Linja-autoliikenteen uudet teknologiat ja polttoaineet Liikenteen cleantech-hankinnat Veikko Karvonen, tutkija VTT
Esityksen sisältö mitä uutta linjaautoliikenteen teknologiassa Ympäristöystävällisyyden määrittely Euro VI päästönormi Käyttövoima vaihtoehdot Nestemäiset polttoaineet Kaasumaiset polttoaineet Sähköbussien kehitystilanne Käyttövoiman valinta 14.10.2014 2
Ympäristöystävällisyyden eri dimensiot Lähipäästöt NO x, PM CO 2 päästöt Energian kulutus Melu Toimiva ja älykäs liikennejärjestelmä Palvelua ja turvallisuutta 14.10.2014 3
Kysymysten asettelu Operaattorin näkökulmasta Mitkä automallit antavat parhaimman polttoaine- ja kokonaistalouden? Päättäjien ja liikenteen tilaajan näkökulmasta Mitkä automallit antavat todellisuudessa alhaiset päästöt (säännellyt päästöt, CO 2 )? Tilaajakaan ei voi unohtaa kokonaistaloutta 14.10.2014 4
Kaupunkibussien päästöt - Euro VI päästönormi
Kaupunkibussien päästöt 14.10.2014 6
Päästöjen ja polttoaineen kulutuksen kehittyminen Euro 1 Euro VI 70 Päästöjen ja kulutuksen kehittyminen g/km, l/100 km 60 50 40 30 20 10 0 Euro I Euro II Euro IIIEuro IV Euro V EEV Euro VI? NOx tod. NOx raja PM*100 tod. PM*100 raja Kulutus 14.10.2014 7
Päästöjen kehittyminen Euro 1 Euro VI 25 Päästöjen kehittyminen g/km, l/100 km 20 15 10 5 NOx tod. NOx raja PM*100 tod. PM*100 raja 0 Euro I Euro II Euro IIIEuro IV Euro V EEV Euro VI 14.10.2014 8
Laskennallinen päästöhaitta eri Euroluokille Laskennallinen päästöhaitta 0,16 0,14 0,12 0,1 /km 0,08 0,06 0,04 PM NOx 0,02 0 Euro II Euro Euro III III diesel kaasu Euro IV Euro V EEV diesel EEV diesel hybr EEV kaasu Euro VI Sähkö 14.10.2014 9
Päästöjen ja polttoaineen kulutuksen kehittyminen Euro 1 Euro VI Polttoaineen kulutuksessa ei ole tapahtunut kovin merkittäviä muutoksia Euro VI:n vaikutuksia ei pystytä arvioimaan tarkasti, koska autoja on toistaiseksi mitattu vain kolme Euro I Euro III tasolla päästöt vastasivat odotusarvoja Euro IV EEV tasolla päästöt olivat odotusarvoja korkeammat Euro VI autot käytännössä lähes nollapäästöisiä, näyttäisivät toimivan erittäin hyvin 14.10.2014 10
Miksi Euro VI toimii? Tiukat päästörajat Myös hiukkaslukumäärälle tulossa raja-arvo Testisyklin vaihto ETC:stä WHTC:hen Alempi keskimääräinen kuorma Kylmäkäynnistys Lähempänä todellista maailmaa Käytön aikainen seuranta PEMS (Portable Emission Measurement System), aluksi kaasumaisille Conformity factor 1,5 Muuta Kestävyysvaatimukset OBD NO x säätö Magnus Lindgren/Trafikverket 2014 14.10.2014 11
Euro VI teknologia (esimerkkinä MAN) Kuvasta puuttuu iso joukko antureita! 14.10.2014 12
Käyttövoimavaihtoehdot
Käyttövoiman valinta nestemäiset vs. kaasu Kaasubusseilla on usein alhaiset lähipäästöt, mutta korkea energiankulutus hiilidioksidipäästö jää kuitenkin matalan hiilipitoisuuden ansiosta dieselbussien tasolle Kaasubussien rakenne on monimutkaisempi ja hinta dieselbusseja korkeampi Kaasubusseilla heikompi saatavuus, vähemmän toimittajia Euro VI päästötason myötä lähipäästöt eivät ole enää ongelma diesel-busseille Mahdollisuus paikalliseen biokaasun tuotantoon 14.10.2014 14
Käyttövoiman valinta fossiiliset vs. uusiutuvat Osa biopolttoaineista tuottaa alhaisemmat lähipäästöt Elinkaaren yli laskettavat hiilidioksidipäästöt ovat huonoimmilla biopolttoaineilla suuremmat kuin fossiilisella polttoaineilla Biokaasun käyttö ei vaadi muutoksia kaasubusseihin Uusiutuvia dieseleitä voi useimmiten käyttää seoksina, mutta korkeampiin pitoisuuksiin ei toistaiseksi päästä Etanoli-diesel vaatii täysin erillisen kaluston 14.10.2014 15
Käyttövoiman valinta hybridit vs. kevytrakennetekniikka Kaupunkibussiliikenteessä suurin osa energiasta kuluu auton kiihdyttämiseen ja jarruttaessa energia hukataan lämmöksi hybridisoinnilla suuri säästöpotentiaali Kevytrakennetekniikalla saavutettavissa yksinkertaisemmalla toteutuksella lähes yhtä suuria säästöjä Hybridibussien saatavuus toistaiseksi heikkoa tilanne kuitenkin paranemassa 14.10.2014 16
Polttoaineen kulutuksen kehittyminen Kulutuksen kehittyminen MJ/km, l/100 km 50 45 40 35 30 25 20 15 10 46,5 49,0 46,3 46,0 46,0 44,4 41,9 36,3 32,4 23,2 16,6 17,5 16,6 16,5 16,5 15,9 15,0 13,0 11,6 MJ/km l/100 km 14.10.2014 17
Miksi sähköbussit? Sähköisillä ajoneuvoilla energiakustannukset ovat huomattavasti polttomoottoriajoneuvoja edullisempia Kaupunkibussi on sähköisen liikenteen ideaalitapaus ajoneuvoa hankittaessa sen käyttö on määritelty seuraavaksi 5-10 vuodeksi Kaupunkibussilla ei tarvitse päästä kesämökille! Reitin pituus Aikataulu Päivittäinen ajosuorite Liikennöintiaika Bussiliikenteen korkea käyttöaste mahdollistaa kalliimpaan ajoneuvoon tehtävän investoinnin takaisinmaksun Sähköbussin hiljaisuus ja matkustajamukavuus lisäävät joukkoliikenteen houkuttelevuutta Sähköbussi ei tuota lähipäästöjä 14.10.2014 18
Akkutekniikan kehitysnäkymät Litium-ioniakut tulevat säilymään suuren kapasiteetin akkujen vallitsevana teknologiana 2010-luvun ja kehittyvät tasaisesti Energiatiheyden kasvunopeudeksi on oletettavissa muutama prosentti vuodessa Energiatiheyden lisäksi oleellista on myös akustojen kyky vastaanottaa ja luovuttaa energiaa (tehoa) Seuraavan sukupolven korkeajännite Li-ion akustot ovat 2020- luvun jälkeen saavutettavaa teknologiaa Uuden materiaalin käyttöönotto akuissa kestää 10-20 vuotta Ennuste akustojen hinnaksi 2020-luvulle on 300 /kwh Suurta loikkaa akkutekniikassa ei ole odotettavissa kehitys jatkuvaa, liikennöinnin aloituksen mahdollistava teknologia olemassa Latausjärjestelmä- ja infrakysymykset ratkaistava 14.10.2014 19
Sähköbussien perusasiat Sähköbussi kuluttaa linjaa ajettaessa n. 1 kwh/km Liityntälinjoilla päivittäinen toimintasäde noin 300 km energian tarve päivän aikana n. 300 kwh Sähköbussin akku painaa n. 10kg/kWh koko päiväksi riittävän akun paino 3000 kg Akkujen hinta on tällä hetkellä 500 1000 /kwh akun hinta 150 300 k Tällaisen sähköbussin hinta helposti kaksinkertainen dieseliin verrattuna Sähköbussi voidaan suunnitella ja mitoittaa myös toisin 14.10.2014 20
Sähköbussien käyttökonseptit 14.10.2014 21
Operoinnin aikainen lataus Lataus suoritetaan operoinnin aikana pysäkeillä ja/tai kääntöpaikoilla Akun varaustaso ei koskaan käy lähellä nollaa akun elinikä kasvaa Akussa on aina reserviä, vaikka muutama lataus jäisi välistä 14.10.2014 22
ebussystem Sähköiset kaupunkibussijärjestelmät VTT:n koordinoima projekti, joka valmistaa kaupunkiseutujen paikallisliikenteen sähköistämiseen Tavoitteena löytää perusratkaisuja erityyppisten linjojen sähköistämiseen ja sähköistämisen kannattavuuden arviointiin sekä kehittää sähköbussiliikennöintiin tarvittavaa osaamista ja palveluja Viestii teollisuudelle järjestelmiin kohdistuvaa kysyntää Toteutetaan tiiviissä yhteistyössä ebus projektin kanssa 14.10.2014 23
Kehityshankkeesta joukkoliikennesuunnitteluprosessin osaksi Eri teknologiatoimittajat esittävät erilaisia laskelmia omien järjestelmiensä teknisistä ominaisuuksista ja kustannustehokkuudesta julkistamatta arvioinnissa käytettyjä menetelmiä VTT kehittää yhteismitallista arviointijärjestelmää eri teknologioille Arviointijärjestelmästä muodostetaan kaupungeille ja kunnille soveltuva peruspaketti lähiliikenteen sähköistämisen suunnitteluun Kerran tehtyjen kehityshankkeiden opit tarjotaan kaikkien kaupunkiseutujen ja kuntien käyttöön Tavoitteena muodostaa kansainvälisesti kilpailukykyinen palvelukonsepti 14.10.2014 24
HSL kalustostrategia 14.10.2014 25
Yhteenveto Kaikki uudet bussit ovat lähipäästöiltään puhtaita Euro VI näyttää olevan päätepiste lähipäästöjen pienentämisessä Seuraavaksi keskitytään hiilidioksidipäästöihin Hiilidioksidikuormitukseen voidaan vaikuttaa polttoaineen valinnalla Sähköbussit eivät ole yksistään ajoneuvotekninen asia, vaan järjestelmäkysymys Sähköbussit eivät vielä tässä vaiheessa tule taloudelliseksi ratkaisuiksi kaikilla linjoilla 14.10.2014 26
TEKNOLOGIASTA TULOSTA