Euroopan unionin kestävyyskriteerien soveltuvuus liikenteen biopolttoaineiden ilmastovaikutusten arviointiin Argumenta seminaari 7.10.2011 Suomen ympäristökeskus Kati Koponen, VTT
10.10.2011 2 Sisältö Miksi liikenteen biopolttoaineille tarvitaan kestävyyskriteeristö? RES-direktiivin kestävyyskriteerit liikenteen biopolttoaineille Esimerkkituloksia liikenteen biopolttoaineiden ilmastovaikutuksista RES-direktiivin kriteerien mukaisesti laskettuna RES-direktiivin kestävyyskriteeristön haasteet
10.10.2011 3 EU:n tavoitteet uusiutuvalle energialle RES-direktiivi = EU:n direktiivi uusiutuvista lähteistä peräisin olevan energian käytön edistämisestä (2009/28/EY) 20 % kokonaisenergian kulutuksesta uusiutuvaa vuonna 2020 Jäsenmailla omat tavoitteet Suomen tavoite 38 % 10 % liikenteen kokonaisenergian kulutuksesta uusiutuvaa vuonna 2020 Jätteistä, tähteistä, muiden kuin ruokakasvien selluloosasta ja lignoselluloosasta tuotetuilla biopolttoaineilla katsotaan olevan kaksinkertainen painoarvo muihin biopolttoaineisiin nähden Sähköautoissa käytetty uusiutuva energia lasketaan kertoimella 2,5
10.10.2011 4 Liikenteen biopolttoaineiden kulutus EU-27, 2008 2011 2020..20%
10.10.2011 5 Liikenteen biopolttoaineiden tuotanto ja kansainvälinen kauppa 2009 Biopolttoaineiden tuotanto maailmassa 2000 20 PJ 2009 565 PJ Source: IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation. 2011
10.10.2011 6 Miksi biopolttoaineille tarvitaan kestävyyskriteeristö? Voimakkaita tavoitteita biopolttoaineiden käytön edistämiselle Ilmastonmuutoksen hillintä Öljyriippuvuuden vähentäminen Energiaomavaraisuuden parantaminen Alueellinen työllisyys jne. Kestävyysnäkökulmat nousseet yhä voimakkaammin esiin Resurssien riittävyys Biodiversiteetti Sosiaalinen kestävyys Ilmastonmuutoksen hillinnän kiireellisyys
10.10.2011 7 Oletukset biopolttoaineiden ilmastovaikutusten arvioinnissa Systeemirajaus Allokaatioperiaatteet Aikajänne Funktionaalinen yksikkö Referenssitapaus Raaka-aineet Tuotantoyksikön koko ja sijainti Prosessiparametrit, päästövaikutukset Tulosten epävarmuus! Raaka-aineen viljely Raaka-aineen korjuu Raaka-aineen keräily Raaka-aineen kuljetus Raaka-aineen varastointi Biopolttoaineen prosessointi Sivutuote? Biopolttoainee n kuljetus ja varastointi Biopolttoaineen jakelu Biopolttoaineen käyttö
10.10.2011 8 83.8gCO 2 -ekv/mj = fossil fuel comparator (RED) Lähde: Soimakallio, S.; Koponen, K. How to ensure greenhouse gas emission reductions by increasing the use of biofuels? Suitability of the European Union sustainability criteria. Biomass and Bioenergy vol. 35(2011)
10.10.2011 9 EU:n RES-direktiivin kestävyyskriteerit Jotta biopolttoaineet ja bionesteet huomioidaan kansallisissa tavoitteissa huomioidaan uusiutuvan energian velvoitteiden täyttymisessä ovat tukikelpoisia niiden tulee täyttää kestävyyskriteerit: Kvalitatiiviset vaatimukset (on/off) raaka-aineen alkuperä Kvantitatiiviset vaatimukset päästövähennysprosentti (%)
10.10.2011 10 Raaka-aineiden alkuperää koskevat kriteerit (kvalitatiiviset vaatimukset) Määritelty RES-direktiivin Artiklassa 17 Artikla 17(3) kielto valmistaa polttoaineita biologiselta monimuotoisuudeltaan rikkailta mailta (aarniometsät, suojelualueet, monimuotoiset ruohoalueet) Artikla 17(4) kielto valmistaa polttoaineita mailta, johon on sitoutunut paljon hiiltä (kosteikko, pysyvä metsä) esim. metsän raivaaminen pelloksi, jolla viljellään raaka-ainetta kielletty Artikla 17(5) kielto tuottaa raaka-ainetta maalta, joka oli 1/2008 turvemaata paitsi jos voidaan osoittaa, ettei raaka-aineen tuotantoon liity aiemmin kuivaamattoman maan kuivatusta
10.10.2011 11 Biopolttoaineiden elinkaaren aikaisia päästöjä koskevat kriteerit (kvantitatiiviset vaatimukset) Tavoitetaso biopolttoaineiden käytöstä koituvalle khk-päästöjen vähenemälle Päästövähennys oltava vähintään 35 % Vuodesta 2017 alkaen 50 % Vuodesta 2018 alkaen 60 % niille biopolttoaineille, jotka tuotetaan laitoksissa, joiden tuotanto alkanut aikaisintaan 1.1.2017 Päästövähennyksen määrittely (RES liite V) Direktiivissä annetut oletusarvot Direktiivin laskentamenetelmä biopolttoaineiden kasvihuonekaasupäästöjen arviointiin
10.10.2011 12 EU:n laskentametodi biopolttoaineiden khk-päästöille Aktuaalisten päästöjen laskenta: jos oletusarvoa ei ole olemassa jos oletusarvo on liian alhainen jos halutaan osoittaa prosessin aktuaaliset päästöt Khk-päästövähennykset lasketaan suhteellisena vähennyksenä: Jossa PÄÄSTÖVÄHENNYS = (E F -E B )/E F, E F = fossiilisesta vertailukohdasta aiheutuva kokonaispäästö E B = biopolttoaineesta aiheutuva kokonaispäästö.
10.10.2011 13 EU:n laskentametodi biopolttoaineiden khk-päästöille Biopolttoaineesta aiheutuva kokonaispäästö: E=e ec +e l +e p +e td +e u -e ccs -e ccr -e ee jossa E = polttoaineen käytöstä aiheutuvat kokonaispäästöt e ec = raaka-aineiden hankinnasta aiheutuvat päästöt e l = maankäytön muutoksista johtuvat päästöt e p = jalostuksesta aiheutuvat päästöt e td = kuljetuksesta ja jakelusta aiheutuvat päästöt e u = käytössä olevasta polttoaineesta aiheutuvat päästöt (=0) e ccs = hiilidioksidin varastoinnista aiheutuvat päästövähennykset e ccr = hiilidioksidin korvaamisesta aiheutuvat päästövähennykset e ee = yhteistuotannosta saatavasta ylijäämäsähköstä saatavat päästövähennykset
10.10.2011 14 Land area Esim. RES direktiivin systeemiraja hakkuutähde FT-dieselketjulle Emission of production Emission of production Auxiliary energy Fertilisers, pesticides Growing of forest Loggings and thinnings of forest Emission: -use of auxiliary energy -use of fertilisers & pesticides -direct land use change System boundary according to RED Emission of production Machinery Collection of forest residues Emission -use of auxiliary energy RES: Jäte- ja tähde raakaaineista tuotettavien biopolttoaineiden päästöt lasketaan raaka-aineen keräilystä alkaen Emission of production Emission of construction Emission of production Chemicals etc. Transport equipment Infrastructure Transport and storage of forest residues FT-diesel processing Emission -use of auxiliary energy Emission -material losses during storage Emission -use of chemicals Emission of production Electricity? FT-diesel Heat Emission of production Auxiliary energy Transport equipment Transport and storage of FT-diesel Emission -use of auxiliary energy Emission of construction Infrastructure Distribution of FT-diesel Emission -use of auxiliary energy Use of FT-diesel Emission Energy allocation
10.10.2011 15 Avoimia kysymyksiä liittyen RES-laskentaan Milloin raaka-aine tulkitaan jätteeksi tai tähteeksi? Miten systeemirajaus / cut off -kriteerit asetetaan? Miten allokointi tehdään? Energiaperusteinen allokointi Miten laskentaparametrit määritellään? Viljelyn tai raaka-aineen korjuun päästöt Prosessikohtaiset päästökertoimet Epävarmuuksien käsittely?
10.10.2011 16 RES-direktiivin laskentamenetelmän mukaiset päästövähennystulokset BIOVAIKU ja SUBICHOE -hankkeissa kerätty tietoa useista biopolttoaineketjuista Esimerkkitulokset: Etanoli oljesta, ruokohelvestä ja ohrasta FT-diesel hakkuutähteistä ja kannoista (stand alone laitos) HVO palmu- ja rypsiöljystä Khk-päästöt laskettu RES-direktiivin metodia noudattaen Epävarmuusarvio tehty Monte Carlo analyysillä Kaikille laskentaparametreille määritetty minimi-, maksimi- ja oletusarvot sekä soveltuva jakauma Tulokset todennäköisyysjakaumina
10.10.2011 17 Esimerkkituloksia täyttyykö 35 %:n päästövähennystavoite? RES-direktiivin 35 %:n 0.16päästövähennysraja 0.14 0.12 Straw ethanol RCG ethanol Probability 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 Barley ethanol Residue FT-diesel, stand alone Stump FT-diesel, stand alone Palm oil HVO Turnip rape HVO -200-150 -100-50 0 50 100 150 Emission saving result compared to fossil fuel [%] 0 Lähde: Koponen et al. 2011, to be submitted
10.10.2011 18 Esimerkkituloksia täyttyykö 60 %:n päästövähennystavoite? 0.16 RES-direktiivin 60 %:n päästövähennysraja 0.14 Straw ethanol 0.12 RCG ethanol Probability 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 Barley ethanol Residue FT-diesel, stand alone Stump FT-diesel, stand alone Palm oil HVO Turnip rape HVO -200-150 -100-50 0 50 100 150 Emission saving result compared to fossil fuel [%] 0 Lähde: Koponen et al. 2011, to be submitted
10.10.2011 19 Soveltuuko RES-direktiivi päästövähennysten varmistamiseen? Parametrien epävarmuus Ylittääkö biopolttoaine päästövähennysrajan? Esim. maaperän hiilitaseet ja N 2 O-päästöt ovat huonosti tunnettuja Kapea tilallinen systeemirajaus Resurssikilpailusta aiheutuvia epäsuoria vaikutuksia ei huomioida, esim. epäsuorat maankäytön muutokset Ajallinen systeemirajaus Ilmastonmuutoksen hillinnän aikajänne Suhteellinen päästövähennys indikaattorina Ei huomioi resurssien rajallisuutta (maa-ala, biomassa, raha)
10.10.2011 20 Lopuksi RES-direktiivi toimivuuteen liittyy haasteita eri tasoilla (toimija, hallinto, tiede) Miten RES-direktiivin kestävyyskriteerit implementoidaan eri jäsenmaissa? Voidaanko olla varmoja, että RES-direktiivi tukee ilmastovaikutuksiltaan ja kestävyydeltään parhaita biopolttoaineita? Tarvitaan myös laajempia järjestelmätason analyyseja esim. seurausvaikutusten arvioimiseksi Tällä hetkellä ei ole olemassa yleisesti hyväksyttyä menetelmää, jolla biopolttoaineiden ilmastovaikutuksia voidaan arvioida. EU-tavoitteiden uudelleen asetus? (EEA, 2011)
10.10.2011 21 VTT luo teknologiasta liiketoimintaa Lisätietoja: kati.koponen@vtt.fi
10.10.2011 22 Biopolttoaineiden kestävyyden tutkimuskonsortio (VTT, SYKE, MTT, Metla, VATT) BIOVAIKU-hanke "Liikenteen toisen sukupolven biopolttoaineiden tuotannon ja käytön ympäristö- ja taloudelliset vaikutukset sekä raaka-aineiden saatavuus ja kilpailutilanne, 2007-2008, Tekes, TEM Problematiikan hahmottaminen Keskeisimmät tietoaukot SUBICHOE-hanke Sustainability of Biomass Utilisation in Changing Operational Environment, 2009-2011, Tekes, TEM, MMM Valtionhallinnon tuki RES-direktiivin implementoinnissa Edesauttaa kansallista ja yritysten päätöksentekoa kestävimpien biopolttoaineiden tuotannon edistämisessä Vaikuttaa kestävyyskriteeristöjen edelleen kehittämiseen kansainvälisillä foorumeilla Lisätietoja: sampo.soimakallio@vtt.fi