IVL Swedish Environmental Research Institute

In this report, business models have been developed for the demonstration sites in the REWARDHeat project with the purpose to uncover lessons learned about the shift in business logic when transitioning from conventional DH business models to low temperature schemes. The business models have been developed in an iterative process with the DH companies participating in the project, during the first three years of its elaboration. A particular focus has been placed on the innovative component of the business models, i.e., the green value creation and its value to different stakeholders. Selling heat as a service (instead of as a commodity) has been the starting point in developing the business models. Contractual considerations and ownership forms have been analyzed for each of the demonstration sites.

The findings enable the project to respond to the main questions of the deliverable: How does the REWARDHeat business model experiences differ from a conventional DH business model and what can we learn from the transition to low temperature DH solutions?The aggregated results show that the demo sites focus on technical innovations but seven out of 10 also develop business innovations by increasing the service offer to customers. The business logic of low temperature DH makes it more efficient to develop the business innovation simultaneously with the technical innovation.The lack of EU legislation on waste heat recovery is causing uncertainties. Investors need to know whether the investment is considered sustainable. The value of green is created at all demo sites and valued by most stakeholders. It is however only exploited in the business model at three demo sites.Offering more advanced service to customers necessitates a shift towards being more customer oriented.

By assuming ownership and maintenance of the substation at the customer site, the boundary condition is shifted to inside the customers’ buildings. It creates a value of carefreeness for the customer as the DH company assumes more risk. The DH company gains from increased control of the network, something increasingly important in low temperature solutions. Three demo sites are offering advanced services resulting in a co-dependent relationship with the customer where the collaboration requires integration of processes.The main change in the business model canvas for low temperature installations, in comparison to conventional DH, is the necessity to manage relationships. Relationship building is required for new partnerships, due to multiple decentralized heat sources, and for the prosumer customer segment, instated from waste heat and renewable energy integration. As decentralized energy sources are introduced to the DH network the distribution network becomes more important and large-scale centralized production plants less important. The business logic of low temperature solutions is more on circulating available resources, utilizing the available flexibility in the distribution network, and implementing more advanced control to manage the system efficiently.

Investment volumes directed to hydrogen projects need to increase drastically for the market to take off. Investors were interviewed for their perspectives on the emerging market, risk management and evaluation criteria applied to hydrogen investments and what needs to be done to attract more investors. The conclusion of the investor interviews is that hydrogen investments are perceived as high-risk investments and that investors that are able to invest in hydrogen in this nascent phase are more risk tolerant. The investment is made to learn more about the technology and the main driver is the belief that hydrogen could contribute to achieving necessary greenhouse gas emissions. . Considerable uncertainty surrounds the hydrogen investments of today, making it difficult for investors to approach the investment case in the same way as they do the more established technologies.  The informants therefore requested a more predictable and stable policy landscape to accelerate hydrogen investments.

As per today (2021), in total some 500 TWh bunker fuel is consumed within the shipping sector annually within EU waters and approximately 25 TWh of this (5%) is LNG (Liquefied natural gas). The fleet of LNG fuelled vessels has grown steadily since the first vessels were introduced around year 2000. Predictions and scenarios indicate that in a couple of years, it is likely that around 15 % of all bunker fuels consumed in shipping will be LNG.Through detailed analyses of present and planned production capacity combined with scenarios built for future potential bio- and electro-methane production, a possibility to replace large amounts of LNG in shipping can be seen from a Swedish perspective.

In total, the analysis shows a maximum scenario for LBM production (Liquefied Bio Methane) in Sweden year 2045 of nearly 30 TWh annually. This potential includes electro-methane production based on carbon dioxide that is naturally formed during the biogas digestion production process. All production, of methane being assessed as potential, is assessed to be based on sustainable sub¬strates and sustainably produced.This report shows that it could be possible to replace fossil LNG as a fuel in shipping with renewa¬ble LBM at a large scale from a Swedish perspective. The total bunkering of ships in Sweden are around 25 TWh per year, varies over time, and is dependant not only on which ships that calls Swe¬dish ports but also with the market competition with bunker suppliers in other countries. Should 15% of that fuel be LNG, it would be some 4 TWh LNG that could be interesting to switch towards renewable LBM.

The potential shift in shipping in Sweden from LNG to LBM at a level of 4-6 TWh is assessed to be a realistic potential, but the shift will not happen unless the society gives the industry incentives that supports that shift and clearly shows the involved stakeholders that there is a long-term strat¬egy to enhance renewable methane production and consumption. It is especially important that pol¬icy instrument in the shipping sector is introduced that connects greenhouse gas emissions with a cost that can be avoided if fuels with low or zero emissions being used.Today, only a small proportion of bio-methane is liquefied to LBM in Sweden, while most of the planned production facilities for biogas will be for LBM, thanks to subsidies in the form of invest¬ment support and the decreased demand of CBG that benefits LBM.This report has chosen to use the expression Liquid Bio-Methane (LBM) due to the fact that the ex¬pression often used Liquid Bio Gas (LBG) does not cover the important part of the methane pro¬duced as an electrofuel based on carbon dioxide from the digestion process and also not really in¬cludes the methanation of syngas from gasification plants.A Swedish production support in combination with the introduction of shipping within the EU emission trading scheme (ETS) seems too possibly even out the cost difference between LNG and LBG as a marine fuel or at least give a significantly smaller barrier to overcome.To establish the environmental rationale of this product, life cycle assessments of the production of LBM and the use in the shipping sector were performed. No previous scientific studies have been identified which look into the performance of using electrofuel pathways of LBM in the shipping sector. The results are presented in the report together with an analysis of potential future issues to observe.

Transportsektorns efterfrågan på biodrivmedel ökar när klimatomställningen ska omsättas i praktik. Sverige har goda förutsättningar att producera dessa drivmedel och det finns flertalet orter runt om i landet där förutsättningarna för biodrivmedelsproduktion är goda. Gullspångs kommun har under de senaste tio åren fört en dialog med Västra Götalandsregionen om möjligheten att etablera en bioenergikombinatanläggning i Otterbäcken för att nyttja de goda förutsättningar som finns med tillgång på råvara samt goda logistiska förutsättningar med bland annat djuphamnen. I detta projekt har en utredning gjorts för att ta fram kommersiellt relevanta investeringskoncept för en bioenergikombinatanläggning i Otterbäcken, och resultaten pekar på intressanta förutsättningar för en anläggning för produktion av flytande biometan (Liquified biogas, LBG).

Projektet har utgått från en äldre förstudie där förutsättningarna för en bioenergikombinat-anläggning som producerar torrefierad biomassa undersöktes. Kunskaperna från denna tidigare studie har kompletterats med nya kartläggningar av relevanta tekniker och lokala råvaror som kan ingå i ett investeringskoncept för en anläggning som producerar biodrivmedel som kan användas i befintliga tunga lastbilar. Kartläggningen omfattade sju olika tekniker som utifrån de uppdaterade kartläggningarna kondenserades ned till två investeringskoncept för djupare undersökning av investeringskoncept. Det ena konceptet var en anläggning för produktion av pyrolysolja från skogsrester och det andra konceptet var en anläggning för produktion av LBG, men på grund av en högre teknologisk mognadsgrad samt större intresse från referensgruppen för det senare konceptet (LBG) så fick detta ett större fokus i projektet.

De två fördjupade investeringskoncepten inkluderade teknikbeskrivning, skiss på affärsmodell med hjälp av referensgruppen, ekonomisk bedömning av lönsamheten i investeringen samt en beräkning av klimatpåverkan för drivmedlet (endast för LBG-konceptet).

Resultaten visar att det ser ut att finnas både råvaror för, teknik till och förutsättningar för en god ekonomi i en anläggning för produktion av LBG. Råvarusituationen behöver bekräftas genom kontakter med råvaruleverantörer, tekniken kan behöva viss utvärdering för att hitta etablerade teknikleverantörer med pålitlig teknik och de ekonomiska förutsättningarna är beroende av investerings- och produktionsstöd för att kunna vara kommersiellt intressanta. Trots dessa osäkerheter är den samlade bedömningen att det kan vara aktuellt för en aktör eller grupp av aktörer med intresse av att äga och driva en biogasanläggning att ta vid där projektet slutar för att på sikt gå vidare med en investering i en anläggning.

In the context of achieving a climate-neutral and sustainable electricity system, energy systems modelling is often used as a tool to assist decision making. However, a challenge posed within the field is how to represent sustainability in a way that presents actionable, clear and holistic results. There is thus a need to give a more comprehensive and nuanced view of sustainability aspects of energy system modelling.

To provide a basis of understanding of how sustainability could be conceptualized and assessed in energy systems modelling, six well known (from a Swedish point-of-view) sustainability frameworks were analyzed and presented in this report: the concept of Environmental Carrying Capacity, the Planetary Boundaries, the Doughnut Economics framework, the Sustainable Development Goals, the Swedish Environmental Quality Objectives and the Framework for Strategic Sustainable Development. The frameworks were structured according to their sustainability concept and according to what decision-making they would be able to provide input to. The results of the report serve as input to the discourse concerning how the energy system could be transformed to 100 % renewable electricity production along a truly sustainable way.

Dagens affärsmodeller för vätgas inom vägtransporten kartlades genom en litteraturstudie och intervjuer med vätgasaktörer aktiva på den svenska marknaden. Intervjuerna visade på att aktörerna samarbetar längs hela värdekedjan för att skapa en kritisk massa i sitt kundunderlag och få marknaden att ta fart. Dagens affärsmodell är omogen och är fortfarande i en etableringsfas.

Mot bakgrund av vätgasens snabba framväxt och satsningar som sker inom området finns ett behov av att kartlägga nuläget för affärsmodeller för vätgas och samtidigt öka kunskapen om hur affärsmodellen behöver utvecklas till 2045, när Sverige ska vara klimatneutralt. Projektets fokus har varit vätgasproduktion och distribution till transportsektorn, en fossilberoende sektor där vätgasen kan utgöra en viktig del av omställningen till fossilfria alternativ.

Kartläggningen av dagens affärsmodeller för vätgas i transportsektorn visar på en omogen marknad där de tidiga affärsmodellerna har sin slutkund i vägtransportsektorn. Vätgasaktörerna behöver tampas med stora osäkerheter kring hur marknaden kommer att utvecklas och det skapar ett behov av att ha ett nära samarbete med aktörer längs hela värdekedjan, inklusive de första kunderna. Värdeskapandet består primärt av att man erbjuder ett fossilfritt bränsle. År 2045 kommer affärsmodellens samtliga beståndsdelar att påverkas av det övriga samhällets omställning. Projektet har identifierat fem randvillkor, eller förutsättningar, som affärsmodellen för vätgas inom transportsektorn kan komma att behöva förhålla sig till 2045 (Netto Noll CO2 – koldioxidneutrala produkter är standard, Långväga och Tung Transport – det primära kundsegmentet för vätgas inom transportsektorn, Etablerad Försörjningskedja & Etablerat Kundunderlag – vätgasmarknaden är etablerad, och Volatila Elpriser – på grund av ökad andel intermittent elproduktion). Dessa randvillkor, och förslagen till de framtidsanpassade affärsmodellerna, kan användas av vätgasaktörer för att göra långsiktiga strategiska val kring hur de ska utveckla sin affärsmodell framåt.

För att vätgasmarknaden ska ta fart kommer stora investeringsvolymer att krävas. Genom intervjuer med investerare har investerarperspektivet på vätgasaffären idag och 2045 kartlagts. Investerare som har investerat i vätgas idag har ett långsiktigt perspektiv på investeringen och har inte samma förväntan om kortsiktig avkastning. De ser snarare investeringen i vätgasen som ett sätt att lära sig om en teknik som är viktig för framtiden. Samtidigt ser de flesta av de intervjuade investerarna vätgasen som en högriskinvestering och begränsar dess andel i portföljen. För vätgasaktörer som behöver kapital är det viktigt med en förståelse för vilka investerarkategorier som kan vara intresserade, hur investeringen bedöms och vilka risker investerare ser med vätgasaffären.

Målet om netto-noll klimatpåverkan 2045 har gjort det angeläget även för flygsektorn att minska sina utsläpp av växthusgaser. Detta innebär en utmaning för samhällsviktigt flyg, vars verksamhet måste genomföras oberoende av klimatmål.

Ökad användning av hållbara flygbränslen (sustainable aviation fuels, SAF) är ett sätt att uppnå klimatmålet utan att äventyra verksamheten i denna del av luftfarten. På grund av den höga efterfrågan på SAF är dock tillgången och möjligheten att försörja luftfartssektorn i Sverige samt deras miljöpåverkan i förhållande till klimatmålet fortfarande något osäkra.

Syftet med denna rapport är därför att öka förståelsen för dessa frågor, först genom att undersöka tillgången på inhemska råvaror och beräkna produktionspotentialen för SAF i Sverige, därefter genom att bygga scenarier för framtida efterfrågan på SAF utifrån reduktionsplikten. Klimatpåverkan hos inhemsk producerad SAF jämfördes även med importerad SAF i en livcykelanalys. 

Utifrån de produktionsmetoder som kartlagts inom projektet uppvisade restprodukter från skogen störst potential för flygbränsleproduktion. Möjligheten att producera flybränsle av infångad koldioxid och elektrolysbaserad vätgas hade en lägre potential, men den minsta produktionspotentialen från inhemsk råvara bestod av restoljor av biologiskt ursprung.

Storleken på intervallen genom vilka potentialen presenterades påverkades dock kraftigt av vilket processutbyte som antogs. Scenarioanalysen visade i sin tur på att framtiden för hållbart flygbränsle bland annat kommer att bero på bränslepriser, reduktionspliktens utveckling och av vilken inblandningsgrad som tillåts.

Livscykelanalysen belyste den ökade klimatpåverkan som orsakas av långväga transport av SAF och att utsläppsminskningen blir lägre vid byte till importerat flygbränsle gjord av restoljor av biologiskt ursprung jämfört med inhemskt producerat bränsle av vätgas och infångad koldioxid.

Slutligen diskuterades den osäkra framtiden för produktion och användning av hållbart flygbränsle, där bland andra frågan om skogsbrukets hållbarhetsklassning, den eventuella revideringen av reduktionsplikten och inte minst utvecklingen av elektrifierade alternativ påverkar möjligheten för samhällsviktigt flyg att ställa om sin verksamhet.