Statens Offentliga utredningar SOU 1974:73 Industridepartementet

Energiforskning

Expertmaterial utarbetat på uppdrag av Energiprogramkommittén

Avdelning A

Utvinning av energiråvaror och industriell energiproduktion

• Sida 2
•  Original

Omslag Håkan Lindström ISBN 91-38-02078-5 Göteborgs Offsettryckeri AB Stockholm 1974

• Sida 3
•  Original

FÖRORD

Chefen för industridepartementet tillkallade den 28 december 1973 en programkommitté för att utarbeta förslag till forsk— nings— och utvecklingsprogram inom energiområdet. Kommittén, som antog namnet energiprogramkommittén, har genomfört dels en kartläggning av den forskning och utveckling (FoU) som be— drivs i dag inom energiområdet och de resurser som avsätts härför, dels en kartläggning och analys av behovet av FoU. Ba— serat på detta material har kommittén framlagt dels förslag till mål och riktlinjer för de samlade FoU—insatserna inom en— ergiområdet under den kommande tioårsperioden, dels också för— slag till konkreta FoU—program med kostnadsangivelser för de närmaste åren. Därutöver har kommittén lagt Vissa synpunkter

på organisation och styrning av dessa forskningsresurser. Arbe— tet har slutförts under september 1974 och presenteras i betän—

kandet Energiforskning (SOU l974:72).

Energiprogramkommittén ser FoU inom energiområdet inte bara som ett medel att effektivisera energiproduktionssystemet och öka och säkra tillgången på utnyttjningsbar energi utan i lika stor utsträckning som ett medel att begränsa och effektivisera sam— hällets energianvändning. Detta betyder att i princip alla sam— hällssektorer berörs av energiprogramkommitténs analyser. Som underlag för kommitténs förslag har därför vid sidan av betän— kandet ett omfattande expertmaterial utarbetats. Det har struk—

turerats i fyra avdelningar:

A. Utvinning av energiråvaror Och industriell energipro— duktion

B. Näringslivets energianvändning c. Energianvändning för transporter och samfärdsel

D. Energianvändning för lokalkomfort och hushåll

• Sida 4
•  Original

Expertmaterialet har utarbetats på kommitténs uppdrag av för olika områden ansvariga huvudmän (sponsorer). Avdelningarna A och B har härvid uppdelats på tre respektive sex skilda områ— Aden. Huvudmännen har biträtts av facksekreterare.

Expertmaterialet bygger på underlag dels i form av svar på en enkät som utsändes vid årsskiftet avseende pågående forskning, forskningsresurser och forskningsbehov, dels i form av ett an— tal hearings som genomförts inom varje expertområde under led— ning av respektive områdes huvudman. Totalt har kommittén där- igenom arrangerat ett 50—tal hearings vid vilka ca 400 repre— sentanter för forskning, förvaltning, näringsliv, konsumenter, anslagsgivande organ m m hörts. Dessutom har inom några expert— områden vissa delar specialbelysts av särskilda författare. Så— dant material presenteras som appendix till respektive expert— material.

1 expertmaterialet ges dels en mer allmän syn på respektive område ur energiförsörjningssynpunkt och de åtgärder som kan vidtas för att ur energisynpunkt förbättra det, dels presente— ras ett stort antal enskilda projektförslag inom området lik—

som huvudmannens förslag till forskningsprogram.

De fyra avdelningarna redovisas i var sin volym ( SOU 1974:73 —76). Till näringslivets energianvändning (SOU l974:74) har därvid även hänförts frågor rörande återvinning av energikrävande va—

—I'OI'.

Som huvudmän för avdelning A har fungerat professor Gunnar Ham- braeus (kap 1 och 2) och planeringsdirektör Bengt Nordström (kap 3). Facksekreterare för kapitlen 1 och 3 har varit civil- ingenjör Gunnar Nordlöf. Motsvarande funktion har för kapitel 2 fyllts av AB Atomenergi. För appendix till kapitel 1 svarar respektive författare (professor Olle Lindström, professor Hans Wilhelmsson, direktör Dick Lundqvist), medan huvudmannen svarar för appendix till kapitel 3.

På grund av den begränsade tid som kommittén haft till förfo— gande har arbetet med expertmaterialet fått genomföras under stark tidspress och med stora personliga uppoffringar från i arbetet deltagande huvudmän och sekreterare. Jag vill å energi— programkommitténs vägnar uttrycka vår uppskattning av Och tack

för det arbete som utförts.

Lars Lindmark

• Sida 5
•  Original

INNEHÅLL: Förord 1 Utvinning av energiråvaror samt icke—kon—

ventionella energiprocesser

1.1 Inledning, sammanfattning 1.2 Redogörelser för olika delområden 1.2.1 Oljegeologi och oljeprospektering 1.2.2 Nyttiggörande av importerade kol 1.2.3 Nyttiggörande av skiffer

1.2.4 Nyttiggörande av torv 1.2.5 Nyttiggörande av ved och hyggesavfall 1.2.6 Nyttiggörande av jordbruksavfall 1.2.7 Nyttiggörande av hushållsavfall

1.2.8 Bränsleceller

1.2.9 Elektriska ackumulatorer

1.2.10 Nya energisystem

1.2.11 Magnetohydrodynamiska (MED—) generatorer

1.2.12 Fusionsteknik 1.2.13 Nyttiggörande av solstrålningen för el— kraftproduktion 1.2.14 Nyttiggörande av solstrålningen via bio— system

1.2.15 Energiodlingar

1.2.16 Vindenergi 1.2.17 övriga icke—konventionella energikällor 1.2.18 Icke—konventionell energiöverföring

1.3 Översikt över FoU—arbetets grad av långsik—

tighet Bihang 1 Förkortningar Bihang 2 Referenser

Bihang 3 Förslag till FoU—projekt (förteckning)

18 18 18 20 24 27 29 30 34 36 38

_41

43 46

49 51 53 54

57 59

• Sida 6
•  Original

Appendix l

Appendix 2

Appendix 3

Appendix 4

Appendix 5

SOU 1974z73 Ny kemisk energiteknik 71 En redogörelse rörande främst processer för nyttiggörande av kol och inhemska energiravaror 1 Inledning 73 2 Nya energiråvaror 79 3 Strömkällor 169 4 Nya energisystem 186 5 Styrning av programmet, övergripande 204

systemanalys, forskning och utbildning

Fusionsteknik 1 Inledning

2. Den internationella utvecklingen inom fusionsforskningen

3. Möjligheter för svenska insatser

Magnetohydrodynamiska (MKB—) generatorer 1 Inledning. Princip. Tekniska problem

1. Kraftöverföring med hjälp av laser el— ler mikrovågor

2 Energilagring med utnyttjande av atom— ära eller molekylära system

2.1. Sammanfattning

2.1.1 2.1.2 2.1.3

Kärnkraftens utveckling Lättvattenreaktorer

övriga termiska system

207 207 210

237 237 238

245 254

273 273 274 275

• Sida 7
•  Original

2.1.4. Snabba reaktorer

2.1.5. Kärnbränslecykeln

2.1.6. Resursbild

2.1.7. Sammanställning

2.2. Expertmaterial för området fissionsteknik

2.3. Nulägesbeskrivning 2.3.1 Kärnkraft för el- och värmeförsörjning

2.3.2. Olika reaktortyper

2.3.3. Läge, planer och studier i Sverige 2.3.4 Kärnbränsleförsörjningen

2.3.5. Säkerhets— och miljöfrågor

2.4 Behov av FoU

2.4.1. Inledning

2.4.2. Lättvattenreaktorer

2.4.3. Övriga termiska system

2.4.4. Snabba bridreaktorer

2.4.5. Kärnbränslecykeln

2.4.6. Säkerhet, miljö

2.5 Resurser för FoU

2.6. Internationellt samarbete på kärnenergiom— rådet

2.6.1. Internationella organ

2.6.2. Sverige och det internationella sam—

arbetet

2.7. Förslag till FoU—program

2.7.1. Inledning

2.7.2. Lättvattenreaktorer

2.7.3. Gaskylda högtemperaturreaktorer

2.7.4 övriga termiska reaktorer

2.7.5. Snabba bridreaktorer

2.7.6. Kärnbränslecykeln 2.7.7 Säkerhet, miljö

Bihang 1 Ordlista

Bihang 2 Referenser

Bihang 3 Enkätsvaren

277 279 280 280

282 282 286 293 295 302

304 304 305 307 312 317 322

328 331

332 332 333 334 337 337 340 344

• Sida 8
•  Original

S()1J l974z73 3 EZ—, gas— och värmeförsörjning 3.1 Sammanfattning 3.2 Redogörelser för olika delområden 3.2.1 Vattenkraftproduktion 3.2.2 Produktion av värme och värmebaserad elkraft 3.2.3 Värmedistribution och —ackumulering 3.2.4 Elektrisk kraftöverföring 3.2.5 Gasproduktion och —distribution 3.2.6 Ekonomi— och systemfrågor inom e1—, gas— och värmeförsörjning 3.2.7 Miljöfrågor inom e1—, gas— och värmeförsörj— ning 3.3 Översikt över FoU—arbetets grad av långsik— tighet 3.4 Resurser för FoU på berörda områden Bihang l Förkortningar Bihang 2 Referenser Appendix 1 Vattenkraftproduktion 1 Bakgrund 2 Pågående FoU inom vattenkraftområdet 3 Behov av FoU 4 Redovisning av förslag till FoU—projekt 5 Program för FoU 6 Tillgång till resurser för FoU Bilagor Appendix 2 Produktion av värme och värmebaserad elkraft 1 Bakgrund 2 Pågående FoU 3 Behov av FoU 4 Redovisning av förslag till FoU—projekt 5 Program för FoU 6 Tillgång till resurser för FoU Bilagor Appendix 3 Värmedistribution och —ackumulering

4. Tillgång till resurser för FoU

Bilagor

Gasproduktion och —distribution

1 Allmänt om gas i Sverige 2 Ämnesområden för kommande utveckling inom gastekniken 3 Indelning av föreslagna FoU-projekt

5. Program för FoU

Bilagor

Ekonomi— och systemfrågor inom e1—, gas— och

värmeförsörjning

Bilagor

Miljöfrågor inom el—, gas— och värmeförsörj— ning

1 2 3 4 5 6

Allmänt om miljöpåverkan

Pågående FoU

Behov av FoU

Redovisning av förslag till FoU—projekt Program för FoU

Tillgång till resurser för FoU

Bilagor

441 441

446 446 447

451 453

455 457 459

461 463

464 471

471 474 474 475 476 478 479

• Sida 10
•  Original

• Sida 11
•  Original

1 UTVINNING AV ENERGIRÅVAROR SAMT ICKE-KONVENTIONELLA ENERGIPROCESSER

1.1. Inledning, sammanfattning

Detta kapitel avser nyttiggörande av bränsleråvaror exklu- sive olja och naturgas jämte nyttiggörande av solenergi, vindenergi och andra icke—konventionella energislag. I bränsleråvarorna inräknas alltså kol samt inhemska råvaror såsom torv, ved, hyggesavfall, hushållsavfall, jordbruks— avfall, skiffer m m. Olja och naturgas behandlas här mera i förbigående. Orsaken är att man i vårt land köper från andra länder praktiskt taget all FoU som avser oljegeologi och prospekteringsteknik. Viss grundläggande forskning ut— förs dock vid svenska universitet och högskolor.

Framställningen i detta kapitel bygger på enkätsvar, hea— rings med experter och därvid ingivna promemorior samt på särskilda sammanfattande studier utförda av därtill utvalda experter. Deras studier fogas som appendix till detta kapi— tel. Författare är professor Olle Lindström, KTH, professor Hans Wilhelmsson, CTH, samt direktör Dick Lundqvist, ASEA. Värderingarna i kapitlet avviker i vissa fall från exper-

ternas.

Tillgången på bränsleråvaror i världen är mycket stor. De uppskattade reserverna av kol beräknas sålunda även med en flerprocentig årlig ökning av förbrukningen räcka i stor- leksordningen 100 år. Även tillgången på inhemska bränslen är stor, om man icke tar hänsyn till svårigheter vid utvin— ningen och till priset. I våra visserligen magra men dock oljebärande skiffrar ligger ca 900 Mton bergolja, vilket

• Sida 12
•  Original

kan jämföras med Vår totala oljekonsumtion om 32 Mton/år. Värmeinnehållet i Sveriges totala torvmassa motsvarar mer än 100 års bränsleförbrukning i Sverige. Skogsavverkningen av ca 70 miljoner skogskubikmeter per år motsvarar ca 9 Mton olja. Av avfall från jordbruk, industri och hushåll torde totalt ett värmeinnehåll motsvarande några Mton olja kunna tillvaratas. Skälet till att dessa energiråvaror icke kommit till användning i större skala är att Vi haft riklig tillgång på billig olja, vilken gjort varje alterna— tivt bränsle oekonomiskt. Därmed har ej heller tekniken för nyttiggörande av dessa råvaror utvecklats. Syftet med här framlagt program är att råda bot på denna brist i tek— nisk utveckling.

Det finns flera skäl till att vi nu söker efter energi— alternativ. Ett är givetvis det starkt stegrade priset på olja, ett annat är den tveksamhet som yppats beträffande utbyggnaden av kärnkraften. Men vi önskar också från

svensk sida skapa en större flexibilitet i vår energi— försörjning, ett större oberoende av omvärlden, en bättre beredskap inför störningar och avspärrningar och även krigsfall, en minskad miljöbelastning och ett större utnytt— jande av'energiråvaror som förnyas.

Som nyss anförts är vår kunskap om dessa energikällors ut— nyttjande ännu ofullständig; det behövs alltså omfattande såväl grundforskning som tillämpad forskning och utveck— ling innan vi ens kan bedöma vilka möjligheter vi har att tillgodogöra oss dessa. Våra möjligheter till sådana in— satser är givetvis begränsade. Mera närliggande kommer— siellt tilltalande lösningar kommer att framtagas av in— dustrin, i andra fall behövs ett starkt statligt stöd för att studier över huvud taget skall komma i gång. Samtidigt pågår i vår omvärld utomlands mycket Omfattande forskning och utveckling på samtliga energislag. Det är nödvändigt att vi i Sverige arbetar i nära kontakt med omvärlden och icke i onödan dubblerar arbete som där utförs. Å andra sidan måste vi inom Sverige skaffa oss en viss grundkunskap för att kunna ta vara på de rön, upptäckter och resultat som

framkommer utomlands och utnyttja dem i svensk energi—

• Sida 13
•  Original

produktion.

Vår nuvarande värdering av de olika energiråvarorna är i

korthet följande:

Det mest närliggande energialternativet är kol, som alltså finns i mycket stora mängder. Koltillgångarna i Sverige är dock små och av låg kvalitet. De kända reserverna uppgår till ca 60 Mton (ref. 1). Man kan förutse ett ökat utnytt— jande av importerat kol i Sverige, både för direkt för— bränning men också för omvandlingar till gas och eventuellt

även flytande bränsle.

Skiffertillgångarna är som nämnts mycket stora. Utveckling av teknik för utnyttjande av skiffrarnas värmeinnehåll och deras innehåll av flytande och gasformiga produkter pågår

i stor skala utomlands. Vad som är intressant för svensk del är en kombinerad utvinning av utan och värme, eventuellt flytande och gasformiga bränslen ur våra egna skiffrar. Här

måste förmodligen en svensk teknik framtagas.

Torven är en stor inhemsk reserv som motiverar väsentliga ansträngningar för att reducera kostnaderna för torvutvin— ning och för utnyttjande av den så utvunna torven för för— bränning eller för produktion av gas och flytande bränsle.

Skogsindustrins avfall är intressant främst i samband med utnyttjande av fiberråvaran i skogs— och cellulosaindustrin. Ett direkt utnyttjande av hyggesavfall, grönflis m m kan endast tänkas i speciella krissituationer, framför allt vid avspärrning eller krig. Ekonomin för fiberråvarans utnytt- jande för framställning av cellulosa och papper är helt överlägsen samma materials utnyttjande för energiproduktion.

Hushållsavfall är i första hand ett miljöproblem. Detta kan lösas genom att man genom förgasning eller pyrolys av avfal— let producerar värme och gas. Man får ett visst tillskott till energiförsörjningen och löser därmed miljöproblemet.

Jordbruksavfallet utgörs dels av halm, dels av gödsel. För—

• Sida 14
•  Original

bränning av halm borde kunna utnyttjas för energiproduk— tion, framför allt lokalt på jordbruken. Gödseln torde kun—

na rötas och producera metan för lokal användning.

Vindenergin är en stor potentiell energikälla men har hit— tills ställt sig helt oekonomisk att utnyttja. En teknik— utveckling pågår, syftande till dels små individuella kraft— källor för husuppvärmning och hushållsel, dels större an— läggningar för elproduktion. En väsentlig fråga i samband med vindenergins utnyttjande är möjligheterna till energi—

ackumulering.

Tidvatten— och vågenergi ställer sig oekonomisk, och någon väsentlig möjlighet för en inhemsk utveckling av sådan tek- nik torde icke föreligga.

Våra möjligheter att utnyttja geotermisk energi i Sverige

är praktiskt taget helt outforskade. De fakta man hittills haft tillgång till tyder på att denna energiform icke skul— le vara tillgänglig i Sverige, men vissa studier om tempe— raturförhållandena i den svenska berggrunden kan vara moti-

verade.

Ett direkt nyttiggörande av solenergin kan ske antingen i små individuella anläggningar för husuppvärmning eller i större solelverk. Även här är ekonomin diskutabel. Det ut— vecklingsarbete som kan tänkas vara aktuellt för svensk räkning torde främst gälla de små individuella anläggning—

arna .

På längre sikt torde möjligtvis speciella energiodlingar antingen av landväxter eller alger och mikroorganismer vara tänkbara. Viss grundläggande forskning på detta område kan

vara motiverad.

Fusionsenergin skulle på mycket lång sikt kunna erbjuda den definitiva lösningen på världens energiproblem. Insatserna för att förverkliga detta mål kommer dock att bli mycket stora. Ett eget svenskt program är här otänkbart men en ef—

ter svenska förhållanden väsentlig insats för att deltaga

• Sida 15
•  Original

i det internationella arbetet synes befogad.

Elektrokemiska Strömkällor av olika slag kan väntas få viss betydelse i framtida energisystem på grund av miljövänlighet och hög verkningsgrad. Det gäller här utom konventionella elektrokemiska Strömkällor även bränsleceller och magneto—

hydrodynamisk generering av el, s k MHD.

Inom området har även behandlats forskning och utveckling

avseende metanol framställd ur fossila bränslen och inhemska

avfall. Metanol synes vara ett gott universalbränsle för svenska förhållanden och förtjänar en seriös värdering.

I tabell lzl återfinns en sammanställning av medelsbehov för

FoU inom de olika delområden som ovan har nämnts. 1 tabel— len har redovisats medelsbehov dels för hela tioårsperio— den 1975/76 — 1984/85, dels för de tre första åren av den- na period. Man kan förutse att nya områden för FoU kommer att öppnas successivt genom den intensiva internationella FoU—verksamheten. Som exempel kan nämnas framställning av syntetisk naturgas och produktion av väte. I sammanställ— ningen har upptagits en avrundande summa på drygt 1 Mkr/år

för sådana ändamål.

• Sida 16
•  Original

Tabell 121 Medelsbehov för FoU (Mkr)

Medelsbehov under

Delområde

Mkr Mkr/år ________________________________________________________________________________________________________________________

Oljegeologi och —prospektering Importerade kol

Skiffer

Torv

Ved och hyggesavfall

Jordbruksavfall

Hushållsavfall

Bränsleceller Elektriska ackumulatorer

Nya energisystem

tioårsperioden

1975/76 — 1984/85

Totalt

Genomsnitts— behov

Mkr Mkr/år

2

40

20

10 10 l5 20

0,2

4

1,5

Medelsbehov under

första t perioden

Totalt

0,6 4,5 1,5 0,1 4,5

0 rears-

Genomsnitts— behov

0,2 l

3

1,5 0,5 1,5

Anmärkningar

Tillkommer investeringar 1 provanlägg- ningar. Frågan om vidareutveckling avgörs efter första treårsperioden.

Tillkommer investeringar 1 försöksanlägg— ningar.

Tillkommer investering ca 15 Mkr i för— söksanläggning samt driftkostnader ca ¹⁰ Mkr under en treårsperiod.

Utredningsarbete under ett år.

Tillkommer investeringar ca 30 Mkr 1 för— söksanläggningar samt driftkostnader ca ¹⁰ Mkr/år.

Tillkommer investering 1 försöksanlägg- ning för metanolproduktion.

• Sida 17
•  Original

'Tabell lzl Medelsbehov för FoU (Mkr) — forts

___—

Medelsbehov under tioårsperioden 1975/76 — 1984/85

Genomsnitts—

Delområde

Totalt behov

Mkr Mkr/år

Mkr

Medelsbehov under första treårs— perioden

Genomsnitts— Totalt behov Mkr/år Anmärkningar

___________________________________.___————_———————_

MED—generatorer 6 —

Fusionsteknik 50 5

Solstrålning

Energiodlingar

Vindenergi

Övriga icke—konventionella energikällor

Icke—konventionell energiöver— 12 1,2 föring jämte nya områden som nulä'et e' kan överblickas

].

Summa

3

10

3,5 1,5 0,6 3,6

59,4

1

3,5 1,2 0,7 0,5 0,2 1,2

Beloppet 6 Mkr avser FoU t o m 1979/80. Därefter vidtar utveckling av en prototyp— anläggning, som kan vara i drift omkring år 1985.

Beloppen avser minimum för meningsfull verksamhet. Optimal utnyttjning av resur— serna kräver ungefär det dubbla.

Medelsbehov för FoU rörande direkt upp— värmning av byggnader ingår ej.

Initialinsats 0,5 Mkr/år för grundforskning stegras under en femårsperiod till 1 Mkr/år.

Beloppet 2 Mkr avser en femårsperiod. Ef— ter denna period avgöres huruvida arbetet skall fortsätta.

Studie av berggrundens temperaturförhål— landen. Frågan om fortsatta undersökningar avgörs efter första treårsperioden.

• Sida 18
•  Original

1.2. Redogörelser för olika delområden

De förslag till FoU—projekt, som i mera konkret form har

inlämnats till energiprogramkommittén och som ligger inom ämnesområdet för detta kapitel, har sammanställts i bihang 3. Som referensbeteckning för dessa projektförslag används

energiprogramkommitténs diarienummer (Dnr xxx).

1-2-1 Qlissselegi_eeb_91192£95255£s£ies

Olja och naturgas har undantagits i detta kapitel främst med hänsyn till att vi för närvarande ej har egen produk— tion inom landet av dessa råvaror och att endast en begrän— sad grundforskning har bedrivits vid våra universitet och

högskolor.

Forskning och utveckling i fråga om produktion och utnytt— jande av olja och naturgas bedrivs däremot kontinuerligt i stor skala av de företag och statliga institutioner som är internationellt etablerade i olje— och gasbranschen,

och resultaten av deras forskning kommer också oss till

del.

Genom att Oljeprospektering AB (OPAB), som bedriver prospek— teringsverksamhet inom Sverige, oftast utnyttjar olika in— ternationella expertföretag i samband med sina undersök— ningar, erhålles också ständig information om tekniska för—

bättringar i samband med eftersökning av olja och gas.

Det får emellertid anses motiverat att ge den nämnda grund— forskningen ett statligt stöd av storleksordningen 0,2 Mkr/ år under hela tioårsperioden.

1-2-2 Exttisgäzsnés_syrispezssraés_tel

Teknikens nuvarande ståndpunkt

Den svenska kolimporten är nu 2,5 Mton/år. Importmöjlig— heter föreligger från Australien, Sydafrika, Polen och Sov-

jet. Den svenska energiapparaten är icke utbyggd för att ta

• Sida 19
•  Original

emot väsentligt större kolkvantiteter än nu och att nyttig— göra dem för husuppvärmning eller elproduktion. Endast tre kraftverk i Sverige är byggda för kolförbränning. En ombygg— nad av ett kraftverk för koleldning uppges kosta ca 15 % utöver den ursprungliga investeringen i oljeeldningssyste—

met.

Den närmast föreliggande möjligheten att utnyttja kol i Sverige är att i tillsatspannor konvertera kolet till gas och bränna gasen i konventionella kraftverk. Utveckling be— drivs emellertid också på förgasning av kol under tryck, alternativt förbränning under tryck för kombinerade gastur— bin— och ångturbincykler. Förbränning i fluidiserad bädd medför fördelar genom att man där synes kunna avlägsna svavlet effektivt. En annan möjlighet är att konvertera kolet till flytande bränslen, företrädesvis metanol. Denna teknik är etablerad utomlands i en skala upp till 500 000 ton metanol per år och utvecklas nu mot större produktions— enheter. Det finns ett intresse i Sverige både hos kraft— industrin och tillverkande industri för att utveckla system med fluidiserad bädd och produktion av gas för gasturbin/ ångturbin. Priset för värme alstrad ur kol torde i Sverige bli något högre än för motsvarande värmemängd alstrad ur olja. Denna bedömning grundar sig på det faktum att kolet

i dag i produktionsländerna är något billigare än oljan men att transport—, lagrings— och hanteringskostnaderna gör

kolet proportionsvis dyrare. Utvecklingsmål för FoU i Sverige

Sverige kommer förmodligen att importera den större delen av koltekniken. Vi bör emellertid utveckla en egen kompe— tens på området som gör en god upphandling av teknik möjlig. Vi har också viss inhemsk kompetens såväl när det gäller fluidiserad bädd som andra förbränningsformer, och ett visst utvecklingsarbete är därför motiverat. Detta bör i

så fall koncentreras till några få projekt som kompletterar utländsk teknik och/eller anpassar den till svenska förhål— landen. Ett rimligt utvecklingsmål för programmet borde

vara ett nyttiggörande av ca 10 Mton stenkol per år under

• Sida 20
•  Original

perioden 1985—90 som ett alternativ till motsvarande olje—

import.

Program för FoU

Programmet för FoU bör omfatta dels ett utvecklingsarbete på förbränning av kol i trycksatt fluidiserad bädd, dels produktion av metanol från importerade kol. Till kommittén har ingivits två projektförslag som kan vara tänkbara för statligt stöd:

— Fluidiserad förbränning av kol för gasturbinanläggning kombinerad med fjärrvärmeproduktion (Dnr 90, kap A 3).

— Produktion av metanol från importerade kol alternativt inhemska bränslen.

Resursbehov

Med hänsyn till utvecklingsmålet torde en rimlig insats över en tioårsperiod vara ca 40 Mkr, stegrad från en ini— tialinsats av ca 1 Mkr/år upp mot 6 ä 7 mot periodens slut, när kommersiella anläggningar bör kunna tas i bruk. Forsk— ningsarbetet torde kunna bedrivas vid etablerade institu— tioner och företag, där högskoleinstitutionerna bör få en förstärkning av sina resurser avseende processteknik inom bränslekemin, speciellt på metanolområdet. Mera konkret borde för de första tre åren avsättas 1,2 Mkr för teknisk grundforskning samt därutöver investeringsbidrag till indu—

strin för uppförande av försöksanläggningar.

1-2-3 Ezttiggäzesés_sy_sti££s£

Teknikens nuvarande ståndpunkt

Världens tillgångar på oljeförande skiffer är mycket stora och detta är kanske den potentiellt största energikällan efter kol- och oljeförekomsterna. Ett mycket stort utveck— lingsarbete bedrivs nu i USA och Kanada för utvinning av olja ur eller förgasning av oljeskiffer liksom även tjär— sand som här kan likställas med oljeskiffer. Projekterade

anläggningar har en kapacitet på 25 Mton skiffer per år

• Sida 21
•  Original

och levererar olja till f n konkurrenskraftiga priser.

I Sverige finns, som nämnts tidigare, avsevärda skiffer— förekomster. Södra Sveriges alunskiffrar (Närke, Östergöt— land, Västergötland, södra Öland, östra Skåne) är ganska väl undersökta i samband med skifferoljeprojekt. Halten organiskt kol ligger vid 10—15 2, mängden avdestillerbara kolväten i bästa fall vid 5—6 %. Svavelhalten uppgår till 5—8 % och är alltså mycket hög. Stora nyfynd inom Sverige är knappast tänkbara. Totala förrådet räknat som oljeinne— håll ligger mellan 250—450 Mton olja. Den rikaste skiffern finns i Närkes Kvarntorp men den är ändå endast hälften så rik som goda amerikanska skiffrar. Tillgångarna där räcker endast något tiotal år vid drift i en skala på 25 Mton/år,

som är en normalstorlek för ett skifferoljeverk i dag.

Den svenska skiffern innehåller också betydande mängder uran. En eventuell utvinning av uran i Ranstad kan ge 5—6 Mton skifferlakrester per år som utgör ett miljöproblem. Förgasning eller förbränning av lakresterna skulle lösa

ett miljöproblem och dessutom ge ett tillskott till energi— försörjningen. Något egentligt utvecklingsarbete har emel—

lertid ännu inte drivits på detta område.

Under Kvarntorpsepoken bearbetades som mest 3,4 Mton skif— fer per år varav 60 2 kunde nyttiggöras i pyrolysugnarna. Den teknik som utvecklades i Kvarntorp under svåra betin— gelser är av föga värde i dag frånsett de erfarenheter som gjorts på miljösidan. Den svenske uppfinnaren Aspegren ut— vecklade vid den tiden ett pyrolysförfarande med Värmeöver— föring med hjälp av heta kulor i en roterugn. Processen har vidareutvecklats av The Shale Oil Corporation i Amerika och

anses nu vara den längst komna skifferprocessen.

En frestande lösning vore pyrolys in situ. Stora regionalt utbredda skador på grundvatten kan dock befaras. Även hit— tillsvarande metoder för pyrolys i ugn ger stora svavel—

dioxidutsläpp och därmed stora miljöskador.

• Sida 22
•  Original

Utvecklingsmål för FoU i Sverige

Det Vore angeläget att skapa förutsättningar för att ta till vara de svenska skiffrarnas energiinnehåll. Prognosen är dock inte särskilt gynnsam. Det synes i dag icke vara ekonomiskt motiverat att driva en inhemsk processutveckling avseende enbart tillgodogörandet av kol— och kolväteinne— hållet i skiffrarna. Stora summor måste i så fall sättas in innan en process är färdig för praktisk drift och de svens— ka skiffrarna har mindre goda egenskaper, framför allt låg kolhalt och hög svavelhalt. Det är icke uteslutet att ut—

ländsk och svensk utveckling av olika metoder för pyrolys, förvätskning eller förgasning av andra energiråvaror kunde drivas så att metoderna även blir intressanta för tillvara— tagande av svensk skiffer. Detta kommer emellertid att ta tid och något eget utvecklingsarbete på just skifferförbränning,

—förgasning och —förvätskning bör alltså icke företas.

Mer intressant är dock utnyttjande av lakrester efter uran— utvinning ur skiffer, framför allt i Ranstad. Mängden skif— ferlakrester som kommer att produceras de närmaste åren är liten men därest en storskalig brytning och en storskalig produktion av uran kommer till stånd blir detta en intres— sant möjlighet. Här föreligger flera projektförslag men miljöproblemen är icke helt lättlösta. Oavsett om ett svenskt FoU—program på utnyttjande av lakresterna för ener— giproduktion kommer till stånd och energianläggningar där— vid uppbyggs bör emellertid lakrester som nu faller vid driften i Ranstad deponeras så, att de medger framtida ut— nyttjande för energiproduktion från kolinnehållet. Det finns också vissa förekomster av grafitskiffer i Vittangi— området, vilka skulle kunna utgöra råvara för ett tillskott till den svenska elproduktionen vid väntade prisnivåer på olja i framtiden. Den geologiska kännedomen om förekomster— na är ännu bristfällig. Provundersökningar har visat att askinnehållet är stort men att en förgasning i flytande bädd är väl möjlig. SGU har framfört förslag om ett begrän— sat borrprogram omfattande 5 5 10 diamantborrhål inom de större förekomsterna i avsikt att skaffa fram ett gott un— derlag för mera noggranna tekniska och ekonomiska bedöm—

ningar.

• Sida 23
•  Original

Projektförslag

Tre skilda projektförslag har diskuterats under hearings. Det första har utarbetats inom Stiftelsen för Värmeteknisk forskning vid KTH och avser en studie av möjligheterna att bygga skiffereldade kraftverk baserade på i första hand lak— rester från Ranstad. I olika alternativa utföringsformer skulle här kunna antingen utvecklas ett virvelbäddbaserat ångkraftverk, ett gasturbinkraftverk eller en anläggning för gasgenerering. Huvudproblemen torde vara möjligheterna att hålla nere svaveldioxidutsläppen och att få en godtag— bar ekonomi. Kontakter har tagits med bl a Statens Vatten— fallsverk och olika organisationer inom energiområdet. En anslagsansökan har ingivits till STU. Vissa leverantörs— kontakter har också tagits. Utvecklingskostnaderna bedöms vara 16 Mkr till första pilotanläggning och en andra pilot— anläggning skulle kosta 30 Mkr. En årskostnad på 3 Mkr un—

der inledningsfasen anges.

Ett andra projekt har framlagts av AB Atomenergi i en pro— memoria 1974—02—28 och i form av ett projektförslag

(Dnr 80). Projektet avser förgasning av lakrester i Ranstad och andra svenska skiffrar samt distribution och konsumtion av syntetisk gas. Som en tredje punkt redovisas gasfram— ställning i en högtemperaturreaktor. Arbetsinsatsen fram till halvstor skala beräknas vara 20 manår till en kostnad av 4,5 Mkr plus 10 Mkr för investering i den halvstora an—

läggningen.

Ett tredje projekt (Dnr 204) har framlagts av Institutet för Innovationsteknik och avser sex delprocesser nämligen pyro— lys för gas- och oljeavdrivning, fluidiserande rostning, auto— oxidation av svaveldioxid, uranutlakning och separation, till— verkning av cellkeramik och slutligen gipsframställning ur svavelsyran. Utvecklingsarbetet under 2 1/2 5 3 år beräknas kosta ca 2 Mkr. Några investeringskostnader för försöksan—

läggningen är icke angivna.

• Sida 24
•  Original

24. Kap ]: Energiråvaror och energiprocesser SOU 1974:73 Resursbehov

Sammanfattningsvis kan man konstatera att två projekt synes motiverade, ett avseende en energiutvinning ur lakrester från Ranstad och ett andra en förberedande geologisk studie av Vittangiförekomsten. Totalramen för dessa två projekt kan beräknas bli ca 3 Mkr/år under en första treårsperiod, investeringskostnader i försöksanläggningar oräknade. Där— efter torde tillräckligt underlag föreligga för ett beslut

om en vidareutveckling i större anläggningar.

1-2-4 Nyttigsäzesés_sy_£952

Teknikens nuvarande ståndpunkt

Bränntorvförrådet i södra Sverige beräknas motsvara 700 Mtoe. Torvmossarna i övriga Sverige motsvarar 4 000 Mtoe. Torv är en miljövänlig bränsleråvara med låg svavelhalt och kan nyttiggöras som bränntorv eller som t ex råvara för pro—

duktion av syntetiska bränslen.

Torvmossarna håller en fukthalt över 90 Z. Torven måste torkas till 50 % fukthalt för att kunna nyttiggöras som bränsleråvara. Torkning i fria luften är det enda möjliga i dag och tillämpas vid tillverkning av maskintorv resp frästorv.

Vid maskintorvmetoden grävs torven upp t ex med skopeleva— tor och formas till stycken som får torka på mossens yta. Två skördar erhålles per säsong. Vid framställning av fräs— torv fräser man upp ett 5—20 mm tjockt skikt med hjälp av en bred fräs. Det uppfrästa skiktet vändes med harv flera gånger till dess man kommit ner till en fukthalt på 40—55 Z. Frästorven är billigare i produktion än maskintorven men lämpar sig mindre väl för förgasning etc på grund av den

luckra konsistensen.

Speciella maskintyper för produktion av maskintorv har ut— vecklats särskilt efter krigsåren i början av 1940—talet.

I samarbete mellan AB Svensk Torvförädling och ÖEF ägde ett

• Sida 25
•  Original

ganska omfattande utvecklingsarbete rum under 1960—talet just i fråga om maskintorv. Statsanslag utgick ur den då— varande s k bränsleforskningsfonden med 1 Mkr. Maskinut— rustningen för torvtäkt i olika skalor utvecklades — dels s k enmansmaskiner anpassade till normalt förekommande traktortyper och avsedda för drift i kombination med jord— bruk/skogsbruk (årsproduktion kanske 2 000 — 3 000 ton), dels maskinkombinationer (upptagare, Vändare, hopsamlare)

för drift i mera industriell skala.

Den svenska torvproduktionen är inriktad på odlingstorv med produktionskostnad omkring 40 kr/ton 50 Z—ig frästorv. Torv- eldade kraftverk förekommer i Sovjetunionen, Finland och Irland, och även i Sverige pågår visst utredningsarbete på

sådana projekt.

Torvtäkt i stor skala i Sverige kommer att råka i konflikt med naturskyddsintressena. Torvmossarna täcker omkring 15 Z av Sveriges yta och det borde därför vara möjligt att komma överens om ett nyttiggörande av en mindre del av denna yta

för energiproduktion.

Utvecklingsmål för FoU i Sverige

Man bör inte värdera torven som bränsleråvara med utgångs— punkt i nuvarande produktionskostnad. Kostnaden för torv— täkt i Sverige har stigit från en nivå på 10-12 kr/ton år 1956 till 40—50 kr/ton 1974. I Finland upptas emellertid torv till en kostnad på ca 20 kr/ton. Ett mål borde vara att genom en koncentrerad utvecklingsinsats komma fram till metoder och utrustning som medger en produktionskostnad i området 10—20 kr/ton vid storskalig utvinning. Torven skul- le därvid bli ett billigt bränsle. Transportkostnaderna för torv blir emellertid höga och torven måste därför utnyttjas

i närheten av mossen där den tas upp.

Lufttorkningen är en billig process så till vida att ener— gin för torkningen står gratis till förfogande. Å andra sidan blir torvutvinningen säsongbetonad med produktion

under endast 1/3 av året. En billig artificiell metod för

• Sida 26
•  Original

torkning av torv skulle möjliggöra produktion året runt. Detta skulle ge en jämn permanent sysselsättning och förut— sättningar för anskaffning av mer kvalificerad maskinell

utrustning som inte skulle behöva stå för fäfot 2/3 av året.

Om lufttorkningsmomentet faller bort kan torven tas upp i massiva sjok och avrymmas till låg kostnad. Man borde under sådana förhållanden kunna komma ner på en nivå under 10 kr/

ton.

En möjlighet som nu är föremål för förstudier är att ut— nyttja spillvärme från kärnkraftverk för torkning av torv. Man avvattnar då torven genom pressning till ca 75 % vatten— halt och använder sedan torven som kylmedel i kyltorn eller fluidiserande bäddar vid kraftverk. Ett kärnkraftverk på

1 000 MW elektrisk effekt skulle kunna medge en torkning av ca 5 Mton torv per år räknat som torrsubstans. Ett andra utvecklingsmål bör alltså bli en effektiv process för ut—

nyttjande av spillvärme för torkning av torv i stor skala.

Torvtäkten innebär emellertid miljöproblem. Torvprogrammet måste därför inrymma studier av vilka mossar som kan komma i fråga för torvtäkt, hur miljöpåverkan av torvupptaget skall kunna minskas och hur de utvunna torvmarkerna senare skall kunna återföras till skogsproduktion. Från miljöhåll har man hävdat att endast en mycket ringa del av Sveriges totala torvmarker får komma i fråga för intensiv torvtäkt. Programmet kan därför icke ges alltför stor omfattning och man bör i stor utsträckning bygga på samarbete med andra länder t ex Finland och Irland. Det vore vidare en stor fördel om torven kunde omvandlas till flytande eller gas— formiga bränslen och ett ytterligare utvecklingsmål borde alltså vara förgasning av torv och framställning av metanol ur sådan gas. Det framtida nyttjandet av torv i Sverige kom— mer att begränsas dels av miljöhänsyn, dels av den tekniska utvecklingen och den därmed förknippade ekonomin. Man kan grovt räknat säga att per procent mosstäktareal som engage— ras för torvtäkt kan produceras en energimängd motsvarande

2 Mtoe/år under ungefär en 20—årsperiod.

• Sida 27
•  Original

Projektförslag

De projekt som kan skisseras anknyter till de ovan angivna utvecklingsmålen. Ett antal förslag har framkommit vid kom— mitténs förhör men är som regel av mindre genomgripande karaktär. Ytterligare utredning bör ägnas frågan om ett nationellt torvprogram. l avvaktan på detta kan följande projekt anges:

— Studier avseende metoder och maskiner för utvinning av torv samt utveckling av torkningsmetoder som medger torkning året runt. - Torkning av torv vid samtidig kylning av turbinånga från värmekraftverk.

— Pelletering av torv för förbränning i fluidiserad bädd (Dnr 119).

— Förgasning av torv samt framställning av metanol ur syn— tesgas från torv.

Resursbehov

Det totala torvprogrammets omfattning för tioårsperioden är svår att uppskatta men torde ligga inom området 10 å 20 Mkr vartill kommer investeringsbidrag för uppförande av försöksanläggningar. En initialinsats på utredning, för— studier och grundläggande forskning bör ha omfattningen av

1 Mkr första året, 1,5 Mkr andra och 2 Mkr tredje året.

1-2-5 Nyttissärssss_sy_ysé_gee_bxsssssyfsll

Teknikens nuvarande ståndpunkt

Det totala virkesbeståndet motsvarar i lufttorkat tillstånd 500 Mtoe vilket är en storleksordning mindre än torvmossar— nas bränsleinnehåll. Bruttoavverkningen svarar mot ungefär halva oljeimporten. Mycket lämnas kvar i skogen som hygges— avfall, svarande mot 20 Mton torrsubstans årligen. Moderna maskinella metoder för skogsavverkning som nu är under ut— provning ger möjlighet att ta tillvara åtminstone hälften

av detta avfall i form av flis.

Skogsindustrin lider brist på fiberråvara och ser därför

helst att så mycket som möjligt av råvaran kan användas för

• Sida 28
•  Original

28 Kap 1 : Energiråvaror och energiprocesser SOU l974:73 produktion av fiberprodukter och spånskivor.

Kostnaden för tillvaratagande av flisen med moderna metoder motsvarar ett ekvivalent oljepris på omkring 150 kr/m3 om flisen skulle användas som bränsle. Det lönar sig dock bätt— re att nyttiggöra även denna råvara för fiberproduktion i första hand och i stället importera olja för skogsindustrins behov av energitillskott. Skogsindustrin har också sedan länge använt avfall såsom bark och avlutar för energiproduk— tion och kemisk produktion.

Ved är en bränslereserv som tas till vid avspärrningar så som skedde under andra världskriget. Metoder har därvid ut— vecklats för förgasning av ved, s k förugnar, samt i gengas—

aggregat för fordon. Utvecklingsmål för FoU i Sverige

Det är önskvärt av beredskapsskäl att förutsättningar ska— pas för att man vid behov skall kunna nyttiggöra en stor

del av virkesproduktionen, säg hälften, som bränsleråvara som ersättning för bortfall av importerade bränslen såsom olja och eventuellt kol. Det naturliga härvidlag är att kon— vertera det fasta vedbränslet till flytande bränsle t ex metanol. Om man bygger upp en inhemsk produktion av flytande bränslen från importerade kol bör således den inhemska ved— råvaran vid behov kunna sättas in i stället för importkolen. Ett mål är därvid att utveckla en process för produktion av syntesgas för metanoltillverkning från inhemsk vedråvara i anslutning till en kolbaserad anläggning. Projektförslag

Utöver mera konventionella projekt som torde omhändertagas av industrin föreligger egentligen endast ett, nämligen det redan omnämnda:

— Produktion av syntesgas ur vedråvara för framställning av flytande bränslen företrädesvis metanol.

• Sida 29
•  Original

Resursbehov

Behovet av forskning och utveckling för detta projekt är relativt blygsamt och kan uppskattas till ca 0,5 Mkr/år un— der en treårsperiod. Därtill kommer emellertid avsevärda medel för uppförande av försöksanläggningar, omfattande för— ugn, förbränningsugn för flis och gasgenerator. Maskinin— vesteringen här uppskattas till ca 15 Mkr och driftkostna— derna under en treårsperiod till ca 10 Mkr. Dessa medel bör

då anvisas som investeringsbidrag för försöksanläggningen.

1 - 2- 6 Exttisgéraesesxisrsbzyksaxiell

Teknikens nuvarande ståndpunkt

Jordbruket är en storproducent av bränsleråvara. Volymen är ungefär lika stor som mängden åtkomligt hyggesavfall d v s sammanlagt omkring 10 Mton torrsubstans från gödsel och halm. Betraktat som bränsleråvara svarar detta avfall mot 3 Mtoe/ år i form av gas eller flytande bränsle. Halmen borde kunna nyttiggöras i anläggningar avsedda för nyttiggörande av torv, grönflis och hushållsavfall när transportekonomin så tillåter. Halm kan också nyttiggöras tillsammans med gödsel i anläggningar anpassade för gödselråvaran. Gödsel innehål— ler också rätt stora mängder halm. Problemet med gödseln är dess höga vattenhalt som är ungefär samma som för torv el— ler 92 2. Gödseln förekommer dessutom på många små lokaler och genereras kontinuerligt. Gödseln är därför ur många syn— punkter ett sämre alternativ än torv. Å andra sidan utgör

gödseln ibland ett miljöproblem, skadar grundvatten etc.

Mellanvärdegas innehållande 50 % metan eller något däröver kan produceras genom rötning av gödsel i rötkammare. Denna metod har praktiserats på många håll i världen för lokal energiförsörjning. Med nuvarande teknik blir kostnaderna höga vid mindre och medelstora kreatursbesättningar. Arbe—

tet är heller inte riskfritt, förgiftningar har inträffat.

Det bör emellertid påpekas att jordbruksavfallet har stor

betydelse som jordförbättringsmedel och att en återföring

• Sida 30
•  Original

av en stor del av både halmen och gödseln redan sker för

att bilda humus och tillföra näringsämnen i den brukade mar— ken. Man bör därför icke sätta alltför stora förhoppningar till möjligheten att nyttiggöra jordbruksavfall för energi—

produktionen. Utvecklingsmål för FoU i Sverige

Jordbruksavfall skulle kunna användas för lokal generering av värme och gas, eventuellt metanol, i jordbruket. Man kan vänta att förbränningsanläggningar för värmeproduktion fram— kommer kommersiellt liksom också rötningsanläggningar för gasproduktion. Målet för arbetet med jordbruksavfallet bör därför icke sättas högre än en studie belysande önskvärd— heten av en återföring av jordbruksavfallet i jordförbätt— rande syfte alternativt produktion av energi för lokal an— vändning. Först när resultatet av en sådan studie förelig— ger kan man ta ställning till ett vidare program för jord— bruksavfallets utnyttjande för energiproduktion. Projektförslag

— Analys av naturgödselns roll i jordbruket jämfört med dess användning som energiråvara.

Resursbehov

Detta projekt torde endast kräva ca 1 års arbete av en utv redare och kosta i storleksordningen 100 000 kronor under detta år.

1-2-7 Erttissäzseés_sy_beställssyfall

Teknikens nuvarande ståndpunkt

Hushållsavfallet är i första hand ett miljöproblem som upp- märksammats senare än vatten— och luftföroreningarna. Det faller ungefär 4 Mton hushållsavfall per år i landet med ett energiinnehåll på omkring 10 kJ/kg. Detta motsvarar

totalt ca 1 Mton olja.

• Sida 31
•  Original

En statlig utredning (ref 2) har nyligen uppskattat de prak— tiska möjligheterna att utvinna denna energi till betydligt

lägre belopp.

Hushållsavfallet behandlas i stort sett fortfarande på sam— ma sätt som vid seklets början genom deponering, komposte— ring och förbränning. Merparten hamnar på soptipparna på

ett sätt som förstör miljö, mark och grundvatten. Depone— ringen är den skenbart billigaste metoden om man bara tar hänsyn till de direkta kostnaderna och bortser från de nega—

tiva effekterna.

Förbränning är ett sätt att destruera avfallet och reducera dess volym men är en dyrbar metod. Kostnaderna kan dock reduceras genom återvinning av energin i rökgaserna i en ångpanna. Många sådana sopförbränningsstationer är i drift i Tyskland och USA liksom i Sverige, t ex Högdalens sopför— bränningsstation. Förbränningsanläggningar är dyra och drabbas ofta av driftstörningar med låg tillgänglighet som följd. Ett sätt att reducera dessa problem är att använda hushållsavfall som tillsatsbränsle exempelvis till kolpul—

vereldade kraftverk.

Det bästa sättet att konvertera avfallet torde vara till gasformigt eller flytande bränsle. Ett stort antal proces— ser för detta är under utveckling i USA och även i Sverige. Det förefaller som om förgasningsprocesserna är mest lämpa— de för hushållsavfallet även om det är möjligt att genom hydrering och/eller pyrolys framställa olja ur avfallet. En STU—kommitté har funnit att schaktugnen är den lämpligaste typen för pyrolys av hushållsavfall och rekommenderar prov

i fullstor skala. AB Motala Verkstad har genomfört ett för— söksprogram och utvecklat ett system kallat Motala Pyrogas. En första anläggning är beställd och kommer att användas

för ett begränsat försöksprogram. Den termiska verknings— graden är hög och rökgasen Väsentligt renare än från en konventionell sopförbränning. Kostnaderna är också lägre. Behov föreligger av ett pyrolyssystem som har större kapaci- tet och som kan producera gas med högre bränslevärde att an—

vändas som stadsgas eller syntesgas för konvertering till

• Sida 32
•  Original

flytande bränsle. Regionplanekontoret vid Stockholms läns landsting planerar att successivt eliminera ett 30—tal tip— par i regionen till förmån för en eller två stora behand— lingsstationer, och man förutser att år 1985 därur kunna producera t ex flytande bränsle. KTH:s institution för kemisk teknologi har utarbetat en process kallad Ferrugase processen avsedd för pyrolys och förgasning av hushållsav— fall och andra fasta bränslen till mellangas eller syntes—

gas utan tillförsel av syrgas. Utvecklingsmål för FoU i Sverige

Det synes angeläget att goda metoder för behandling av det fasta hushållsavfallet i Sverige utarbetas snarast möjligt även utan avseende till energiförsörjningsfrågan. Prov med praktisk drift i större skala av de utarbetade processerna bör snarast komma till stånd. Man bör då köra en eller fle— ra gasgeneratorer under varierande betingelser och på av— fall med olika sammansättning och olika tillsatser för att kunna planera för framtida anläggningar. Ett andra mål är att skapa förutsättningar för pyrolys i större skala till lägre kostnader och med inriktning på en bättre gas. Det är också betydelsefullt att utreda hur gasen skall nyttiggöras och möjligheterna att använda kombinationer av avfall med andra bränslen. Ytterligare ett mål för utvecklingsarbetet vore en metod för produktion av mellanvärdegas från hus— hållsavfall genom rötning. I detta fall bör en kombinerad process avseende såväl fast hushållsavfall som rötslam från reningsverk vidareutvecklas. Med hänsyn till de relativt begränsade energimängder som kan utvinnas från hushållsav— fallet torde en väsentlig del av forsknings— och utveck— lingskostnaderna få skrivas på miljövårdens konto. Därmed måste också beaktas alla problem som uppkommer genom avfal— lets innehåll av tungmetaller, kemiskt avfall och andra

föroreningar. FoU—program

FoU avseende avfallsbehandling bör drivas som ett samman—

hängande program eller storprojekt, vari energiåtervinningen

• Sida 33
•  Original

ingår som ett delprojekt. En första treårsperiod bör inrym— ma uppbyggnad av en försöksstation jämte teknisk grundforsk— ning över hela fältet från teknik för insamling och trans—

port till studier av förgasning. Försöksstationen byggs upp

kring en gasgenerator av Motalatyp.

Om programmet avseende en tredje generationens förgasnings— process ger ett positivt resultat byggs en demonstrations— anläggning på samma plats. Arbetet skall i så fall resulte— ra i specifikationer för en fullstor produktionsanläggning som skall kunna tas i drift 1985, förslagsvis i Stockholms— regionen. Högdalens sopförbränningsstation är en lämplig plats för denna försöksstation med möjligheter till tek— niskt samarbete med institutioner och laboratorier i Stock— holm. Det föreligger också ett intresse inom Stockholms kom—

mun och Stockholms län för en sådan verksamhet. Projektförslag

Vid hearings och i enkätsvar har framförts önskemål om för— söksverksamhet på detta område som kan sammanfattas med följande rubriker:

— Inrättande av en försöksstation för i första hand pyro— lys av hushållsavfall men med möjlighet att också eva— luera andra bränslen.

— Förstudier avseende Ferrugasprocessen för förgasning av fasta avfall och andra fasta bränslen.

— Teknisk—ekonomisk analys av centraliserad kontra decen— traliserad behandling av fast avfall.

— Förutsättningen för produktion av syntesgas genom för— gasning av hushållsavfall med beaktande av eventuell förekomst av katalysatorgifter.

— Inverkan av olika mekanisk förbehandling för förgasnings— förlopp och förbränningsförlopp.

— Fullskaleförsök med hushållsavfall som tillsatsbränsle till existerande industriella förbränningssystem.

Resursbehov Medelsbehovet för ett program avseende nyttiggörande av hus—

hållsavfall blir stort beroende främst på att stora försöks—

anläggningar måste uppföras. En enda stor förbrännings—

• Sida 34
•  Original

station ligger i prisklassen 25 Mkr med driftkostnader på ca 10 Mkr/år. Från AB Motala Verkstad har framförts önske— mål om statligt stöd för uppförande av en försöksanläggning enligt deras system till en kostnad av 5—6 Mkr i anslutning till värme— eller kraftanläggningen hos någon kommun eller

industri.

Forsknings— och utvecklingsarbete därutöver torde böra be— drivas till en omfattning motsvarande ca 1 Mkr/år under

hela den framförliggande tioårsperioden. Därutöver kommer kostnader för industrins eget forsknings— och utvecklings—

arbete jämte kommunala investeringar för avfallshantering.

1.2.8 Bränsleceller

Teknikens nuvarande ståndpunkt

De utvecklingsarbeten som bedrivits sedan 1960—talets bör— jan på bränsleceller för i första hand tillämpningar inom rymd— och försvarstekniken syns nu resultera i produkter och processer som kan bli av betydelse för energiförsörj— ningen mot slutet av seklet och in på 2000—talet. Några omedelbara effekter kan man dock inte vänta beroende på att

systemomställningarna kräver lång tid.

Pratt & Whitney Aircraft i USA bygger vidare på den bränsle— cellteknik som utvecklades för de amerikanska månskeppen och är nu tillsammans med den amerikanska kraftindustrin engagerat i ett stort utvecklingsprojekt avseende bränsle— cellkraftverk. En första demonstrationsanläggning på 26 MW skall levereras och evalueras 1978 varefter följer leverans av 56 likadana enheter till ett uppgjort pris på 800 kr/kw. Detta pris avser en komplett enhet. Den låga anläggnings— kostnaden, den höga verkningsgraden även vid små enheter och framför allt den stora miljövänligheten gör dessa bränslecellkraftverk särskilt lämpade för s k dispersa energisystem som är ett alternativ och komplement till sys—

tem med stora centrala kraftverk.

Vidare är Exxon (Esso) i USA och Alsthom i Frankrike

• Sida 35
•  Original

engagerade i utveckling av metanolluftceller för fordon (projektram 100 Mkr). Metanolluftcellen är på sikt ett in—

tressant alternativ också för kraftverk. Utvecklingsmål för FoU i Sverige

Pågående utveckling utomlands, särskilt Pratt & Whitney Air— crafts kraftverksprojekt, bör följas upp och förutsättnin— garna för en introduktion av denna teknik i Sverige bör vär— deras mot den specifika svenska försörjningsbakgrunden. Teknisk grundforskning bör drivas avseende såväl lämpliga elektrodmaterial som alternativa systemkoncept vilka anpas— sas till inhemska bränslen. Detta arbete bör associeras med motsvarande utvecklingsinsatser aVSeende bränslecellsystem för traktionära tillämpningar, särskilt metanolluftcellen. Mål är bränslecellmoduler för en kostnad på omkring 200 kr/ kw och en livslängd överstigande 5 år. Detta ger också underlag för bedömning av alternativa framtida energisystem

med inslag av gas— alternativt metanolekonomi. Projektförslag

Projektförslag har ingivits som harmonierar väl med det föreslagna programmet. Projektförslagen avser i allmänhet inte hela tioårsperioden utan i första hand de närmaste tre åren. Bland förslagen kan nämnas:

— Teknisk grundforskning avseende elektrodmaterial för bränslecellkraftverk (Dnr 135).

— Metanolluftbatterier för fordon. Resursbehov Detta arbete är att se som teknisk grundforskning på sikt

och bör stödjas med statliga medel inom en ram på 1 Mkr/år

under hela tioårsperioden.

• Sida 36
•  Original

1.2.9 Elektriska ackumulatorer

Teknikens nuvarande ståndpunkt

Alltsedan Waldemar Jungners dagar har ett betydande utveck— lingsarbete ägt rum i Sverige särskilt på alkaliska batte— rier och på blybatterier. Blybatteriet har hittills varit den dominerande strömkällan för truckar och elbilar med en prestandanivå på omkring 20 Wh/kg vid 1 timmes urladdning. Prototyper av förbättrade blybatterier, nickeljärnbatterier och nickelvätebatterier ger i dag ungefär dubbla prestanda dvs 40 Wh/kg, vilket är av stor betydelse för en introduk— tion av eldrift i större omfattning. Prototyper för järn— luftbatterier som utvecklats i Sverige ligger på nivån 50*60 Wh/kg vid 5 timmars urladdning och kommer inom en nära framtid att förbättras mot nivån 80 Wh/kg. Strömkällor med goda prestanda kommer således att vara tillgängliga inom ett fåtal år. Det finns anledning att stödja den fort- satta utvecklingsverksamheten som kan leda till bättre miljö och lägre energikonsumtion samt till en livskraftig

exportindustri.

Utvecklingsmål för FoU i Sverige

Elbilen behöver billiga och energirika batterier. De elek— triska ackumulatorernas höga verkningsgrad ger många till— lämpningar i de framtida energisystemen bl a som utjäm—

ningsbatterier vid kraftstationer.

Det är svårt att skilja på utvecklingsmål i fråga om miljö och i fråga om energi vad gäller strömkälleutvecklingen. På kort sikt torde miljöeffekten vara av större betydelse. Arbetsmiljön i verkstäder och gruvor kan förbättras avse— värt med elektrisk drift med nya energitäta Strömkällor. På grund av den långa tid som erfordras för en systemomställ— ning mot eldrift i stor skala måste ett FoU—program i förs— ta hand skapa förutsättningar för en senare övergång till eldrift. Man kan därvid fästa mindre avseende vid energi— besparingar på kort och medellång sikt. Det är därför ange—

läget att bedriva den fortsatta utvecklingen av järnluft—

• Sida 37
•  Original

batterier i oförminskad takt även om denna strömkälla pri—

märt inte kan förbättra energibalansen.

Arbete bör också bedrivas på blybatterier, zinkbatterier och järnnickelbatterier som inte lovar så höga prestanda som metalluftbatterierna men i gengäld har högre energi— verkningsgrad och i övrigt egenskaper som gör dem särskilt väl lämpade i fordonstillämpningar och som utjämningsbatte—

rier. Projektförslag

Bland projektförslagen kan nämnas: — Studier för utveckling av utjämningsbatterier.

— Systemanalys av blybatterier för fordonstillämp— ningar (Dnr 146).

_ Framtagning av ett nytt nickeljärnkoncept, det 5 k Superfenikonceptet för fordonstillämpningar.

— Teknisk grundforskning avseende zinkelektroder (Dnr 216).

— Analys och uppföljning av högtemperaturbatterier samt fortsatt utveckling av järnluftbatterier (Dnr 106, 149, 214, 215).

Resursbehov

Man kan vänta att en betydande del av kostnaden för utveck— lingsarbetet kan bäras av industriföretag. Till en del är arbetet dock av grundforsknings— och utvecklingskaraktär som bör stödjas med statliga medel inom en ram på ca 1,5 Mkr/år under hela tioårsperioden. Projekten bedrivs dels vid institutioner,dels vid företag som har erfarenhet av sådant arbete, t ex Svenska Utvecklingsaktiebolaget, Nife— Jungner AB, AGA AB (AB Tudor), NOACK AB och eventuellt and- ra företag samt strömkällegrupperna vid KTH och vid Försvar— ets forskningsanstalt. Anslutande forskning kan förläggas

till andra institutioner vid universitet och högskolor.

• Sida 38
•  Original

Teknikens nuvarande ståndpunkt

Den 3 k väteekonomin diskuteras en hel del för närvarande.

I en spekulativ och renodlad utföringsform användes kärn— kraftvärme för att i kemiska processer klyva vatten i sina beståndsdelar väte och syre. Väte tjänar som universalbräns— le och transporteras i rörledningar eller i flytande form till förbrukarna. Storförbrukare som bränslecellkraftverk och processindustri förses också med syre från vattenklyv—

ningen vilket distribueras på samma sätt som vätet.

Väte kan även produceras på rent kemisk väg och ett omfat—

tande utvecklingsarbete på detta pågår utomlands.

Förespråkare för väteekonomi betonar de låga distributions— kostnaderna jämfört med distribution av elektrisk energi, miljövänligheten och beroendet av fossila bränslen. Miljö- vänligheten har två orsaker, dels bortfaller luftledningar för elkraft och dels nyttiggöras dessa bränslegaser vid kemotermisk reaktion (förbränning) eller kemoelektrisk

(bränsleceller) med ringa luftförorening.

Även andra energibärare diskuteras, såsom metanol, ammoniak och syntetiska bränslen snarlika dagens eldningsolja och motordrivmedel. Metanol kan tillverkas från fasta bränslen med en termisk verkningsgrad på 65 2 varvid den tyngsta pos— ten i produktionskalkylen utgöres av det fasta bränslet. Det är kanske fel att tala om ett nytt energisystem i sam— band med metanol. Metanol kan upptas av det existerande systemet både i distributionsledet och förbrukningsledet med förhållandevis ringa modifikation. Metanol kan i en första etapp blandas med motorbensin i en mängd på ungefär 30 % varigenom blytillsatsen kan elimineras och motorbräns- lets egenskaper i övrigt förbättras. Metanol borde också kunna användas t ex i villapannor eller oljeeldade värme— kraftverk. Metanol kan också användas i gaseldade installa— tioner och är därmed något av ett universalbränsle. Metanol

kan dessutom få stor användning för nitratreduktion

• Sida 39
•  Original

i avloppsvatten. För närvarande importeras 120 000 ton meta—

nol till Sverige per år som råvara för plastindustrin.

De olika energibärarna kan väl utnyttjas i s k dispersa energisystem som karaktäriseras av att den tunga delen av energitransporten sker med gasformiga eller flytande energi— bärare varefter konverteringen till elektrisk energi sker nära konsumenten t ex i bränslecellkraftverk. En extrem form härvidlag är att varje fastighet är försedd med sitt eget elektricitetsverk varvid förlustvärmet utnyttjas för fastighetsuppvärmningen. Dispersa energisystem ger fördelar i fråga om miljövänlighet, låga distributionskostnader, redundans och nyttiggörande av förlustvärmet i förekommande fall. Dispersa system kan utvecklas inom ett etablerat sys—

tem med stora centrala kraftverk. Utvecklingsmål för FoU i Sverige

En import av naturgas till Sverige och uppbyggnad av ett gasnät innebär en naturlig början på en gasekonomi med till— sats av syntetisk naturgas tillverkad företrädesvis från in— hemska bränslen alternativt importerade kol. Naturgasfrågan ligger emellertid utanför ramen för detta avsnitt (se kap

A 3).

En konvertering av kol eller inhemska bränslen till gas för distribution i ett gasnät är ett mera avlägset liggande pro- gram för svensk del. Ståndpunkt till forskning och utveck— ling för ett sådant program bör tas sedan man sett huruvida naturgasen kommer att introduceras i Sverige över huvud taget eftersom uppbyggandet av ett särskilt gasnät baserat på syntesgas icke torde vara motiverat. En mera närliggande möjlighet är emellertid att förädla naturgas eller mellan— värdegaser, som framställs från kol eller avfall, till syn— tesgas och därur framställa metanol för distribution i tank— vagn. Metanol kan, som tidigare anförts, införas successivt i existerande system utan stora engångsinvesteringar. Meta— nol kan också lagras enkelt. Man bör satsa avsevärda resur— ser på en studie av en metanolförsörjning för svensk räk—

ning baserad även på inhemsk metanolproduktion.

• Sida 40
•  Original

Det är också nödvändigt att i detalj utreda förutsättningar— na för produktion av metanol inom Sverige. Tekniken kan i stor utsträckning köpas utifrån men en uppbyggnad av inhemsk kompetens bör ske som en förberedelse till ett svenskt meta— nolprogram. Som ett led i detta bör man bygga en försöks— anläggning för metanolproduktion och senare uppföra en full— stor anläggning att tas i drift 1985. Det är mycket möjligt att en väsentlig del av vår försörjning med flytande bräns— len, speciellt för fordonsdrift, kan baseras på metanol som då till en del importeras men även till en del tillverkas

inom landet. Projektförslag