Utmaningar och möjliga lösningar för övergången till fossilfri uppvärmning

Dagsläge och utmaningar

Uppvärmning står för en stor del av den globala energikonsumtionen. I Europa svarar den för 60 % av den totala energianvändningen och bidrar i betydande utsträckning till utsläppen av växthusgaser, motsvarande 40 % av kontinentens totala koldioxidutsläpp. Vi har ett oundgängligt behov av värme för olika ändamål. Uppvärmningen av bostäder svarar för 48 % av värmeförbrukningen, de industriella processerna för 31 % och uppvärmningen av kommersiella och industriella fastigheter för 21 %.

De nordiska länderna är ett undantag, där värmesektorn har omvandlats från ett kraftigt oljeberoende till att nu domineras av fjärrvärme, värmepumpar, eluppvärmning och biobränslen. Värmesektorn har således bidragit till att fasa ut de fossila bränslena ur det nordiska energisystemet.

För närvarande produceras merparten av värmen med fossila bränslen, främst gas (42 %), olja (11 %) och kol (3 %). Även om de förnybara värmekällorna successivt vinner mark är deras bidrag fortfarande relativt blygsamt. Likväl görs samordnade ansträngningar för att förstärka deras roll i energimixen, med det gemensamma målet att helt övergå till förnybara källor senast 2050.

Trots förväntningar om fortsatt ekonomisk tillväxt kommer efterfrågan på värme bara att öka måttligt fram till 2050. Denna ökning påverkas av flera samverkande faktorer, bland annat initiativ för energieffektivitet och effekterna av den globala uppvärmningen. I detta scenario framstår emellertid det utbredda införandet av värmepumpar som en mycket viktig teknisk lösning, som erbjuder ett lovande alternativ till traditionella uppvärmningsmetoder.

Värmepumpar utnyttjar huvudsakligen värme som redan finns i källor i den omgivande miljön (t.ex. floder eller utomhusluft) eller i form av restvärme från industriella processer eller datacentraler. Därmed genererar de inte värme, utan tillhandahåller den snarare. Enligt prognoserna kommer denna omställning tillsammans med ökad elektrifiering av värmekällorna att leda till en betydande minskning av den totala bränsleanvändningen, med hela 43 %, från 6 052 till 3 450 TWh 2050.

Användning av och efterfrågan på bränsle i uppvärmningssektorn i EU27+3¹  (TWh)

Nästan alla energibolag och industriella samarbetspartners strävar efter att fasa ut gas, olja och kol för uppvärmningsändamål. Parallellt med detta finns det ett åtagande om att minska utsläppen av växthusgaser för att uppnå koldioxidneutralitet 2050. Denna dramatiska förändring är en bekräftelse på det gemensamma åtagandet att bekämpa klimatförändringar och utgör en viktig milstolpe på vägen mot hållbara värmekällor.

Vid sidan av värmeförsörjningen kommer behovet av kylning att öka. Fjärrkyla är ett system som i huvudsak producerar och distribuerar kylt vatten till ett antal byggnader genom ett isolerat underjordiskt nät, vilket utgör ett energieffektivt alternativ till enskilda luftkonditioneringsapparater. Denna metod minskar energiförbrukningen och koldioxidutsläppen genom att utnyttja stordriftsfördelar och avancerad kylteknik.

Fjärrkylan har en lovande framtid, med potential för betydande utbyggnad pådriven av urbanisering, ansträngningar för att bekämpa klimatförändringarna och integration av förnybara energikällor. Ett storskaligt införande möter dock utmaningar som höga initiala kostnader för infrastruktur, behov av omfattande stadsplanering och samordning samt potentiella störningar under installationen.

Framåtblick

Om vi verkligen ska nå nettonollmålen till 2050 måste vi utforska alternativa uppvärmningslösningar, oberoende av om värmeproduktionen är centraliserad, genom värmenät, eller sker lokalt. När man tar ställning till alternativ teknik bör man således primärt se till den totala kapaciteten, snarare än att bara låsa sig vid ett visst alternativ. Införandet av alternativ uppvärmningsteknik medför utmaningar både på lokal och global nivå i fråga om tillgänglighet och kostnader, särskilt när det gäller att åstadkomma en fullständig utfasning av fossila bränslen från värmenät och lokala uppvärmningsanordningar.

Förnybara värmekällor och de största utmaningarna

Vissa tekniska lösningar är förknippade med särskilda hinder:

Elektriska värmepumpar: Om efterfrågan på värmepumpar, som förväntas bli nästan åtta gånger så stor 2050 som i dag, ska kunna tillgodoses måste tillgången på förnybar el vara mer än 2,5 gånger så stor som i dag.

Grön vätgas, biomassa och termisk solenergi: Dessa alternativ kräver betydande resurser, däribland förnybar el för vätgasproduktion, tillräckligt med mark för odling av biomassa och strategiska platser för solenergianläggningar, och ofta också dyrbara lösningar för lagring av värmen.

Geotermisk värme: En lovande lösning, som emellertid är beroende av lämpliga geologiska förutsättningar, medför prospekteringsrisker och kräver stora kapitalinvesteringar.

Anordningar som omvandlar el till värme (power-toheat): Fordrar en stadig tillförsel av grön el även om de bara används för att hantera toppbelastningar.

Värmelagringsteknik: När den integreras med system för värmeproduktion ger den möjlighet att skapa balans mellan utbud och efterfrågan på värme under olika tidsperioder, men vanligen blir den genomsnittskostnad för värmeproduktion som anges genom Levelised Cost of Heat (LCOH) hög.

Den optimala strategin för att ta itu med utmaningarna i fråga om knapphet, teknisk komplexitet och övergångskostnader är därför att göra en grundlig bedömning av lokala tekniska och ekonomiska förutsättningar samt trygga försörjningen. Denna bedömning kan underlättas av detaljerade LCOH-kalkyler som tar hänsyn till faktorer som investeringskostnader, driftskostnader, bränslekostnader (inklusive potentiella kostnader som sammanhänger med koldioxidutsläpp), kapitalkostnader, skatter och potentiella intäkter av elproduktionen.

Parametrar som påverkar Levelised Cost of Heat för värmeproduktion

Det är emellertid viktigt att vara medveten om att framtida kostnadsförändringar till följd av effektivitetsvinster av massproduktion eller ändrade bränslepriser kan påverka den övergripande ekonomiska dynamiken. En ökad massproduktion av värmepumpar skulle till exempel kunna leda till lägre investeringskostnader och göra värmepumpar mer attraktiva. På samma sätt skulle en mer utbredd användning av värme som utvinns ur industriavfall kunna bli mer tilltalande. Således är det mycket viktigt att hela tiden övervaka och anpassa sig till kostnadsstrukturernas utveckling om man vill finna optimala värmelösningar för framtiden.