Tieliikenteen energiankäyttö ja päästöjä vähentävä teknologia

Transkriptio

1 Tieliikenteen energiankäyttö ja päästöjä vähentävä teknologia Kuntien 5. ilmastokonferenssi Nils-Olof Nylund, VTT

2 2 Tieliikenteen ympäristöhaasteet Autojen kehitystilanne Sisältö Sähköautot Polttoainevaihtoehdot HLJ-selvitys Ajoneuvo- ja polttoainetekniikan mahdollisuudet autoliikenteen päästöjen vähentämisessä Yhteenveto

3 3 Liikennesektorin haasteet Energiaan liittyvät haasteet (joihin voidaan vaikuttaa tekniikalla): Lähipäästöt ja ilman laatu ensisijaisesti hiukkaset ja typpidioksidi tulevat kuntoon ainakin kehittyneillä markkinoilla Kasvihuonekaasupäästöt Energiatehokkuus Öljyriippuvuus ja energian riittävyys Haasteet joihin vaikutetaan mm. poliittisin keinoin: Suoritteiden kasvu ja ruuhkautuminen Yhdyskuntarakenteen hajautuminen Kuljetusmuotojen jakautumaan vaikuttaminen Liikenneonnettomuudet

4 4 Liikenteen Tieliikenteen sopeuttaminen sopeuttaminen kestävään kestävään kehitykseen kehitykseen IEA Renewable Energy Technology Deployment 2010 Liikennesektorin kasvihuonekaasupäästöjen ja öljyriippuvuuden vähentämiseksi liikennesektorilla ja sen energiajärjestelmissä tarvitaan todellinen muutos. Muutoksen pääelementit ovat: ajoneuvojen energiantarpeen vähentäminen siirtyminen vähähiilisiin tai hiilineutraaleihin energiamuotoihin siirtyminen energiatehokkaampiin tai vähähiilisiin kuljetusmuotoihin liikenteen kysynnän kasvun taittaminen

5 5 Tulevaisuus on aina kiehtonut ihmisten mieliä! 1954 Ford Concept

6 6 Uusi automalli kehitys 3 vuotta ( ) Aikaperspektiivejä 2020 on kohta täällä! mallin tuotantojakso päivityksineen n. 7 vuotta ( ) Autojen romutusikä Suomessa 18 vuotta vuonna 2010 ostetulla autolla ajetaan vielä 2027 autolla jonka suunnittelu aloitettiin 2010 ajetaan mahdollisesti vielä vuonna 2037 EU:n energia ja ympäristötavoitteet vuodelle % uusiutuvaa energiaa (biopolttoaineet, uusiutuva sähkö) liikenteessä (päätetty, pakollinen) uusien henkilöautojen keskimääräinen CO2 päästö 95 g/km (alustava tavoite) Kuvat Rolf Hagman

7 7 LVM:n ILPO-ohjelma (2020) Harri Pursiainen 2009

8 8 Aikaperspektiivejä Keskipitkä aikaväli 2030 esim. kansainvälisen energiajärjestön IEA:n World Energy Outlook aikajakso vuoteen 2030 Pitkä aikaväli 2050 EU:n pitkän aikavälin ilmastotavoitteet CO2-80 % Valtioneuvoston tulevaisuusselonteko ilmasto- ja energiapolitiikasta IEA:n Energy Technology Perspectives: Scenarios & Strategies to 2050 IEA:n, Kansainvälisen Autoliiton, International Transport Forumin (OECD) ja UNEP:in (YK) yhteinen 50 by 50 Global Fuel Economy Initiative vuoden 2050 ilmastotavoitteiden saavuttamiseksi tarvitaan välttämättä ajoneuvojen sähköistämistä Verrattuna vuoden 1954 tilanteeseen nyt tiedetään mitä meiltä odotetaan tulevaisuudessa!

9 9 Valtioneuvoston tulevaisuusselonteko liikenteestä Suomessa asetetaan suuntaa antavaksi tavoitteeksi, että henkilöautokannan suorat ominaispäästöt ovat vuonna 2030 enintään g CO 2 /km. Tästä päästöjen tulee edelleen laskea niin, että ne ovat enintään g/km vuonna 2040 ja g/km vuonna Tavoitteisiin lasketaan päästöt fossiilisten polttoaineiden käytöstä liikenteessä, kun taas autoissa käytetyn sähkön ja biopolttoaineiden päästöt lasketaan niiden tuotannon taseisiin. Myös sähkön ja biopolttoaineiden tuotannon päästöjä tulee vähentää määrätietoisesti.

10 10 Hiilidioksidipäästöihin vaikuttavia tekijöitä Käyttö Kuorma Olosuhteet Ajosuorite Polttoaineen hiili-intensiteetti Liikenteen sujuvuus Ajovastukset paino ilmanvastus vierinvastus Informaatiojärjestelmät Ajotapa Voimalaitteen ominaisuudet Voimalinjan ominaisuudet manuaali/automaatti hybridi Tekniikka

11 11 Nykyaikainen henkilöauto on: luotettava mukava suorituskykyinen turvallinen säänneltyjen päästöjen osalta vähäpäästöinen Henkilöautojen kehitystilanne Mitä voidaan parantaa henkilöautojen osalta? energiatehokkuutta kykyä hyödyntää uusiutuvaa tai CO 2 -neutraalia energiaa ajoneuvojen järkevää käyttöä!

12 Arvomaailma on muuttumassa! 12

13 Mikä on Volvo S40:n polttoaineenkulutus? - Se riippuu Volvo S40 2,4 aut 9,1 l/100 km 217 g CO2/km Volvo S40 1,6d DRIVe start/stop 3,9 l/100 km 104 g CO2/km Siis vähennystä 52 %! Photo: Volvo Cars O. Hådell 2008, modifioitu 2009 Lähde Vägverket

14 Reduced fuel consumption Volvo FH12, 40 ton in traffic Volvo Technology Corporation Fuels and Lubricants, Anders Röj

15 Ilmassa on sähköä: Sähköautot tulevat? 15

16 16 Kiinnostusta sähköautoihin Sähkön merkitys niin autojen voimalinjassa kuin erilaisissa apulaitekäytöissä tulee lisääntymään Sähkö kiinnostaa useasta eri syystä, mm.: mahdollistaa energian kulutuksen alentamisen pätee niin polttomoottoriautoihin (hybrideihin) kuin varsinaisiin sähköautoihin alentaa paikallisia päästöjä sähköä voidaan tuottaa hyvin erilaisista primäärienergian lähteistä mahdollistaa öljyn korvauksen liikenteessä antaa uusia vapausasteita autojen muotoilussa

17 17 Mitkä tekijät rajoittavat sähköautojen yleistymistä? Urs Muntwyler, Chairman of IEA Implementing Agreement on Hybrid and Electric Vehicle seminaarissa Espoossa : Sähköautoihin kohdistuva hype odotukset ja todellisuus eivät kohtaa Akkujen rajoitteet hinta, energiatiheys, syklikestävyys Sähköautokomponenttien tuotannon rajallisuus akut, tehoelektroniikka, moottorit, ohjausjärjestelmät Akkusähköautot, ladattavat hybridit ja autonomiset hybridit vaativat omat akkukarakteristiikkansa

18 Frost & Sullivan 2010

19 Frost & Sullivan 2010

20 Polttoainevaihtoehdot 20

21 21 Polttoainevaihtoehtojen arviointi Raaka-aineen saatavuus Elinkaaren GHG päästöt Elinkaaren energia Kestävä kehitys Konversioprosessi Kokonaiskustannukset Yhteensopivuus jakelujärjestelmä Turvallisuus Yhteensopivuus ajoneuvot Ajoneuvojen suorituskyky Käytännöllisyys Pakokaasupäästöt

22 22 EU direktiivit Vuoden 2003 biopolttoainedirektiivi 2003/30/EY: 5,75 % biopolttoaineita (energiaosuus) v (ohjeellinen) Uusiutuvaa energiaa koskeva direktiivi (RES), 2009/28/EY uusiutuvan energian (biopolttoaineet + sähkö) osuus liikenteessä on 10 % vuonna 2020 (sitova velvoite) uutta tässä on, että uusiutuva sähkö on nostettu biopolttoaineiden rinnalle direktiivi sisältää lisäksi mm. yleisiä vaatimuksia liikenteen biopolttoaineille, kestävyyskriteerejä ja tyypillisiä lukuja elinkaaren kasvihuonekaasuvähenemille eri biopolttoainevaihtoehdoille RES-direktiiviä täydentävä polttoaineiden laatudirektiivi, 2009/30/EY polttoainedirektiiviin sisältyy vaatimus liikennepolttoaineiden hiili-intensiteetin vähentämisestä vähentämistavoite vuoteen 2020 mennessä on 10 % pakollinen osuus, 6 %, toteutetaan mm. biokomponentteja käyttämällä ja jalostamoiden soihdutusta vähentämällä, 4 % muilla toimilla etanolin pitoisuus bensiinissä maks. 10 %, FAME:n pitoisuus dieselissä maks. 7 %

23 23 Biopolttoaineiden tärkeimmät haasteet Raaka-aineen riittävyys Kilpailu ruuan tuotannon kanssa Kestävän kehityksen mukainen tuotanto Työvoiman kohtelu kehittyvissä maissa Riittävä jalostuskapasiteetti Tuotelaadun yhteensovittaminen kasvavien moottoripolttoaineiden laatuvaatimuksien kanssa Koko polttoaineketjun CO 2 - ja energiatehokkuus Kustannustehokkuus Sertifiointijärjestelmien kehittäminen

24 24 RES-direktiivin (2009/28/EY) kriteerejä liikenteen uusiutuvalle energialle Biopolttoaineiden tulee täyttää erikseen määritetyt kestävän kehityksen kriteerit Biopolttoaineiden tulee vähentää kasvihuonekaasupäästöjä ainakin 35 % fossiilisiin polttoaineisiin verrattuna, vuodesta 2017 vähennyksen tulee olla vähintään 50 % vanhoissa laitoksissa ja 60 % uusissa laitoksissa tuotetuilta biopolttoaineilta Toisen sukupolven biopolttoaineet, jotka valmistetaan jätteestä tai muista syötäväksi kelpaamattomista raaka-aineista, saadaan laskea velvoitteisiin kertoimella kaksi (2) Sähköautoissa käytettävä uusiutuva energia lasketaan mukaan kertoimella 2,5 (tällä kertoimella tasataan polttomoottori- ja sähköautojen hyötysuhde-eroa), junissa kerroin on yksi (1)

25 25 HLJ-selvitys Ajoneuvo- ja polttoainetekniikan mahdollisuudet autoliikenteen päästöjen vähentämisessä Kaksiosainen selvitys: taustaraportti ajoneuvo- ja polttoainetekniikan kehitysnäkymistä skenaariotarkastelut vuosien 2020 ja 2030 tilanteissa Skenaariotarkastelussa on arvioitu autoliikenteen CO 2 -päästöjen kehitystä pääkaupunkiseudulla vuosien 2020 ja 2030 tilanteissa. Arvio perustuu energiatehokkuuden parantamisesta ja päästöjen rajoittamisesta tähän mennessä tehtyihin päätöksiin ja asetettuihin tavoitteisiin sekä tekniikan kehitysnäkymiin. Tarkastelu on tehty ajoneuvoryhmittäin, koska sekä suhteellinen että absoluuttinen päästöjen vähentämispotentiaali vaihtelee ajoneuvoryhmittäin. Tarkastelu kohdentuu pääkaupunkiseudulle, mutta selvityksen tulokset kuvaavat todennäköisesti hyvin tilannetta koko Helsingin seudun 14 kunnan alueella.

26 26 Ajoneuvotekninen kehitys henkilö- ja pakettiautoissa vaikutus koko autokantaan Progressiivinen skenaario 2020 Maltillinen skenaario 2020 Henkilöautot CO2 keskimäärin 146 g/km Energiankulutus -19 % Henkilöautot CO2 keskimäärin 157 g/km Energiankulutus -13 % Pakettiautot energiankulutus -10 % Pakettiautot energiankulutus -7 % Progressiivinen skenaario 2030 Maltillinen skenaario 2030 Henkilöautot CO2 keskimäärin 117 g/km Energiankulutus -35 % Henkilöautot CO2 keskimäärin 139 g/km Energiankulutus -23 % Pakettiautot energiankulutus -20 % Pakettiautot energiankulutus -13 %

27 27 Ajoneuvotekninen kehitys raskaassa kalustossa vaikutus koko autokantaan Progressiivinen skenaario 2020 Kuorma-autot energiankulutus -6 % Bussit energiankulutus -12 % hybridisointi vaikuttaa Progressiivinen skenaario 2030 Kuorma-autot energiankulutus -12 % Bussit energiankulutus -24 % hybridisointi vaikuttaa Maltillinen skenaario 2020 Kuorma-autot energiankulutus -4 % Bussit energiankulutus -8 % hybridisointi vaikuttaa Maltillinen skenaario 2030 Kuorma-autot energiankulutus -8 % Bussit energiankulutus -16 % hybridisointi vaikuttaa

28 28 Biopolttoaineet Ajoneuvoteknisen kehityksen päälle on laskettu biopolttoaineiden CO 2 - päästöjä vähentävä vaikutus. Biopolttoaineiden vaikutukset on laskettu elinkaaren yli saavutettavissa olevien päästövähenemien perustella RES-direktiivin oletusarvoilla, ei niin, että biopolttoaineiden käyttö arvioitaisiin täysin CO 2 -vapaaksi taserajat on viety pääkaupunkiseudulle Vuoden 2020 perustapaus bio-osuus 10 % CO 2 reduktio 6 % Vuoden 2020 superbio tapaus (biopolttoaineiden nopeutettu käyttöönotto) bio-osuus 32 % CO 2 reduktio 29 % Vuoden 2030 perustapaus kaikissa polttoaineissa 20 % biokomponentteja CO 2 reduktio 16 %

29 29 HLJ-selvityksen loppupäätelmät Tekninen potentiaali (ajoneuvotekniikka ja biopolttoaineet) ei riitä kompensoimaan liikennemäärien kasvua vuoteen 2020 mennessä Pääkaupunkiseudun liikenteen CO 2 -päästöt kääntyvät %:n laskuun vasta vuonna 2030 ilman erityisiä toimenpiteitä Näistä syistä Helsingin seudun liikennejärjestelmäsuunnitelman (HLJ 2011) valmistelutyössä on myös kiinnitettävä huomioita suoritteiden kasvun hillintään esim. maankäytön suunnittelun ja joukkoliikenteen edistämisen keinoin Lisätietoja: Suoma Sihto & Johanna Vilkuna/HSL

30 30 Yhteenveto Autotekniikka on kehittynyt valtavasti viimeisten 15 vuoden aikana Haitallisten päästöjen alentaminen ja suorituskyvyn parantaminen ovat ohjanneet kehitystä, nyt painopiste on henkilöautojen osalta siirtymässä suorituskyvystä energiatehokkuuteen ja CO 2 -päästöjen vähentämiseen EU on jo päättänyt vuoden 2020 linjauksista Vuoteen 2050 mennessä koko liikennejärjestelmä on suurten mullistusten edessä valtioneuvoston esitys : kasvihuonekaasupäästöt -80 % Kaikkia keinoja teknisestä kehitystyöstä liikenteen sääntelyyn tarvitaan sopeutettaessa liikennettä kestävään kehitykseen Energian säästöllä, uudella ajoneuvotekniikalla ja parhaimmilla biopolttoaineilla voidaan vähentää niin lähipäästöjä, kasvihuonekaasupäästöjä kuin liikenteen öljyriippuvuutta Kasvavat suoritteet voivat kuitenkin mitätöidä osan teknisestä kehityspotentiaalista