Carbon offsets have been developed as one tool to incentivise investments by developed nations in climate change mitigation activities in developing countries. The carbon offsets can be used towards the countries’ own mitigation targets but are also meant to benefit developing countries by providing a pathway to clean development.

Photovoltaic water pumping (PVWP) technology is a solution to use PV for irrigation, which can be used to restore degraded grasslands and help farmers adapt to climate change. Restoration of degraded grasslands increases the production of grass and will therefore increase the amount of carbon in the soil, a process that may mitigate climate change. However, poor farmers often have limited access to irrigation technology and this thesis assesses how carbon offsets may bring revenues to increase adaption of PVWP technology in remote areas of the Chinese grasslands.

PV modules can be used to mitigate climate change in different ways; the most common is to produce electricity to replace fossil fuel power capacity. The novelty of this thesis is that it assesses the alternative mitigation possibilities for the PVWP project proposed here. Further, consideration of water constraints that limit the applicability of the technology and a framework to assess the trade-offs between potential downstream water impacts and environmental co-benefits of the project add to the novelty of this thesis. Policy barriers for the project will also be considered.

 Used to restore severely degraded grasslands, PVWP projects show high carbon sequestration potential and successfully compete with grid electricity as carbon offset projects. A case is analysed and it shows that the carbon market could play a role in increasing the feasibility of PVWP projects. However, water issues make project implementation very site-specific and some indicators to determine feasibility is proposed to be blue water availability, evaporation recycling ratio and water productivity. Water use must also be looked at with respect to climate, food and energy security, calling for a nexus approach to evaluate the project suitability. In May 2016, grassland management projects are excluded from the Clean Development Mechanism to the Kyoto Protocol, and this limits project implementation to the voluntary markets.

Avhandlingen är ämnad att läsas av beslutsfattare inom klimatområdet samt aktörer på de olika klimatkompensationsmarknaderna.

Klimatkompensation har utvecklats som ett verktyg för att stimulera industriländers investeringar i klimatprojekt i utvecklingsländer. Klimatkompensation kan användas för att nå industriländernas egna klimatmål men är också tänkta att gynna utvecklingsländer genom att tillhandahålla en ”ren” utvecklingsmöjlighet.

Solcellsdrivna vattenpumpar (eng. photovoltaic water pumping: PVWP) är en teknik för att använda solceller för bevattning. Tekniken kan användas för att restaurera degraderade gräsmarker och för att hjälpa jordbrukare anpassa sig till klimatförändringarna. Restaurering av gräsmarker ökar produktionen av gräs vilket medför ökad mängden kol i marken, en process som kan mildra klimatförändringarna. Men fattiga bönder har ofta begränsad tillgång till bevattningsteknik och denna avhandling utvärderar hur klimatkompensation kan ge intäkter för att öka användningen av PVWP i avlägsna delar på den kinesiska slätten.

Solceller kan användas för att mildra klimatförändringarna på olika sätt och vanligast är att producera el för att ersätta fossila bränslen. Det är därför viktigt att titta på alternativkostnaden för PVWP-projekten som föreslås här. Vidare begränsar vattentillgången projekten och ett ramverk för att tydliggöra avvägningar mellan vattenrelaterade problem och miljömässiga fördelarna med ett projekt är nödvändigt. Klimatpolitiska styrmedel sätter också upp vissa begränsningar för projekten.

Om PVWP används för att återställa mycket degraderade gräsmarker, visar projekten hög klimatnytta och de kan framgångsrikt konkurrera med solel till nätet som klimatkompensationsprojekt. En fallstudie visar att klimatkompensationsmarknaden skulle kunna spela en viss roll för att öka antalet PVWP-projekt. Däremot gör vattenfrågan projektens geografiska plats viktig och indikatorer för att avgöra genomförbarheten föreslås vara ”blåvattentillgång”, ”förångningsåtervinning” och ”vattenproduktivitet”. Vattenanvändningen måste också ses i förhållande till klimat, mat- och energisäkerhet, vilket kräver en nexusstrategi för att utvärdera projekten. I skrivande stund (maj 2016) är projekt rörande skötsel av gräsmarker exkluderade från mekanismen för ren utveckling (CDM) till Kyotoprotokollet och detta begränsar projekten till de frivilliga klimat-kompensationsmarknaderna.

Measures to sequester carbon dioxide (CO₂) away from the atmosphere have become increasingly important in the discussion of which methods humans can employ to limit global warming. These measures, which are broad and varied, fall under the umbrella of Carbon Dioxide Removal (CDR) methods. CDR methods can be used to reach so-called net-zero targets, since targets are politically determined to allow for CDR methods to compensate for some emissions that are hard to abate.

Several CDR methods provide co-benefits in addition to mitigating climate change. They are therefore not pure climate measures. Using an interdisciplinary approach and a methodology including quantitative estimates and interview data, I investigate how some important CDR methods with co-benefits may be assessed and potentially supported by policy. Soil carbon sequestration using solar powered irrigation systems in the drylands of China, biochar-producing cookstoves in Tanzania, and biochar and wood-based panel production using forestry by-products in Sweden are CDR methods that I assess in their local context in this thesis.

To increase the ambitions towards reaching the climate goals set out in the Paris Agreement, some countries, such as Sweden, are looking to invest in international mitigation activities. This thesis illustrates that there is a heavy focus on measurable parameters when estimating the outcome of international climate change mitigation activities. However, unmeasurable uncertainties, such as political issues and economic rebound effects, tend to be neglected. These unmeasurable uncertainties are likely to be important and cannot be neglected if international mitigation activities, for example under Article 6 of the Paris Agreement, are to be used to reach net-zero targets.

Designing policy instruments that seek to encourage the use of CDR methods with co-benefits based on their ability to store CO₂ may cause unintended consequences, such as inefficient use of resources. In addition, many of the co-benefits are not yet supported by scientific studies, which complicates policymaking. Despite often being considered win-win solutions, CDR methods with co-benefits face resistance since they often challenge current practices. In this thesis, I suggest various approaches to manage these uncertainties and challenges.

Åtgärder för att lagra koldioxid (CO₂) har blivit allt viktigare när metoder för att begränsa den globala uppvärmningen diskuteras. Det finns en rad åtgärder som är relativt olika varandra men som alla faller under paraplyet koldioxidinfångning (CDR). CDR kan användas för att nå s.k. nettonollmål, eftersom målen är politiskt utformade för att möjliggöra kompensation för vissa utsläpp som bedöms vara svåra att minska.

Flera CDR-metoder har sidonyttor utöver att minska klimatförändringarna. De är alltså inte rena klimatåtgärder. Med hjälp av ett tvärvetenskapligt tillvägagångssätt med en metodik där kvantitativa uppskattningar kombineras med intervjuer och andra kvalitativa metoder, undersöker jag hur några viktiga CDR-metoder med sidonyttor kan bedömas och potentiellt stödjas med politiska styrmedel. Kolinbindning i marken med hjälp av solcellsdrivna bevattningssystem i Kina, biokolproducerande spisar i Tanzania, samt biokol och produktion av träpaneler med hjälp av rester från skogsbruket i Sverige är de CDR-metoder som jag utvärderar i deras lokala sammanhang i denna avhandling.

För att öka ambitionerna och nå de klimatmål som antagits inom Parisavtalet planerar vissa länder, t.ex. Sverige, att investera i internationella samarbetsåtgärder. I avhandlingen illustreras att det finns ett stort fokus på mätbara parametrar när resultatet av internationella projekt för att minska klimatförändringarna uppskattas. Detta fokus tenderar att försumma osäkerheter som är omätbara, såsom politiska frågor och ekonomiska rekyleffekter. Dessa omätbara osäkerheter är sannolikt viktiga och kan inte försummas om internationella klimatprojekt, till exempel under Artikel 6 i Parisavtalet, ska användas för att nå klimatmål.

Att utforma styrmedel som syftar till att stödja användningen av CDR-metoder med sidonyttor baserat på deras förmåga att lagra CO₂ kan få en del oavsiktliga följder, såsom ineffektivt resursanvändande. Många av de påstådda sidonyttorna stöds dessutom ännu inte av vetenskapliga studier, vilket komplicerar beslutsfattandet. Trots att de ofta anses vara s.k. vinn-vinn-lösningar, möter CDR-metoder med sidonyttor motstånd eftersom de ofta utmanar etablerade strukturer. I denna avhandling föreslår jag olika tillvägagångssätt för att hantera dessa osäkerheter och utmaningar.