Search

Denna syntesrapport är en sammanfattning och analys av den forskning som bedrivits inom ramen för det Industriella konsortiet från år 1997 (konsortiets verksamhet startade 1999) inom ramen för forskarskolan Program Energisystem. Under denna tid har 25 doktorsavhandlingar och en licentiatavhandling producerats inom det Industriella konsortiet. Avhandlingarna sammanfattas och analyseras i denna syntesrapport och arbetet avgränsas då till att studera avhandlingarnas Problemområde, Verktyg/Metod/Teori, Systemgräns, studerad Sektor och Övergripande resultat. Vidare ges, med utgångspunkt från dessa forskningsresultat, förslag på fortsatt forskning för hållbara och effektiva energisystem. Många viktiga problemområden har studerats inom ramen för forskarskolans Industrikonsortium. Ett flertal avhandlingar behandlar möjligheter att minska utsläppen av växthusgaser från industrin och här har flera sektorer studerats, bland annat massa- och pappersindustrin, järn- och stålindustrin, kemiindustrin och oljeraffinaderiindustrin. Ett centralt tema i avhandlingarna är potentialer för energieffektivisering i industrisektorn, inte minst vid införande av bioraffinaderikoncept i framtiden. Här analyseras t.ex. tekniska potentialer, kostnadseffektivitet för energieffektiviseringsåtgärder, samt betydelsen av energiledning och styrmedel. I avhandlingarna har en mängd olika metoder och verktyg använts. Den i särklass mest använda vetenskapliga metoden är intervjuer (15) följt av scenarioanalys (10), dokumentstudier (9), simuleringsberäkningar (9), pinchanalys (9) och optimering (8). Fallstudiemetodik där mer än en metod används för att studera ett specifikt fall, t.ex. ett företag, förekommer i flera avhandlingar. En grundtanke i forskarskolan Program Energisystem har varit att forskaren måste vara medveten om att resultat från energisystemanalyser kan påverkas av vilka systemgränser som valts. I flertalet av Industrikonsortiets avhandlingar har Europas elsystem utgjort systemgräns då effekter av förändrad elanvändning eller elproduktion analyserats. Industrikonsortiets forskningsresultat visar på många intressanta slutsatser. Det påvisas att det finns energieffektiviseringspotentialer både i nya investeringar och i energiledningsåtgärder, som att justera driftsbetingelser för befintlig teknisk utrustning och ändra beteenden. Det konstateras också att energisamarbeten mellan industri och energibolag med syfte att öka användningen av industriell överskottsvärme i många fall är en hållbar lösning som minskar regioners behov av primärenergi och reducerar utsläppen av växthusgaser. Hinder mot sådana samarbeten kan vara att detta inte är en del av industrins kärnverksamhet. Det konstateras även att energisamarbeten mellan närliggande anläggningar i ett industrikluster kan leda till avsevärt större energieffektiviseringspotentialer än om var och en av de ingående industrierna arbetar enbart med interna åtgärder. Hinder mot denna typ av samarbete är brist på etablerade affärsmodeller. Forskningen visar på ett behov av fortsatta studier kring begreppet kärnverksamhet och dess påverkan på energifrågan i svensk industrin. Avskiljning och lagring av koldioxid (CCS) från industrin har studerats och här konstateras att denna lösning inte är ekonomiskt lönsam med dagens förutsättningar. Det rekommenderas därför att framtida forskning bedrivs för att studera vilka styrmedel som skulle behövas för att CCS ska bli ekonomiskt intressant för industrin. En annan viktig fråga är hur energitjänsteföretag ska formulera affärsmodeller och strategier kring CCS, samt hur de kan samarbeta med industrin för att på affärsmässiga grunder få till stånd CO2– avskiljning, transport och lagring. Även framtida forskning kring styrmedel, t.ex. energitjänster, för ökad energieffektivitet i industrisektorn förordas. Resultat från Industrikonsortiets avhandlingar visar att processintegrationsverktyget pinchanalys kan kombineras med optimeringsverktyg (i detta fall MIND) vid analys av industriella energisystem. Denna metodkombination ger intressanta resultat varför fortsatt forskning förordas kring kombinationer av olika processintegrationsmetoder. I flertalet avhandlingar har företagsdata använts som indata vid exempelvis modellering och processintegrationsstudier. Detta har accentuerat behovet av ett standardiserat protokoll vid insamling av företagsdata. Ett sådant protokoll kan öka reliabiliteten på indata och förslagsvis användas vid fallstudier. Avslutningsvis kan konstateras att trots närmare 20 års tvärvetenskaplig forskning mellan samhällsvetare och teknikvetenskaperna finns det fortfarande mycket mer att beforska och utveckla.

Idén att samhällsvetenskaplig och teknisk energisystemforskning måste vävas samman för att utveckla ny kunskap och få ökad samhällsnytta var utgångspunkt när Program Energisystem startade år 1997. Program Energisystem identifierade tidigt kärnvärden som visades vara viktiga framgångsfaktorer: Energisystem med tyngdpunkt på användarsidan Tvärvetenskaplig, universitets- och fakultetsöverskridande forskning och forskarutbildning Sammanhållen forskarskola Finansiering av hela doktorandprojekt Samarbeten i tematiska forskningsområden Kontinuerlig tvärvetenskaplig utveckling Långsiktig finansiering av samordningsstruktur Program Energisystems arbete har kännetecknats av: Val av samhällsrelevanta projekt av hög vetenskaplig kvalitet Gemensamma tvärvetenskapliga kurser och projektarbeten Tvärvetenskaplig handledning Kontinuerligt arbetande fora för diskussion och kontakter över ämnesgränser Forskningssamarbeten mellan seniorer i olika ämnen Aktivt doktorand- och alumninätverk Forskarutbildningens målsättning har varit att utbilda bättre samhällsvetare och bättre ingenjörer, inte att göra samhällsvetare av ingenjörerna eller ingenjörer av samhällsvetarna. I den kontinuerliga utvecklingen av Program Energisystem har ett förtroendefullt samarbete utvecklats som möjliggjort kontinuerliga förbättringar av forskningen och forskarutbildningen. Arvet från Program Energisystem har förts vidare i den nya Forskarskola Energisystem. Forskarskola Energisystem har en delvis annan struktur men bygger innehållsmässigt vidare på centrala idéer från Program Energisystem. Det finns ett fortsatt stort behov av tvärvetenskaplig kunskapsutveckling på energiområdet som främst handlar om att förstå komplicerade samband och processer och hur dessa kan påverkas.

Det finns en omfattande publicering från Program Energisystem. Förutom 78 doktorsavhandlingar och 16 licentiatavhandlingar så har forskarstuderande och seniorer publicerat ytterligare minst 500 publikationer inom ramen för Program Energisystem. I denna rapport förtecknas dessa publikationer.

Forskarskolan Program Energisystem har med sina fem deltagande forskningsavdelningar från Chalmers tekniska högskola, Linköpings universitet, KTH och Uppsala universitet varit banbrytande inom tvärvetenskaplig energisystemforskning och dess tre konsortier har spelat en viktig roll för forskarskolans utveckling. Konsortierna är inriktade på byggnader i energisystem, industriella energisystem samt lokala och regionala energisystem. I varje konsortium har doktorander och seniorer från minst två av de deltagande avdelningarna bedrivit tvärvetenskaplig forskning. I det lokala och regionala konsortiet har forskningsfrågorna kretsat kring aktörer och processer av betydelse för energisystemen i svenska kommuner, län och regioner. Inom konsortiet har frågeställningar om miljömässigt, socialt och ekonomiskt hållbara lokala och regionala energisystem bland annat studerats genom att analysera aktörers agerande och politiska processer inom de tekniska, ekonomiska och institutionella villkor som utgör begränsningar och möjligheter för energisystemen. En tydlig trend inom konsortiets forskning under forskarskolans arton år är att inriktningen gått i riktning från lokal till regional och från stationära till mobila energisystem. Den förskjutningen följer också den ökande betydelse som regioner i form av länsstyrelser har fått för samordningen av energi- och klimatplaneringen i Sverige under det senaste decenniet. Kommunerna har fortfarande en dominerande position genom den energirelaterade infrastruktur som de förfogar över men en förskjutning mot ett mer regionalt inflytande är tydlig. Totalt har 26 doktors- och en licentiatexamen avlagts av konsortiets doktorander och dessa alumner är nu verksamma inom energirelaterade verksamheter Sverige. Den främsta representationen finns inom myndigheter och akademier.

The road transport system is moving, slowly but surely, away from using fossil fuels. Plug-in electric vehicles (PEVs) are an energy-efficient alternative to conventional vehicles. Commercial vehicle fleets are an attractive entry for PEVa into the transport system. This paper presents findings from a three-year study of 550 PEVs and their users. A combination of technical and social science methods provides a basis for greater understanding of PEV operations in commercial vehicle fleets. This paper shows that battery electric vehicles (BEVs) have proven their functionality in several applications, but that winter conditions still imply an unjustified decrease in use. Usage varies according to application but results show that in general a substantial share of the battery capacity is redundant. Findings indicate that usage is not necessarily inhibited by the technical specifications of the battery but by the operational conditions in which commercial duties are performed. The only reliable alternative is to return with a large battery surplus. The vehicles studied have demonstrated their functionality and the users are positive. Plug-in hybrid electric vehicles (PHEV) imply no restrictions in mobility, which results in high user satisfaction. Commercial vehicle fleets are suitable for PEV operations and with growing acceptance users have requested more PEVs hence a significant possibility exists to substitute a large share of the fossil-fuelled vehicles operating in commercial vehicle fleets.

Synthetic fuels based on electricity, water, and carbon dioxide (CO2) may be necessary to cover the fuel demand in a sustainable transport sector based on renewable energy sources. The aim of this paper is to compare hydrogen, methane, methanol and diesel produced in this way. The main parameters for the analysis are well to wheel energy efficiency and costs, and the fuels are analysed in a Swedish context. The results indicate that methane and diesel could have the potential to be cost competitive in the near term, at least if common incentivesfor renewable transportation fuels are applied. Moreover, that hydrogen is the best option in terms of well to wheel energy efficiency, and that it in the longer term also may be cost competitive to the other fuels.