GateCycle i syfte att skapa förståelse för energisystem

GateCycle i syfte att skapa förståelse för energisystem

GateCycle är som nämndes i föregående avsnitt avsett att modellera främst gasturbin- och ångcykler, det vill säga tillförsel av el och värme. Förmågan programmet har i att modellera och simulera dessa system är mycket god då det är lätt att verifiera resultaten vid exempelvis modellering av befintliga kraftverk (Ijzenbrandt och Goudappel, 2003). Som doktorand i forskarskolan Program Energisystem är målsättningen att forska på system i en vidare mening. En modell i GateCycle har då en alltför snäv systemgräns. GateCycle kan exempelvis aldrig visa hur systemet som modellerats skulle påverka koldioxidutsläppen och än mindre kunna påvisa konsekvenser på användarsidan i energisystemet? Problematiken i att alltför mycket koncentrera sig på tillförselsidan kan mynna ut i det som Ingelstam (2002) skriver om tillförselframtider, där forskare resonerat alltför enkelspårigt. Ingelstam skriver bland annat att tillförselprognoser, det vill säga prognoser som försöker förutspå framtidens energitillförsel, är osäkra och har låg trovärdighet idag.

Även om GateCycle ensamt inte ger en komplett bild och förståelse av ett energisystem så kan det vara en bra början givet att användaren vet om bristerna. Som Churchman (1968) skriver ligger det sedan i systemanalytikerns intresse att försöka se världen ur andras ögon för att utöka sin förståelse. Ett par exempel på sådana kompletterande aspekter som jag i min forskning tänkt använda mig av är beräkningar på ekonomi och koldioxidutsläpp. Då måste dock beräkningarna göras separat eftersom GateCycle inte tar hänsyn till dessa.

Genom att försöka se ur ekonomens ögon har man bland annat på Avdelningen Energiprocesser vid KTH försökt slå ett slag för den evaporativa gasturbinen (EvGT). För även om GateCycle visat att EvGT är konkurrensmässig rent termodynamisk, när det gäller effektivitet vid produktion av el och värme, så är den låga investeringskostnaden minst lika viktig. EvGT kommer troligtvis att innebära en mindre investering (upp till 35 % mindre) eftersom den till skillnad från den konkurrerande kombicykeln inte behöver någon ångturbin (Bartlett, 2002). Dessa beräkningar görs oftast med nuvärdesberäkning, annuitetsmetoden eller payoff-metoden.

Om jag efter användning av GateCycle även vill ta hänsyn till systemets klimatpåverkan så måste även beräkningar på koldioxidutsläpp göras separat, och då beror resultatet till stor del på hur systemgränsen sätts. Själv har jag inte i litteraturen hittat arbeten där beräkningar i GateCycle har kompletterats med beräkningar på koldioxid, men inom andra fält finns det mängder. Möllersten (2002) och Ådahl (2004) är exempel på två författare som visat hur investeringar i industriella energisystem, främst massabruk, kan påverka koldioxidutsläppen både lokalt och globalt. Samma resonemang skulle också kunna appliceras vid investeringar i kraftverk och dylikt. Ådahl bygger vidare på Möllerstens resonemang och delar in de globala koldioxidutsläppen i direkt och indirekta effekter samt effekter on-site och off-site, beroende på systemgränsen. Möllerstens definition på globala koldioxidutsläpp finner ni i figur 2.

Simulering i GateCycle som verktyg vid analys av energisystem

Mårten Bryngelsson

Figur 2. Definition på globala koldioxidutsläpp (Möllersten, 2002)

Här är det värt att påpeka att det är i den mellersta faktorn i högerledet där diskussionen kring marginal-el, exempelvis kolkondens, hör hemma.

Möllersten skriver ”Global CO2 emission reduction” men täcker denna modell verkligen in alla aspekter? Mitt svar är nej. En värdefull aspekt som Ådahl bidrar med ytterligare till denna definition är de effekter som kallas ”rebound”. Det vill säga att en del av det kapital som frigörs vid effektiviseringar återinvesteras i ny energi, vilket äter upp en del av effektivitetsvinsten. Denna faktor borde läggas till i högerledet ovan.

Ådahl diskuterar dock bara reboundeffekten som sker lokalt (on-site). Jag skulle i min forskning även vilja lägga till den reboundeffekt som diskuteras i en större skala, och som riskerar sätta hela arbetet med energieffektivisering på ända. Vissa menar nämligen att energieffektivisering på mikronivå leder till ökad energianvändning sett ur ett makroekonomiskt perspektiv, detta kallas Khazzoom-Brookes postulat (Herring, 1999). Förespråkarna för denna teori har många historiska exempel att luta sig mot när de hävdar detta. Exempelvis har man i England gjort en undersökning på gatubelysning som visar, trots en tjugofaldig effektivitetsökning i lamporna sedan 1920, att elkonsumtionen i denna sektor har ökat från 70 GWh till över 2500 GWh. Effektivitetsvinsten har alltså tagits ut i allt mer och starkare belysning. Ett mer aktuellt exempel är det med bilar, att vi idag föredrar så stora bilar så att effektivitetsvinsten på grund av förbättringar i förbränningsmotorn försvunnit. Bensinförbrukningen är densamma om inte högre.

Nu kanske jag till synes har drivit iväg lång ifrån svaret på hur GateCycle bidrar till att skapa förståelse för energisystem. Varför ett resonemang om rebound? Rebound är dock relevant, för ska man hålla på med GateCycle för att nå energieffektivisering, så borde man i alla fall känna till att det finns de människor som tycker att man gör världen en otjänst. Effektivisering skulle kunna vara (och sägs av vissa vara) en bidragande orsak till

de ökande koldioxidutsläpp och klimatförändringar vi ser idag. Jag har själv tänkt resonera kring rebound när jag räknar på koldioxidutsläpp i relation till effektivisering. Dock har jag svårt att tro att all energieffektivisering äts upp av rebound. Ökningen i energianvändning har nog andra orsaker också.

Slutsats

I denna slutsats tänkte jag först och främst redogöra för de positiva och negativa aspekterna av GateCycle och sedan sammanfatta tidigare resonemang om hur GateCycle kan användas för att förstå energisystem.

Simulering i GateCycle som verktyg vid analys av energisystem

Mårten Bryngelsson