Klimavirkninger av produksjon og bruk av naturgass - Energi og Klima

Klimavirkninger av produksjon og bruk av naturgass

Klimaeffekten ved bruk av naturgass er fortsatt usikker. Det er imidlertid klart at utslipp av klimagasser fra alle typer fossilt brensel er så store at produksjon og bruk, også av naturgass, må reduseres og erstattes av fornybar energi så raskt som mulig.

3 kommentarer
Hva er klimaeffekten av gassproduksjon og -bruk? Bildet viser Europipe II-rørledningen, som transporterer gass fra Kårstø til Dornum i Tyskland.Foto: Jarle Vines/Wikimedia Commonscba

Selv om det er enighet både blant forskere og beslutningstakere om at utslippene av klimagasser må reduseres raskt, er det mye diskusjon om fremgangsmåten. Spesielt er det uenighet om hvilken rolle naturgassen kan spille.

Gassens fordeler fremheves av blant andre Bjørn Otto Sverdrup, direktør for bærekraft i Statoil, i Aftenposten 16. oktober 2017. Han har rett i at ved forbrenning har gass omtrent halvparten så store CO2-utslipp som kull. Men metan, som er den dominerende komponenten i naturgass, er en meget kraftig klimagass. Vi vil her se på noen nye studier som gir viktig informasjon om utslipp av metan fra produksjon og bruk av naturgass.

I tillegg til å være en klimagass, reagerer metan i atmosfæren og danner blant annet troposfærisk ozon som er skadelig både for helse og miljø (Shindell og medarbeidere, 2017), men det er ikke et tema for denne artikkelen.

Klimavirkningene av metan og CO2

Sammenlikningen med CO2 kompliseres av at metan forsvinner mye raskere enn CO2 fra atmosfæren. Dette kan illustreres med at det globale oppvarmingspotensialet (Global Warming Potential, GWP) er omtrent 34 i et hundreårsperspektiv. Dette betyr at 1 kilo metan har samme klimavirkning som 34 kilo CO2. I et tyveårsperspektiv er verdien 86 ifølge FNs klimapanel. En ny rapport forfattet av klimaforskerne Kevin Anderson og John Broderick (2017) angir at nyere beregninger kan tyde på at verdien for 20 år er hele 96, men med stor usikkerhet.

Klimaeffekten av naturgass avhenger blant annet av hvor stor del av gassen som lekker ut under produksjon, transport og bruk. R.W. Howarth ved Cornell University, USA, er en av dem som har argumentert mot økt bruk av gass som en overgang til et lavkarbonsamfunn, se for eksempel artikkelen «A bridge to nowhere». Han kommer til at i løpet av en tyveårsperiode vil elektrisitetsproduksjon ved forbrenning av kull og metan gi omtrent samme klimaeffekt dersom metanlekkasjer er rundt 3 prosent. Et nyere arbeid av Farquharson et al (2016) setter verdien til 4 prosent dersom en sammenlikner moderne kraftverk uten CO2-rensing. Med renseanlegg for begge typer kraftverk må lekkasjene være mindre, ikke mer enn 2 prosent, for at en skal få samme klimaeffekt. Dette henger sammen med at renseanlegg reduserer kraftverkets virkningsgrad. I et hundreårsperspektiv må lekkasjene være mye større for at metan skal være like uheldig som kull.

Hong og Howarth (2016) hevder også at gass heller ikke er så gunstig til direkte oppvarming. Det er bedre å satse på elektrisitet og teknikker som bedrer effektiviteten, særlig varmepumper.

Endringer i utslipp og konsentrasjonen i atmosfæren

Konsentrasjonen av metan i atmosfæren økte raskt fram til år 2000, varierte deretter lite fram til 2006, for så å stige igjen. Årsakene er omdiskutert. For å finne kildene til metanutslipp benytter en ofte at karbon forekommer i to stabile former (isotoper) med ulik vekt. Den letteste som utgjør omtrent 99 prosent, betegnes 12C, den tyngste betegnes 13C. Siden mengdeforholdet mellom karbonisotopene varierer mye også mellom kilder av samme art, for eksempel mellom ulike reservoarer for skifergass (Sherwood og medarbeidere, 2017), blir usikkerheten imidlertid stor i slike beregninger.

Noen studier har konkludert med at mye av økningen i metankonsentrasjonen i senere år sannsynligvis henger sammen med jordbruksaktiviteter. Enkelte studier finner at bidraget fra fossil energi også har økt (Saunois et al., 2016). For eksempel skriver Franco og medarbeidere (2017) at metanutslippene i Nord-Amerika økte fra 20 til 35 millioner tonn (Mt) per år i perioden 2008 til 2014. Estimatet for 2014 er omtrent 10 prosent av de totale menneskeskapte utslippene. Resultatet baserer seg på målinger av etan (C2H6) og antakelser om forholdet mellom etan og metan. Bruhwiler og medarbeidere (2017) mener metoden er usikker.

Andre igjen knytter økningen til at metan ikke fjernes så raskt fra atmosfæren som før (Crill and Thornton, 2017). Howarth (2017) hevdet nylig at estimater basert på målinger av forholdet mellom de to karbonisotopene sannsynligvis har undervurdert betydningen av utslipp fra produksjon av olje og gass fra skiferområder, og at utslipp fra slik produksjon i USA sannsynligvis spiller en stor rolle. Han anslår at de totale metanutslipp fra olje- og gassindustrien i 2015 var hele 152 MT, mens estimatet fra International Energy Agency (IEA) bare er halvparten av dette (IEA, 2017).

Metanlekkasjer – metoder

Før vi ser på noen nye studier, er det nyttig med en kort generell gjennomgang. Det første som slår en ved en sammenlikning mellom ulike studier, er den voldsomme spredningen i resultatene. Det henger selvsagt delvis sammen med at det er store forskjeller blant annet mellom produksjon av skifergass og konvensjonell gass. Men det er også stor spredning som synes å skyldes metoden.

Ad
Ad
Ad

En skiller gjerne mellom «bottom-up»- og «top-down»-metoder. Benyttes førstnevnte, baserer en seg på direkte målinger av utslipp, summerer opp og ekstrapolerer gjerne over et område. Nøyaktigheten avhenger av hvor representative målingene er, om man har fått med seg alle utslippene. Siden det er velkjent at noen få lekkasjer kan stå for en stor del av utslippene, er det fare for at utslippene underestimeres. Ved «top-down» måles atmosfærekonsentrasjonene med ulike metoder. Det kan være målestasjoner nær bakken eller instrumenter i fly eller satellitter. En må da skille ut hva som skyldes den kilden en er interessert i, noe som kan by på problemer. En del, særlig eldre, studier har nok overestimert utslipp fra fremstilling og bruk av fossil energi.

Metanlekkasjer – noen resultater

Statoil (2017) angir at metanlekkasjene totalt fra produksjon til forbrukere i Storbritannia og Tyskland for norsk gass er under 0,3 prosent og gjennomsnittet for hele Europa er 0,6 prosent. Disse tallene ble gjengitt av Sverdrup i artikkelen i Aftenposten. Resultatene er basert på «bottom-up»-studier og sammenlikning med andre studier kan tyde på at ikke alle utslipp er kommet med.

Balcombe og medarbeidere (2017) har nylig publisert en oversikt over det meste av litteraturen om utslipp av metan og CO2 ved utvinning, transport og bruk av naturgass. De fant at resultatene varierte mellom 0,2 prosent og 10 prosent av produsert metan, men med de aller fleste verdiene i lavere del av intervallet. De skriver også at de fleste studier ser bort fra utslipp av CO2 (fra bruk av fossil energi) og metan (ved boring) under letingen etter gass.

Et eksempel på store forskjeller mellom resultatene ved «top-down»- og «bottom-up»-studier er beskrevet av Johnson og medarbeidere (2017). De benyttet «top-down»-målinger for et 50×50 km stort område i Alberta, Canada, der det er stor produksjon av lett olje og naturgass med konvensjonelle metoder. De fant at målingene ga 17 ganger større utslipp enn industrien hadde rapportert.

Derwent og medarbeidere (2017) undersøkte lekkasjer av naturgass i Storbritannia ved å måle konsentrasjoner av etan og propan i atmosfæren. De fant at mens propan også har andre kilder, er det ingen andre signifikante kilder til etan. De konkluderte med at det har vært økende lekkasjer av naturgass i Storbritannia i periode 1993 til 2012, mens rapporterte lekkasjer har vist det motsatte. I artikkelen angir de beregnete lekkasjer basert på to verdier for forholdet mellom metan og etan. I det ene tilfellet anslås lekkasjene av metan til 7–11 vektprosent. De beregner en nedre grense på 1,3–2,0 prosent ved å benytte et mye lavere metan/etan-forhold. I en e-mail til oss 30.10.2017 skriver Derwent at de nå har en mer representativ verdi for forholdet, og at deres beste estimat er 1,9–2,8 prosent. Dette er nær det samme som McKain og medarbeidere (2015) rapporterte for Boston, 2,7 prosent med en usikkerhet på 0,6 prosent.

En rapport fra Oxford Institute for Energy Studies (Le Fevre, 2017) konkluderer med at totale utslipp sannsynligvis i gjennomsnitt ligger på 1,5 til 2 prosent av gassforbruket, men at noen få estimater er mye høyere. Rapporten understreker også at spesielt land som produserer gass, raskt må kontrollere at rapporterte data er oppdaterte og pålitelige.

Payne og medarbeidere (2015) studerte metanutslipp på Manhattan. De konkluderte med utslipp på hele 6,6 prosent med en usikkerhet på under 40 prosent. Vi er imidlertid mindre overbevist om kvaliteten av dette arbeidet enn av arbeidene til Derwent og medarbeidere og McKain og medarbeidere.

Naturgassens rolle i fremtiden

International Energy Agency kom nylig med en ny utgave av «World Energy Outlook» (IEA, 2017). De angir tre scenarier for energibruk fram til 2040. Bare scenariet med laveste utslipp av klimagasser, det såkalte «Sustainable Development Scenario» (SDS), viser en utvikling som kan føre til at temperaturstigningen begrenses til 2 grader (se Peters, 2017). I dette scenariet anslås det en økning på 20 prosent i bruk av naturgass fram til 2030, deretter er det liten endring fram til 2040. IEA skriver imidlertid at dette forutsetter en betydelig innsats for å redusere lekkasjer. Det vil ta tid, og det må regnes med lekkasjer på dagens nivå i mange år framover. I en tid da store utslippsreduksjoner raskt må på plass for å unngå en global temperaturøkning på mer enn to grader, er det derfor meget tvilsomt om gass kan spille en så stor rolle som IEA her antyder.

Dette samsvarer med en analyse der McGlade og medarbeidere (2018) har vurdert naturgassens rolle i Storbritannia. De fant at det er usannsynlig at gass vil være en kostnadseffektiv «bro» til et lavkarbon energisystem. Uten karbonfangst og -lagring anslår de at gassbruken vil falle raskt fra omkring 2030 og i 2050 bare vil være omkring 10 prosent av bruken i 2010. Med betydelig karbonfangst og -lagring kan imidlertid det tilsvarende tallet være 50–60 prosent.

Anderson og Broderick (2017) baserer seg på Global Warming Potential for en hundreårsperiode. Utslipp av metan får da mindre betydning enn for et kortere tidsintervall. De konkluderer likevel med at skal målene i Paris-avtalen nås, er det helt nødvendig at den globale energiproduksjonen er helt karbonfri innen tre eller fire tiår. Deres rapport, som ble utgitt i forkant av klimatoppmøtet i Bonn, konkluderer med at utslipp fra fossilt brensel i EU, inkludert naturgass, må reduseres med 95 prosent innen 2035 dersom temperaturstigningen ikke skal overstige 2 grader.

Under klimatoppmøtet gav Kevin Anderson et intervju (Anderson, 2017). På spørsmål om klima kan tåle «Europe’s gas addiction», svarte han: «No, certainly not». Han sa at EUs planer for en storsatsing på infrastruktur for gass (gass-terminaler og ledningsnett) «is completely incompatible» med Paris-avtalen og «is locking us into an ongoing high carbon future».

Konklusjon

Det er fortatt stor usikkerhet i hvor stor del av produsert metan som lekker ut ved produksjon, transport og bruk. Nye «top-down»-studier tyder på at estimater som baserer seg på rapporterte utslippsmengder, gjerne fra industrien selv, ofte gir for lave verdier. Vi etterlyser grundigere studier både fra fossilindustrien selv og av uavhengige forskningsinstitusjoner.

Blant annet på grunn av for lite kunnskap om lekkasjer er det fortsatt betydelig usikkerhet om klimaeffekten av bruk av naturgass. Selv med små lekkasjer må bruk av gass raskt reduseres om målene fra Paris skal kunne nås. Utslipp som skyldes produksjon og bruk av alle typer fossile drivstoff, også gass, må derfor gå mot null og erstattes av fornybar energi så raskt som overhodet mulig.

Referanser

K. Anderson, 2017. Our Socioeconomic Paradigm is Incompatible with Climate Change Objectives.

K. Anderson and J Broderick, 2017: Natural Gas and Climate Change. Tyndall Centre for Climate Change Research, Manchester, 17. October 2017.

P. Balcombe et al., 2017: The Natural Gas Supply Chain: The Importance of Methane and Carbon Dioxide Emissions. ACS Sustainable Chem. Eng., 5, 3−20

Bruhwiler et al. 2017. U.S. CH4 emissions from oil and gas production: Have recent large increases been detected? J. Geophys. Res. Atmos., 122, 4070–4083.

P. M. Crill and B. F. Thornton, 2017: Whither methane in the IPCC process? Nature Climate Change, 7, 678 – 670.

R. G. Derwent et al., 2017: Origins and trends in ethane and propane in the United Kingdom from 1993 to 2012, Atmospheric Environment 156, 15- 23

D. V. Farquharson et al., 2016. Beyond Global Warming Potential, Journal of Industrial Ecology, 21, 857 – 873.

B. Franco et al., 2016. Evaluating ethane and methane emissions associated with the development of oil and natural gas extraction in North America. Environmental Research Letters, 11, 044010.

B. Hong and R.W. Howarth, 2014. Greenhouse gas emissions from domestic hot water: heat pumps compared to most commonly used systems. Energy Science & Engineering, 4, 123 – 133.

R. W. Howarth, 2014. A bridge to nowhere: methane emissions and the greenhouse gas footprint of natural gas. Energy Science and Engineering, 2(2): 47–60

R. W. Howarth, 2017. Is the global spike in methane emissions caused by the natural gas industry or animal agriculture? Reconciling the conflicting views. COP23 Press Event: Tuesday, 14 Nov, 2017, Bonn, Germany.

IEA, 2017. World Energy Outlook. International Energy Agency. Se
www.iea.org/weo2017/ og Commentary: The environmental case for natural gas

M. R. Johnson et al., 2017: Comparisons of Airborne Measurements and Inventory Estimates of Methane Emissions in the Alberta Upstream Oil and Gas Sector. Environ. Sci. Technol., 51, 13008–13017.

C. Le Fevre, 2017. Methane Emissions: from blind spot to spotlight. Oxford Institute for Energy Studies.

C. McGlade et al., 2018. The future role of natural gas in the UK: A bridge to nowhere? Energy Policy, 113, 454–465. Se også Carbon Brief: Guest post: Is gas a bridge to nowhere for UK climate policy?.

K. McKain et al., 2015. Methane emissions from natural gas infrastructure and use in the urban region of Boston, Massachusetts. PNAS, 112, 1941–1946.

B. F. Payne Jr.et al., 2015 A proposed rapid method for measuring area methane emissions: an exploratory application in Manhattan, New York, USA. European Scientific Journal November 2015 /SPECIAL/ edition ISSN: 1857 – 7881

G. Peters, 2017. Oil & gas in a low carbon world.

Saunois et al., 2016. The growing role of methane in anthropogenic climate change. Earth Syst. Sci. Data, 8, 697–751, 2016

O. A. Sherwood et al., 2017: Global Inventory of Gas Geochemistry Data from Fossil Fuel, Microbial and Burning Sources, version 2017. Earth Syst. Sci. Data, 9, 639–656.

D. T. Shindell et al. 2017: The Social Cost of Methane: Theory and Applications. Faraday Discussions, 200, 429-451.

Statoil, 2017: Minimizing greenhouse gas emissions.

Bli abonnent!

3 kommentarer

  1. Karen Sund

    Karen Sund

    Metan får mer oppmerksomhet enn tidligere, og det er bra. Mer potent enn CO2, som har vært mest fokusert på lenge. Det er flere naturlige kilder, og noe fra gass produksjon, distribusjon og bruk. Derfor skrev min kollega Nina Strøm Christensen en artikkel om dette til klimastiftelsens jubileumsskrift (s 39 her http://klimastiftelsen.no/wp-content/uploads/2012/09/NK4_2015_Norge_kan_gjore_en_forskjell.pdf). Her beskriver vi to muligheter der Norge kan bidra – biogass og metanhydrater.
    Kullgruver slipper også ut en del metan – i noen land, som Kina, blir denne nå benyttet (bedre å forbrenne enn å slippe ut direkte). De naturlige utslippene er større enn de vi ser fra olje og gass, og det er vanskelig å redusere dem fra rismarker, for eksempel. Norge har utslipp er fra landbruk og avfall, og vi har en stund ivret for at denne bør fanges og brukes til erstatning av diesel. Det kan gi raskere og rimeligere utslippskutt enn CCS. Bruk av slik metan i transport er, ifølge Danmark og andre land, 150% renere enn diesel (altså renere enn elbiler, også).
    Når det gjelder gass vs kull i EU, er det ikke relevant å bruke (slik Kvåle har gjort før) tall fra USA. Skifergass og gamle rør har mye høyere utslipp enn vanlig produksjon og nyere rør. Siden han siterer IEA, hadde det vært fint om han også la merke til deres analyse som viser at av metanutslipp fra gasskjeden i Europa bare utgjør 3% av de globale utslippene fra sektoren.
    Det er ingen fare for at naturgass skal erstatte fornybar, men de som har et naturgassnett vil kunne bruke stadig mer biogass – i Frankrike vil Engie nå bli 100% fornybar i sin gassdistribusjon.
    Tyskland og Polen bruker mye kull, og her er det viktig å nevne at utslipp derfra inkluderer svovel og andre giftstoffer som er dårlig for helsen (noe man skulle tro Kvåle var opptatt av). England, som har satt en høyere klimakost enn EU, bruker mer gass (også biogass) til kraft (bare kull når det er nødvendig, typisk ved lite vind). I Tyskland er det motstatt – der dominerer kull og vind, og gass brukes i begrenset grad (bortsett fra når det er lite vind). Polen har holdt sitt gassforbruk nede (av politiske årsaker, ikke klima), men har potensial for å buke mer, om de får mer leveranser fra andre land enn Russland. Her er forurensingen sterkt preget av kull til kraft og varme.
    Tundraen smelter raskere enn mange forventet – der er mye metan begravd i form av is, som kan gi store utslipp. Dette burde være en nyttig nøtt å knekke for flinke geologer 😉
    Bra det snakkes om metan og hvordan redusere utslippene. La oss begynne i Norge og Europa, men da med relevante tall og løsninger. Redusere utslipp fra landbuk, erstatte diesel/tungolje med biogass i tungtransport, anleggsmaskiner og skip (se vår rapport til Enova nederst her http://presse.enova.no/pressreleases/vurderer-stoette-til-tyngre-biogass-kjoeretoey-2118794). Da er naturgass en god mulighet for å bygge marked til biogassen er mer tilgjengelig.
    Norge bør tenke mer strategisk rundt sin gassproduksjon, eksport og eventuell bruk. Det hadde vært fint med en god debatt på dette – kanskje i år? Da er dogmatisk/ideologiske forbudstanker like uheldig som «maksimering på autopilot» fra den andre kanten. Helhetlig perspektiv, realisme, proveny og mulige tap bør inngå – dessverre er dette lite kjente variabler hos mange i dag…

  2. Ann-Cathrin Vaage

    Dette var en interessant artikkel og et viktig bidrag i debatten om metan. Utslipp av metan er et område Statoil og resten av olje- og gassindustrien jobber mye med og tar på største alvor.

    Som Seip og Kvåle påpeker er det knyttet usikkerhet til estimat av metanutslipp. Olje- og gassindustrien legger derfor ned mye tid og ressurser på å kartlegge og minimere våre metanutslipp. Norske myndigheter har sammen med olje- og gassindustrien gjennomført en svært grundig studie av metanutslipp for norsk olje- og gassproduksjon (http://www.miljodirektoratet.no/no/Publikasjoner/2016/Juni-2016/Cold-venting-and-fugitive-emissions-from-Norwegian-offshore-oil-and-gas-activities–summary-report/). Denne studien blir nå brukt som basis for all rapportering av metan på norsk sokkel. Det er også denne studien som ligger til grunn for Statoil’s estimat av metanutslipp for den gassen vi selger til England og Tyskland (https://www.statoil.com/content/dam/statoil/documents/climate-and-sustainability/170135%20Greenhouse%20gas%20emissions_10.08.2017%20final.pdf). I tillegg har vi benyttet siste tilgjengelige data for metanutslipp knyttet til distribusjon av gass i Europa (http://gasnam.es/wp-content/uploads/2017/11/NGVA-thinkstep_GHG_Intensity_of_NG_Final_Report_v1.0.pdf). Disse estimatene viser at metanutslippene knyttet til produksjon av gass i Norge er langt lavere enn andre land. Dette kommer av at produksjon av gass offshore i seg selv gir vesentlig mindre metanutslipp enn produksjonsmetodene som brukes for gass produsert på land. I tillegg har vi helsveisede gassrørledninger som transporterer gassen til kontinentet med helt marginale utslipp av metan.

    Metodikken som brukes for å estimere metanutslipp i dag er først og fremst basert på en telling av antall potensielle utslippspunkter og en vurdering av mulig utslipp for disse. Seip og Kvåle har helt rett i at denne metodikken har begrensinger. Det er derfor viktig at vi bruker teknologiutviklingen for måling av metan med f.eks. droner, fly og satelitter til å øke vår kunnskap om metanutslipp. Statoil har derfor gått inn i et metanprosjekt ledet av FN’s miljøprogram med andre olje- og gasselskap og Environmental Defense Fund. Gjennom dette prosjektet skal vi måle metanutslipp i luften over gass produksjonsområder, LNG-anlegg og distribusjonsrør. Statoil har også gjennom Oil and Gas Climate Initiative gått sammen med 9 andre olje- og gasselskap for å nærme oss nullutslipp av metan i gass verdikjeden. I tillegg er vi involvert i flere andre metan-initiativer, bl.a. knyttet til vår gassvirksomhet i USA.

    mvh Ann-Cathrin Vaage, Statoil

  3. Kjell Traa

    Kjell Traa

    Hovedproblemet knyttet til bruk av gass og utslipp, er lav ressursutnyttelse, fordi langt på vei halvparten av all gass går til lavverdig oppvarming. Dette gjelder også norsk eksportgass. Når gass benyttes til alminnelig oppvarming, f. eks. innetemp. + 20 ºC og utetemp. lik 0 ºC (dvs. temp. diff. på 20 grader), blir den termiske utnyttelsen av gassens energiinnhold lik 6,8 % (teoretisk), i praksis lavere, 5 – 6 %. Altså. elendig resursutnyttelse. Motsatt, når gass konverteres til el i et moderne gasskraftverk, kan oppnås termisk virkningsgrad på nær 60 %, dvs. i størrelsesorden 10 ganger bedre ressursutnyttelse, enn når gass benyttes direkte til oppvarming. Forklaringen er at i et gasskraftverk (med dampsyklus for å utnytte eksosvarmen), utnyttes gjerne et temperaturfall på over 1000 grader (til forskjell fra alminnelig oppvarming, hvor temperaturforskjellen som skal opprettholdes, kun er lik forskjellen mellom inne -og utetemp.).
    Dette er elementær termodynamikk, som alt for mange ikke har skjønt. Blant disse f. eks. bransjeorganisasjonen Norsk Olje og Gass, som stadig hevder at gass til oppvarming gir bedre utnyttelse enn når gass konverteres til el. (altså stikk motsatt av virkeligheten !).
    En opplagt konsekvens, for å oppnå reduksjon i utslipp som monner, vil være å fase ut direkte bruk av gass til oppvarming, raskest mulig (tilsvarende som allerede gjelder for bruk av olje til oppvarming.

Kommentarfeltet er stengt.