Teknik och forskning | 5 dec 2022

Mot koldioxidneutralitet: Göteborgs stads energiplan

För att uppnå det nationella målet att bli koldioxidneutral till år 2045 spelar städernas färdplaner för energiomställning en viktig roll inte minst genom energiplaner. Hur kan dessa effektivt implementeras och vilka är de potentiella flaskhalsarna?

Kommuner och regioner har en avgörande roll i klimat- och energi­omställningen, de driver samhällsplaneringsprocesser, ansvarar för utveckling och implementering av övergripande styrplaner och strategier. Många städer har påbörjat arbetet med energiomställningen. Exempelvis har Göteborgs stad tagit fram ett miljö- och klimatprogram 2021–2030 [1] baserat på tre miljömål för natur, klimat och människor och som syftar till att öka den biologiska mångfalden, uppnå ett nära noll-koldioxidavtryck och en hälsosam livsmiljö.

När det gäller klimatmålet 2030 behöver Göteborg minska utsläppen med minst 7,6 procent årligen. Detta innebär att primärenergianvändningen i bostadshus och anläggningar minskas med 30 procent (jämfört med 2010), att transportrelaterade utsläpp minskas med 90 procent (jämfört med 2010), att fossilbaserade produktionsanläggningar (fjärrvärme, fjärrkyla, el) konverteras till förnybara källor och att utsläppen från inköp minskar i ett livscykelperspektiv. Målen illustreras i figur 1.

I den ambitiösa energiplanen som Göteborgs stad har tagit fram fastställs riktlinjer och relaterade åtgärder som bör genomfö­ras 2022–2030 [2],  Energiplanen definierar insatser i åtta övergripande åtgärdsområden, så kallade åtgärdsrubriker, med ett antal relaterade åtgärder och vilka som är utförande styrelse/bolag och nämnder/förvaltningar

Energiplanen identifierar även fem huvudutmaningar: risken för effektbrist och särskilt elnätskapaciteten, klimatförändringarnas effekter och främst värmeböljors påverkan på fjärrkyla och elnät, kraftig befolkningstillväxt med 60 000 invånare fram till 2030 med en ytterligare ökning av energianvändningen om inga drastiska beteendeförändringar och system­effektivitet sker, effekterna av nationell och europeisk politik och oförutsägbarheten av dess effekter på lokal nivå samt tillgången på styrmedel och resurser.

De utmaningar och åtgärder som beskrivs i Göteborgs stads energiplan hanterar främst risken för effekts- och kapacitetsbrist.

Trots att energiplanen har definierat åtgärder och identifierat utmaningar kan den ses som ett dynamiskt instrument och denna studie vill bidra till dess framtida utveckling. Vi har analyserat energi­planen och diskuterat den med experter inom energisektorn samt representanter från Göteborgs stad. Ut­över det har vi genomfört intervjuer och en workshop för att kunna förstå potentiella utmaningar i implementeringen av energi­planen. I detta involverade vi energi­experter, forskare samt representanter från energibolaget och från olika förvaltningar inom Göteborgs stad eftersom energiplanen tilldelar dessa kommunala aktörer en uppsättning av nyckelåtgärder. De utmaningar och åtgärder som beskrivs i Göteborgs stads energiplan hanterar främst risken för effekts- och kapacitetsbrist. Från våra intervjuer och workshopen har flera kompletterande utmaningar framkommit.

När staden blir tätare minskar tillgången till utrymmen för energiproduktion och infrastruktur

Samordning mellan stadsutveckling och energiplanering är avgörande för en effektiv energiomställning. Göteborg bygger för en ökad täthet i befintliga områden, men bygger även nya områden. Förtätningen har direkta implikationer för stadens energisystem. Den kommer att påverka storleken på urbana uppvärmningsfenomen såsom värmeböljor vilket i sin tur kan leda till rejält ökat kylbehov under sommarperioder. Vid översvämningar leder den höga densiteten i försörjningsnätet till ökad sårbarhet av infrastrukturen.

En annan utmaning är tillgången till mark och konkurrensen om dess användning. När staden blir tätare minskar tillgången till utrymmen för energiproduktion och infrastruktur (placera solpaneler, smart lagrings- och mobilitetsinfrastruktur).

Anslutning av en byggnad till fjärrvärme och fjärrkyla eller full elektrifiering (installation av värmepumpar) kräver en omdimensionering av energiproduktion och distribution antingen för fjärrvärme eller för el. Nya produktionsanläggningar och relaterade nätverk kräver en längre planerings- och byggperiod än utvecklingen av konventionella byggnader (exempelvis bostäder och kontor). Många beslut om dimensionering av energiinfrastrukturen fattas innan design- och systemdetaljer om nya byggnader och deras effektivitetsnivå har gjorts.

Vi ser också ett behov av bättre samordning mellan olika stadsförvaltningar och energileverantörer för både stadsutvecklingsprojekt och exploatering av lokal spillvärme. När det finns kunskap om lokala potentialer och möjliga synergier, exempelvis genom att identifiera områden med överskottsvärme som kan återvinnas eller kluster som har nytta av närhet, kan synergier identifieras redan i tidiga planeringsfaser. Här krävs det dock nya ramverk och integrerade arbetsflöden i planeringsprocesserna.

Göteborgs stads energiplan fastställer mål för minskade koldioxidutsläpp för fjärrvärme och fjärrkyla, vilket kräver att befintliga energiproduktionsanläggningar ersätts med produktionsanläggningar baserade på fossilfria resurser. Noggrann planering av övergången behövs för att garantera en säker och kontinuerlig energiförsörjning och utfasningen kräver nya investeringar för produktions- och distributionsnät.

En osäkerhet är kopplad till den framtida energiproduktionen från avfallsförbränning och spillvärme från raffinaderier, en av de viktigaste källorna idag för fjärrvärme och fjärrkyla. En högre återvinningsgrad förväntas successivt minska avfallet till förbränning medan raffinaderierna befinner sig i slutet av ett kretslopp.

Ytterligare utmaningar är kopplade till systemets effektivitet. Det saknas ett större ramverk som underlättar samverkan mellan decentraliserade och centraliserade system och det finns en risk att ha flera effektiva system som arbetar mot varandra. Exempelvis kan en ökad installation av värmepumpar (decentraliserat system) i områden med fjärrkyla- eller fjärrvärme ha negativa effekter på den totala effektiviteten i stadens energisystem som helhet. Här saknas det en affärs- och förvaltningsmodell för kombinerade lösningar av fjärrvärme och värmepumpar. Lokal produktion som ägs av andra än stadens energi­leverantör kräver anpassning av juridiska avtal och nya ledningsmodeller för att dela ansvaret för energiförsörjningen.

En annan faktor som kräver mer utredning är den framtida distributionen av fjärrkyla. I dag levereras det till kontorsbyggnader, hotell, sjukhus och kommersiella gallerior. Högre utomhustemperaturer och värmeböljor kommer sannolikt att öka efterfrågan på kyla i bostadshus. Denna framtida efterfrågan skulle förmodligen vara beroende av el (småskaliga kylsystem), förvärra toppbelastningar och öka risken för störningar om inga åtgärder vidtas. Allt detta kommer att kräva en teknisk uppgradering av byggnaders energisystem, nya affärsmodeller och ekonomiska incitament.

 

Att minska energibehovet i alla former är ett viktigt mål för staden. Den dominerande diskursen om övergången från fossilbaserade källor till el tenderar dock att dölja prioriteringen att minska energianvändningen också i form av el. Fossilfritt översätts nästan direkt till elektrifiering för transport- och industrisektorn, vilket kommer att resultera i en ökning av efterfrågan på el, vilket i sin tur innebär utmaningar för tillräcklig produktion och belastning av elnätet. Stora osäkerhetsfaktorer gäller omfattningen av en sådan efterfrågeökning, vad man ska prioritera och hur man säkerställer en balans mellan produktion och konsumtion; det vill säga    vilka åtgärder som bör genomföras för att spara el och vilka ekonomiska incitament som bör skapas för att styra prioriteringen. Elfordon för privat bruk marknadsförs i energiplanen som en lösning för att minska koldioxidutsläppen. Penetrationsnivån på marknaden och samhället kommer att få konsekvenser för nivån på efterfrågan på el.

När det gäller byggnadsbestånd och huruvida leverans av fjärrvärme, fjärrkyla och uppvärmning baserad på återvunnen spillvärme bör prioriteras framför elektrifierade lösningar (värmepumpar, decent­raliserade kylsystem) är en annan viktig fråga. Tyvärr visar regelverk och bedömningar av energiprestanda ingen tydlig väg för fastighetsägare.

Riskerna med en omfattande övergång till elvärme och -kylning är den ytterligare ökningen av toppefterfrågan under extrema vinter- och sommarperioder, vilket kan bidra till en ökad sårbarhet av stadens energisystem. En snabb övergång till uppvärmning och kylning av byggnader med el kan vara en potentiell flaskhals för omställningen till fossilfritt (energisäkerhet).

Som en framkomlig väg ses installationen av smarta mätare för att minska elförbrukningen i lägenheter och byggnader. Men det finns både tekniska och organisatoriska utmaningar. Ur ett tekniskt perspektiv gäller kritiska beslut utrustning, programvara, datahanteringsplattformar och cybersäkerhet. Ur ett styrningsperspektiv måste ansvarsområden definieras för en snabb implementering. När olika institutioner och privata aktörer involveras är det viktigt att utveckla tydliga roller i förvaltning och genomförande.

Splittring av kompetens och fördelning av uppgifter mellan kommun och energibolag leder till att kunskapen stannar inom organisationen och kan fördröja beslutsprocesser. Att förbättra kommunikationen och öka förståelsen mellan och inom organisationerna är avgörande för snabbare beslutsprocesser.

När det gäller att implementera strategier och åtgärder för minskade koldioxidutsläpp är samarbetet mellan den privata och den offentliga sektorn en viktig faktor och en utmaning att hantera. Här behövs det nya affärsmodeller och vägledande instrument för att anpassa privata och offentliga investeringar till sammanhängande och integrerade energistrategier.

För energileverantören är kommunikation med fastighetsägare avgörande för att undvika suboptimering och underlätta systemtänkande vilket kan gynna större områden snarare än enskilda ägare. Utvecklingen av sammanhängande planeringsstrategier bör bygga på kunskap och delning av data mellan experter, myndigheter och fastighetsägare. Visualisering av resultat av exempelvis energiberäkningsmodeller med kartbaserade representationer kan stödja kommunikationen och samordningen mellan olika ansvarsområden (vä­gar, vatten och avlopp, kollektivtrafik) där befintliga energisystem (produktionskapacitet, lokala avfallsflöden) och deras effekter, utvecklingsplaner eller energiåtgärder diskuteras.

Att tänka på:

Engagera lokala aktörer i diskussionen vid framtagning av energiplaner kan ge värdefulla bidrag. Vi rekommenderar:

• Samordning mellan energi- och stadsplanering
• Undersök vilken påverkan stadens förtätning och utveckling har på urbana uppvärmningsfenomen samt på framtida energisäkerhet under extrema klimathändelser.
• Utveckla ramverk och arbetsflöden för planeringsprocesser för bättre samverkan mellan energi- och stadsplaneringsbeslut så att tätt bebyggda områden kan utnyttjas effektivt och symbios mellan olika byggnader underlättas till exempel för bättre utnyttjande av spillvärme.
• Stabilitet för fjärrvärme och fjärrkyla
•  Börja tänka på alternativ för säkerställande av en tillförlitlig försörjning av fjärrkyla och fjärrvärme som är baserade på andra källor än raffinaderiernas spillvärme.
• Utveckla modeller och ramverk som kan underlätta fastighetsägarnas beslut om centraliserade eller decentraliserade värme- och kylsystem så att suboptimeringar kan undvikas.

Balans mellan elektrifieringen av byggnader och transporter:

•  Förstå hur man kan möta det potentiella kylbehovet för flerfamiljshus och vilka tekniska och ekonomiska åtgärder som bör vidtas.
•  Stöd den ökade elförsörjningen som behövs för övergången till en helt koldioxidfri privat mobilitet, samt ta fram modeller för tjänster och investeringar för att uppgradera försörjningsinfrastrukturen.

Instrument och verktyg för beslutsfattare

•  Undersök styrmodeller för implementering av smarta system.
• Uppmuntra utvecklingen av beslutsinstrument för att underlätta kommunikationen mellan privata och offentliga aktörer och stödja kunskaps- och datautbyte.

För en energiomställning i praktiken med engagemang av lokala aktörer och samordning av energifrågor behövs nya kommunikationsvägar. Aktörer behöver se och förstå varandras perspektiv och kunna föra en dialog för att gemensamt ta fram de mest lämpliga lösningarna. Digitala plattformar såsom digitala tvillingar är lovande för att stödja samordning.

I ett pågående forskningsprojekt – ”Digital tvilling för modellering av framtida energibehov i Göteborgs byggnadsbestånd” – utvecklas och testas ett sådant kommunikationsverktyg, en visuell dialogplattform för ökad aktörssamverkan, effektivisering och koordination av energi­frågor.

 

Artikelförfattare:

Liane Thuvander, biträdande professor, arkitektur och samhällsbyggnadsteknik, Chalmers

Daniela Maiullari, forskare, Chalmers

Holger Wallbaum, professor, Chalmers