Tulevaisuuden ajoneuvoteknologiat ja liikenteen energianlähteet

Transkriptio

1 Tulevaisuuden ajoneuvoteknologiat ja liikenteen energianlähteet TEKES Polttokennot-ohjelman vuosiseminaari Hanasaaren kulttuurikeskus, Espoo TkT Juhani Laurikko, VTT

2 Sisältö Autoteollisuuden haasteet ja reunaehdot Liikenteen energiavaihtoehdot ja voimalaitteet Polttomoottoritekniikka Still Going Strong! Hybridiautot Best of Both Worlds? Sähköautot Glorius History, but How About Now? Vety ja polttokenno the End Game? Vaihtoehtojen vertailua Yhteenveto ICE-PHEV EREV ICE ICE-HEV BEV H 2 FCEV

3 Haasteet

4 vaikeusaste >>> AJONEUVOTEOLLISUUDEN YMPÄRISTÖHAASTEET Evolution of Environmental Aspects energian saatavuus Energy kasvihuonekaas ut tavanomaiset pakokaasupäästöt Greenhouse Gases CO 2 Greenhouse Gases CO 2 Exhaust Emissions CO,NOx,HC,PM Exhaust Emissions CO,NOx,HC,PM Exhaust Emissions CO,NOx,HC,PM K-EFAM, 1778/1-drob-fr 08/01 VOLKSWAGEN AG Group Research

5

6

7 Liikenteen energiavaihtoehdot

8

9 Teknisesti vaihtoehtojen lukumäärä on hyvin suuri, mutta kaikki eivät ole kilpailukykyisiä!

10 Energian käyttöketju Raakaaine (primaarienergia) Kantaja (polttoaine) Konversio (moottori)

11 nestemäiset (+bio) maa- ja biokaasu vety (H 2 ) Energian kantaja määrää voimalaitevaihtoehdot! vety (H 2 ) sähkö

12 Polttomoottorit

13 Polttomoottori edelleen vahvoilla Kohtuullinen hinta Koeteltu konsepti uskottava ja luotettava asiakkaiden keskuudessa helppo "myydä" Hyvä suorituskyky Mittavat investoinnit valmistukseen

14 kuva: Pakokaasupäästöjen rajoitusten kiristyminen nostaa kustannuksia! 2014

15 Polttoainetalouden parantaminen nostaa kustannuksia!

16 Percentage NEDC CO 2 Improvement (relative to Euro 4 Petrol Engine) Euro 4/5 Diesel Hybrids Gasoline Diesel Euro 4/5 Gasoline Percentage Cost Increase (relative to Euro 4 Petrol Engine) Source: Ricardo analysis communicated to CONCAWE (2008)

17 Uudet energiankantajat

18 Sähkö

19 Sähkö energianlähteenä H2 Etuja & hyötyjä: hyvin monipuolinen tuotantorakenne mahdollisuus käyttää uusiutuvaa ja kotoperäistä energiaa voimakas CO 2 vähenemä mahdollinen (riippuu sähkön tuotantotavasta) jakeluverkko olemassa Haittoja & haasteita: vaikea varastoida, hyvät (ja kohtuuhintaiset) akut vielä kehitteillä käyttöturvallisuus, mm. korkeat jännitteet vaatii uuden autokaluston

20 Sähkökäytön ominaisuuksia H2 Etuja & hyötyjä: Hyvä hyötysuhde reversibiliteetti Hyvä vääntömomentti liikkeellelähdössä Vähän mekaanisia osia >> pieni huollontarve Pyöramoottorit mahdollistavat uusia, joustavia ja jopa radikaaleja rakennevaihtoehtoja Haittoja & haasteita: Teho-painosuhde vielä kaukana optimista Tehoyksikön hinta ei ole (vielä) kilpailu-kykyinen verrattuna polttomoottoriin Korkeiden jännitteiden turvallisuuskysymykset

21 Dr. Martin Linder McKinsey & Company Huomattava kustannusten alenema odotettavissa!

22 Vety

23 H2 Vaihtoehto: Vety Etuja & hyötyjä: erittäin monipuolinen tuotantorakenne mahdollisuus käyttää uusiutuvaa ja kotoperäistä energiaa voimakas CO 2 vähenemä - vedyn tuotantotavasta riippuen Haittoja & haasteita: pieni energiasisältö (kaasuna) käyttöturvallisuus? (painesäiliöt) vaatii uuden kaluston (=polttokenno) puuttuva jakeluinfra

24 Radikaali kustannusten alenema odotettavissa! Dr. Martin Linder, McKinsey & Company

25 LoU Vetyauto markkinoille 2015 Vahva sitoutuminen, kaikki suuret valmistajat* mukana Valmistusmäärät merkittäviä, yli 100,000 vuonna 2015 Infrastruktuuri rakentuu aluksi keskuksiin, EU/Saksa, USA/Kalifornia, JPN/Tokio-Yokohama *Daimler, Ford, GM/Opel, Honda, Hyundai, Kia, Renault/Nissan, Toyota Lähde:

26 nestemäiset (+bio) maa- ja biokaasu vety (H 2 ) Energiaketjujen vertailuja vety (H 2 ) sähkö

27 Energiaketju - lähteestä pyöriin Pathway analysis Well-to-Wheels (WTW) Raakaainetuotanto Raw Material Extraction Polttoainetuotanto Fuel production Polttoaine tankissa On-board fuel Primaarienergia Primary energy Sähkön tuotanto Electricity production Jakelu ja tankkaus & lataus Distribution, Refuelling, Recharging Sähkö akussa Electricity On-Board Energian muunto työksi Energy conversion

28 Vertailun parametrit Parameters in Comparison Suorituskyky Performance Käyttötarkoituksen mukaan erilaiset painoarvot! Toimintamatka Driving Range Kustannukset Costs

29 ICE & Biopolttoaineet ICE & Biofuels Suorituskyky Performance Biopolttoaineet Toimintamatka Driving Range Kustannukset Costs

30 Akkusähköauto Battery Electric Vehicle Suorituskyky Performance Sähkö Toimintamatka Driving Range Kustannukset Costs

31 Vety-polttokennosähköauto H 2 Fuel Cell Elecric Vehicle Suorituskyky Performance Vety H2 Toimintamatka Driving Range Kustannukset Costs

32 Vertailun parametrit Parameters in Comparison Hiili-intensiteetti Carbon Contents Käyttökohteen ja ympäristön mukaan erilaiset painoarvot! Kokonaishyötysuhde Total Fuel Cycle Efficiency Käytön päästöt Emissions in Use

33 ICE & Biopolttoaineet ICE & Biofuels Hiili-intensiteetti Carbon Contents Biopolttoaineet Kokonaishyötysuhde Total Fuel Cycle Efficiency Käytön päästöt Emissions in Use

34 Akkusähköauto Battery Electric Vehicle Hiili-intensiteetti Carbon Contents Kokonaishyötysuhde Total Fuel Cycle Efficiency Sähkö Käytön päästöt Emissions in Use

35 Vety-polttokennosähköauto H 2 Fuel Cell Elecric Vehicle Hiili-intensiteetti Carbon Contents H2 Kokonaishyötysuhde Total Fuel Cycle Efficiency Vety Käytön päästöt Emissions in Use

36 Käyttöönoton kriittiset tekijät Critical Issues in Implementation Saatavuus Abundance Jakelu Refuelling infrastructure Joku näistä rajoitteista määrää tason, johon enintään ylletään! Yhteensopiva kalusto Compatible engines&vehicles

37 VAKAVASTI OTETTAVAT VAIHTOEHDOT Maakaasu Biopolttoaineet Sähkö Vety Biopolttoaineet H2 Maakaasu Matalaseosteiset, taaksepäin yhteensopivat, olemassa oleviin autoihin Sähkö & Vety (tuotettu ei-fossiilisella energialla) Markkinoilla ?

38 VAKAVASTI OTETTAVAT VAIHTOEHDOT Menestyksen avaimet saatavuus jakelu autot Biopolttoaineet H2 Maakaasu Matalaseosteiset, taaksepäin yhteensopivat, olemassa oleviin autoihin Sähkö & Vety (tuotettu ei-fossiilisella energialla) Markkinoilla ?

39 Polttokennosähköautot polttoaine & jakelu

40 Vetytankkaus Mittava investointitarve!

41 Vedyn jakelu ja tankkaus tarjonta=asemat käyttöast e kasvaa hitaasti kysyntä=autot

42 Total investment for a large-scale roll-out of hydrogen supply infrastructure in Europe is estimated at EUR 100 billion over 40 years EUR/auto

43 Total investment for a large-scale roll-out of battery hydrogen recharging supply infrastructure in Europe is is estimated at EUR billion over 40 years

44 Uusimpia polttokennoautoprotoja - Ford Vety Sähkö on vetyauton varapolttoaine! Sähkö Ford HyEgde

45 Technology Roadmaps

46

47

48

49

50 Driving without Fire Not a Short-term Option Powertrain electrification Scenario Electric vehicle Electric motor Electric vehicle with Range extender Hybrid vehicle Plug-in hybrid Internal combustion engine Electric motor Electric motor Internal-combustion engine as generator Fuel cell vehicle Internal combustion engine Electric motor Electric motor Automotive Technology 50 DS/NE-NA August 3, Robert Bosch LLC and affiliates. All rights reserved.

51 Kustannuskuuri tuottaa tuloksia

52 pieni keski suuri

53 kuva:

54 Yhteenveto ja johtopäätökset Conclusions

55 There Is No Silver Bullet Mikään uusista vaihtoehdoista ei yksinään syrjäytä nykyisiä, vaan Liikenteen energiatulevaisuus on monipuolisuudessa Käyttökohde ja painotukset vaikuttavat voimakkaasti Sähkön ja sähkökäytön osuus selvässä kasvussa Vety-polttokennoteknologia tarjoaa parhaan vastineen nykyautoille suorituskyvyn ja toimintamatkan suhteen Kustannuskuuri tuottaa tulosta 2030 mennessä Sähkö korvaa lähinnä bensiiniä, mutta mistä apu raskaaseen maantieliikenteeseen?

56 Loppu Kysymyksiä? Kiitos mielenkiinnostanne!