Livsløpsvurderinger for dyrking av energipil i kantsoner mot vassdrag.

Per-Ivar Hanedalen

IPM UMB

UN

IVER

SIT

ETET F

OR

MILJØ

- OG

BIO

VIT

EN

SK

AP

www.umb.no

Dyrk

ing a

v e

nerg

ipil i ka

ntso

ner m

ot v

assd

rag

2

Vegetasjonssoner mot vassdrag

Tidvis ønske om varige vegetasjonsbelter mot vassdrag.

Grovfôr (gress) dominerende i dag.

Stedvis ønske om vegetasjonssone uten behov for grovfôr.

Ønske om alternativ til grovfôr grunnet dårlig kvalitet. (bla. nedprioriterte arealer ved optimalt høstetidspunkt)

Vekster dyrket til energiformål kan være alternativ, selv om det er liten vilje til å dyrke disse på ordinære jordbruksarealer i Norge.

UN

IVER

SIT

ETET F

OR

MILJØ

- OG

BIO

VIT

EN

SK

AP

www.umb.no

Alternativ til grovfôr i vegetasjonssoner

Ønske om å vurdere avlingspotensial og miljøprofil for utvalg av energivekster.

Forenklet forsøk med strandsvingel, strandrør og energipil.

Forsøk lokalisert Andebu, Vestfold.

3

Dyrk

ing a

v e

nerg

ipil i ka

ntso

ner m

ot v

assd

rag

UN

IVER

SIT

ETET F

OR

MILJØ

- OG

BIO

VIT

EN

SK

AP

www.umb.no

Dyrk

ing a

v e

nerg

ipil i ka

ntso

ner m

ot v

assd

rag

4

Forsøksfeltet

UN

IVER

SIT

ETET F

OR

MILJØ

- OG

BIO

VIT

EN

SK

AP

www.umb.no

Dyrk

ing a

v e

nerg

ipil i ka

ntso

ner m

ot v

assd

rag

5

Skisse forsøksfelt

UN

IVER

SIT

ETET F

OR

MILJØ

- OG

BIO

VIT

EN

SK

AP

www.umb.no

Dyrk

ing a

v e

nerg

ipil i ka

ntso

ner m

ot v

assd

rag

6

Forsøksfeltet

Siltig lettleire

Gjødslet for optimal vekst, ikke optimalt næringsopptak!

To ordinære vekstsesonger + en etablering/busking fo energipil.

En sesong for gress.

Vekst for 4 års periode fremskrevet ut fra modellering for energipil.

UN

IVER

SIT

ETET F

OR

MILJØ

- OG

BIO

VIT

EN

SK

AP

www.umb.no

Dyrk

ing a

v e

nerg

ipil i ka

ntso

ner m

ot v

assd

rag

7

UN

IVER

SIT

ETET F

OR

MILJØ

- OG

BIO

VIT

EN

SK

AP

www.umb.no

Dyrk

ing a

v e

nerg

ipil i ka

ntso

ner m

ot v

assd

rag

8

Fordeler med energipil

Stort avlingspotensiale

Ekstensiv vekst (Lite stell utenom etablering og høsting hvert 4. år)

Rotsystem med lang livslengde (20 år)

Kan høstes rasjonelt (ved tilstrekkelig arealgrunnlag for maskinpark) i perioder med lav aktivitet ellers i jordbruket. (Senhøst/vinter)

Forventet positiv effekt for vilt/biol. mangf. (Sortsvariasjoner smaklighet for vilt)

UN

IVER

SIT

ETET F

OR

MILJØ

- OG

BIO

VIT

EN

SK

AP

www.umb.no

Dyrk

ing a

v e

nerg

ipil i ka

ntso

ner m

ot v

assd

rag

9

UN

IVER

SIT

ETET F

OR

MILJØ

- OG

BIO

VIT

EN

SK

AP

www.umb.no

Dyrk

ing a

v e

nerg

ipil i ka

ntso

ner m

ot v

assd

rag

10

Livsløpsvurderinger (LCA)

Metode for oppsummering av et produkts samlede miljøpåvirkning i produksjon, bruk og avhending.

Forsøker inkludere alle innsatsfaktorer i alle ledd bakover i produksjon

Ulike miljøpåvirkninger samles i påvirkningskategorier. (f.eks: alle klimagasser regnes om til CO2

ekv i kategorien globalt oppvarmingspotensial)

Miljøpåvirkning fra ulike påvirkningskategorier kan normaliseres og vektes mot hverandre. Gir konkret, sammenlignbar verdi for total miljøbelastning, men subjektivt element i vekting!

UN

IVER

SIT

ETET F

OR

MILJØ

- OG

BIO

VIT

EN

SK

AP

www.umb.no

Dyrk

ing a

v e

nerg

ipil i ka

ntso

ner m

ot v

assd

rag

11

Forts. LCA

Funksjonell enhet (FE) er basis i beregningene, og alle påvirkninger relateres til denne enhet.

Iso 1404x danner rammeverk.

Begrenset LCA, som kutter avhending og evnt. bruksfase er ikke uvanlig. (Krybbe-port analyse).

Bakgrunnsdata hentes i stor grad fra databaser, feks. Ecoinvent.

UN

IVER

SIT

ETET F

OR

MILJØ

- OG

BIO

VIT

EN

SK

AP

www.umb.no

Dyrk

ing a

v e

nerg

ipil i ka

ntso

ner m

ot v

assd

rag

12

Mål og omfang for denne LCA

Vugge til port, alle innsatsfaktorer frem til høstet energiavling på dyrkingssted er inkludert. (gårdsvarmeanlegg).

Sammenlikner energipil med halm, gress og olje

FE er 1 kWh energiinnhold i vekst, fersk flis og tørr halm/gress.

UN

IVER

SIT

ETET F

OR

MILJØ

- OG

BIO

VIT

EN

SK

AP

www.umb.no

Dyrk

ing a

v e

nerg

ipil i ka

ntso

ner m

ot v

assd

rag

13

Avling, høstet årlig middel pr daa

Pil, snitt

Pil, siste år

Pil fremskrevet snitt

Timotei/kløver

Strandsvingel

Strandrør

Halm

Avling

Kg TS 1217 1882 1083*’

343 785 601 250

TS % 47,4 47,4 47,4 84 84,1 83,8 85

Eff. Varmemengde.

kWh/kg

2,066

2,066 2,066 3,7* 3,606 3,768 4*

Cal. Energiinnhold

kWh/kgkWh/daa

5,414

6588

5,414

10189

5,414

5863

4,8*

1646

4,682

3675

4,904

2947

5*

1250

UN

IVER

SIT

ETET F

OR

MILJØ

- OG

BIO

VIT

EN

SK

AP

www.umb.no

Dyrk

ing a

v e

nerg

ipil i ka

ntso

ner m

ot v

assd

rag

14

Avling modellert.

Coup-modellering av S. Eich-Greatorex

UN

IVER

SIT

ETET F

OR

MILJØ

- OG

BIO

VIT

EN

SK

AP

www.umb.no

Dyrk

ing a

v e

nerg

ipil i ka

ntso

ner m

ot v

assd

rag

15

Total, årlig høstet energimengde kWh/daa

Pil,

snitt

Pil,

sist

e år

Pil f

rem

skre

vet s

nitt

Tim

otei

/klø

ver

Stra

ndsv

inge

l

Stra

ndrø

r

Halm

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Kalometrisk energiinnhold

Effektiv brennverdi

UN

IVER

SIT

ETET F

OR

MILJØ

- OG

BIO

VIT

EN

SK

AP

www.umb.no16

Flytdiagram, 5% cut off. CO2 ekv. Energipil, flis

Dyrk

ing a

v e

nerg

ipil i ka

ntso

ner m

ot v

assd

rag

UN

IVER

SIT

ETET F

OR

MILJØ

- OG

BIO

VIT

EN

SK

AP

www.umb.no

Dyrk

ing a

v e

nerg

ipil i ka

ntso

ner m

ot v

assd

rag

17

CO2 balanse pr enhet prod. energimengde.

IPCC GWP 100a0

20

40

60

80

100

120

PilenergiStrandrørenergiStrandsvinge-lenergi

Comparing 1 MJ 'Pilenergi', 1 MJ 'Strandrørenergi' and 1 MJ 'Strandsvingelenergi';Method: IPCC 2007 GWP 100a V1.02 / Characterization

%

UN

IVER

SIT

ETET F

OR

MILJØ

- OG

BIO

VIT

EN

SK

AP

www.umb.no

Dyrk

ing a

v e

nerg

ipil i ka

ntso

ner m

ot v

assd

rag

18

Sammenlikning ulike påvirkningskategorier

Carcin

ogen

s

Non-c

arcino

gens

Respi

rato

ry in

orga

nics

Ioni

zing

radi

atio

n

Ozone

laye

r dep

letio

n

Respi

rato

ry o

rgan

ics

Aquat

ic e

coto

xicity

Terre

stria

l eco

toxi

city

Terre

stria

l acid/

nutri

Land

occ

upat

ion

Aquat

ic a

cidi

ficat

ion

Aquat

ic e

utro

phica

tion

Globa

l war

min

g

Non-re

newab

le e

nerg

y

Miner

al e

xtra

ctio

n0.0E+00

1.0E-06

2.0E-06

3.0E-06

4.0E-06

5.0E-06

6.0E-06

7.0E-06

8.0E-06

9.0E-06

1.0E-05

PilenergiStrandrørenergiStrandsvingelenergi

Comparing 1 MJ 'Pilenergi', 1 MJ 'Strandrørenergi' and 1 MJ 'Strandsvingelenergi';Method: IMPACT 2002+ V2.10 / IMPACT 2002+ / Normalization

UN

IVER

SIT

ETET F

OR

MILJØ

- OG

BIO

VIT

EN

SK

AP

www.umb.no

Dyrk

ing a

v e

nerg

ipil i ka

ntso

ner m

ot v

assd

rag

19

Sammenlikning ulike påvirkningskategorier, olje inkludert.

Carcin

ogen

s

Non-c

arcino

gens

Respi

rato

ry in

orga

nics

Ioni

zing

radi

atio

n

Ozone

laye

r dep

letio

n

Respi

rato

ry o

rgan

ics

Aquat

ic e

coto

xicity

Terre

stria

l eco

toxi

city

Terre

stria

l acid/

nutri

Land

occ

upat

ion

Aquat

ic a

cidi

ficat

ion

Aquat

ic e

utro

phica

tion

Globa

l war

min

g

Non-re

newab

le e

nerg

y

Miner

al e

xtra

ctio

n0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

PilenergiStrandrørenergiStrandsvingelenergiLight fuel oil, burned in boiler 10kW, non-modulating/CH U

Comparing 1 MJ 'Pilenergi', 1 MJ 'Strandrørenergi', 1 MJ 'Strandsvingelenergi' and 1 MJ 'Light fuel oil, burned in boiler 10kW, non-modulating/CH U';Method: IMPACT 2002+ V2.10 / IMPACT 2002+ / Weighting

µP

t

UN

IVER

SIT

ETET F

OR

MILJØ

- OG

BIO

VIT

EN

SK

AP

www.umb.no

Dyrk

ing a

v e

nerg

ipil i ka

ntso

ner m

ot v

assd

rag

20

LCA-resultater

For bioenergi kommer ekstensive vekster med store avlinger godt ut i alle påvirkningskategorier.

Halm avhengig av allokering

C-binding i humus av liten betydning

I hovedsak arealbruk og klimagassbalanse som skiller seg vesentlig mellom bioenergi og fossil energi.

Stor usikkerhet og stor variasjon knyttet til direkte utslipp i dyrkingsfasen. Disse utslippene vektes ulikt i ulike modeller. Ammoniakk fra husdyrgjødsel.

Energipil har meget stor evne til opptak av tungmetaller fra jord. Askehåndtering etter forbrenning av stor betydning!

UN

IVER

SIT

ETET F

OR

MILJØ

- OG

BIO

VIT

EN

SK

AP

www.umb.no

Dyrk

ing a

v e

nerg

ipil i ka

ntso

ner m

ot v

assd

rag

21

Gjødsling

Energipil gjødslet 14 kg N/daa første vekstsesong. Gjødsles en gang pr høsting. Avling 7 kg N/daa på to år.– 0,29 TS % N, mot normalt 0,4 %, ufullstendig

rotutvikling?

– Normalt liten vekstrespons av gjødsling

– Raskere etablering og mer ugress ved gjødsling.

– Påvirker N2O-utslipp

UN

IVER

SIT

ETET F

OR

MILJØ

- OG

BIO

VIT

EN

SK

AP

www.umb.no

Dyrk

ing a

v e

nerg

ipil i ka

ntso

ner m

ot v

assd

rag

22

Ulemper ved dyrking av energipil i kantsoner

Energipil blir i løpet av 4 årsperiodene høy, og skyggevirkning på tilgrensende arealer må forventes. Ikke påviselig her på 2. år, men svært dårlig åker i utgangspunktet. (< 200 kg/daa havre)

Fare for gjengroing av drenering. Her lite røtter dypere enn 35 cm.

Grove røtter krever merarbeid ved tilbakeføring til ord. jordbruksdrift.

Direktehøstet gir fuktig flis. Krav til fyringsanlegg og lagring

Fremmed art i norsk Flora.

UN

IVER

SIT

ETET F

OR

MILJØ

- OG

BIO

VIT

EN

SK

AP

www.umb.no

Dyrk

ing a

v e

nerg

ipil i ka

ntso

ner m

ot v

assd

rag

23

Konklusjon

Dyrking av energipil gir høye energiavlinger i en ekstensiv produksjon med tilhørende begrenset ressursforbruk og utslipp.

Interessant vekst, der varig vegetasjon er ønsket (ikke mat- eller fôrprodusjon) og avsetning for flis finnes.

Behov for videre forskning på avlingspotensiale og errosjonsreduserende evne i vegetasjonsbelter.

For rasjonell dyrking kreves antakelig relativt store arealer i ett område.

Alt. Høsting for tørking før flising