Scenarios for the Decarbonization of Energy Supply for Salmon Aquaculture in Norway

Abstract

Den norske lakseoppdrettsnæringen forventes å vokse de kommende tiårene. For å oppnå denne veksten må økosystem- og lakselusutfordringer løses. Nye oppdrettsteknologier og metoder som matfiskproduksjon i landbaserte resirkulerende akvakultursystemer (RAS), offshore oppdrett, lukkede merdkonsepter til sjøs og produksjon av post-smolt blir utviklet som en løsning på miljøproblemene. Med den økte implementeringen av nye teknologier og metoder, forventes det at mønsteret i næringens energiforbruk-og bærere vil endres og dermed også påvirke industriens utslipp. Oppdrettsnæringen er også pålagt å redusere klimagassutslipp for å oppnå klimamålene, en reduksjon i utslipp på 40% i 2030 og på 80% i 2050.

Et scenario for 3\% årlig vekst i produksjon av oppdrettslaks fra og med 2020 til og med 2050, differensiert etter teknologien brukt i produksjonssyklus, er modellert som utgangspunkt. Produksjonssyklusene inkluderer energibehovet fra smolt til slakt av laks på 4 kg, dette inkluderer også behovet til fartøyene. Fire produksjonssykluser skilles av oppdrettsteknologien i utvekstfasen: tradisjonelle åpne merder, landbasert RAS, offshore oppdrett og lukkede merdkonsepter i sjøen. Basert på produksjonsvolumene og forskjellige scenarier for næringens energiforbruk kan energiutslippene beregnes. Dette inkluderer klimagassutslipp fra forbrenning av fossile brensler eller produksjonsutslipp for elektrisitet som brukes i industrien. Næringens utslippsmåle bestemmes med henvisning til 2020-utslippene beregnet for antagelser om dagens teknologinivå, og målene i 2030 og 2050 er følgelig 259 000 tonn CO2 og 86 400 tonn CO2.

Energiutslippene fra alle modellerte scenarier oppnår ikke utslippsmålene i 2030 og 2050. Ytterligere energieffektiviseringstiltak og overgang til lavustlippsenergibærere må implementeres for å sørge for å oppnå utslippsmålene. Resultatene indikerer at på kort sikt vil tiltaktene rettet mot fartøy gjennom økt elektrifisering og anvendelse av hydrogen være effektivt for å nå målene. På lengre sikt må det iverksettes betydelige tiltak for alle produksjonsteknologier for å motvirke økningen i energibehovet til nye teknologier og i produksjonsvolumet. Med den økte elektrifiseringen og anvendelsen av hydrogen til oppdrettsvirksomheten blir karbonintensiteten i strømforsyningen stadig mer relevant, og ytterligere dekarbonisering av strømleveransen er nødvendig for å sikre at utslippsmålet i 2050 oppnås.

The Norwegian salmon farming industry is expected to grow in the coming decades. In order to achieve this growth, ecosystem and salmon lice challenges need to be addressed. New farming technologies and methods such as salmon grow-out in land-based recirculating aquaculture systems (RAS), offshore farming, closed containment systems at sea and post-smolt production are developed to alleviate these pressures. With the increased implementation of new technologies and methods, the sectoral pattern in energy consumption and carriers is expected to change and thereby also affecting industry emissions. The salmon farming industry is also required to reduce greenhouse gas emissions to meet the 40% reduction target in 2030 and 80% in 2050.

A 3% annual production growth scenario for the farmed salmon industry from 2020 to 2050 differentiated by production cycle technology has been modelled. The production cycles include the energy requirements from smolt to harvest ready salmon of 4 kg, also taking into account the requirements of the vessels. Four production cycles are differentiated by the farming technology in the grow-out phase: traditional open net pen farming, land-based RAS, offshore farming and closed containment systems in the sea. Based on the production volumes and different scenarios for sectoral energy consumption, the sectoral energy emissions are derived. This includes the greenhouse gas emissions from the combustion of fossil fuels and the production emissions for electricity used in the industry. The emission targets are determined with reference to the 2020 emissions using the current technology level, and the industry targets in 2030 and 2050 are accordingly 259 000 tons CO2 and 86 400 tons CO2.

The energy emissions from all scenarios modelled are unable to achieve the 2030 and 2050 emission targets. Further energy efficiency measures and transition to low-carbon energy carriers need to be implemented to achieve a sectoral energy demand sufficiently efficient and decarbonized to meet the emission targets. The results indicate that in the short-run, addressing the emissions from the vessels through increased electrification and application of hydrogen will be an effective measure to meet the targets. In the long-run, considerable measures need to be implemented for all production technologies because of the increase in energy requirements of new technologies and production volume. With the increased electrification and application of hydrogen for the farming operations, the carbon intensity of the electricity mix becomes increasingly relevant and further decarbonization of the electricity mix is needed to ensure the 2050 emission target is achieved.