Indsendt af
Aalborg Universitet
Resumé
For at kunne flytte den tunge tranport over på et bæredygtigt grundlag er det nødvendigt med indførelse af biofuel. Implementering af dette forudsætter forskning og udvikling på en række områder, der:
a) giver mulighed for at anvende lavværdi biomasse og affaldsstrømme til brændstofproduktion
b) øger udnyttelsesgraden af den tilførte ressource og
c) tillader genbrug af brændstof-infrastruktur samt slutbrugerteknologier, uanset iblandingsgraden af biofuel.
En fokuseret indsats herpå vil inddrage såvel teknisk-naturvidenskabelig som samfundsmæssig forskning, eksisterende erhverv indenfor landbrug, proces, logistik og transport, samt high-tech orienterede iværksættere og SMV indenfor en lang række områder.
Gennemføres indsatsen med succes vil der herudover være banet en vej for en reel implementering af bæredygtighed for den tunge transport, med fortsat samfundsvækst til følge.
Udfordring og muligheder
Forskellige scenarier for udviklingen i brændstofforbrug forudsiger stigninger i intervallet 30-80% ift. 2010 niveau, med hovedparten af væksten inden for den tunge del af transportsektoren – luftfart, skibstransport og tung landtrafik.
Denne del af transportsektoren lader sig ikke umiddelbart elektrificere, og som derfor kræver en overgang til bæredygtigt produceret biofuel for at kunne bidrage til reduktion af CO2 og andre emissioner. Specifikt forudsiges en stigning på 45-200% for diesel og fuel olie, 200-300% for jet fuel.
Det forudses endvidere, at forbrændingsmotorer stadig i 2050 udgør en væsentligt andel af anvendte fremdriftsteknologier.
Der kan peges på mindst tre barrierer for implementering af bæredygtige brændstoffer i den tunge transportsektor: dels en forholdsvist lav prissætning på energiprodukter, dels teknologier, der udnytter biomasse-ressourcen for dårligt – typisk omkring 50% eller mindre, og endeligt en mangel på kompatibilitet mellem de biofuels, der er tilgængelige.
Sidstnævnte er i Januar 2013 identificeret af EU Kommissionen i deres udkast til direktiv om etablering af infrastruktur for alternative brændsler som en af de primære barrierer for en implementering af biobrændstof på tværs af landegrænser, idet det betyder, at der skal bygges ny infrastruktur op, ikke kun til produktion, men også til brændstoflogi-stik ud til slutbrugerne.
Dertil kommer en stor begrænsende effekt på enkeltkøretøjers aktionsradius, idet det ikke kan forudsættes at det på startpunktet tilgængelige brændstof, eller blot et blandbart, også vil være det på destinationen.
Den lave prissætning på energiprodukter gør at disse skal produceres på lav-værdi, 2G+ biomasse, og at selve konverteringsprocessen/-processerne skal kunne håndtere et bredt spektrum af biomasser med høj udnyttelsesgrad for at kunne være konkurrencedygtig og levere tilstrækkeligt volumen.
Derfor er det nødvendigt at tænke biofuelproduktion ind i en række processer, bla hvor høj-værdi-produkter allerede er udtrukket og brændstoffet produceres på restfraktionen, eller hvor fx en agroindustriel produktion efterlader en betydelig restfraktion.
I forbindelse med produktion af biobrændstof åbner der sig endvidere en mulighed for kemisk lagring af overskudsstrøm, idet visse processer fx har behov for tilførsel af brint for at opnå det rette brint-kulstof forhold.
Slutproduktet – altså det bæredygtigt producerede biofuel – bør have det der omtales som ”drop-in” egenskaber. Det betyder, at det skal være kompatibelt med det brændstof, der i forvejen bliver leveret til slutbrugere, og principielt blandbart hermed i alle forhold.
Hermed fjernes en væsentlig implementerings-barriere for bæredygtige biofuels, og der skabes samtidig mulighed for at en betydelig, eksisterende samfundsinfrastruktur til flydende brændstoffer, kan skabe værdi også i fremtiden.
Ovenstående problematik er ikke blot relevant i et dansk eller europæisk perspektiv. Hvor der naturligvis vil være variation i de biomasse-ressourcer, der lokalt er tilgængelige, er den overordnede problemstilling global, og en koncentreret dansk indsats vil således have store internationale perspektiver.
Samtidig presser forskellige regulativer for de berørte områder aktørerne på emissioner af kvælstofoxider, svovl og andre skadelige stoffer, pt. aktualiseret af de skrappe IMO krav ift. skibstransport. En betydelig driver for implementering af bæredygtige brændstoffer vil således, ud over ressourceproblematik og CO2 gevinst, være deres evne til at medvirke til at facilitere denne reduktion.
Målsætning
Målsætningen er at udvikle, demonstrere og implementere dansk teknologi til bæredygtig og ressourceoptimal produktion af biofuels med drop-in egenskaber, og derigennem både skabe og bevare beskæftigelse indenfor landbrug, anlæg, brændstof og transport. Derudover at medvirke til at accelerere implementering af reelt bæredygtige biobrændstoffer i tråd med de internationale politiske mål.
Innovationsbehov.
En fokuseret indsats på alle led vil være nødvendig for at skabe tilstrækkeligt med momentum i forhold til en implementering. Der ligger en række forsknings- mæssige udfordringer på ressource-, proces-, og produkt-siden, suppleret med demonstration i industriel skala, samt test på aftagerplatforme (skibe, lastbiler, fly).
Dernæst skal der fokus på design og skalering af procesanlæg til egentlig produktion, og integration i eksisterende infrastruktur. Dette vil i høj grad kunne inddrage SMV’er, men også større virksomheder.
Herudover et behov for at skabe innovative forretningsmodeller, da brændstofområdet er forholdsvist fastlåst mht. skatter/afgifter, der ikke giver en dynamisk og flexibel prisstruktur. Et væsentligt element vil være et fokus på ”open source”, hvor afprøvning /proof of concept kan ske hurtigt og effektivt, hvilket vil facilitere vidensdeling.
Offentlig finansiering vil være nødvendig til at skabe tilstrækkeligt volumen på forskningsinstitutionerne i den indledende fase. Herefter vil dette formentlig kunne suppleres ganske væsentligt med private bidrag hertil. En væsentlig del af indsatsen bør også rettes mod at bringe dette tema i spil ift. Horizon 2020.
De danske forudsætninger
Danmark er i front på en række teknologier til såvel bæredygtig produktion af biobrændstoffer og udnyttelse af højværdi-komponenter fra biomasse, effektiv dyrkning af biomasse og håndtering af organiske affaldsstrømme.
Danske universiteter samarbejder allerede med hele værdikæden fra ressource over proces til logistik og slutbrugere, men der er behov for en styrkelse af disse samarbejder, hvor de individuelle styrkepositioner bringes bedre i spil.
Særligt AU og AAU har samarbejdet omkring produktion af drop-in brændstoffer, og dette samarbejde, der også inkluderer slutbrugere, producenter af skibsmotorer, olieselskaber samt teknologiudviklere, repræsenterer en national og international forskningsmæssig styrkeposition.
Samtidig har der i Danmark i en årrække eksisteret en tænkning, hvor energisystemer kombineres for at skabe synergi, hvilket er en stor styrke i forhold til at realisere løsninger til denne udfordring.
Effekter og potentialer
Stort miljømæssig og samfundsmæssigt potentiale i at sikre bæredygtigt brændstof til tung transport. Stort erhvervsmæssigt potentiale i DK, både videns tungt og andet, samt IP/eksport af teknologi.