The time aspect of bioenergy - climate impacts of bioenergy due to differences in carbon uptake rates

• Föreliggande rapport undersöker klimatpåverkan från användningen av biobränslen med avseende på hur snabbt de förbränningsrelaterade utsläppen kompenseras av upptag av koldioxid från atmosfären. Ett urval av biobränslen som representerar olika upptagshastigheter har undersökts, nämligen salix, grenar och toppar (GROT), stubbar samt kol. Nettoemissioner definieras som emissioner från bränsleanvändningen minus emissioner från ett referensfall där biomassan inte används som bränsle. I fallet med GROT och stubbar utgörs "upptaget" av undvikta utsläpp från referensfallet där hyggesresterna får ligga kvar i skogen och brytas ner. Klimatpåverkan har uppskattats med måtten radiative forcing och genomsnittlig global yttemperatur, vilket beräknats med hjälp av en atmosfärisk energibalansmodell. Vi finner att det finns en klimatpåverkan från användningen av biobränslen som beror på hur snabbt de förbränningsrelaterade utsläppen kompenseras av upptag av koldioxid (eller undvikta emissioner). Biobränslen som tar upp koldioxid långsamt har en större klimatpåverkan än biobränslen som tar upp koldioxid snabbt, under förutsättning att alla andra parametrar är lika. Tidsperspektivet har stor betydelse. Om endast de biogena flödena av koldioxid beaktas, kan vi konstatera att över ett 100-årsperspektiv leder användningen av GROT till en lägre klimatpåverkan än stubbar som i sin tur har en lägre klimatpåverkan än kol. Denna slutsats gäller även ur ett 20-årsperspektiv, men skillnaden mellan bränsletyperna är mindre. Salix som etableras på tidigare jordbruksmark kan leda till ett nettoupptag av koldioxid från atmosfären. Det är dock svårt att dra slutsatser från detta eftersom vi inte har beaktat konsekvenserna av att odla jordbruksgrödorna någon annanstans. Den gjorda studien är inte en livscykelanalys av olika bränslen och innefattar till exempel inte förbrukningen av insatsbränslen för avverkning, insamling, transport och förädling. Studien innefattar inte heller andra växthusgaser än koldioxid eller omvandlingsförluster.

• This paper investigates the climate impacts from bioenergy due to how they influence carbon stocks over time and more specifically how fast combustion related carbon emissions are compensated by uptake of atmospheric carbon. A set of fuel types representing different uptake rates are investigated, namely willow, branches and tops, stumps and coal. Net emissions are defined as emissions from utilizing the fuel minus emissions from a reference case of no utilisation. In the case of forest residues, the compensating “uptake" is avoided emissions from the reference case of leaving the residues to decompose on the ground. Climate impacts are estimated using the measures radiative forcing and global average surface temperature, which have been calculated by an energy balance climate model. We conclude that there is a climate impact from using bioenergy due to how fast the emission pulse is compensated by uptake of atmospheric carbon (or avoided emissions). Biofuels with slower uptake rates have a stronger climate impact than fuels with a faster uptake rate, assuming all other parameters equal. The time perspective over which the analysis is done is crucial for the climate impact of biofuels. If only biogenic fluxes are considered, our results show that over a 100 year perspective branches and tops are better for climate mitigation than stumps which in turn are better than coal. Over a 20 year time perspective this conclusion holds, but the differences between these fuels are relatively smaller. Establishing willow on earlier crop land may reduce atmospheric carbon, provided new land is available. However, these results are inconclusive since we haven't considered the effects, if needed, of producing the traditional agricultural crops elsewhere. The analysis is not a life cycle assessment of different fuels and does therefore not consider the use of fossil fuels for logging, transportation and refining, other greenhouse gases than carbon or energy conversion losses.

Nyckelord

bio energy

climate

carbon

fuel

Publikations- och innehållstyp

vet (ämneskategori)

rap (ämneskategori)