ENERGIATEHOKKUUS LIIKENTEESSÄ JA LIIKENNEVÄLINEISSÄ

Transkriptio

1 ENERGIATEHOKKUUS LIIKENTEESSÄ JA LIIKENNEVÄLINEISSÄ Energiatehokkuus ja energian säästö pitkän aikavälin ilmasto ja energiastrategian politiikkaskenaariossa Seminaari Juhani Laurikko LIIKENTEEN ENERGIANKULUTUKSEN JA CO 2 PÄÄSTÖJEN JAKAUTUMINEN Tieliikenteen, etenkin henkilöauton, osuus on hallitseva! 2

2 TIELIIKENTEEN CO 2 PÄÄSTÖJEN JAKAUTUMINEN Henkilöautoliikenne n. 2/3 osaa PK seutu ympäristöineen n. 6% Pitkän matkan liikenne yli 40% 3 LIIKENTEEN ENERGIANKÄYTTÖÖN VAIKUTTAVIA TEKIJÖITÄ Liikenteen määrään ja kulkuvälineen tai kulkumuodon valintaan vaikuttavat sekä tekniikka että yhteiskunnan ja elinkeinoelämän rakenteet 4

3 ERI LIIKENNEVÄLINEIDEN ENERGIATEHOKKUUS Eri liikennevälineiden suhteellinen energiatehokkuus vaihtelee kuormituksen mukaan Energian kulutus vs. kuljetusnopeus myös merkittävä seikka!!! 5 KULUTUKSEEN JA PÄÄSTÖIHIN VAIKUTTAVAT Polttoaine Käyttöolosuhteet Käyttö Teknologiavalinnat Moottori Ajotapa Puhdistimet 6

4 ENERGIAN KULUTUKSEN OSATEKIJÄT YMPÄRISTÖ POLTTOAINE AJOVASTUKSET MOOTTORI VOIMANSIIRTO t Miten näihin vaikutetaan? ENERGIATEHOKKUUDEN ERI KEHITYSLINJAT Vähennetään ajoneuvon Hybridikäytöt Jarrutusenergian liikkumiseen tarvittavan regeneraatio energian akkuun tarvetta ja kehitetään energian talteenottoa Ajoneuvo Kevyemmät autot Hitaammat ajonopeudet Käytetään uusiutuvaa Biopolttoaineet tai enemmän vetyä suhteessa hiileen sisältävää polttoainetta Maakaasu Polttoaine Vety (tuotettu ei fossiilisella energialla) Moottori Tuotetaan enemmän mekaanista energiaa (tai sähköä) polttoaineen sisältämästä Suoraruiskutusmoottorit ja uudet työkierrot (HCCI) kemiallisesta energiasta eli parannetaan muuntohyötysuhdetta Polttomoottori Polttokenno Useimmat näistä mahdollisia yhdistää! 8

5 PERINTEISESSÄ TEKNIKASSA VIELÄ POTENTIAALIA! Erilaisten häviöiden minimoimisella kokonaishyötysuhde paranee 9 POLTTOMOOTTORI EDELLEEN VAHVOILLA Kohtuullinen hinta Mittavat investoinnit valmistukseen Hyvä suorituskyky Koeteltu konsepti = uskottava ja luotettava 10

6 ENERGIAN KULUTUKSEN OSATEKIJÄT JA VÄHENTÄJÄT t Dieselkäyttö lisääntyy t Elektroninen säätö t Suoraruiskutus MOOTTORI t tyyppi (otto/diesel) t koko <> kuormitusaste ENERGIAN KULUTUKSEN OSATEKIJÄT JA VÄHENTÄJÄT t Korin muoto sulavoituu AJOVASTUKSET t ajonopeus t korin muoto t auton paino t renkaiden vierinvastus

7 ENERGIAN KULUTUKSEN OSATEKIJÄT JA VÄHENTÄJÄT t Pienempiä ja kevyempiä autoja! t Turvallisuus!? t Kevyet materiaalit: valmistus & kierrätys!? AJOVASTUKSET t ajonopeus t korin muoto t paino t renkaiden vierinvastus KOLARITESTIT OHJAAVAT KORITURVALLISUUDEN KEHITYSTÄ t Turvatekijöiden lisääminen on kasvattanut auton massaa jopa 500 kg!!! 14

8 ENERGIAN KULUTUKSEN OSATEKIJÄT JA VÄHENTÄJÄT Startti laturi yhdistelmä Sähköinen apuvoima Täysin sähköinen voimalinja >> hybridiautot Toyota Prius VOIMANSIIRTO rakenne energian talteenotto (regeneraatio) Honda Civic GX Hybrid SUOMEN MARKKINOILLA OLEVIA HYBRIDIAUTOJA 39,800 EUR* 35,500 EUR* Toyota Prius II ,000 EUR* Honda Civic GX Hybrid ,000 EUR* Lexus RX400h 2005 Lexus GS 450h 2006 TOISTAISEKSI "ELITISTINEN" VAIHTOEHTO, EI EKOLOGINEN RATKAISU!!! *vuoden 2007 hinnat 16

9 Bensa hybridi vs. Diesel Liikenneympäristö vaikuttaa energiatalouteen! 17 HYÖDYT VS. KUSTANNUKSET 18

10 Vaihtoehtojen lukumäärä on hyvin suuri, mutta kaikki eivät ole kilpailukykyisiä 19 Polttoaineen tuotanto: lähteestä tankkiin Pathway analysis Well to Tank (WTT) Raakaainetuotanto Raw Material Extraction primaarienergia (primary energy use) Polttoainetuotanto Fuel production Jakelu ja tankkaus Distribution & refuelling Polttoaine tankissa On board fuel

11 Polttoaineen käyttö: tankista pyöriin Pathway analysis Tank to Wheels (TTW) Polttoaine tankissa On board fuel Polttoaineen käyttö Fuel use (energian muunto) (energy conversion) CO 2 päästöt (CO 2eqv. /km) CO 2 Emissions (CO 2eqv. /km) Analyysin mittatekijät Pathway analysis (WTW) Dimensions WTT+TTW=WTW Energian käyttö (MJ/100 km) Total Energy Use (MJ/100 km)

12 Source: EU/JRC EUCAR CONCAWE 23 Tulevaisuusnäkymiä Visions of the Future 24

13 VAIHTOEHTO: VETY H2 CEtuja & hyötyjä: monipuolinen tuotantorakenne mahdollisuus käyttää uusiutuvaa ja kotoperäistä energiaa voimakas CO 2 vähenemä (tuotantotavasta riippuen) DHaittoja & haasteita: huono energiasisältö puuttuva jakeluinfra käyttöturvallisuus? (painesäiliöt) vaatii uuden kaluston (=polttokenno) KUSTANNUKSET, KUSTANNUKSET, KUSTANNUKSET!!! 25 vety(kaasu) säiliöt energiabufferi (kondensaattorit) jäähdyttimet Polttokennoauto Honda FCX:n anatomia polttokenno apulaitteineen tehoelektroniikka ja ajomoottori

14 POLTTOKENNOAUTOJEN KÄYTTÖKOKEET Autoja koekäytössä kuitenkin vasta alle 1000 kpl! 27 UUSIMPIA POLTTOKENNOAUTOPROTOJA HONDA Ensimmäinen "kaupallinen sovellus Honda FCX Clarity

15 29 Leasing maksu 600 $/kk 30

16 UUSIMPIA POLTTOKENNOAUTOPROTOJA HONDA Infrastruktuuri Honda Home Energy Station Honda FCX Clarity VAIHTOEHTO: SÄHKÖ H2 CEtuja & hyötyjä: CHaittoja & haasteita: monipuolinen vaikea varastoida, akut tuotantorakenne vielä kehitteillä mahdollisuus käyttää > vety on kiertotie uusiutuvaa ja kotoperäistä energiaa (korkeat jännitteet) käyttöturvallisuus? jakeluverkko olemassa vaatii uuden kaluston voimakasco 2 vähenemä mahdollinen (sähkön tuotantotavasta riippuen) 32

17 33 UUSIMPIA HYBRIDIAUTOPROTOJA GM Chevrolet VOLT Plug in hybrid electric drivetrain: E Flex 34

18 UUSIMPIA HYBRIDIAUTOPROTOJA GM Chevrolet VOLT Plug in hybrid electric drivetrain: E Flex Ladataan yön aikana sähköverkosta (6 h) Litiumioni akut, toimintamatka sähköllä noin 65 km Lataus ajon aikana 53 kw bensiinimoottorilla (1.0L/3 syl.) Bensiiniä n. 45 litraa Kokonaismatka yli 1000 km 35 UUSIMPIA HYBRIDIAUTOPROTOJA 36

19 Opel Flextreme Diesel + Plug In Hybridi (konsepti) GM unveiled the third variant of its E Flex electric vehicle architecture in Frankfurt. The Opel Flextreme is a plug in diesel series hybrid that offers up to 55 km (34 miles) of allelectric range. A 1.3 liter turbodiesel powers an onboard generator to replenish the 16 kwh li ion battery pack and extend the vehicle s driving range to a total of 715 km (444 miles). Based on the current European test procedure ECE R101 for range extender vehicles, GM expects the Flextreme to emit less than 40 g CO2/km in combustion mode. 37 Volvo Diesel + Plug In Hybridi (konsepti) Volvo ReCharge Concept, a plug in series hybrid with a grid rechargeable 12 kwh lithiumpolymer battery pack and individual electric wheel motors Based on the Volvo C30, the ReCharge supports a 100 km (62 mile) battery powered range before the four cylinder 1.6 liter flex fuel engine kicks in to power the car and recharge the battery. When driving beyond the 100 km battery range, fuel consumption may vary from 0 to 5.5 liters per 100 km depending on the distance driven using the engine. 38

20 "The 1/X is features a concept a 500cc vehicle flex fuel that engine redefines and a from plugin hybrid very roots powertrain. the idea of its what Built of it means CFRP (carbon to be fiber environmentally reinforced plastic) considerate." throughout the body frame to ensure superior collision safety, it sports narrower pillars for a better field of vision. Toyota 1/X Flex Fuel Plug In Hybrid Maintains an interior space on par with that of the Prius, with an aimed for fuel efficiency that is double and a weight reduced to 420 kilograms (about one third the weight of the Prius). Combines fossil fuel consumption reducing FFV* technology and a plug in hybrid powertrain with a displacement of only 500cc that allows charging from an external power source and a longer electricmotor cruising distance; thus, in addition to being adapted for energy diversity, emits less CO 2 and contributes to the prevention of air pollution. Locates the power unit beneath the rear seat (for a midship, rear wheel drive system) to contribute to an innovative and highly efficient package. * Flexible fuel vehicles: Vehicles capable of running on gasoline and ethanol, etc., mixed in arbitrary proportions 39 ENERGIAN KULUTUKSEN OSATEKIJÄT JA VÄHENTÄJÄT KULJETTAJA & YMPÄRISTÖ POLTTOAINE AJOVASTUKSET MOOTTORI VAIHTEISTO ja VOIMANSIIRTO t Tekniikka antaa mahdollisuuksia, mutta ottavatko markkinat ne vastaan?

21 Hyödyt vs. kustannukset 41 AUTONSUUNNITTELUN RISTIPAINEET * Valmistus * Huollot ja ylläpito Kustannukset * Ajostabilitetti ja ajodynamiikka * Kolariturvallisuus Turvallisuus Markkinoitavuus * Kuljetus ja suorituskyky * Varusteet * Haluttavuus * Melu * Pakokaasupäästöt * Energian kulutus * Kierrätettävyys Ympäristö 42

22 SUOMEN ONGELMA: VANHA AUTOKANTA! Uusi teknologia ajettava sisään autokannan uusiutumisen kautta Korkea hankintavero on hidastanut uusiutumista; nopeutuuko nyt? 43 SUOMEN ONGELMA: VANHA AUTOKANTA! Suomen nykymyynnin CO2 keskiarvo noin 30% korkeampi kuin EU15 Suomi on tarkkailuluokalla ei suinkaan mallioppilas!!! 44

23 YHTEENVETO UUDET VOIMALAITEKONSEPTIT Hybriditekniikka tulee polttomoottorin avuksi Polttomoottorin toiminta optimisäädöillä, kun sähkömoottori hoitaa tehonvaihtelutarpeet Regeneratiivinen jarrutus & lyhyt ajomatka sähköllä lisää hyötysuhdetta & rajoitettu ZEV mahdollisuus Polttokenno korvaa polttomoottorin, kunhan hinta ja kestoikä saadaan kohdalleen! Vetypolttoaineen jakelujärjestelmän rakentaminen on mittava investointi & haaste 46