaturnivå. Härigenom kan stora insatser av energi sparas.

Detta öppnar också på längre sikt andra möjligheter. Goda förutsättningar för värmeåteranvändning skulle nämligen kunna skapas genom att förlägga kraftverk och spillvärmeproducerande industrier i anslutning till större tätorter. Dessa verk och industrier kommer då naturligen att inkluderas i tätorternas värmeförsörjningssystem. En sådan utveckling förutsätter emellertid övergripande politiska beslut.

5.3.3 Värmelagring

NE:s planeringsgrupp för energilagring har utarbetat rapporten Energilagring.

Gruppen har då det gäller energilagring i fjärrvärmesystem gjort en systematisk teknisk-ekonomisk genomgång av principiellt tänkbara möjligheter att utnyttja energilagring. Energi kan lagras i energiomvandlingsprocesser, i anslutning till dessa med utnyttjande av producerad energi, i distributionssystemet, hos konsumenterna. De fördelar som kan vinnas med lagring och de krav som ställs på lagringssystemen blir i viss mån beroende av var lagringen görs.

Värmelagring inom energiomvandlingsprocessen är i första hand av intresse vid kombinerad produktion av fjärrvärme och elenergi eller fjärrvärme och industriellt processvärme. Med sådan energilagring är det möjligt att skapa ytterligare frihetsgrader i driften genom att utnyttja den lagrade energin för fjärrvärmeproduktion eller annan energiproduktion. Fördelar med värmelagring i energiom-

SOU 1977: 6| Långsiktsbedömning 615

har inte studerats närmare men det har vandlingsprocessen inte bedömts som sannolikt att sådan lagring kan innebära fördelar med lagring av producerat värme för i jämförelse fjärrvärmeändamål.

Energilagring i anslutning till fjärrvärmeverk med hjälp av hetvattenackumulatorer tillämpas idag i kraftvärmeverk där ackumulatorerna kan utnyttjas för att göra elproduktionen mindre beroende av dygnsvariationer i värmebehovet under vår, sommar och höst för att klara toppeffektbehov under vintern. Lagringskapaciteten motsvarar nordagtid malt 102 - ZOZ av max möjlig dygnsproduktion. Denna högst i första hand för att typ av lagring utnyttjas ge direkta ekonomiska fördelar.

Korttidslagring av värme kan utnyttjas för att minska behovet av snabba lastvariationer på värmesidan, vilket kan väntas leda till minskat antal driftstörningar.

Värmelagring i samband med ren hetvattenproduktion ger inga nämnvärda fördelar i konventionella anläggningar. För det fall kärnvärmeverk eller industriellt spillvärme kommer att utnyttjas är det emellertid inte osannolikt att dygnslagring blir aktuell.

av värme över längre period kommer sannolikt att Lagring vara av intresse i samband med stora kraftvärmeverk speciellt kärnkraftvärmeverk. På detta sätt kan dels viss minskning av oljekonsumtionen åstadkommas, dels vissa eko* nomiska vinster göras.

av värme genom utnyttjande av värmekapaciteten i Lagring distributionssystemet kan utnyttjas i viss utsträckning. av metoder för ökning av värmekapaciteten inne- Utveckling bär ett alternativ till utveckling av metoder för lagring vid eller konsumenten. Problemen med kontroll producenten och styrning av lagret är emellertid troligen svårare att lösa.

616 Långsiktsbedömning

sou 1977: 51

Värmelagring hos konsumenten torde i allmänhet leda till högre kostnader för själva lagringen än lagring hos producenten. Ekonomiska vinster kan emellertid erhållas i energidistributionssystemet om detta kan dimensioneras för lägre maxieffekt. Vissa fördelar kan också vinnas genom ökad leveranssäkerhet.

Vid utnyttjande av industriellt spillvärme föreligger det rent tekniskt möjligheter till energibesparing genom ackumulering. Industrins möjliga spillvärmeeffekt är ofta konstant men mindre än tätortens maximala värmebehov. Genom ackumulering under den tid värmebehovet är lägre än spillvärmeeffekten och urladdning av ackumulatorn när värmebehovet är högre än spillvärmeeffekten skulle andelen spillvärme kunna ökas väsentligt. Ångpanneföreningen (ÅF) har funnit att om spillvärmeeffekten är större än ca en tredjedel av tätortens maximala värmebehov skulle hela värmeförsörjningen på detta sätt teoretiskt kunna klaras med spillvärme. En annan fördel man skulle erhålla är att någon reserv för spillvärmekällan skulle erfordras. knappast Överföringsledningen mellan industrin och tätorten skulle dessutom kunna dimensioneras för en lägre vattenmängd om ackumulatorn förläggs nära tätorten. är Förutsättningen emellertid att spillvärmet finns på tillräckligt hög temperaturnivå samt att ackumuleringen kan ske över en hel årscykel.

Vid kortare ackumulerings urladdningsintervall sjunker vinsten avsevärt. ÅF har i sin spillvärmeutredning räknat med att man med dagens teknik skulle kunna inbespara ca

185 000 m3 olja år (motsvarande

per 2 Twh/år) genom att utnyttja spillvärme från svensk industri till fjärrvärme. Genom dygnsackumulering uppges besparingen ytterligare

kunna ökas med 7 500 m3 år

per (motsvarande ca 0,1 TWh/år).

Ett något annorlunda sätt att använda energiackumulering vore att ta tillvara industrins eventuella överkapacitet

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 617

i dess värmeproduktionsanläggningar för leveranser av fjärrvärme till tätorter. Detta innebär dock icke någon väsentlig energibesparing, endast en viss vinst i verkningsgrad.

Inom industrin i sig finns det knappast något som helst incitament att intressera sig för värmeackumulering. Endast i en samverkan mellan industrier och närliggande tätorter, dit en leverans av spillvärme ter sig lönsam, kan lönsamheten möjligen förbättras genom energiackumulering. Av olika skäl kan sådana arrangemang bli svåra att få till stånd. från samhällets sida för att stimulera Åtgärder ökat utnyttjande av industriell spillvärme erfordras. Möjliga vinster genom värmelagring i en eventuell framtida med nukleär värmeproduktion har inte beprocessindustri handlats.

5.3.4 Värmemätning

Avsevärda energibesparingar, upp emot 10 TWh/år, skulle kunna uppnås om metoderna för värmemätning förbättrades. Det är därvid inte bara fråga om ökad sparsamhet från konsumenternas sida utan initiativ till bättre utformning av uppvärmningsanordningarna. Framtagande av billiga individuella värmemätare för fjärrvärmeanslutna småhus liksom enkla fördelningsmätare som komplement till fastigheternas summamätare för lägenheter i flerfamiljshus måste således betraktas som angeläget från energipolitisk synpunkt. Parallellt med den rent tekniska utvecklingen bör eftersträvas en utveckling av debiteringsprinciperna i riktning mot en fördelningsmätning av tappvarmvattnet kombinerad med mätning av värmestandarden i de individuella lägenheterna.

Ett införande av värmemätning kan medföra att nya prisbildningsmekanismer utbildas inom värmemarknaden särskilt

618 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

beträffande lågtemperaturvärme. Detta kan bidraga till att göra spillvärmeutnyttjande mera attraktivt.

5.3.5 Värmepumpar

Värmepumpsystem kan utnyttjas för energibesparing särskilt i utspridd bebyggelse eller där särskilda förutsättningar finns, t ex för att utnyttja spillvärme av låg temperatur. Möjlig oljebesparing är svårbedömbar och beror av elproduktionssystemets inslag av oljebaserad kraft, men kan uppgå till några TWh. Särskilt stöd för prototypanläggningar och systemteknisk FoU bedöms motiverad för medelstora och större anläggningar. Mindre system inom bebyggelse behandlas av BFR.

5.4 Utvecklingshinder

Det största hindret för att i dag utnyttja industrins spillvärme för lokaluppvärmning är de många gånger stora överföringsavstånden mellan spillvärmekällorna och -användarna. På några platser i landet är det visserligen redan med dagens ledningskostnader väl motiverat att utnyttja tillgängligt spillvärme, men i de flesta fall är överföringskostnaderna så höga att ett spillvärmeutnyttjande är ekonomiskt oförsvarbart vid nuvarande oljepriser. Mot denna bakgrund framstår som ett av de mest angelägna målen att avsevärt sänka kostnaderna för transporter av varmvatten, speciellt utveckling för billig lokal värmetransport i mindre koncentrerad bebyggelse.

Möjligheterna att utnyttja spillvärme i befintliga fjärrvärmesystem kan som tidigare nämnts begränsas av att det distribuerade varma vattnet med dagens dimensioneringsdata måste ha en viss lägsta temperatur för att klara toppbelastningarna under vintern och varmvattenberedningen

Långsiktsbedömning 619 sou 1977; 51

under övrig tid. Det bör dock finnas goda tekniska möjlig- - i de individuella heter att genom bl a åtgärder fastigheternas värmeförsörjningssystem - sänka fjärrvärmesystemens krav på vattentemperatur, särskilt på returvattensidan.

där man inte är bunden till För nya byggnader, höga radiafinns möjligheter att klara sig med en tortemperaturer, avsevärt lägre temperaturnivå genom att utnyttja nya ravärmeslingor i golv och tak eller uppvärmdiatortyper, med varmluft. Svårigheten för omedelbart införande ning av detta är att tätorternas redan etablerade kärnor inte i dag kan försörjas med ett sådant system. Denna olägenhet kan begränsas vid utnyttjande av värmepump. Dessa frågor berör främst andra delar av energiforskningsprogrammet och förutsättes bli behandlat där (BFR).

Specifika problem återfinns på områden som lantbruk, och fiske. Här finns en begränsad marknad för skogsbruk med låg temperatur. Hinder för mer allmän spillvärme utgör kostnaden för värmetransport spillvärmeutnyttjning och fördelning. Ur denna synpunkt är frågan parallell med att klara billig värmedistribution till extenproblemet siv bebyggelse. Utvecklingsarbete på sådana system bedöms som motiverat.

Hindren för ett ökat utnyttjande av kraftverkens och industrins spillvärme är inte blott av renodlat tekniskekonomisk art. Svårigheter att samordna industrins utmed kommunernas värmeplanering, brisbyggnadsplanering tande erfarenheter av samarbete mellan industrier och kommuner, bl a beroende på olika räntabilitetskrav och olika finansieringsmöjligheter, är problem av administrativ och institutionell art, som måste angripas vid sidan om de rent teknisk-ekonomiska frågorna.

Resursanvändningen i samhället har betydelse. Lagstift-

620 Långsiktsbedömning sou 1977; 61

ning och normer behöver i vissa fall förändras för att ge bättre förutsättningar för spillvärmeutnyttjande.

Möjligheten att utnyttja industrins spillvärme begränsas av om närliggande kommuner har ett fjärrvärmenät eller ej. Spillvärmeutnyttjandet kan också starkt begränsas av att industrin i allmänhet räknar med kortare avskrivningstid för sådana projekt än vad som annars är vanligt för anläggningar för energiomvandling.

Spillvärmeutnyttjande av den antydda omfattningen förutsätter mycket stora investeringar inom industrin, vartill kommer kostnader på mottagarsidan - lokala fjärrvärmenät och installationer i byggnader. Anskaffandet av detta ka-

pital kan utgöra en begränsning i utbyggnaden av fjärr-

spillvärme.

SOU 1977: 61 621

6. INSATSPLAN

6.1 Mål och insatsstruktur

Målet för NE-programmet FJÄRRSPILLVÄRME är att öka utnyttjandet av spillvärme från termisk kraftproduktion och industriella processer främst för lokaluppvärmningsändamål.

Medlen för att nå detta mål är att bedriva sådana utrednings-, forsknings- och utvecklingsinsatser som bidrar till att minska nu föreliggande tekniska, ekonomiska och institutionella hinder för spillvärmeutnyttjande.

Långsiktsbedömningen och de förslag till insatser som framförts av planeringsgrupperna NEPS och NEPÖ/L samt i efterföljande underlagsarbete för denna programplan anger att insatser av följande huvudkaraktär erfordras:

- av nuvarande och framtida inventeringar tillgångar (källor) och användningsområden (sänker), systemstudier, - och demonstration utveckling av system, apparatur och komponenter för utvinning, överföring och distribution, lagring, användning, värmemätning och eventuellt förädling.

Följande klassificering av insatsmöjligheterna används i fortsättningen:

I Inventeringar och systemstudier II Produktionsanläggningar III Stora regionala och lokala transportsystem IV Lokala distributionssystem

622 Insatsplan

V Värmemätning VI Lagring VII Särskilda användningsområden.

6.2 Pågående verksamhet

Pågående projekt är förtecknade i bilaga 4. Sammanlagt har hittills ca 8,5 Mkr disponerats i form av anslag och beställningar under treårsperioden 1975/76 - 1977/78. Flertalet projekt har beställts på basis av en offert som NE begärt hos AB Atomenergi (AE). Hittills utlagda beställningar och anslag till AE under treårsperioden belöper sig till ca 6,7 Mkr.

Hittills gjorda insatser faller huvudsakligen under systemstudier, regionala och lokala transport- och distributionssystem samt lagring. Mindre insatser har gjorts inom produktionsanläggningar. Mindre utredningar och förstudier har gjorts inom värmemätning och särskilda användningsområden.

Utredningar inklusive modellutveckling svarar för ca hälften av de angivna beloppen medan den andra hälften utgöres av tekniska utvecklingsprojekt.

6.3 Aktuella insatsmöjligheter

I det följande redovisas möjligheterna inom de ovan angivna insatsområdena. I bilaga 5 anges aktuella forsknings-, utrednings- och utvecklingsuppgifter i närmare detalj och med fördelning i tiden under treårsperioden l978/79 - 80/81.

Ett väsentligt delmål i programmet är att erhålla en säkrare uppfattning om storleken av utnyttjningsbart spill-

Insatsplan 623 SOU 1977: 61

värme i framtiden. De osäkerheter som redovisats i långsiktsbedömningen beror dels på osäkerheten om den framtida strukturen i elkraftsystemet samt i massa-, pappers-, och stålindustrin dels på att antaganden gjorts att järntekniska främst inom överföringsteknik och lokalproblem kan lösas i tid före aktuella införandeföruppvärmning Programmet bör allmänt bedrivas så att det är avlopp. passat till den förra aspekten och så att dess resultat minskar osäkerheterna beträffande den senare.

Det är vidare sannolikt att betydande osäkerheter av det förra kommer att bestå även under inledningen av slaget den kommande treårsperioden. Detta medför att planeringen under år måste arbeta med av programmet ytterligare några alternativ beträffande den fundamentala frågan om spillstorlek. De problem som måste

värmetillgångarnas tekniska

lösas beror inte på något avgörande sätt av tillgångarnas storlek, i något av de angivna alternativen, i vissa avseenden inte heller av fördelningen på spillvärme från termiska kraftverk resp industrier. De kräver vidare inte sällan försök av långsiktskaraktär t ex materialundersökningar. Insatserna inom programmet måste därför inrymma ett risktagande i den bemärkelsen att vissa tekniska utvecklingsprojekt påbörjas redan innan inventeringsarbetet genomförts.

6.3.1 Inventeringar och systemstudier

Inventeringar av spillvärmekällor inom termisk kraftproduktion bör bedrivas som komplettering och sammanställav planeringsmaterial som framtas som led i den framning tida energipolitikens utformning däribland SIND:s utredningsverksamhet samt genom kraftindustrins och dess

branschorganisationers, särskilt Svenska Värmeverksföre-

planerings- och utredningsverksamhet. Stöd bör ningens lämnas till sådan utredningsverksamhet som föranleds av

624 Insatsplan SOU 1977: 61

programmets speciella frågeställningar. Till denna kategori hör NE:s stöd till projektet Sydvärmeöverföring.

I fråga om industriella källor bör insatserna i första hand koncentreras på massa- och pappersindustri och i andra hand järn- och stålverken. Här fordras som första åtgärd en noggrannare kartläggning av värmekällornas storlek och temperatur, möjligheterna till intern återanvändning samt möjligheterna till överföring av värmet till potentiella externa konsumenter. Hänsyn bör tas till möjlig utveckling av överföringssystem. Speciellt bör beaktas den tekniska utvecklingen inom de spillvärmeproducerande industribranscherna. Stöd för utveckling av mera energisnåla processer, vilka kan innebära mindre spillvärmemängder faller inte inom NE:s ansvarsområde.

Systemstudier av industriellt spillvärme bör bedrivas på två plan dels som branschvisa översikter, dels som studier av specifika industrier såsom det nu pågående projektet Oxelösund-Nyköping. Dessa studier bör bedrivas i samarbete med SIND och STU. Systemstudierna bör bedrivas med alternativa förutsättningar om vad teknisk utveckling, särskilt beträffande överföring och lokaluppvärmning kan medföra, för att klarlägga tekniska och ekonomiska utvecklingsmål inom dessa områden.

Vid sidan av direkta inventeringar och systemstudier bör stöd lämnas till metodutveckling. Detta avser utnärmast veckling av flexibla totaloptimeringsprogram för hela systemet från och med produktionskällan till och med användaren och inkluderande transport och fördelning.

För styrning av utvecklingen av fjärrvärmenäten och värmeförbrukarna mot de lägre temperaturnivåer som ger möjlighet till ökad spillvärmeanvändning krävs - vid sidan av forskningsinsatser - främst en samordnad insats av administrativa-ekonomiska styrmedel. Erforderliga forsk-

sou 1977; 51 Insatsplan 625

nings- och utvecklingsinsatser som berör installationer inuti byggnaderna faller dock under ett annat programansvar, i första hand BFR. Vissa gränsfall finns dock såsom utveckling av ny teknik för distributionsledningar, baserade på såväl befintliga typer och material (stålrör) som på nya korrosionsresistenta material, och av snabbare och mera exakt reglerutrustning.

6.3.2 Produktionsanläggningar

Utöver vad som ovan sagts om systemstudier och inventeringar av spillvärmekällor är följande insatser angelägna.

För den termiska kraftproduktionen bör problematiken kring värmeuttag från kondenskraftverk utredas. I det korta tidsperspektivet gäller detta utredningar angående anpassning av befintliga kärnkraftanläggningar. I ett kort- och medelsiktigt tidsperspektiv fordras utredningar och utvecklingsinsatser rörande teknik för nytillkommande termiska kraftverk.

För det industriella spillvärmet fordras som ovan nämnts utredningsinsatser. När potentialen fastställts kan stöd utgå till teknikutveckling och komponentdemonstration av t ex korrosionsresistenta värmeväxlare (massa- och pappersindustrin) och avgasångpannor (järn- och stâlindustrin). Begränsade utvecklingsinsatser är också motiverade innan inventeringsarbetet avslutats. Forskningsinsatserna avgränsas mot STU:s program Energianvändning i industriella processer. Behovet av demonstrationsanläggningar undersöks i samarbete med SIND. Avgränsningen mot STU utformas så att STU svarar för insatser som gäller återanvändning inom den industri där spillvärmet alstras eller i s k processkaskader medan NE:s insatser inriktas på sådant spillvärme som kan nyttiggöras utanför industrin.

626 Insatsplan SOU 1977: 61

6.3.3 Stora regionala och lokala transportsystem

Överföringstekniken bedöms vara det väsentligaste området för utvecklingsstöd. För att kunna utnyttja de potentiella tillgångarna inom kraft- och processindustrin fordras att det ekonomiskt möjliga transportavståndet mellan värmeproducenter och -konsumenter i avsevärd grad kan ökas. Detta förutsätter en ledningsteknik med lägre kostnader.

Inom den konventionella fjärrvärmetekniken pågår ett fortlöpande utvecklingsarbete. Detta arbete har bland annat till syfte att minska värmeförlusterna i ledningsnäten, utveckla nya kulverttyper och rörmaterial, optimera rörnätens utbyggnad, optimera fjärrvärmevattnets temperaturnivåer m m. Resultaten av detta arbete kan direkt tillämpas också inom fjärrspillvärme-området. Vid sidan därav fordras dock statliga stödinsatser.

För tillämpningar inom den närmaste framtiden erfordras i första hand insatser beträffande förbättring av stålrörssystemens teknik. Utvecklingsstöd på detta område bör prioriteras.

Utveckling fram till kommersiell användning av grövre hetvattenledningar av andra material än stål bedöms vara en åtgärd på medellång sikt, som är möjlig om erforderligt stöd sätts in utan dröjsmål.

På längre sikt kan hetvattenöverföring i bergtunnlar komma att aktualiseras. Möjligen kan även fartygstransport komma ifråga. Begränsade förstudieinsatser bör göras rörande dessa möjligheter.

Överföringsteknikens betydelse för hela programmet motiverar att utvecklingsinsatser görs även under inventeringsarbetet.

sou 1977; 51 Insatsplan 627

Utveckling av transportsystem uppbyggna efter okonventionella principer eller nya material fordrar dels långtidsförsök dels försök i större skala. På sikt fordras också prototyp- och demonstrationsanläggningar. Med nuvarande bidragsregler för SIND:s stödåtgärder kan stöd till sådana anläggningar inte inrymmas. Stödbehov inom energiforskningsprogrammet för sådana anläggningar kan uppstå redan under 1978/79 - 1980/81. treårsperioden

Inom värmepumpområdet bör stöd lämnas till konstruktion och uppbyggnad av anläggningar där kommersiella och tekniska problem av betydelse för en allmän tillämpning av tekniken kan identifieras. Sådana anläggningar kan t ex avse värmepumpar för uppvärmning av avsides belägen gruppbebyggelse, som är för liten för fjärrvärmenät. Värmepumpanvändning i samband med industriella processer bör undersökas såväl vad gäller de tekniska möjligheterna som de ekonomiska och andra hindren. Stöd för ren komponentutveckling bör i regel inte utgå annat än för att belysa hur stora värmepumpar kan utvecklas mot högre temperatur .

6.3.4 Lokala distributionssystem

För insatsområdet gäller samma huvudbedömningar som för stora transportsystem.

Angelägna uppgifter rör utveckling av billiga korrosionssäkra ledningar som kan läggas direkt i mark, användas för kombinerat värme- och tappvattensystem etc samt distribution i utspridd bebyggelse.

Inom insatsområdet fordras gränsdragning gentemot BFR:s verksamhet. Principen för denna bör vara att NE svarar för insatser som sträcker sig fram till ett typiskt exploateringsområde för bebyggelse. I praktiken torde detta

628 Insatsplan SOU 1977: 61

koma att innebära att en gräns dras vid undercentralen i ett distributionssystem. En sådan gränsdragning svarar i huvudsak mot en uppdelning av intressentkretsen av resultat från programmet så att NE:s resultat vänder sig till värmeproducenter och distributörer medan BFR:s vänder sig till konsumtionsföreträdare såsom fastighetsbolag etc.

6.3.5 Värmemätning

Insatser på värmemätningsområdet hör, med hänsyn till statsmakternas särskilda skäl, i sin helhet till programmet. Angelägna insatser med hög prioritet, är vidareutveckling av debiteringsmätare med underhållsfri drift, attitydundersökningar och statistikinsamling för bedömning av möjliga spareffekter vid övergång till individuell mätning, utveckling av billiga och driftsäkra mätare för villor och radhus samt utveckling av mätsystem för flerfamiljsfastigheter för uppdelning av fastighetens värmekostnader efter någon vald princip, exempelvis hyresgästernas värmestandard (således inte ä priori den rena värmekonsumtionen). Inverkan av värmemätning på prisbildningen inom värmemarknaden bör undersökas på grund av dess potentiella betydelse för lâgtemperaturanvändning.

I omrâdet ingår uppgifter som berör NE, BFR och STU. Attitydundersökningar klarläggande av administrativa kostnader och utformning av debiteringssystem är sålunda uppgifter som anknyter till eller faller under BFR:s ansvarsområden. På basis av sådant underlag bör specifikationer för mätsystem och individuella mätare göras upp. Under denna fas kan visst tekniskt utvecklingsarbete med statligt stöd erfordras för vilket NE eller STU bör svara. Om ett sådant sammantaget underlag leder till beslut om införande av värmemätning bör också förutsättningar finnas att utveckla mätutrustning på kommersiella villkor.

t SOU 1977: 61 Insatsplan 629

6.3.6 Värmelagring

har lett fram till att insatser Långsiktsbedömningen främst krävs inom följande områden:

- av metoder för central dygnslagring av utveckling

lågtemperaturvärme (60 - 12000)

- av metoder för av överutveckling säsonglagring skottsenergi - av metoder för lokal av utveckling långtidslagring lågtemperaturvärme (30 - IOOOC).

och sjömagasin krä- Utnyttjande av betongtankar, bergrum ver utvecklingsarbete. När det gäller betongtankar, kan möjligen erfarenheter från försök utförda av AB Atomenergi i Studsvik med reaktortankar i betong utnyttjas. Utvecklingsarbete beträffande hetvattenackumulering i bergrum inom Stiftelsen för Bergteknisk Forskning. En förpågår studie beträffande sjömagasin har genomförts av AE.

Förutsättningarna för lokal dygnslagring bör undersökas. En möjlighet utgörs av nattackumulering av tappvarmvatten, vilken kan ge bättre utnyttjning av spillvärme och minska kostnader för fjärrvärmenät.

Då det gäller säsonglagring av överskottsenergi måste, för att acceptabel ekonomi i jämförelse med oljeeldade hetvattencentraler skall erhållas vid oljepris 7 kr/GJ, anläggningskostnaderna vara lägre än ca 0,5 kr/kWh lagom anläggningskostnader för hetringskapacitet. Uppgifter tyder på att lagring i sjömagasin är ekonovattenlager miskt intressant. Möjligheten att åstadkomma drastiska sänkningar i specifik anläggningskostnad för andra alternativen är små. För att sjömagasin skall kunna utnyttjas, krävs forsknings- och utvecklingsarbete.

630 Insatsplan SOU I977: 61

Vid både dygnslagring och säsonglagring kan möjligen också acceptabel ekonomi uppnås genom utnyttjning av andra lagringsprinciper än temperaturändring i vatten. System baserade på fasomvandlingar, särskilt ångbildning, kan ge väsentligt högre energitätheter.

Då det gäller lokal är värmekapacitetslångtidslagring lagring f n möjlig och rimlig för tidsperioder upp till en vecka. Sådan lagring är tekniskt relativt okomplicerad. Med hänsyn till lagringens betydelse för utvecklingsmöjligheterna att ta till vara lågtemperaturvärme, är det angeläget att åstadkomma lagring över längre tidsperioder. Lagringssystem baserade på temperaturhöjning måste med hänsyn till de stora volymer som krävs, betraktas som svåra att anpassa till bostadsmiljö. Genom utnyttjande av fasomvandlingsvärme kan emellertid den specifika lagringsförmågan per volymsenhet teoretiskt ökas mellan 50 och 500 gånger jämfört med vad som är praktiskt möjligt vid temperaturändring. Genom att stora temperaturdifferenser gentemot omgivningen kan undvikas och förhållandet mellan lagrade energimängder och kontaktytan mot omgivningen kan göras liten är även lagring över längre tidsperioder tänkbar.

Lagring av värme genom omvandling mellan fast fas och vätskefas, d v s genom stelning och smältning av en substans, är tilltalande bl a från den synpunkten att förvaringen av den värmeackumulerande substansen - en saltblandning e d - kan ske under atmosfäriskt tryck. Emellertid har det hittills inte varit möjligt att finna lämpliga kombinationer av ämnen som, samtidigt med att ge en smältpunkt inom det aktuella temperaturområdet, också bibehåller önskvärd reversibilitet vid upprepad och smältning stelning.

Värmelagring genom förångning och kondensation behöver inte nödvändigtvis innebära att den bildade förvaras ångan

Insatsplan 631 sou 1977;51

kräver behållare. Ångi gasfas, vilket stora, tryckstarka som i och för inte behöver vara vattenånga, kan i an, sig stället absorberas av lämpliga fasta ämnen. Man tangerar således mellan fysikalisk bindning och värme gränsområdet av reaktionsvärmet i reversibla kemiska och utnyttjandet metod är absorption av processer. En speciell härvidlag i ett Vid av processen, d v s vatten hydrat. reverseringen när man driver av vattnet, behöver man då inte ta vara på detta utan kan ersätta det med annat vatten i vätskeform. i detta fall en förlust. Även om Ångbildningsvärmet utgör ställer stora krav på lagringslagring genom förångning enheten (man har t ex föreslagit att den bildade gasfasen eller denabsorberas i oorganiska salter zeoliter), synes den intressantaste sikt. na princip vara på längre

6.3.7 Särskilda användningsområden

insatser för spillvärmeutnyttjande i lantbruk Begränsade kan motiveras. omfattande föroch trädgårdsodling Mycket söksverksamhet med växthus uppvärmda på olika sätt förekommer utomlands. Verksamheten bör följas och tillämpbarheten av resultaten förhållanden bedömas. Unpå svenska av möjligheterna till uppvärmning av stora fridersökning - därvid kan t o m skog komma ifråga - bör också odlingar göras.

Försök erfordras för av lämpliga metoder att utprovning tillföra värmet, t ex genom plaströrssystem. Demonstrationsanläggningar är nödvändiga.

6.4 Resurser för utvecklingsarbetet

Tillgången på resurser för arbeten inom spillvärmeområdet bedöms inte vara en begränsande faktor för NE:s insatser.

632 Insatsplan

Kraftföretag, spillvärmeproducerande industrier och värmekonsumenter deltar i olika former i den pågående verksamheten inom programmet. Betydelsen därav ökar givetvis ju närmare man kommer införandefasen. Intresse föreligger hos den utrustningstillverkande industrin vilket ännu inte kommit till uttryck som projektstöd av NE. Inom kon— sultbranschen finns ett flertal företag med lång erfarenhet inom området såsom AIB, AB Fjärrvärme, K-konsult, SIKOB, Theorell & Martin Energikonsulter AB, Ångpanneföreningen m fl. AB Atomenergi (AE) har sedan länge byggt upp en utvecklingsverksamhet kring nya tekniska möjligheter. En betydande del av insatserna kan även i fortsättningen göras av AE. Flera högskoleinstitutioner är verksamma inom olika delar av området.

6.5 IEA-samarbete

Deltagande har tidigare skett i IEA/CRD Working on Party Waste Heat. Förslag till har framsamarbetsprojekt ej lagts. Arbetet inom arbetsgruppen visade att Sverige i ett internationellt perspektiv framme. Samligger långt arbetsprojekt inom spillvärmeområdet kommer att föreslås inom ramen för en annan arbetsgrupp, IEA/CRD working Party on Energy Conservation & främst inom områdena Energy Cascading och Energy Storage.

6.6 Arbetsfördelning och myndighetssamverkan

Allmänna mellan gränsdragningsfrågor NE samt BFR, STU och SIND behandlas i plan för programmet ENERGIPRODUKTION. För programmet FJÄRRSPILLVÄRM specifika frågor har tidigare berörts i insatsplanen. Planen baseras på följande huvudsakliga principer för gränsdragning.

NE bör ha ett ansvar för allmänna inom områsystemfrågor

Insatsplan 633

det. Detta kan innebära att NE i vissa fall har anledning att stödja eller initiera verksamhet som berör övriga ro ramor 8 ans områden.

Gränsdragningsproblem mellan NE och BFR rör lokala distributionssystem och värmemätning. För lokala distributionssystem bör NE:s insatser avse överföring till ett typiskt exploateringsområde, vilket i allmänhet motsvarar en undercentral. Intressentgruppen för NE:s resultat blir då i huvudsak värmeproducenter och -distributörer snarare än bostadsföretag etc.

Inom värmemätningsområdet faller huvuddelen av nu aktuella insatser naturligt inom BFR:s område. För NE:s programmål är områdets systemaspekter väsentliga speciellt då det gäller i vilken utsträckning värmemätning kan medföra ökad användning av lågtemperaturvärme. Ansvarsfördelningen mellan programorganen föreslås bli ändrad i enlighet därmed under kommande treårsperiod. Detta innebär sålunda att BFR skulle överta en stor del av programansvaret.

Gränsdragningen mellan NE och STU föreslås utformas så att STU svarar för insatser som rör återanvändning av industriellt spillvärme i den industri där det alstras och i processkaskader medan NE:s insatser skall avse åtgärder som möjliggör ökad spillvärmeanvändning utanför en industri.

Gränsdragningen mellan NE och SIND avser inventeringar av industriellt spillvärme samt prototyp- och demonstrationsanläggningar. Båda verksamheterna förutsätter ett samarbete i varje enskilt fall. Den sistnämnda innehåller den för programmet specifika aspekten att nuvarande bidragsregler för SlND:s stöd inte gäller lokala och regionala värmetransportsystem. Detta kan föranleda ökade medelsbehov på sikt inom NE-programet.

634 Insatsplan SOU 1977: 61

Även med den huvudsakliga ansvarsfördelning som angivits ovan komer former att fordras för att hantera gränsfall i planeringsarbete och projektverksamhet. En samarbetsgrupp behöver därför tillskapas mellan i första hand de tre programorganen. Beträffande projektansökningar bör gruppen kunna komma överens om fördelning på ett visst programorgan eller göra uppdelningar av ett projekt i delar som är anpassade till respektive ansvarsområde. Varje programorgan bör ha möjligheter att initiera och beställa projekt t ex utredningar, systemstudier etc för egna syften även om innehållet i projektet berör annat ornågot gans ansvarsområde. Gruppen tjänar i det sammanhanget som informationslänk och kan också ge råd och synpunkter beträffande genomförande och lämplig personal.

Gränsdragningsproblem av annat slag rör avgränsningen medan insatser inom NE-programmet FJÄRRSPILLVÄRME och konventionell fjärrvärmeteknik. Denna gränsdragning berör i huvudsak spillvärmekällor i termisk kraftproduktion och överföringstekniken.

Med spillvärmekällor i termisk kraftproduktion har i programplanen avsetts sådana som inte är utnyttjningsbara för kombinerad el- och värmeproduktion med utnyttjande av konventionell fjärrvärmeteknik. Bedömningen att sådana insatser inom NE-programmet är angelägna kvarstår även vid en mindre eller avbruten kärnkraftutbyggnad.

Insatserna bör syfta till att förena allmänna energipolitiska hänsyn med kraftekonomiska bedömningar för en viss produktionsanläggning. I den mån så kommer att kunna ske bör förutsättningar också finnas för att utveckling kommer till stånd på kommersiella grunder. Intills dess bör programmet inrymma insatser vars innehåll och syfte gränsar till utveckling av konventionell fjärrvärmeteknik.

Det ovannämnda gäller även delar av programmets insatser

SOU 1977: 61 Insatsplan 635

på överföringsteknik där likartade tekniska och ekonomiska problem föreligger som i den konventionella fjärrvärmetekniken. NE-programmets inriktning på nyttiggörande av lågtemperaturvärme utgör dock härvid en väsentlig skillnad.

Av det ovan sagda framgår att någon skarp gräns inte kan dras mellan insatser som krävs för ett ökat spillvärmeutnyttjande resp för att förbättra den konventionella fjärrvärmetekniken. NE-programmets insatser måste därför fortlöpande anpassas till den industriella utvecklingen inom branschen.

6.7 Ambitionsnivåer

Valet av ambitionsnivåer betingas av följande faktorer. Uppskattningarna av spillvärmetillgångarna är osäkra. Detta sammanhänger delvis med omständigheter som insatser inom programmet endast i ringa utsträckning kan påverka. Dessa osäkerheter kan väntas bli bestående ytterligare några år. De bedömningar som nu kan göras anger dock att spillvärmeutnyttjande på sikt kan ge betydelsefulla bränslebesparingar.

En förutsättning för detta är att ett antal tekniska problem inom olika insatsområden kan lösas i sådan takt att programmets resultat kan påverka olika införandeförlopp främst beslut om framtida utbyggnad av el- och värmeförsörjningen samt utbyggnads- och lokaliseringsbeslut inom industrin.

En strategi för programmet enligt vilken inventeringar och systemstudier genomförs före beslut om teknisk utveckling är därför inte tillämplig. Sådana satsningar behöver sålunda komma till stånd tidigt inom flera insatsområden. Dessa utvecklingsbehov är också delvis likartade för båda slagen av spillvärmetillgångar.

636 lnsatsplan

De viktigaste tekniska frågeställningarna inom programmet dels för bedömningen av utnyttjningsbart dels spillvärme, för dess faktiska utnyttjande och gäller värmetransport -lagring samt möjligheterna att utvinna värme. Satsningar inom dessa områden bör därför i alla ambitionsnivåer ingå utom avveckling.

I nu pågående och planerad verksamhet ingår långtidsförsök rörande materialegenskaper. Sådana försök kan endast i begränsad utsträckning forceras i tiden genom att ytterligare ekonomiska resurser tillförs.

Inom programmet pågår ett storskaligt försök rörande markförlagda kulvertar. Ytterligare storskaliga försök är aktuella inom treårsperioden 1978/79-1980/81 rörande värmedistributionssystem och lagring. Ett införande av ny sådan teknik kräver vidare demonstration och provdrift. Den lämpliga omfattningen av insatser på storskaliga försök och provdrift påverkas dels av vad som ovan anförts om resultatens möjligheter att påverka olika införandeförlopp dels av utfallet av inventeringarna av spillvärmetillgångar. Beträffande demonstrationsanläggningar inom värmetransportområdet gäller som tidigare nämnts att SIND:s nuvarande bidragsregler i allmänhet inte medger att stöd kan utgå.

Mot bakgrund av det anförda bör för närvarande endast en ambitionsnivå anges. Denna benämns inventeringar och försök. Den medelsberäkning som anges som ett intervall nedan utgörs vid den undre intervallgränsen av kostnaderna för en verksamhet som innebär ett av nu fullföljande pågående verksamhet inkluderande vissa storskaliga försök. Den övre intervallgränsen innefattar även kostnader för begränsade insatser på prototyp- och demonstrationsanläggningar som kan bli aktuella under 1978/79treårsperioden 1980/81 och som enligt ovan kan behöva finansieras inom NE-programmets ram.

I SOU 1977: 61 Insatsplan 637 6.8 Medelsbehov Medelsbehovet bedöms vara: Medelsbehov Medelsbehov 1975/76-77/78 1978/79-80/81 Inventeringar och försök 18 45-65

sou 1977:61

Avskrift Bilaga 1

INDUSTRIDEPARTEMENTET BESLUT 1977-O1-20

Nämnden för energiproduktionsforskning Box 21048 100 31 STOCKHOLM

Utredning om fortsatta forsknings- och utvecklingsinsatser inom spillvärmeområdet

Nämnden för energiproduktionsforskning är programansvarigt organ för programmet Energiproduktion inom Huvudprogram Energiforskning. Nämnden fogade till sin anslagsframställning för 1977/78 ett antal programplaner för olika debudgetåret lar av nämndens ansvarsområde, däribland för delprogrammet Spillvärmeutnyttjande.

Vid behandlingen av anslaget Energiforskning i prop. 1976/77:100 anförde föredraganden i fråga om delprogrammet Spillvärmeutnyttjande (bil. 17 s. 271) att verksamheten inom delprogrammet till stora delar har varit inriktad på att ta tillvara det som uppkommer vid elproduktion i nu spillvärme av kärnreaktorer. Föredraganden bedömde det utnyttjade typer som nödvändigt med en revidering av föreliggande programplanering.

Regeringen uppdrar åt nämnden för energiproduktionsforskning att utarbeta en reviderad programplan för delprogrammet Spillvärmeutnyttjande.

Uppdraget skall utföras med iakttagande av vad som anges i bifogade inom industridepartementet utarbetade promemoria.

Nämnden skall redovisa sitt arbete senast den 20 april 1977.

På regeringens vägnar

Olof Johansson

Bo C Johansson

640 Bilaga 1 SOU 1977: 61

Avskrift till

styrelsen för teknisk utveckling statens industriverk delegationen för energiforskning statens råd för byggnadsforskning AB Atomenergi

sou 1977:61 Bilaga 1 641

INDUSTRIDEPARTEMENTET PM 1977-01-20

Utredning om fortsatta forsknings- och utvecklingsinsatser inom spillvärmeområdet

Vid behandlingen av anslaget Energiforskning i prop. 1976/77:10O anförde föredraganden i fråga om delprogrammet Spillvärmeutnyttjande (bil. 17 s. 271) att verksamheten inom delprogrammet till stora delar har varit inriktad på att ta tillvara det spillvärme som uppkommer vid elproduktion i nu utnyttjade typer av kärnreaktorer. Föredraganden bedömde det som nödvändigt med en revidering av föreliggande programplaner i syfte att koncentrera insatserna till sådant spillvärmeutnyttjande (inkl, värmelagring och värmemätning) som kan bli aktuellt vid en mindre eller avbruten kärnkraftutbyggnad. I programplaneringen borde särskilt redovisas vilka institutionella och liknande förutsättningar som påverkar möjligheterna till framgångsrikt utnyttjande av de avsedda resultaten av forsknings- och utvecklingsarbetet. Föredraganden angav vidare att han ansåg att de resurser som finns vid AB Atomenergi så långt som möjligt borde utnyttjas för arbeten inom delprogrammet Spillvärmeutnyttjande.

Nämnden för energiproduktionsforskning bör vid sin revidering av programplanen för delprogrammet Spillvärmeutnyttjande särskilt beakta följande.

1. En noggrann kartläggning av spillvärmetillgångarna i Sverige bör snarast redovisas. Speciellt bör därvid beaktas den tekniska utvecklingen inom de spillvärmeproducerande sektorerna i samhället.

2. I programplanen bör nämnden inbegripa dels de systemstudier som bedöms nödvändiga för en bedömning av nyttan av spillvärmeutnyttjande, dels de utvecklingsinsatser för värmedistribution, värmelagring, värmemätning och utveckling av stora värmepumpar som mot bakgrund av de beräknade spillvärmetillgångarna bör rymmas inom delprogrammet.

3. Nämnden bör inom delprogrammet särredovisa sådana insatser som innefattar eller anknyter till konventionell fjärrvärmeteknik.

4. Nämnden bör ange i vilken utsträckning de insatser som anges i programplanen bedöms kunna utföras av AB Atomenergi.

642 Bilaga l SOU l977: 6!

. Av programplanen bör framgå dels vilka av de planerade insatserna som bör rymmas inom nu löpande energiforskningsprogram (t.0.m. 1978-06-30), dels hur en lämplig arbetsfördelning kan uppnås mellan nämnden, styrelsen för teknisk utveckling och statens råd för byggnadsforskning och hur samverkan med statens industriverk inom fjärrvärmeområdet avses ske.

Nämnden bör vid utarbetandet av programplanen samråda med de myndigheter som angivits under punkt 5 och med delegationen för energiforskning.

SOU 1977: 61 643

Bilaga 2

PLANERINGSGRUPP FÖR SPILLVÄRMEUTNYTTJANDE, NEPS

Byråchef Carl-Erik Lind ordförande Ledamöter i arbetsgruppsdelen, NEPS/A: Civilingenjör Arne Boysen Civilingenjör Lars Chambert Civilekonom Sven Faugert Direktör Bertil Köhler Civilingenjör Harald Ljung Överingenjör Peter Margen Professor Bryan McHugh Överingenjör Bengt Oknemark Överingenjör Torsten Simmons Bergsingenjör Magnus Tiberg

Ledamöter i referensgruppsdelen, NEPS/R: överingenjör Hans Berggren Direktör Nils Bonthron Professor Stig Borglin Civilingenjör Lars Elmenius Civilingenjör Sven Groop Överingenjör Allan Haag Direktör Lars Netzler Civilingenjör Sigvard Olsson

NE: S programledare: Civilingenjör Owe Strandberg Civilingenjör Birgitta Palmberger

Planeringsgruppen har avslutat sitt arbete under 1976.

Bilaga 3

PLANERINGSGRUPPEN FÖR ENERGILAGRING, NEPÖ/L

Ledamöter: Professor Björn Kjellström ordförande Professor Enno Abel Civilingenjör Rolf Gradin Civilingenjör Stig Göthe Överingenjör Sven Hugosson Dep sekr Thomas Josefsson Fil lie Dick Lundqvist Forskn sekr Stefan Sandesten Överingenjör Staffan Ulvönäs

NE: S programledare: Civilingenjör Bernt Gustafsson Civilingenjör Birgitta Palmberger

Planeringsgruppen har avslutat sitt arbete under 1976.

SOU 1977: 61

Bilaga A

- Projektförteckning Fjärrspillvärme

NE:s pro- Projektnamn Projektledare jektnr Projektstödbelopp Stödmottagande institution

2060 014 Spillvärmeverksamhet vid Övering P Margen AE finansierad av NE AB Atomenergi Etapp 1-3 3 500 000 kr Studsvik Etapp 4 500 000 kr

2060 051 Dieselkraftvärmeverk i Övering R Hahn Skultuna Västerås stads Kraft- 350 000 kr värmeverk AB Västerås

2060 061 Undersökning av termiska Prof B McHugh transienter i hetvatten- Inst för energiteknik system CTH 50 000 kr

2060 071 Värmepumpar för bättre ut- Civiling L Sjunnesson av överskotts- NEFOS nyttjande värme inom industrin Stockholm 225 000 kr

2060 081 Vattenburen värmetransport Civiling S Bjurström i bergtunnlar Stiftelsen Bergteknisk 120 000 kr Forskning Stockholm

2060 132 av datormodell Civiling K Larsson Utveckling för fjärrvärmesystem AB Atomenergi Etapp 1 60 000 kr Studsvik Etapp 2 470 000 kr

2060 141 studie med dator- Civiling K Larsson Tillämpad modell för fjärrvärmeöver- AB Atomenergi föring Forsmark-Sthlm Studsvik 50 000 kr

2060 151 Förstudie gällande stora övering P Margen värmepumpars roll i fjärr- AB Atomenergi värmesystem Studsvik 45 O00 kr

648 Bilaga 4

NE:s pro- Projektnamn Projektledare jektnr Projektstödbelopp Stödmottagande institution

2060 161 Utveckling av fjärrvärme- K Larsson Civiling modell med värmepump AB Atomenergi 160 000 kr Studsvik

2060 171 Uppföljning av utländska Tekn lic R Roseen undersökningar rörande AB Atomenergi plaströr för stora värme- Studsvik distributionssystem 50 000 kr

2060 182 Tillämpad studie för ut- Å Cronholm Civiling nyttjning av industriellt AB Atomenergi spillvärme vid transport Studsvik över stora avstånd (Oxelösund-Nyköping) Etapp 1 70 000 kr Etapp 2 320 000 kr

2060 191 Förberedelser för och genom- Tekn lic R Roseen förande av markförsök med AB Atomenergi med nya typer av vatten- Studsvik bärarrör 1 540 000 kr

2060 201 Undersökning av polybutens Tekn lic R Roseen och andra plasters använd- AB Atomenergi barhet i spillvärmesystem Studsvik omfattande inventering och korttidsprovning 440 000 kr

2060 211 Förprov och inledande lång- Civiling J Bergman tidsprov av isolermaterial AB Atomenergi i sjömagasin för värmelag- Studsvik ring 90 000 kr

2060 221 Vidareutveckling av fjärr- Civiling K Larsson värmemodell för uppvärm- AB Atomenergi ning Studsvik 100 000 kr

2060 251 Utredning betr distributions-Civiling R Overup system för spillvärme Sydkraft (Sydvärmeöverföring) Malmö 1 100 000 kr

5561 051 Utredning av möjligheterna Övering P Margen att använda för sjömagasin AB Atomenergi långtidsförvaring av värme Studsvik 125 000 kr

SOU 1977: 61 649

Bilaga 5

Prioriterade projektområden

Prioriterade utrednings- och utvecklingsinsatser redovisas nedan. Övriga insatsområden som angivits i avsnittet insatsplan har lägre prioritet.

I Inventeringar och systemstudier 78/79 79/80 80/81

Inventering av tillgängliga värmekällor och värmesänkor för lägre temperaturer (i samarbete med SIND/E) X

Optimeringsmodeller för systemoptimering vid spillvärmeutnyttjande. I modellerna bör hänsyn tas till såväl spillvärmekällor som överföringsnät och installationssystem. X X

Identifiering och analys av utvecklingshinder (i samarbete med SIND/E och BFR). X X

Marknads- och prisundersökningar samt betydelsen av ändrade prisrelationer. X X

Jämförande kalkyler över alternativa processlösningar för utvinning, överföring, distribution och lagring av spillvärme. X X X

Utredning av möjligheterna till ökat spillvärmeutnyttjande med hjälp av energilagring. X X

Utredningar rörande stora värmepumpars roll i spillvärmesystem (i samarbete med STU) X X

Systemanalys för olika industribranscher. Studium av möjligheterna att separera spillvärme vid olika temperaturnivåer, utnyttjning av lågtempererade värmesystem inom industrierna. X X

650 Bilaga 5 SOU l977:6l

il Produktionsanläggningar 78/79 79/80 80/81

Utredning om möjligheterna till anpassning av befintliga kärnkraftanläggningar och nya fossila kraftverk för samtidig värme- och elproduktion. X X X

Processanalys med systemutformning för spillvärmeuttag från industrin inkl ev lagring. X X

Undersökning av möjligheterna till demonstationsanläggningar vid industrier (i samarbete med SIND/E) . x x

III Stora regionala och lokala trans- IV portnät. Lokal distribution

Utveckling av idag använd teknik mot andra temperaturnivåer, tryck och överföringsavstånd. X X X

Utveckling av billiga, korrosionssäkra, markförlagda stora ledningar (ev envägs-). X X X

Utredning av potentiella miljöeffekter X

Undersökning av möjligheterna till demonstrationsanläggningar (i samarbete med SIND/E). X X

Utredning av värmeöverföring i bergtunnlar X X X

Utveckling av billiga, korrosionssäkra ledningar som kan läggas direkt i mark, användas för kombinerat värme- och tappvattensystem etc (ev i samarbete med BFR). X X X

Undersökning av möjligheterna till demonstrationsanläggningar (i samarbete med SIND/E och BFR). X X

Bilaga 5 651 SOU 1977: 6!

Värmemätning och framtagning av Systemanalys specifikationer för värmemätutrustningar, statistik och attitydundersökningar för utbyggd värmemätning (i samarbete med BFR och STU).

VI Värmelagring Utveckling av metoder för central dygnslagring. lnverkan av energilagring på anläggningars drifttillgänglighet Utveckling av metoder för säsonglagring VII Övriga användningsområden

Utredningar rörande möjligheterna att använda lågtemperaturvärme för odling

Plan för NIC-programmet NYA BRÃNSLEN

SOU 1977:6]

Innehållsförteckning sid GRUNDIDE OCH AVGRÄNSNING 657

ENERGIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG 659

MARKNAD 661

DISTRIBUTION 663 4.1 Fasta bränslen 663 4.2 Flytande bränslen 664 4.2.1 Metanol 664 4.2.1.1 Långsiktsbedömning 666 4.2.1.2 Insatsbehov 676 4.3 Gasformiga bränslen 680 4.3.1 Ammoniak 680 4.3.2 Väte 680 4.3.2.1. Långsiktsbedömning 681 4.3.2.2 Insatsbehov 684

MEDELSBEHOV 687

1: NE:s projekt 689 Bilaga pågående

SOU 1977: 61 657

1. GRUNDIDE OCH AVGRÄNSNING

Grundidên med NE-programmet Nya bränslen är att samla all sådan verksamhet som hänförs till användning av fasta, flytande och gasformiga bränslen. Programmet kommer att bestå av två huvuddelar, nämligen marknad och distribution. I programmet ingår inte att studera hur råvarorna för nya bränslen (torv, kol, skiffer m fl) framställs, gränsen utgörs i stället av den omvandlingsprocess som leder till ett användbart bränsle.

SOU 1977: 6] 659

2. ENERGIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG

bidrag, utöver det som respektive råvara ger, Något genuint kommer inte att lämnas till energiförsörjningen. Däremot kan ett bidrag till det energipolitiska målet, att kunna konvertera primärenergin till förädlade energislag anpassade till användarnas behov (prop 1975:30, sid 445) förutses.

SOU 1977: 61

3. MARKNAD

Inom flera NE-program studerasnñjligheten att producera energi från olika råvaror, såväl ändliga som oändliga. Dessa studier kommer att ge kunskaper om det möjliga bidraget till landets framtida energiförsörjning med hänsyn till råvarutillgång, tillgänglig teknik för omvandling, miljörestriktioner m m. Det kommer däremot inte att vara möjligt att inom alla NE-program ange i vilken slutlig form (av flera tänkbara) energin erbjuds till slutlig konsumtion inom industri-, transport- eller övrigsektorn. Härigenom blir frågan om vilka kvantiteter och kvalitéer det är lämpligt att producera inte tillräckligt belyst. För att genomföra denna jämförelse mellan vad som å ena sidan är möjligt att och å andra sidan lämpligt att producera beproducera höver omfattande studier av framtida energimarknader genomföras. Den marknad som här analyseras är bränslemarknaden inkl motorbränslen (år 1985 och 2000), vilken tillsammans med elmarknaden och värmemarknaden kan sägas utgöra den samlade energimarknaden. Bränslemarknaden förutsätts, i inledningen av studien, bestå eller komma att bestå, av följande bränslen:

Kommersiella bränslen Nya bränslen Fasta: kol, ved kol, torv, skiffer biomassa, skogsavfall hushållsavfall industriavfall Flytande: motorbrännolja metanol och övriga eldningsolja alkoholer fotogen metylbränsle bensin andra syntetiska petroleumprodukter hydrazin

662 Marknad

Kommersiella bränslen Nya bränslen Gas- stadsgas väte, naturgas formiga gasol syntetisk naturgas ammoniak metan andra mellan- och lågvärdesgaser gasol

Studiens målsättning är att med utgångspunkt bl a från givna bränslekonsumtionsprognoser för Sverige år 1985 respektive 2000 utvärdera vilka realistiska marknadsstorlekar varje slag av nytt marknadsföringsbart bränsle kan få. Prognoser för den maximala marknaden, dvs där hänsyn tas till att el- och värmeenergi i många tillämpningar kan substitueras med bränsle vid dessa tidpunkter görs också för varje nytt bränsleslag.

Prognoser för Sveriges totala energikonsumtion år 1985 respektive 2000 har presenterats av EPU i SOU 1974:64. En ny utredning med samma syfte görs för närvarande och de prognoser avseende bränslekonsumtion som läggs fram i detta material kommer att utgöra grunden för de mer specificerade bränslekonsumtionsprognoserna.

sou 1977:61

4. DISTRIBUTION

Den huvudsakliga grundidên med denna programdel är att identifiera och söka undanröja sådana utvecklingshinder som förenas med introduktion av nya bränslen och/eller nya distributionsformer.

Generellt gäller att i de fall ett nytt bränsle samtidigt genomförs omär en ny energiråvara, exempelvis kolpulver, fattande distribution och konsumintegrerade (produktion, tion) utvecklingssatsningar inom det aktuella råvaruatt i de fall ett nytt bränsle programmet. Analogt gäller inte är en ny energiråvara, exempelvis metanol eller väte, behöver den integrerade satsningen göras inom detta program.

Nya bränslen kan distribueras i fast, flytande eller gastillstånd. De bränslen som är och kan bli aktuella formigt för kan hänföras till någon av dessa grupper. Vid Sverige denna används det för bränslet naturliga tillklassning väte till ståndet som vägledande (exempelvis flytande gasformiga bränslen).

4.1 Fasta bränslen

som saknar motsvarighet i andra NE-pr0- Inga nya bränslen, förutses. Däremot kan nya distributionsformer aktugram, aliseras med en tänkbar tillämpning för flera fasta energiråvaror. Sådana former kan vara pulver, pellets, briketter, slurry (blandning av vanligen olja/vatten och kol) m fl. Inledningsvis behöver en kartläggning av distributionssätten där för- och nackdelar analyseras såväl genomföras avseende de ingående tekniska systemen som den infrastruk-

664 Distribution SOU 1977: 61

turella påverkan vid en storskalig introduktion av exempelvis pulveranläggningar.

4.2 Flytande bränslen

De flytande bränslen som kan bli aktuella är främst metanol på kort sikt (10 år) och syntetiska petroleumprodukter på medellång sikt.

Framställning av syntetiska studeras petroleumprodukter inom respektive råvaru-program och förutses inte f n behöva ytterligare studeras inom detta program.

Väteperoxid och hydrazing kan inte med känd teknik produceras till rimliga kostnader. Speciellt hydrazin är på grund av sin giftighet mycket ur säkerhetssvårhanterligt synvinkel. Någon bredare användning är därför osannolik och insatser ej motiverade.

4.2.1 Metanol

Målet för verksamheten är att få grundliga belysningar av alternativa möjligheter att producera metanol i stor skala för en framtida svensk marknad. Med produktion av metanol avses antingen förädling av importerad råvara som naturgas, svavelrik, tjock återstodsolja, framställd vid våra raffinaderier, ocn kol eller omvandling av svenska fossila råvaror som skiffer och torv samt av förnyelsebara biomassor (ved, avfall).

Vid en möjlig introduktion av metanol som motorbränsle skulle vid en bensinförbrukning på 5 miljoner m3 (EPU lägre

alt 1985) cirka U,7 miljoner m3 bensin ersättas

av drygt

l miljon m3 metanol. Detta motsvarar

drygt 2 Z av den totala energikonsumtionen och 14 Z av motorbensinkonsumtio-

nen. Härtill kan läggas m3

upp mot 100 000 för drift av bussar i storstadstrafik

och upp mot 300 000 m3 för kemisk

industri (mot slutet av 1980-talet).

SOU 1977: 61 Distribution 665

Övriga potentiella metanolmarknader kan ännu inte kvantifieras, men består av kraftindustriella, processindustriella och födoämnesindustriella tillämpningar på några hund-

ratusen m3 metanol per år, vilken volym sannolikt inte nås

förrän senare på 1900-talet än motsvarande för motormarknaden.

För närvarande finns produktionskapacitet på cirka 13 Mt/år i hela världen. Kemisk industri förbrukar nästan alla metanol (i Sverige år 1976 cirka 125 000 t/år) som råvara för plaster, lim etc och förbrukningen väntas fortsätta att öka. Råvara för metanol är till drygt hälften naturgas och därefter nafta och tjocka oljor, som tidigare av kostnadsskäl föredragits framför kol. Omfattande satsningar görs nu utomlands, främst i USA men även i Västtyskland, Storbritannien och Sydafrika, för att använda kol och utveckla tekniken.

I syfte att undersöka förutsättningarna att introducera metanol på den svenska marknaden bildades i mars 1975 Svensk Metanolutveckling AB (SMAB) ägt till 60 Z av staten genom Berol Kemi AB och till 40 Z av AB Volvo. Staten tillskjuter 14 miljoner och Volvo 6 miljoner kronor. SMAB ska inom ramen för den antagna verksamhetsplanen undersöka drift av Ottomotorer (bensinmotorer) med dels ren metanol och dels med blandningar av metanol och bensin som driftmedel. Även drift av dieselmotorer med ren metanol skall undersökas.

I Västtyskland genomför Volkswagen liknande program och även i Holland och USA bedrivs undersökningar. Samarbetsgrupper och kontakter har skapats för informationsutbyte.

666 Distribution S()[Jl977:6l

4.2.1.1 Långsiktsbedömning

Utvecklingsmöjligheter - motormarknaden

Gemensamt för alla åtgärder, som satts in i olika länder efter oljekrisen 1973, är att de syftar till att introducera energiformer som i huvudsak ersätter tung eldningsolja jämte i viss utsträckning lätt eldningsolja för villauppvärmning.

På lång sikt kan man således förvänta sig att raffinaderierna får en ökad efterfrågan på kommunikationsbränslen i form av bensin, jetbränsle och medan konsumdieselolja, tionen av tunga fraktioner beräknas stagnera. Genom den petrokemiska industrins expansion kommer även efterfrågan på nafta att öka behovet av lätta fraktioner i konkurrens med bensin och medan konkurrensen jetbränsle, om dieseloljefraktionen, beroende på annan värmedistribution än lätt eldningsolja, ej blir lika markant.

En tänkbar utveckling är att dieselmotorerna ökar i förhållande till Ottomotorerna med brist på dieselolja som följd. Den lättare, tystare och billigare Ottomotorn föredras dock i personbilar av de flesta.

Raffinaderierna kan kompensera den ändrade efterfrågebilden genom att i allt mer ökad omfattning kracka tyngre fraktioner till lättare sådana såsom skett i USA men som i Europa skulle kräva stora investeringar. I det långa perspektivet kan det bli allt svårare att tillfredställa behovet av kommunikationsbränsle, särskilt högoktaniga, om ej andra basråvaror än råolja åtminstone delvis kan ersätta bensin, jetbränsle och dieselolja. Utvecklingen kommer sannolikt också att väsentligt öka prisspannet mellan lätta och tunga fraktioner på grund av de allt dyrare omvandlingsprocesser som måste tillgripas, särskilt vid samtidiga

Distribution 667 SOU 1977: 61

krav i bensinen. Vid en allmän brist på lägre blyhalter med insats av alternativa bränslen kommer även på råolja underskottet fraktioner att bli mest framträdande. på lätta

Det verkar inte sannolikt att våra komunikationsmedel under 1900-talet kan få en motorutrustning som förlitar i väsentlig omfattning på något annat än ett lätt hansig bränsle, varför en lämplig ersättning bör terligt flytande sökas, som i princip kan arbeta i nuvarande motorkonstruktioner. Bränslet bör dock också passa de nya effektivare drivsystem, som är under utveckling, såsom Stirling-, Rankinemotor, gasturbin, spaltgasmotor, bränslecell/elmotor, av vilken den senare anses vara den på sikt bästa.

Bland alla undersökta bränslen förefaller metanol ha de bästa förutsättningarna. Den kan framställas i stor skala med naturgas, kol och tunga petroleumfraktioner som råvara. I princip kan alla råvaror som innehåller organisk substans användas som utgångsmaterial för framställning av den synsom erfordras för metanolproduktion. Användningen av tesgas svavelrik återstodsolja som råvara kan hjälpa både balans mellan tunga och lätta fraktioner och problemen med produktion av lågsvavliga oljor.

Metanolen kan i vissa proportioner blandas med bensin och höjer då väsentligt blandningens oktantal (såväl RON som

MOM1), vilket möjliggör ett blyfattigt eller blyfritt

bränsle med tillfredsställande egenskaper. Det kan även användas i ren form i våra bensinmotorer, om dessa modifieras.

Hittills utförda försök visar, att även dieselmotorer kan drivas med blandningar av diesel och alkoholer eller med ren metanol försedd med tändningsaktiverande tillsatser.

1) RON Research-oktantal II Motoroktantal MON

668 Distribution SOU 1977: 61

Mest lovande är dock ett dubblerat bränslesystem med ren metanol som grundbränsle i systemet. Detta start möjliggör och tomgångsdrift på dieselbränsle, medan tillskottseffekt vid belastning sker genom metanolsystemet.

I fall samtliga kan man genom renare avgaser uppnå en avsevärt minskad miljöpåverkan.

En nackdel är metanolens lägre energiinnehåll, vilket i volymhänseende innebär en nära fördubblad förbrukning per mil i förhållande till bensin. Detta vid gäller användning av ren metanol i nu tillgängliga medan bensinmotorer, bättre värden kan påräknas i för metanol specialkonstruerade motorer. Vid av metanol och bensin blandningar upp till 15-20 Z har utförda försök av Volkswagen och SMAB visat att förbrukning i liter per mil ej ökar i proportion till blandningens utan lägre energiinnehåll en viss verkningsgradsvinst kan göras.

Konsumtionen av petroleumprodukter var 1976 33,1 miljoner

m3. Av dessa förbrukades 4,6 miljoner m3 som bensin och

3,1 miljoner m3 som övriga drivmedel

(dieselolja, flygbränsle och motorfotogen samt motorbrännolja).

Vid användning av metanol som motorbränsle skulle man under normala förhållanden kunna dels blanda in 15-20 Z i bensinen och dels kunna låta allmänna dieseldrivna komunikationsmedel i storstadsregionerna och t ex gruvtruckar under jord, använda ren metanol som bränsle i miljöförbättrande syfte.

Man skulle då få en förbrukning, baserad på 1985 års prog-

noserade konsumtion (EPU - lägre) m3 motor-

på 5 miljoner

bensin, av drygt 1 miljon m3 metanol, vilket torde inne-

bära en besparing av cirka 0,7 miljoner m3 bensin. Detta

motsvarar cirka 2 Z av den totala och oljekonsumtionen

sou 1977; 51 Distribution 669

över 14 Z av bensinförbrukningen. En minskning av bensinförbättrar försörjningsläget på nafta för vår förbrukningen petrokemiska industri i motsvarande grad.

Eftersom utvecklingen av alternativa energikällor utom metanol även ökar tillgången på dieselolja, kan man i framtiden räkna med en viss övergång till dieseldrivna bilar, som också drives på av dieselmotorns högre verkningsgrad. Om man samtidigt utvecklar metanol som motorbränsle, kan en ännu bättre balans mellan de flytande bränslena erhållas.

Har man inom landet tillgång till såväl råvara som produktionsresurser för framställning av metanol, kan man under krisförhållanden, avspärrning och krig genom en förhållandevis enkel ombyggnadssats till rimlig kostnad för gängse motorer (både diesel och bensin) omställa ett begränsat antal fordon för drift med ren metanol, dvs så många som

avses ha förbrukning av 0,5 miljoner m3 ren bensin eller

diesel. Metanolen skulle i en beredskapssitutation åtminstone delvis kunna ersätta gengasen, som för de stora diesellastbilarna knappast är ett möjligt alternativ.

Emedan det tar tid att få tillräckliga kunskaper och erfarenheter om metanol som motorbränsle och då projekteringsoch byggandetiden för en metanolanläggning är omkring 4 år, kan inblandning av metanol i större skala ske tidigast om 5 ä 6 år, medan en metanolförsörjning, baserad på inhemska råvaror, ligger minst 10 år fram i tiden.

Tiden efter beslut för anpassning av bilar och distributionsapparat till metanolhaltigt bränsle och tid att få tillräckligt antal att basera en inhemsk produktion på, tar minst 10 år, varför en allmän introduktion normalt inte kan göras förrän vid slutet av 80-talet.

670 Distribution SOU 1977: 61

Det finns goda skäl, på grundval av nu kända omständigheter för antagande att man genom inblandning av metanol i bensin redan under normala förhållanden skulle dels kunna finna en lösning på de tekniskt-ekonomiskt stora problem som bensinproduktionen med sänkt blyhat står inför, dels kunna uppnå avsevärda miljömässiga fördelar i form av renare avgaser med blyfritt bränsle, dels har man vid eventuell produktion av metanol inom landet ett bättre utgångsläge inför en krissituation, då ett antal fordon efter enkel komplettering av motorerna kan drivas med ren metanol, om man så finner lämpligt med hänsyn till tillgången på olika flytande bränslen.

- Utvecklingsmöjligheter övriga marknader

För användning av metanol för nuvarande tillämpningar inom kemisk industri väntas fortsatt i området ökning 5-10 Z per år. Detta innebär en fördubbling av den svenska

förbrukningen från nuvarande cirka 150 000 m3 per år

(’120 000 t/år) till närmare 300 000 m3 per år mot slu-

tet av 1980-talet. Sker utvecklingen i hela Norden på samma sätt mer än fördubblas talen.

Metanol har i utländska studier givits en potential som extremt miljö- och produktvänligt bränsle i industri och vid toppkraftgenerering i gasturbiner, då också hög verkningsgrad och enkel buffertlagring är ytterligare plusfaktorer. Eftersom konkurrerande bränslen är naturgas, gasol och svavelfattiga lätta destillat måste metanolen vara tillverkad ur billigare råvara. Rätt storleksordning

på maximal potential i Sverige torde vara 100 000-tal m3,

men tillämpningen synes sakna aktualitet f n på grund av prisrelationerna.

Metanol som bärare av reduktionsgas har givits hög potential i nämnda studier. Orsaken i att ligger syntesgas/väte kan framställas ur metanol med högre verkningsgrad än ur

Distribution 671 sou 1977; 51

metan eller andra kolväten och att i vissa fall metallkoks till en del kan ersättas förutom att positiva urgisk miljöeffekter erhålls. Eventuell potential under svenska förhållanden har ännu inte kunnat bedömas men rätt stor-

leksordning torde vara högst l00 000 m3.

Metanol som råvara i petrokemisk industri är en idé att från gas, kol, biomassa etc i stället för från nafta komma till olefiner. Dess eventuella tillämpning är mycket långsiktig och har ännu inte kunnat bedömas, men erbjuder ett stort fält med många möjliga syntesvägar.

För metanol som substrat för mikrobiell proteinframställning finns flera planerade projekt varav ett i Norden (Norprotein/Marabou - Norsk Hydro) för 100 000 t/år protein, vilket kräver cirka 200 000 t/år metanol. En anläggning håller nu på att byggas i England.

lnförandescenario - tranSp0rtS € kt0rn

Bakgrund:

En introduktion av metanol i större skala under normala förhållanden måste planeras med utgångspunkt från befintlig och kommande motorpark och bilden av denna är minst sagt komplex. Utvecklingen på ottomotorsidan är motsägelsefull och f n svår att överblicka, då utvecklingen internationellt måste beaktas.

Tidigare utveckling mot effektivare motorer med högre kompression och krav på allt högoktanigare bensin förutsatte tillsatser av oktantalhöjande additiv utan begränsningar och en riklig tillgång på bensinkomponenter. Dessa förutsättningar existerar inte längre på grund av miljöfaktorer och tilltagande knapphet på bensinkomponenter.

672 Distribution

i USA har under Utvecklingen trycket av miljökraven gått mot sänkning av kompressionen för att möjliggöra drift med bensin blyfri med 91 ä 92 RON och katalytisk avgasrening. Detta har dock gått ut över både i motor verkningsgrad (och skulle utan avgasrening lett till oönskade högre emissioner) och vid raffinering men har varit med möjligt de stora motorer, som vanligen används i USA-bilar och med den uppbyggnad av raffinaderierna som finns i USA. Dessa möjligheter finns sett inte generellt i Europa. I Västtyskland, där blysänkningsprogrammet gått längst, förbrukas nu en överproportionell del av högoktankomponenter i Europa. Den närmaste utvecklingen på motorsidan ter sig mot denna bakgrund oviss.

Det tycks som en metanolblandad bensin skulle en erbjuda lösning på dessa problem och möjliggöra fortsatt användning av små, effektiva motorer även då blyhalten kraftigt sänks eller helt elimineras. av metanol-bensin- Användning blandning torde ge snabbaste vägen att till gå över nytt bränsle och också möta kraven på anpassning av metanolproduktionen till en kraftigt ökad konsumtion. Parallellt med detta kan en idealisk motor för ren metanoldrift utvecklas för i första hand lokalt bundna fordon såsom bussar i storstadstrafik, taxi, tjänste- och servicebilar etc.

Införande av metanol leder emellertid till en del materialproblem i befintliga och nu tillverkade bilars bränslesystem och också i en del motorer om bly helt elimineras. Införandet måste därför under normala förhållanden ske successivt och i den takt som nyproduktion av bilar anger och med start först ett par år efter det applikationsproblemen blivit säkert kartlagda. måste Övergångsperioden då bli lång, bortåt 15 år om inga uppmuntrings-/tvångsåtgärder skall tillgripas. Med hänsyn till bil- och bränslehandelns internationella karaktär är det givetvis önskvärt att vid en

sou 1977:61 Distribution 673

metanolintroduktion för allmänt bruk en europeisk samordning kan åstadkommas. Problemen i kontakterna med andra länder blir minst om introduktionen startar med metanolbensinblandningar.

För att metanol under normala förhållanden skall komma till användning måste den framstå som attraktiv för konsumenten och därmed också indirekt för biltillverkaren. Oförändrad körekonomi, körbarhet och säkerhet med god tillgänglighet på bränsle måste sökas under skärpta miljöoch verkningsgradsmässiga förutsättningar. Bränslekostnaden bestäms till stor del av beskattningen, som f n klart missgynnar metanol eftersom skatten beräknas på volymbas och inte efter energiinnehåll. Lika skatt per energieenhet bör i första hand införas och därtill kan övervägas om övergången skall uppmuntras genom lägre skatt på metanol. Alternativet torde vara lag om tvångsinblandning motiverad av synpunkter på tryggare försörjning, som ju egentligen har varit startanledningen för nu pågående arbeten.

Mot denna bakgrund presenteras nedan ett tänkbart schema vid introduktion av metanol.

År 1976 - 90

Fast underlag för genomförbarheten skall enligt planerna föreligga i slutet av 1978. Efter slutet (år 0) i frågan bör introduktionen starta några år senare med en provperiod på ett par år. Av distributionsskäl måste introduktionen starta i avgränsade regioner, t ex storstadsområden, och med lokalbundna bilparker som materialmässigt måste anpassas. Den begränsande faktorn för ökningen av introduktionstakten kommer att vara tillgången på metanol, som under denna tid måste importeras. Det motorbränsle som skall saluföras beräknas bestå av 18 Z metanol, 2 Z högre alkoholer och 80 Z bensinbas. Vid slutet av perioden, då

674 Distribution S()lJl977:6l

bensinförbrukningen enligt prognoser skulle ha nått 5 mil-

joner m3, kan man täcka upp till hälften av förbrukningen

med metanolblandad bensin. Vid denna tidpunkt bör en svensk produktion med en första etapp med kapacitet på cirka

600 000 m3 metanol vara i gång för att inte importbehovet

skall bli orimligt.

År 1990 - 95

I början av perioden täcks behovet av den inhemska produktionen och mot mitten av perioden bör en andra etapp i egen produktion starta. Man kan då överväga om särskilda åtgärder skall göras för ombyggnad av resterande cirka 20 Z av motorerna; i annat fall drar övergångsperioden ut över periodslutet. Under periodens senare del bör utvecklade Ottomotorer för drift med ren metanol och modifierade dieselmotorer för drift med diesel + metanol komma fram och ytterligare krav på produktionskapacitet kan uppstå vid slutet av perioden.

Förhållandena under dessa båda perioder exemplifieras i nedanstående diagram.

Efter år 1995

Inhemska råvaror bör ha kommit till användning för metanolproduktion i stor skala. Samtidigt bör nya drivkoncept med väsentligt bättre verkningsgrader (bränslecell/elmotor) än de nuvarande komma i bruk. Vilken nivå den inhemska produktionen respektive vilken grad av ersättning av bensin med alkoholer kan nå vid år 2000 och därefter är idag svårt att på ett meningsfullt sätt bedöma. Takten i svenskt utvecklingsarbete och ovisshet i kapitaltillgång så långt fram i tiden inverkar också.

sou 1977: 6] Distribution 675

tusen J m3

k _- 4/

| -- ‘=5 1.200

— 1.000 __.ø-

800-

600 ~

A7’

d

jl~@

I@

- › A - - == o . 5 a 10 12 14 O N å År efter beslut

Kurva (1) Teoretiskt möjlig metanolkonsumtion i personbilar om alla nya från årsklass 0 materialmässigt tå] metanolbensinblandning men i övrigt har dagens motorer anpassade till drift med metanoi-bensinblandningar. Ombyggnad av äldre biiar i lokalbundna bilflottor. Kurva (2) D:0 med korrektion för viss tröghet i genomslag för alla bilmärken. Kurva (3) Skisserad metanolintroduktion. Kurva (4) Skisserad inhemsk metanolproduktion.

676 Distribution SOU 1977: 61

4.2.1.2 Insatsbehov

Beskrivning

Insatserna för det tidiga utrednings-/utvecklingsskedet i ovanstående program avses att uppläggas och bedrivas på följande sätt:

I: Kartläggning av nuvarande och framtida möjliga bild för metanol och högre alkoholer m m med avseende på marknader, råvaror, produktion och produktionsteknik. Detta arbete blir i huvudsak färdigt under l977.

II: Utredning av svenska förutsättningar för försörjning med metanol jämte additiv i stor skala på kort och lång sikt utgående

dels från importerade råvaror såsom naturgas, vakuumåterstodsolja (från råolja vid svenska raffinaderier) och kol,

dels svenska råvaror såsom fossil torv och skiffer och förnyelsebara vedavfall, halm, sopor och energiodlad ved.

III: Preliminära projektstudier utförs genom uppdrag till ingenjörsfirmor för de på kort sikt tillgängliga råvarorna naturgas och återstodsolja, för vilka tekniken är känd och redan tillämpad i stor skala. Studierna skall ge god uppfattning om investeringsoch tillverkningskostnader för metanolproduktion.

Motsvarande studier med kol respektive svenska råvaror utförs så snart tillräckligt underlag föreligger, dvs då möjlig processteknik och kostnader för dessa råvaror utretts. Detta fordrar relativt

SOU 1977: 61 Distribution 677

långvarigt utvecklingsarbete som bedrivs av de med metanolgruppen parallellt arbetande planeringsgrupperna inom NE.

Användningen och produktionen av metanol studeras för normala förhållanden men belysning skall också göras av metanolens roll i motorbränsleförsörjningen under krisförhållanden som alternativ/k0mplement till gengas och av produktionsmöjligheterna under sådana förhållanden.

Tillsammans med applikationsundersökningarna angående metanol som motorbränsle kan systemberäkningar

utföras för normal- och avspärrningsförhållanden.

Kostnaden för tillverkning av metanol skall ställas mot dess värde som motorbränsle i olika motortyper och utfallet blir avgörande för om metanol kan användas under normala förhållanden och under normala kommersiella förutsättningar med hänsyn tagen också till miljöfaktorer.

Huvuddelen av ovanstående arbeten avses bli färdiga under 1977 men för svenska råvaror endast i form av konkreta utvecklingsplaner. Applikationsundersökningarna skall enligt planerna vara definitivt färdiga i slutet av 1978.

Utredningarna skall resultera i en insatsplan i en samlad långsiktsbedömning.

Problem och utvecklingshinder

Problemen på kort sikt blir att skaffa tillräcklig mängd importmetanol jämte additiv. Produktion och förbrukning i andra länder måste bedömas och förutsättningarna för en

678 Distribution SOU 1977: 61

ökad produktion i andra länder, i första hand kring Nordsjön (Holland, Storbritannien, Norge) baserad på Nordsjögas undersökas.

För svensk produktion baserad på återstodsolja finns knappast några tekniska hinder men naturgasbaserad produktion beror på om och när gas kan importeras.

Produktion baserad på svenska råvaror blir helt beroende på den takt utvecklingsarbetet bedrivs.

Applikationsproblemen för metanol som motorbränsle i moderna bilar bedöms överkomliga.

Distribution 679

Tids- och kostnadsplan

Nedan sammanfattas förslag till insatser baserade på erbjudanden från företag och utvecklingsbolag.

1977/78 1978/79 Programledning och administration, 350 500 allmänna studier Utredning av global metanolproduktion/applikation Utredning ang metanol ur naturgas Utredning ang metanol ur tjockolja Utredning ang svenska metanol- 100 råvaror Utredning ang processteknik för 500 svenska råvaror Kostnader för dagens teknik, vid 150 inhemsk produktion Utvärdering av alternativa produk- 100 500 tionsmetoder med dagens teknik Utveckling av ny teknik för hantering 2 000 av produktion av metanol Specifikation av svensk metanol- l O00 produktionsanläggning Totalt (kkr) l 200 4 000

680 Distribution J

4.3 Gasformiga bränslen

De nya gasformiga bränslen som kan aktualiseras är naturgas (separat NE-program) på kort sikt, syntetisk naturgas på medellång sikt, metan (f n ej studerat), väte och ammoniak. Underlaget beträffande utnyttjande av syntetisk naturgas och metan medger ingen bedömning för närvarande.

4.3.1 Ammoniak

Ammoniak har som bränsle många egenskaper som är jämförbara med metanols. Emellertid är ammoniak vid gasformigt normalt varför det tryck, är nödvändigt att använda tryckbehållare vid förvaring. Ammoniak är vidare genom sin och skarpa lukt giftighet så pass obehagligt att hantera, att det är tveksamt om det är acceptabelt som bilbränsle eller för uppvärmning av småhus. Kväveinnehållet gör, att man får räkna med ökad risk för av kväbildning veoxider. Eftersom ammoniak inte har några förpåtagliga delar framför förefaller metanol, det, mot bakgrund av beslutet att genomföra ett omfattande utvecklingsprogram på metanolområdet, inte motiverat att rekommendera några omfattande insatser med sikte på att så småningom införa en ammoniakekonomi. - För specifika ändamål exempelvis drift av lokomotiv, gruvtruckar och andra fordon tyngre kan dock ammoniak komma att utnyttjas som en förpackning för väte som används som bränsle för bränsleceller. (Ammoniak kan genom en enkel process i beståndsdelarna spjälkas kväve och väte.)

4.3.2 Väte

Energibalanspotential

Några beräkningar av besparingseffekter genom en framtida vätemarknad har ej gjorts. av väte som distri- Utnyttjande butionsform medför stora produktionsfördelar vid val av

SOU 1977: 61 Distribution 681

energiråvara, vatten och energi ur exempelvis olja, kol torv, biomassa, uran, vind eller sol. o- Ristrigutignsnomiska finns vid storskaligt utnyttjande av pipefördelar lines för överföring av stora energimängder i form av väte. Överföringsförlusterna är mycket små och investerings- och markbehoven är jämfört med exempelvis el, förhållandevis låga. Eonsumtignsfördelarna är uppenbara, då frigörande av energin som restprodukt endast ger vatten vid exempelvis en bränslecell som producerar el och värme. bedöm- Dagens ningar håller det dock för osannolikt att väte introduceras i någon omfattning före år 2000.

Nuläge

Väte används inte som bränsle av kraftindustrin för närvarande. Omfattande satsningar på utveckling av vätesystem har gjorts, pågår och planeras utomlands. I Sverige har AB Atomenergi på NE:s uppdrag aktivt följt den internationella ut- 1) vecklingen, bl a genom deltagande i IEA -Vätesamarbetet.

4.3.2.1 Långsiktsbedömning

Inledning

Traditionellt har kol till övervägande grad transporterats i kemiskt oförändrad form, medan exempelvis kärnenergi överförts som elektricitet. Man har ifrågasatt om det inte är rationellare att redan på ett tidigt stadium omvandla kolets energi till exempelvis syntetisk naturgas eller metanol. Användning av kärnenergi till att framställa vätgas ur vatten skulle medföra att kraftledningarna kunde ersättas av rörledningar, som vid stor kapacitet är vida mindre utrymmesoch kapitalkrävande än kraftledningar. Vätgasen skulle kunna användas direkt för uppvärmning, industriella processer, drift av förbränningsmotorer eller för lokal av generering elektricitet i bränslecellkraftverk. 1) International Energy Agency

682 Distribution SOU I977: 61

Karaktäristik av väte

Väte är mångsidigt användbart och kan utnyttjas för uppvärmningsändamål, i industriella processer, i förbränningsmotorer (i första hand i fordon) samt för elgenerering i bränsleceller. För fordonsdrift studeras möjligheterna att absorbera vätgasen som metallhydrider. Det stora energiinnehållet i förhållande till vikten gör att väte i flytande form kan koma att introduceras som flygbränsle, även om väteekonomin i stor skala inte skulle förverkligas.

Frågan om övergång till en s k väteekonomi har, som tidigare berörts, diskuterats intensivt på grund av de tilltalande egenskaper en sådan förefaller att få. Mycket av intresset koncentreras kring möjligheten att överföra energi till lägre kostnad och med mindre utrymmeskrav än vad som utmärker elektriska kraftledningar. I de intensivt exploaterade delarna av USA och Europa är det idag svårt att dra fram nya kraftledningar. Den lägre exploateringen i Sverige gör att dessa problem ännu så länge är begränsade till storstadsområdena. Av samma skäl dröjer det innan de överförda effekterna når sådana värden att en - idag - till att överföra via hypotetisk övergång energi vätgas i rörledningar skulle vara ekonomiskt motiverad. Kostnaden för distribution av väte i flytande form eller lagrad i metallhydrider är idag oacceptabel utom för vissa specialområden.

Några principiella svårigheter att åstadkomma säkerhetsmässigt acceptabla vätesystem förefaller inte finnas. Brandoch explosionsrisk vid användning av stadsgas bestäms till stor del av väteinnehållet (omkring hälften).

Befintliga naturgasledningar (dock ej plastmaterial) kan troligen utnyttjas för överföring av vätgas med små modifieringar. Detta innebär, att en övergång kan ske, då natur-

sou 1977: 61 Distribution 683

i USA och Europa har sinat, förutsatt att vätgaskällorna gas då kan produceras på ett ekonomiskt sätt. Tidpunkten för detta ligger med stor sannolikhet efter sekelskiftet. Som bekant finns idag inget riksomfattande gasnät i Sverige. Stadsgasnät finns idag i ett tiotal svenska städer.

Vätgas kan produceras på många sätt. Möjligheterna att utnyttja råolja som råvara förefaller ointressant på lång sikt, eftersom måttliga fördelar skulle vinnas med en sådan konvertering. Framställning av vätgas med hjälp kunna om man därmed skulle kunna av kol skulle motiveras, utnyttja ett redan befintligt gasnät. Detsamma torde gälla om torv, skiffer, avfall eller biomassa används som råvara.

Vid dagens teknik värderas elkraft betydligt högre än används för att bränslen, vilket beror på att bränslen med stora förluster - elström. Kraftverken är generera vidare mycket kapitalkrävande. Idag och under resten av detta sekel är det därför osannolikt att elkraft skulle användas för att i stor skala producera väte. Elektrolys av vatten är dock en enkel och ren_met0d för att erhålla vätgas. Om elektrolysörer/bränsleceller utvecklas, som med hög verkningsgrad kan omvandla elström till syre/väte och åter till elström, kan energilagring med hjälp av väte bli ett intressant alternativ. Idag torde ca 50 Z verkningsgrad kunna uppnås för en lagringscykel, men det kan ligga inom det praktiskt möjligas gränser att komma upp till cirka 80 Z totalverkningsgrad.

Direkt spjälkning av vatten i kärnreaktorer av högtemperaturtyp är på lång sikt en intressant möjlighet. Under sådana förhållanden kunde det eventuellt bli motiverat att nationellt gasnät enbart för detta ändamål. bygga upp ett

684 Distribution S()lJl977:6l

Det hävdas ofta att väte i motsats till fossila bränslen är ett vars miljövänligt ämne, enda förbränningsprodukt är vatten. Detta är naturligtvis bara en del av sanningen. Luftföroreningar och andra negativa miljöeffekter från de primära energikällorna kvarstår eller t 0 m ökar. Speciellt kommer ett intensifierat användande av kol och andra orena fossila bränslen att medföra betydande miljö-

problem. Många av de hittills föreslagna termokemiska

processerna för framställning av väte är också potentiellt miljöskadliga. Möjligheterna att hålla de miljöskadliga produkterna under kontroll bör dock ha bättre förutsättningar vid stora centrala anläggningar för vätgasproduktion än för lokala kraftverk knutna till industrier eller stadsområden.

Sammanfattningsvis torde införande av vätgassystem bli aktuellt i dagens naturgasländer, innan det kan motiveras i Sverige. Om naturgas introduceras i Sverige - vilket idag är högst osäkert - kommer Sverige i samma situation som dessa länder. Skulle Sverige välja att introducera naturgas finns möjligheten att inom landet, år omkring 2000, framställa syntetisk naturgas ur exempelvis torv. En sådan även att händelseutveckling medger Sverige, något eller några tiotal år senare, konverterar samma distributionssystem för transport av väte, sannolikt producerat i de vind-, våg- eller solenergirika delarna av jorden. Under dessa förhållanden är det f n inte motiverat att lägga ned några omfattande resurser på utveckling av vätesystem för svenska förhållanden. Den internationella utvecklingen bör dock följas noga.

4.3.2.2 Insatsbehov

Allmänt

Av långsiktsbedömningen framgår, att man för de system, som faller inom planen, först sikt - efter på lång sekel-

sou 1977:61 Distribution 685

skiftet - kan förutse någon väsentlig inverkan på energiförsörjningen. Detta förhållande, liksom omständigheten att det uppenbarligen finns erfarenheter som kan sammanställas ur tidigare projekt, leder till att verksamheten bör inledas på en låg nivå för att senare - om så befinns motiverat - ökas.

Insatsområden

Systemstudier

Inom IEA planeras f n genomförandet av s k assessmentstudier för de deltagande länderna. Dessa studier skall leda dels till kunskap om en eventuell vätemarknads storlek och tidsperspektiv, dels till ökad kunskap om begränsande villkor och problem vid denna introduktion. Sverige bör delta i dessa arbeten.

Lagring

Några särskilda satsningar på utveckling av komponenter för vätelagring förordas ej för närvarande utöver en aktiv bevakning av den internationella utvecklingen.

Konvertering

Med huvudsyftet att följa de internationella satsningarna på detta område bör en svensk insats i samverkan med någon eller några utländska institutioner bedrivas. Förutsättningar för detta finns inom IEA och en tänkbar svensk partner är AB Atomenergi.

686 Distribution Tids- och kostnadsplan Nedan sammanfattas de ovan beskrivna insatserna. Aktiviteter 1977/78 1978/79 Programplanering 0,1 0,1 Systemstudier

SOU 1977: 61 687

5 . MEDELSBEHOV Ovan göres bedömningar för dels det sista året i innevarande treårsperiod, dels första året i nästa treårsperiod. Nedanstående mede1sbeh0v för he1a treårsperioden 1978/79- 80/81 baseras på dessa bedömningar. Ambitionsnivå 1 Härvid medges verksamhet huvudsakligen i enlighet med ovanstående p1aner. Ambitionsnivå 2 Denna nivå innehåller även specifikation av en prototyp och demonstrationsanläggning för inhemsk metan01pr0dukti0n och en mer omfattande processutveckling inom väte och metanol. Sammanfattning Utgifter i Mkr 1975/76-77/78 1978/79-80/81 Ambitionsnivå 1

Ambitionsnivå 2

688 Medelsbehov SOU I977: 61

Kommentar: För ambitionsnivå 1 fördelas beloppet 13,5 Mkr med ca 3 Mkr till väte och ca 10 Mkr till metanol.

För ambitionsnivå 2 är motsvarande ca 6 Mkr och ca 16 Mkr till väte respektive metanol.

Bilaga 1

- Projektförteckning Nya bränslen

NE:s pro- Projektnamn Projektledare jektnr Projektstödbelopp Stödmottagande institution

3561 011 Genomförande av utredning, Dir D Vendil planering och ledning av Svensk Metanolutveckarbeten för metanolproduk- ling AB tion Stockholm 300 000 kr

3561 021 Teknisk-ekonomiska studier Dir D Vendil av metanolanläggningspro- Svensk Metanolutveckjekt och metanolmarknader ling AB 375 000 kr Stockholm

3503 010 Den framtida bränslemark- Bo Andersson naden Svenska Utvecklings AB Åkersberga

3503 020 Svenskt deltagande i IEA- Göran Carlesson samarbete på väteområdet AB Atomenergi Studsvik

Plan för NE-programme: ENERGIPRODUKTIONSTEKNIK

SOU 1977: 61 693

Innehållsförteckning

sid

1. GRUNDIDE OCH OMRÅDESAVGRÄNSNING 695

. ENERGIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG 697

. NULÃGE 699

. LÅNGSIKTSBEDÖMING 701 4.1 Förbränningsteknik 701 4.2 Energilagring 703 4.3 Elektrokemisk energiomvandling 706 4.4 Övrig avancerad energiomvandling 709 4.5 Energisystemteknik 713

. INSATSPLAN 717 717 5.1 Förbränningsteknik 5.2 Energilagring 719 5.3 Elektrokemisk energiomvandling 719 5.4 Övrig avancerad energiomvandling 719 5.5 Energisystemteknik 720 5.6 Medelsbehov 720

Bilaga 1: NE:s pågående projekt 723

SOU 1977: 61 695

l. GRUNDIDE OCH OMRÅDESAVGRÄNSNING

Energiproduktionsteknik är det samanfattande namnet på sådana energiproduktionsrelaterade frågor som inte med fördel kan hänföras till något av NE:s övriga delprogram. Målsättningen för programmet är tvåfaldig. Dels skall sådan teknik utvecklas som är av värde eller är nödvändig för utnyttjande av de energikällor som ingår i NE:s övriga program, dels skall sådan teknik utvecklas som förbättrar hushållandet med energi inom det befintliga och planerade energiproduktionssystemet men som idag ej är kommersiellt intressant. Avgränsningsproblem finns dels gentemot övriga energiforskningsprogram och dels gentemot programmet energirelaterad grundforskning och vissa STUområden.

L,›:;=:=›.-J% :v3

SOU 1977: 61 697

2. ENERGIFÖRSÖRJNINGSBIDRAG

Om effektiviteten i det svenska energiförsörjningssystemet höjs med en procentenhet, innebär detta att ca 5 Twh frigörs för nya ändamål. Genom ny teknik, såväl vad avser komponenter som system, torde effektivitetsförbättringar motsvarande flera procentenheter kunna åstadkommas. Utveckling av nya metoder för lagring av energi kan medföra att de kontinuerliga energikällorna kan nyttiggöras i betydligt större utsträckning än vad som nu bedöms vara realistiskt. Det sistnämnda kan även åstadkommas genom andra systemtekniska åtgärder.

3 . NULÄGE

Energiproduktionstekniken är givetvis väletablerad vad avser komponenter och system som nu finns i drift. Den mer långsiktiga forskningen inom området som NE svarar för, gäller hittills främst förbränningsteknik och elektrokemi. Kraftindustrin och den tillverkande industrin svarar för utveckling och förbättring av komponenter och anläggningar med idag använd teknik.

SOU 1977:6] 701

F

4. LÅNGSIKTSBEDÖMNING

Programmet energiproduktionsteknik kan underindelas i delområden på olika vis. NE har valt följande sätt, dels med hänsyn till den disciplinära strukturen och dels med hänsyn till pågående verksamhet.

- Förbränningsteknik - Energilagring - Elektrokemisk energiomvandling - avancerad Övrig energiomvandling - Energisystemteknik

Utöver dessa delområden finns vissa allmänna frågor som hänföres till programmet. Förslag från allmänheten avseende nya energikällor, eller nya metoder för energiomvandling, är exempel på detta.

Förbränningsteknik

Verksamheten inom området Förbränningsteknik syftar till kunskapsutveckling rörande de grundläggande mekanismerna inom förbränning/förgasning samt till utveckling av nya tekniker för förbränning/förgasning av olika bränslen. Processer anpassade till bränsle hänförs till för ett detta bränsle relevant NE-program. Även i andra fall hänförs förbrännings-/förgasningsfrågan till bränsleprogrammen om detta medför fördelar.

Förbättringar av konventionella förbränningsprocesser kan

702 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

framför allt åstadkommas genom att förbränningsförloppet förbättras, och att dimensioneringen av anläggningarna förfinas, vad avser såväl värmetekn.sk som mekanisk dimensionering. Därigenom kan en något ökad verkningsgrad, lägre produktionskostnader samt en ökad livslängd erhållas, liksom en ökad valfrihet i bränslevalet.

Förbränningen kan ske med tillförsel direkt av bränsle, eller genom att bränslet förgasas i en separat förgasningsanordning. De grundläggande sanbanden är ännu inte helt kända för någondera. Speciellt gäller detta för de tekniskt viktiga bränslena. Dessa samband är nödvändiga för att modifieringar av nuvarande processer, och användning av okonventionella bränslen ska kunna vara möjlig inom en rimlig tid.

Värmeöverföringen från förbränningsprodukterna till arbetsmediet är mycket komplex. Dessa mekanismer måste tillsammans med strömningsfenomenen vara kända för att anläggningarna ska kunna dimensioneras optimalt. Förutom för konventionella anordningar, behövs ytterligare studier härvidlag för fluidiserade bäddar.

Livslängden begränsas bl a av korrosion och hållfasthetstekniska skäl. Såväl hög- som lågtemperaturkorrosion förekommer, med var för sig skilda mekanismer. Dessa är till stora delar okända, speciellt vid användandet av okonventionella bränslen.

Den miljöpåverkan som inrymmes i området förbränningsteknik är emission av koloxider, svavel och kväveföreningar, tungmetaller, biocider, sot och värme, samt aska. Emissionen kan begränsas åtminstone på tre sätt, genom en lämplig bränsleberedning, genom nya och förbättrade förbränningsprocesser, där bildningen av de farliga ämnena reduceras, eller genom reningsanläggningar efter produktionsanläggningen. De första sätten är att föredra, men alla

sou 1977; 51 Lfingsiktsbedémning 703

kräver ökade kunskaper om förbränningsprocessen, och ämnenas bildnings- och destruktionsmekanismer.

Koloxidemission begränsas genom fullständig förbränning, medan koldioxidemission är oundviklig i teknisk skala.

Svavel kan avskiljas vid bränsleberedningen, vid förbränningen, t ex i fluidiserad bädd, eller i rökgasreningsanläggningar.

Kväveföreningarnas bildningsreaktioner är delvis långsamma, varför deras mängd kan begränsas genom en lämplig förbränningsanordning, eller genom förbränning med rent syre.

Sotemissionen begränsas relativt enkelt, med lämplig förbränningsanordning eller genom rökgasrening.

Allt efter bränsleort förekommer även emission av andra skadliga ämnen. Definiering och oskadliggörande av dessa ämnen kräver ytterligare insatser.

Aska och slam från renings- och förbränningsanläggningar produceras i mycket stora mängder. Detta avfall deponeras i dag mestadels i naturen, vilket är klart oacceptabelt.

4.2 Energilagring

Med hjälp av energilagring är det möjligt att minska sambandet mellan energiproduktionens och energikonsumtionens tidsberoende. Den totalt producerade energin måste emellertid alltid svara mot den konsumerade energin med tilllägg för de förluster som uppstår vid distribution och lagring. För de flesta lagringssystem gäller att förlusterna ökar med ökande andel lagring. För de fall där energilagring inte öppnar möjligheter att utnyttja energi som eljest skulle bli outnyttjad. Innebär ökat utnyttjande av

704 Långsiktsbedömning SOU l977: 6I

energilagring därför ofrånkomligen att dem totala energiproduktionen måste ökas.

Energilagring är emellertid nödvändig för att bestående energikällor skall kunna bidra med en väsentlig del av energiförsörjningen. Flera av de bestående energikällorna har nämligen egenskapen att den möjliga utvinningen av energi fluktuerar avsevärt över år, månad, vecka och dygn. Om den installerade effekten i produktionsanläggningar för utnyttjande av sådana energikällor är högre än konsumenternas minsta effektbehov måste energiuttaget begränsas. En ökning av den installerade effekten i sådana produktionsanläggningar över denna nivå ger avtagande bidrag till energiproduktionen för att nå ett gränsvärde som ej kan överskridas utan energilagring.

Den följande diskussionen begränsas till energilagring i samband med elförsörjning. Tillämpningar av energilagring för värmeförsörjning behandlas i plan för NE-programmet FJÄRRSPILLVÄRME.

Energilagring i samband med elförsörjningen kan ske på produktionsnivå, i överföringssystemet eller hos konsumenterna.

I Sverige finns goda möjligheter att utnyttja vattenkraftmagasinen för energilagring på produktionsnivå. Omkring 1985 bör ca 40Z av årsenergin från vattenkraft kunna lagras och omfördelas under året. Möjligheterna att variera vattenkraftproduktionen inom dygnet kommer också att förbättras från ca 70/1202 år 1975 till 45/135% år 1985. Detta innebär att, med hänsyn till elproduktionen, installation av kompletterande anläggningar för energilagring inte är av samma intresse för Sverige som för länder med mindre goda möjligheter till energilagring i vattenmagasin.

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 705

På längre sikt kan emellertid ytterligare ökad energilagring vara fördelaktig för det svenska elproduktionssystemet. Detta förutsätter emellertid antingen en betydande ökning av elkonsumtionen från nivån 160 TWh/år eller en betydande andel fluktuerande energikällor i produktionssystemet.

De fördelar med hänsyn till elproduktionen som kan vinnas med ökad energilagring kan beroende på produktionssystemets sammansättning bestå i:

förbättrad ekonomi genom utnyttjande av anläggningar med låg rörlig kostnad för en större del av energiproduktionen.

ökade möjligheter att ersätta elproduktion baserad på ändliga energikällor med produktion baserad på bestående energikällor.

- förbättrad ekonomi och minskad primärenergikonsumtion genom minskning av start, stopp och varmhållningsförluster.

- förbättrad ekonomi som genom ökad tillgänglighet följd av minskade lastvariationer i produktionsanläggningar.

Energilagring i överföringssystemet eller hos konsumenterna kan innebära minskade överföringskostnader. Lagring på 30-50 kV-nivå förefaller att kunna ge de största vinsterna.

För korttidslagring på produktionsnivå finns kommersiellt tillgänglig teknik i form av pumpkraftverk och luftmagasinskraftverk. Båda typerna av anläggning kräver goda naturliga förutsättningar, men detta torde inte innebära någon avgörande begränsning i Sverige. För att ny teknik skall få tillämpning i Sverige krävs därför att denna

706 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

innebär lägre kostnader eller andra fördelar i jämförelse med pumpkraftverk och luftmagasinskraftverk.

Bland alternativa lagringsmetoder kan nämnas hetvattenlagring i värmekraftverk, avancerade ackumulatorbatterier, svänghjul, supraledande magneter, vätgasackumulatorer och pneumatisk lagring på havsbotten. Alla dessa system har potentiella möjligheter att bli ekonomiskt konkurrenskraftiga för vissa tillämpningar. Ytterligare forsknings- och utvecklingsarbete erfordras för att säkra ekonomiska bedömningar skall kunna göras.

Energilagring över längre tidsperioder ställer höga krav på låga lagerförluster och låga lagerkapacitetsberoende kostnader. I den utsträckning naturliga förutsättningar finns kan pumpkraftverk utnyttjas. Det kan f n inte bedömas huruvida alternativa metoder kan utvecklas för att medge långtidslagring av elenergi i stor skala till rimliga kostnader.

Elenergilagring på konsumentnivå kan ske i elektriska ackumulatorer eller i värmemagasin. Vid omfattande lagring på konsumentnivå kan behov av central styrning av lagringen uppstå för att möjliggöra optimal drift av produktionssystemet. Sådana reglersystem måste ha låg kostnad för att lagring på konsumentnivå skall vara ekonomiskt intressant.

4.3 Elektrokemisk energiomvandling

Med elektrokemisk energiomvandling avses här den direkta omvandlingen av kemisk energi till elektrisk energi, eller vice versa.

Nutida kemisk energiteknik utgörs till stor del av omvandling av den i bränsle lagrade energin till värme.

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 707

Värmet används sedan till uppvärmning av lokaler eller omvandlas genom värmemaskiner till mekanisk energi och elektricitet. Denna på värme baserade teknik betecknas ibland termokemisk energiteknik.

Termokemiska processer kan i framtiden emellertid komma att ersättas av elektrokemiska processer där så är möjligt. Det finns således anledning att särskilja området elektrokemisk energiteknik.

I många avseenden ger elektrokemisk teknik fördelar jämfört med konventionell termokemisk teknik. Några av de väsentligaste fördelarna är följande:

- Vid elektrokemiska förlopp utvecklas energi vanligen vid måttliga tryck och temperaturer. De fordrar således jämförelsevis billig utrustning.

- av eller vid elektrokemiska Verkningsgraden utbytet processer regleras ej av Carnots princip, varför högre värden kan uppnås med elektrokemiska energiomvandlare än med värmemaskiner. I bränsleceller t ex kan upp till 75-902 av energin i bränslet utnyttjas mot endast 30-402 i exempelvis förbränningsmotorer och konventionella kondenskraftverk.

- I en elektrokemisk är antalet framställningsprocess enhetsoperationer oftast färre än i motsvarande termokemiska process, vilket kan bidra till en höjning av verkningsgraden.

- Elektrokemiska har fördelar från processer miljövârdssynpunkt jämfört med termokemiska.

Vid en storskalig övergång till elektrokemisk teknik erhålles en påtaglig minskning av primärenergibehovet, (uppskattningsvis upp till 3% av 1973 års energitillförsel).

708 Långsiktsbedömning sou 1977: 61

En sådan övergång kan komma till stånd med början tidigast omkring år l985.

Vad gäller energiproduktion så är det huvudsakligen bränslecellkraftverk som är av intresse som ett elektrokemiskt alternativ. Bränslecellkraftverk är moduluppbyggda av ett antal bränsleceller, som i sin tur består av ett antal element av vilka elektroderna och elektrolyten är de viktigaste.

Bränslet är i första hand gasformigt, exempelvis vätgas. Fasta och flytande bränslen måste konverteras till gas, en relativt enkel operation som dock medför vissa verkningsgradsförluster. I Sverige kan man tänka sig bränslecellkraftverk matade med gas som genereras från torv eller biomassa.

En väsentlig fördel med bränslecellkraftverk är att de kan decentraliseras och förläggas hos abonnenten. Pâ så vis erhålles fördelar dels vad gäller leveranssäkerheten och dels i distributionsledet genom att bränsletransporten (t ex av metanol) är mindre energikrävande än elkrafttransport.

Utomlands, främst i USA, pågår en relativt omfattande forskning avseende bränsleceller. Det är sannolikt att betydande tekniska genombrott erhålles under de närmaste 10-15 åren, inte blott på naturgasmatade utan även för kolmatade bränslecellkraftverk.

Det kan för närvarande inte avgöras huruvida ett separat svenskt utvecklingsprogram avseende bränsleceller är önskvärt. Den tradition vi har i Sverige, samt våra i viss utsträckning unika behov talar i viss mån för detta. Vissa kompetensuppehållande verksamheter förefaller vara minimikravet för att Sverige ej skall hamna helt utanför den internationella forskningen.

SOU I977: 61 Långsiktsbedömning 709

4.4 övrig avancerad energiomvandling

Till detta område räknas vissa nya tekniker för energiomvandling såsom avancerade termodynamiska cykler med annat medium än vatten, termojoniska generatorer och MHD-generatorer. Vidare ingår här avancerad konventionell teknik som supraledning och material för mycket höga temperaturer.

Mycket stora energivinster kan potentiellt åstadkommas genom tillämpning av dessa nya tekniker och omvandlingsprinciper. Speciellt intressant är möjligheten att i ett kraftverk kombinera avancerade energiomvandlingsprocesser med varandra eller med konventionella processer. Verksamhet pågår internationellt och några speciella svenska problem kan ej urskiljas. De tekniska problemen hos dessa processer är ofta på en hög nivå och det svenska utvecklingsarbetet hittills har varit begränsat. Målsättningen för NE:s verksamhet inom detta område är därför att verka för svenskt deltagande i internationella projekt och/eller upprätthållande av en viss kompetens i Sverige.

Flera av ovan nämnda processer kommer att behandlas i det internationella samarbetet inom IEA kallat Energy Cascading, där Sverige deltar. Verksamheten syftar till att identifiera och prioritera utveckling av tekniker som bättre utnyttjar den tillgängliga energin.

ÅNGTURBINCYKLER MED ANNAT MDIUM ÄN VATTEN

Konventionella termodynamiska cykler som arbetar med fasändringar, vätska-ånga, ånga-vätska, vid två olika temperaturer och tryck samt där mediet uträttar arbete i en turbin, t ex kondenskraftverk, kallas Rankineprocesser. För de flesta tillämpningar av Rankineprocesser är vatten ett överlägset medium, men har begränsningar både då man vill utnyttja speciellt höga och låga temperaturer.

710 Långsiktsbedämning sou 1977:61

Den maximala ångtemperaturen begränsas bl a av konstruktionsmaterialets egenskaper vid höga temperaturer. Genom att använda metall, t ex natrium eller kalium som medium kan man öka ångtemperaturen utan att trycket blir extremt högt. Turbinens inloppstemperatur kan då ev höjas till över l2OO K. Härigenom kan en större del av den tillgängliga energin utnyttjas och Carnotverkningsgraden höjas från ca 672 för konventionell cykel, till ca 76%. Avloppstemperaturen från denna cykel anpassas till en konventionell Rankinecykel med vatten som medium.

Då man vill utnyttja Rankinecykeln för produktion av arbete vid låga temperaturer är vatten ej heller gynnsamt. Vid temperaturer under 373 K måste trycket i systemet hållas under atmosfärstryck för att mediet ska vara i ângfas. Därigenom blir energitätheten låg och anläggningskostnaden hög. Genom att istället använda ett lättflyktigt medium, t ex klor-fluor metan, ökas energitätheten och därigenom bl a möjligheterna att tillvarata lågtemperaturvärme för arbetsproduktion på ett ekonomiskt sätt.

För Rankinecykeln med metall som medium finns fortfarande några olösta problem avseende konstruktionsmaterial, utformning m m. För båda principerna gäller att de länge varit kända men ännu ej lönsamma att exploatera.

TERMOJONISK GENERATOR

Termojonisk generering av elektricitet innebär termisk emission av elektroner från en varm elektrod (katod) till en kall elektrod (anod). Principen kan tillämpas praktiskt i en för övrigt konventionell ångpanna. Eldstadens insida kläs då med en termojonisk generator i form av en inre vägg som får den högre temperaturen och en yttre med lägre temperatur. I spalten mellan väggarna är vacuum eller ett plasma. Mellan väggarna uppkommer en elektrisk potential. Den värme som ej omvandlas till el passerar

SOU I977: 6| Lângsiktsbedömning 71 l

till ångtuberna. En större del av energin kan härmed tillvaratas. T ex kan verkningsgraden hos ett fossileldat kondenskraftverk teoretiskt höjas med l2Z-enheter om termojonssteget har 20% verkningsgrad. Den generarade elenergin är likspänd. Termojonisk energiomvandling är ännu i försöksstadiet och de huvudsakliga problemen är av materialteknisk karaktär

- med önskat utträdesarbete för emiselektrodmaterial sion, god termisk ledningsförmåga, stabilitet vid höga temperaturer och korrosiva miljöer

- ökad kännedom om plasmats egenskaper

Forskningsinsatser på senare tid i Västtyskland, USA och Sovjet ger vid handen att man ånyo har förhoppningar om termojonomvandlares praktiska realiserbarhet.

En pågående utredning vid CTH kommer att utgöra underlag för beslut om vidare insatser inom området.

MHD-GENERATOR

Vid höga temperaturer kan man vid omvandling av värme till elektricitet använda en MHD-generator (magnetohydrodynamisk) i stället för konventionell ângturbincykel och generator. I MHD-generatorn strömmar ett ledande medium mellan två elektroder i ett magnetfält. Därvid genereras i mediet en elektrisk fältstyrka som ger en elektrisk potential mellan elektroderna. Mediets rörelseenergi fås genom att det får expandera från ett varmt tillstånd.

Två huvudtyper kan särskiljas, MHD med joniserad gas och med flytande metall. Då mediet ofta har mycket hög temperatur, ibland upp till 3500 K, och övriga förluster är små, blir verkningsgraden synnerligen hög. Den värme som ej omvandlas till el i MHD-generatorn kan utnyttjas t ex

7 l 2 Långsiktsbedömning SOU 1977: 61

i en konventionell ångturbincykel. MHD är ännu i utvecklingsstadiet och bl a följande områden kräver ytterligare forskningsinsatser:

magnetisering (supraledning) - mediets ledningsförmåga - kontakt mellan elektroder och medium - material för höga temperaturer - av begränsning

NOX-emission

MHD-generatorn är till sin natur en likspänningskälla och elektriciteten måste växelriktas för att kunna distribueras via nätet.

SUPRALEDNING

För vissa material finns en kritisk temperatur under vilken de är supraledande. I det rent supraledande tillståndet har materialet perfekt elektrisk ledningsförmåga och diamagnetism (utestängande av magnetiskt flöde). Supraledningen kan upphävas av ett magnetfält vars styrka överstiger ett visst kritiskt värde, beroende av temperaturen .

Supraledning kan bl a utnyttjas till att minska förluster i elektriska ledare och vid magnetisering. Supraledning är dessutom mycket viktig i samband med fusion och MHDgeneratorer. I och med de ännu erforderliga extremt låga temperaturerna uppstår stora kryotekniska problem. T ex har en kylmaskin som arbetar ner till 4 K verkningsgraden 0,2%, vilket försvårar bortkylning av det värme som läcker in från omgivningen samt trots allt uppstår genom elektriska förluster i ledaren.

MATERIAL FÖR HÖGA TEMPERATURER

En mycket viktig åtgärd då man vill effektivisera flera

SOU 1977: 61 Långsiktsbedömning 713

av de konventionella värmekraftprocesserna, är som tidigare nämnts att utnyttja även den högre delen av temperaturfallet till att producera arbete. Temperaturen i en oljebrännares låga är ca 2200 K medan den idag högsta tillåtna ångtemperaturen av materialtekniska skäl begränsas till ca 850 K. Med material och media som motstår lågans temperatur, ökas Carnotverkningsgraden för t ex kondenskraftverk från ca 67% till 872. Gasturbin är ett annat exempel på process som väsentligt kan förbättras på motsvarande sätt.

Ett flertal möjliga processer för produktion av arbete vid höga temperaturer finns redan tillgängliga, men deras praktiska tillämpning begränsas bl a av konstruktionsmaterialens egenskaper vid höga temperaturer. De kritiska egenskaperna är bl a hållfasthet och korrosionsbeständighet.

4.5 Energisystemteknik

Systemen för produktion och distribution av energi är mycket komplicerade. På anläggningsnivå finns svårigheter med att uppnå tillräcklig tillförlitlighet och tillgänglighet, liksom olika möjligheter att optimera energiflöden inom processen och relativt externa användare.

På regional och nationell nivå finns problem som systemets effektivitet, optimal samkörning mellan olika kraftslag, optimal utbyggnadsstrategi och reserveffektbehov.

Både kraftföretagen och energiverken sysslar inom sina respektive domäner med dessa frågor. Det finns framförallt mycket gjort i samband med elproduktion och eldistribution. Målsättningen för NE:s verksamhet inom området är att komplettera vad som görs inom branscherna, inte att ersätta nu pågående aktiviteter. Främst avser

714 Långsiktsbedömning SOU 1977: 6I

NE att stödja verksamhet som syftar till anlångsiktigt vändbar systemteknik som idag ej bedöms som företagsekonomiskt intressant. En ingående redogörelse för systemproblematiken inom elkraftproduktionen och de forskningsbehov den påkallar finns i den av NE finansierade KTHrapporten Kartläggning av FoU-behovet inom programområdet elektrisk energiproduktion. Renodlad värmeproduktion och -distribution behandlas inom Fjärrspillvärmeprogrammet. Följande delområden är de viktigaste sett från NE:s hori- SODC .

Inom tillförlitlighetsområdet finns ett behov av långsiktigt motiverad metodutveckling. Kraftproduktionsprocesser kan representeras av matematisk-statistiska modeller som medger en ingående analys av de faktorer som styr tillförlitligheten och tillgängligheten. Basdata avseende i systemet ingående komponenter bör insamlas på ett mer omfattande och målinriktat sätt än vad som nu sker. Genom insatser av detta slag kan möjligheter till tillgänglighetsförbättrande åtgärder identifieras som kan innebära att den levererade energin per år från befintliga kraftverk, främst kärnkraftverk ökar avsevärt.

Studier av tänkbara kopplingar mellan energiproduktion och energikonsumtion kan leda till nya systemlösningar avseende energikombinat av olika slag. På sikt torde det vara önskvärt att eliminera huvuddelen av kondenskraftproduktion. Detta kan exempelvis möjliggöras om utrymmet för mottrycksproduktion och spillvärmeutnyttjande ökas genom nya tekniska lösningar men även genom nya principer för systemuppbyggnad, ekonomisk utvärdering etc.

Systemets effektivitet, samkörningsoptimering, utbyggnadsstrategi och reserveffektbehov är en grupp av frågor som har stor betydelse för elkraftsystemet. Nya beräkningsmetoder som kan ta hänsyn till energikällor som vind- och vågkraft, solenergi m fl bör snarast utvecklas.

sou 1977: 61 Långsiktsbedömning 715

Studier av de nya energikällornas inverkan på kraftsystemets planering och drift bör bedrivas som ett led i införande - av dessa. planeringen

Modeller med vilka Sveriges energiförsörjning i sin helhet kan analyseras och optimeras för olika konsumtionsnivåer och energiproduktionsprofilen bör utvecklas. Studier av olika energikällors inverkan på totalekonomi, miljö, leveranssäkerhet etc bör bedrivas som en stödaktivitet till övriga NE-program. Sambandet med DFE:s program Allmänna energisystemstudier kommer härvid att beaktas.

I den utsträckning det är möjligt bör ovannämnda aktiviteter bedrivas i ett internationellt samarbete. Vad gäller utveckling av nya beräkningsmetoder etc föreligger redan omfattande kontakter mellan Sverige och omvärlden, systemstudier är däremot nationella till sin natur.

SOU 1977:6! 717

5. INSATSPLAN

5.1 Förbränningsteknik

Insatserna inom delområdet förbränningsteknik struktureras i följande undergrupper:

- Grundläggande förbränningsteknik - i fluidiserad bädd Förbränning - i fluidiserad bädd Förgasning

Gemensamt för dessa gäller att resurserna inom landet är begränsade och i huvudsak utgörs av en handfull högskoleinstitutioner samt Studsvik. Vissa industriföretag kan även förväntas göra insatser inom programmet.

Det förefaller, bl a med hänsyn till att verksamheten förutsätter relativt omfattande experimentutrustning, önskvärt att etablera en eller ett par förbränningstekniska försökscentra i landet. De platser som är aktuella är Studsvik samt CTH och/eller KTH.

De projekt som är aktuella förtecknas nedan under respektive undergruppsrubrik. Generellt gäller att verksamheten i så stor utsträckning som möjligt skall bedrivas i ett internationellt samarbete.

GRUNDLÄGGANDE FÖRBRÄNNINGSTEKNIK

- för att om sotbildning, Forskning ge utökade kunskaper utbränning och föroreningsbildning är av stor vikt. Även avancerade metoder såsom förbränning med syreanrikad luft bör ingå i dessa studier.

718 Insatsplan SOU 1977: 61

- Bättre beräkningsmetoder erfordras vad avser värmeöverföring i olika slags förbränningsanläggningar.

- i olika Strömningsförloppen slags eldstäder bör studeras.

- En förbättrad mätteknik är väsentlig för att förståelsen för olika förbränningsförlopp skall kunna ökas.

- i IEA:s Deltagandet program avseende förbränningsteknik förväntas ge goda möjligheter till svensk kunskapsutveckling genom internationella kontakter.

FÖRBRÄNNING I FLUIDISERAD BÄDD

- Grundläggande frågor rörande förbränning i fluidiserad bädd bör studeras i små laboratorieenheter vid högskolorna. En avsevärd höjning av den svenska kompetensen erhålles därigenom, även om inga resultat av större värde för teknikutvecklingen kommer fram.

- Korrosionsoch erosionsfrågor bör studeras genom försök i mindre skala och med varierade betingelser.

- Försök med förbränning av olika bränslen och bränslekvaliteter bör bedrivas i halvstor skala, lämpligen i samband med någon demonstrationsanläggning.

FÖRGASNING I FLUIDISERAD BÄDD

- Pågående utvecklingsarbeten bör fortsätta, med syftet att få fram anläggningar för förgasning av olika slags bränslen till lågvärdesgas.

- Om beslut fattas om införande av naturgas till Sverige, blir det önskvärt med studier rörande förgas-

SOU 1977: 61 Insatsplan 719

ning av olika slags bränslen till SNG.

5.2 Energilagring

Insatser beträffande energilagring planeras, förutom vad som görs inom övriga NE-program, främst inom följande områden:

- till att förutsätt- Systemstudier syftande belysa ningarna för och konsekvenserna av olika energilagringsåtgärder.

- i IEA-samarbete avseende Deltagande energilagring.

- Stöd till vissa inhemska främst utvecklingsprojekt, med syftet att uppnå en internationellt gångbar kompetens.

5.3 Elektrokemisk energiomvandling

Förutom ett begränsat stöd till viss grundläggande verksamhet inom området, planerar NE insatser gällande bränsleceller. Det kan i nuläget ej avgöras huruvida detta program komer att innebära separat svensk teknikutveckling utöver systemstudier och utlandsuppföljning. Klarhet på denna punkt kan skapas inom något år.

5.4 Övrig avancerad energiomvandling

Insatser planeras i första hand för utlandsuppföljning. IEA-samarbetet Energy Cascading ligger även inom detta omrâde och kan eventuellt resultera i något gemensamt utvecklingsprojekt under den kommande treårsperioden. Svensk teknikutveckling kan bli aktuell inom området Kombinerad

720 Insatsplan SOU 1977:6! el- och värmeproduktion av olika bränslen.

5.5 Energisystemteknik Följande huvudprojekt har identifierats: Metodutveckling avseende kraftsystem och energimodeller. - avseende avancerad underhålls- och Metodutveckling tillförlitlighetsteknik. - Studier av energisystem på olika aggregationsnivåer med avseende på ekonomi, säkerhet, miljöeffekter etc. - Deltagande i övergripande, nationella energistudier.

5.6 Medelsbehov Två ambitionsnivåer kan ställas upp för perioden 1978/79- 80/81. Ambitionsnivå l Utredningar, teknikstudier och internationellt samarbete Ambitionsnivå 2 Viss svensk teknikutveckling. Planering av aktiviteterna inom de olika nivåerna pågår. Medelsbehovet för de två ambitionsnivåerna uppskattas i nuläget i enlighet med nedanstående tabell:

SOU 1977: 61 Insatsplan 721 Medelsbehov 1978/79-80/81, Mkr

SOU 1977: 61

Bilaga 1

- Projektförteckning Energiproduktionsteknik

NE-pro- Projektnamn Projektledare jektnr Projektstödbelopp Stödmottagande institution

0060 012 Interaktiv användarorien- Fil kand N-B Eriksson terad datormodell över det Inst för värme- och svenska energisystemet kraftteknik Etapp 1 101 000 kr LTH Etapp 2 330 000 kr

0060 021 Utredning om teroteknolo- Prof B McHugh gins tillämpningar inom Inst för energiteknik svensk industri CTH 50 000 kr

0060 032 Informations- och dokumen- Civing B Holmberg tationsservice inom området AB Atomenergi energiteknik Studsvik Etapp 1 150 000 kr Etapp 2 500 000 kr

0060 051 Ekonomiskt stöd till tek- Övering G Lagermalm niska högskolornas ener- STU giarbetsgrupp (THE) Stockholm 85 000 kr

0060 061 Studie rörande alternativ Doc B Kjellström energiproduktion för Ångtekniska inst Gotland KTH 10 000 kr

0060 071 Idêbearbetning av tänkbara Civing O wallerius energiforskningsprojekt Sv Uppfinnarföreningen inom SUF Stockholm 25 000 kr

0060 082 Konsultinsatser avseende Doc B Kjellström EFA 2000 AB Fjärrvärme Etapp 1 290 000 kr Stockholm Etapp 2 45 000 kr

0060 091 Utredningsarbete avseende AB Atomenergi EFA 2000 Studsvik 220 000 kr

724 Bilaga I SOU l977:6l

NE-pro- Projektnamn Projektledare jektnr Projektstödbelopp Stödmottagande institution

0060 101 Utredning rörande termo- Prof 0 Nilsson jonisk energiomvandling Inst för elektron- 20 000 kr fysik 2 CTH

0060 lll Deltagande i IEA-program om IEA energy cascading Paris Ca 50 000 kr per år

0060 121 Deltagande i IEA-program IEA om förbränningsteknik Paris Ca 300 000 kr för en treårsperiod

0060 131 Genomförande av symposier IVA inom energiområdet Stockholm 200 000 kr

0060 151 Konsultinsatser avseende Doc B Kjellström Energiprod 2000 AB Fjärrvärme 45 000 kr Stockholm

1560 021 Kartläggning av FoU-behov Prof J Bubenko Sr inom programområdet elek- Forskningsgruppen för trisk energiproduktion elektriska energisys- 150 000 kr tem KTH

1560 131 Kartläggning av möjliga FoU- Univ lekt T Torisson insatser inom området värme- Inst för värme- och produktion och värmedistri- kraftteknik bution LTH 75 000 kr

1560 141 Uppföljning av det interna- Prof T Claeson tionella läget avseende Fysiska institutionen supraledningsteknik CTH 10 000 kr

3060 Oll Studium av tillverkning, Sala Innovation AB transport, lagring och an- Storgatan 13 vändning av bränslebland- Strängnäs ningar baserade på fasta fossila energiråvaror 100 000 kr

3066 062 Studier betr virvelbäddar Prof R Collin för uppvärmning av ugnar Inst för värmeugnsm m inom metallurgin teknik Etapp l 30 000 kr KTH Etapp 2 30 000 kr

1977:61 Bilaga I 725 sou

NE-pro- Projektnamn Projektledare jektnr Projektstödbelopp Stödmottagande institution

3066 071 Försök och studier avseende Prof R Collin sotbildningsmekanismer vid Inst för energiteknik eldning av fasta bränslen CTH i olika brännkammare 50 000 kr

3066 081 Förbränning i fluidiserad Tekn dr B Leckner bädd Inst för energiteknik 230 000 kr CTH

3066 041 Försöksanläggning för för- Ing L Rörgren bränning i superfluidiserad AB Svenska Maskinbädd verken 1 400 O00 kr Järfä11a

3066 101 Forskningen inom området Ing D Arthursson termisk sönderdelning och Ta11örtsvägen 46 förbränning i fluidiserade Enköping bäddar. Rapportering. 30 000 kr

3560 013 Utvecklingsarbete för alka- Prof O Lindström liskt bränslecellsystem Inst för kemisk Etapp 1-2 705 000 kr teknologi Etapp 3 950 000 kr KTH

3560 021 Katalysator för syrgase1ek- Doc R Larsson troder Kemicentrum 119 000 kr LTH

3560 031 Utvecklingsarbete avseende Doc R Larsson katalysator för bränsle- Kemicentrum ce11er LTH 340 000 kr

3560 081 Utredning om elektrokemins Doc D Lewis betydelse för den svenska AB Atomenergi energiproduktionssituatio- Studsvik nen 125 000 kr

5561 021 Elektrokemisk energilagring Bitr prof A Lundén medelst fasta elektrolyter Fysiska inst 75 000 kr CTH

5561 041 Undersökning av hur jonföre- Bitr prof A Lundén ningar kan utnyttjas vid Fysiska inst termisk lagring av energi CTH 200 000 kr

726 Bilizga I S()LJl977:6l

NE-pr0- Projektnamn Projektledare jektnr Projektstödbelopp Stödmottagande institution

3064 013 Studier och utveckling Prof I Bjerle av metoder för att för- Kemicentrum gasa skiffer i virvelbädd LTH Etapp 1-2 475 000 kr Etapp 3 702 000 kr

KUNGL. BIBL — 7 0KT1977

STOCKHOLM

Statens offentliga utredningar 1977

Kronologisk förteckning

. Totalförsvaret 1977-82. Fö. . Bilarbelstid. K. . Utbyggd regional näringspolitik. A. . Sjukvárdsavfall. Jo.

noao\:guIsc.>~—-

. Kvinnlig tronföljd. Ju. Översyn av det skatteadministrativa sanktionssystemet 1.8. . Rätten till vapenfri tjänst. Fö. . Folkhögskolan 2. U. . Betygen i skolan. U. . Utrikeshandelsstatistiken. E. . Forskning om massmedier. U. . Kommunal och enskild väghållning. K. . Sveriges samarbete med u-länderna. Ud. . Sveriges samarbete med u-länderna. Bilagor. Ud. . Handelsstálsindustrin inför 1980-talet. I. . Handelsstálsindustrin inför 1980-talet. Bilagor. l. . Översyn av jordbrukspolitiken. Jo. . lnflationsskyddad skatteskala. B. . Radio och tv 1978-1985. U. . Kommunernas ekonomi 1975-1985. B. . Svensk undervisning i utlandet. U. . Arbete med näringshjälp. A. . Psykiskt störda Iagövenrädare. Ju. . Näringsidkares avbetalningsköp m. m. Ju. . Båtliv 2. Registerfrågan. Jo. . Kvinnan och försvarets yrken. Fo. . Revision av vattenlagen. Del 4. Förslag till ny vattenlag. Ju. . Kortare väntetideri utlänningsärenden. A. . Konkursförvaltning. Ju. . Elektro-omusik i Sverige. U. . Studiestöd. U. . Konsumentskydd vid köp av begagnad personbil. Ju. . Allmänflygplats-Stockholm. K. . lnrikesflygplats-Stockholm. K. . |nrikasf|ygp|ats—Stockholm. Bilagor. K. . Ersättning för brottsskador. Ju. . Underhåll till barn och fránskilda, Ju. . Folkbildningen i framtiden. U. . Företagsdemokrati i kommuner och landstingskommuner. Kn. . Socialtjänst och socialförsäkringstillägg. S. . Socialtjänst och socialförsäkringstillägg. Sammanfattning. S. 42. Kronofogdemyndigheterna. Kn. 43. Koncentrationstendenser inom byggnadsmaterialindustrin.

. Skyddad verkstad-halvskyddad verksamhet. A. 45. Information vid kriser, H. 46. Pensionsfrågor m. m. S. 47. Billingen. l. . Översyn av de speciella statsbidragen till kommunerna. B. . Översyn av rättshjälpssystemet. Ju. 50. Häktning och anhállande. Ju. 51. Fusioner och förvärv i svenskt näringsliv 1969-73. H. 52. Forskningspolitik. U. 53. Sektorsanknuten forskning och utveckling. Expertbilaga 1. U . Information om pågående forskning. Expertbilaga 2. U. 55. Forskning i kontakt med samhället. Expertbilaga 3. U. 56. Energi - program för forskning, utveckling, demonstration. I. 57. Energi - program för forskning, utveckling, demonstration. Bilaga A. l. . Energi - program för forskning, utveckling, demonstration. - Bilaga B. l. 59. Energi - program för forskning, utveckling, demonstration. Bilaga C. l. 60. Energi - program för forskning, utveckling, demonstration. Bilaga D. l. 61. Energi - program för forskning, utveckling, demonstration. Bilaga E. I.

Statens offentliga utredningar 1977

Systematisk förteckning

Justitiedepartementet Handelsdepartementet Kvinnlig tronfoljd. [5] information vid kriser, [45] Psykiskt störda Iagövertradare. [23] Fusioner och förvärv i svenskt näringsliv 1969-73151] Näringsidkares avbetalningsköp m, m. [24] Revision av vattenlagen. Del 4. Förslag till ny vattenlag. [27] Arbetsmarknadsdepartementet Konkurslörvaltning. [29] vid kop av begagnad personbil. [32] Utbyggd regional näringspolitik. [3] Konsumentskydd Arbete med näringshjälp. [22] Ersättning for brottsskador. [38] Underhåll till barn och frånskilda. [37] Kortare väntetider i utlänningsärenden. [28] Skyddad verkstad- halvskyddad verksamhet. [44] Översyn av rättshjälpssvstemet. [49] Häktning och anhállande. [50] Industridepartementet Utrikesdepartementet Handelsstålsutredningen, 1. Handelsstålsindustrin inför 1980- Bistándspolitiska utredningen. 1. Sveriges samarbete med u- talet. [15] 2. Handelsstålsindustrin inför 1980-talet, Bilagor. [16] Koncentrationstendenser inom byggnadsmaterialindustrin, [43] landerna, [13] 2. Sveriges samarbete med u-landerna. Bilagor. [14] Billingen. [47] Delegationen förenergiforskning. 1.Energi - program för forskning, utveckling, demonstration. [56] 2. Energi - program för Försvarsdepartementet forskning, utveckling, demonstration. Bilaga A. [57] 3. Energi - Totalförsvaret 1977-82. [1] program för forskning, utveckling,demonstration. Bilaga B. [58] Rätten till vapenfri tjänst. [7] 4. Energi - program för forskning, utveckling, demonstration. Kvinnan och försvarets yrken. [26] Bilaga C. [59] 5. Energi-program för forskning, utveckling, demonstration. Bilaga D. [60] 6. Energi —program för forskning, Socialdepartementet utveckling, demonstration. Bilaga E. [61] Socialutredningen. 1. Socialtjänst och socialförsakringstillägg. [40] 2. Socialtjänst och socialförsäkringstillägg. Sammanfatt- Kommundepartementet ning.[41] Företagsdemokrati i kommuner och Iandstingskommuner. [39] Pensionsfrägor m. m. [46] Kronofogdemyndigheterna. [42]

Kommunikationsdepartementet Bilarbetstid. [2] Kommunal och enskild väghållning. [12] Allmanflygplats-Stockholm, [33] Brommautredningen. 1.lnrikesflygplats-Stockholm. [34]2. Inrikesflygplats-Stockholm. Bilagor. [35]

Ekonomidepartementet Utrikeshandelsstatistiken, [10]

Budgetdepartementet Översyn av det skatteadministrativa sanktionssystemet 1.[6] lnflationsskyddad skatteskala. [18] Kommunernas ekonomi 1975-1985.[20] Översyn av de speciella statsbidragen till kommunerna. [48]

Utbildningsdepartementet Folkhögskolan 2. [B] Betygen i skolan. [9] Forskning om massmedier. [11] Radio ochtv 1978-1985. [19] Svensk undervisning i utlandet. [21] Elektronmusik i Sverige. [30] Studiestöd. [31] Folkbildningen i framtiden. [38] Forskningsrådutredningen. 1. Forskningspolitik. 152) 2. Sektorsanknuten forskning och utveckling. Expertbilaga 1.(53)3. Information om pågående forskning. Expertbilaga 2. (54) 4. Forskning i kontakt med samhället. Expertbilaga 3. (55) KUNGL. BIBL. Jordbruksdepartementet Sjukvårdsavfall. [4] - 7 OKT [977 Översyn av jordbrukspolitiken, [17] Båtliv 2. Registerfrágan. [25] STOCKHOLM

Anm. Siffrorna inom klammer betecknar utredningarnas nummer i den kronologiska förteckningen

PJ TWh Mtoe

100 4- 25 ” so I- 2,o—— 2°‘- 7o-- 60 __ 1,5-- 15” 50 --

40 i: 1.0-- “

mi: 0,8--

30 “ 3-- 0,7-- -_ 7-- 0,6-- 6 20 __ 0,5--

5: 0,4--

__ __ 4__ __ 0,3..-

3 “- 10 -- ‘F 0,2-- 2-4- 7 ___ *F* 6-‘: __ 5 __

4___ o1un __ 1 u:

3-4—

__ 2__

1 I- | I I | n n

Diagram för omvandling mellan energienheter. Logaritmisk skala.

n ‘I

l!

ISBN 91-38-03694-0

LiberFörlag

ISSN 0375 -25OX. Allmänna Förlaget