Tieliikenteen vaihtoehtoiset käyttövoimaratkaisut vuoteen 2030: Bio, sähkö vai molemmat? VTT 2G 2020 Biofuels Seminaari Bioruukki, Espoo 26.5.2015 Nils-Olof Nylund, tutkimusprofessori
Aloitetaan vastauksella: Vuonna 2030 tulemme tarvitsemaan niin biopolttoaineita kuin sähköä Suomessa biopolttoaineiden merkitys liikenteen kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisessä tullee kuitenkin olemaan merkittävästi suurempi kuin sähköautojen Miksi näin? Suomalaiset yritykset ja suomalainen tutkimus kulkevat biopolttoainekehityksen kärjessä Parhaimmat biopolttoaineet sopivat olemassa olevaan autokalustoon, uusia autotyyppejä ei tarvita Biopolttoaineet voivat korvata öljypohjaisia polttoaineita niin maalla, merellä kuin ilmassa Sähköautot ovat toistaiseksi kalliita, yleistyminen on hidasta eikä sähkö sovellu kaikkiin liikennemuotoihin Sähköautojen vaikutus CO 2 päästövähennyksiin enintään joitakin prosentteja vuonna 2030 Biopolttoaineen jakeluvelvoite tuo kustannustehokkaasti biopolttoaineita markkinoille, kuluttajia ei voi velvoittaa ostamaan sähköautoja 29/05/2015 2
EU:n vuoden 2011 liikenteen valkoinen kirja Vuoden 2011 valkoinen kirja esittää tiekartan kilpailukykyiseen ja resurssitehokkaaseen eurooppalaiseen liikennejärjestelmään Tavoitteena mm. öljyriippuvuuden vähentäminen ja liikenteen kasvihuonekaasupäästöjen vähentäminen 60 % vuoteen 2050 mennessä 10 toimenpidettä/tavoitetta ryhmiteltynä 3 pääryhmään: Uusien kestävien polttoainevaihtoehtojen ja voimanlaiteratkaisujen kehittäminen ja käyttöönotto Multimodaalisten matka- ja logistiikkaketjujen optimointi ja tehokkaampien liikennemuotojen käyttöönotto Liikennejärjestelmän ja siihen liittyvän infrastruktuurin tehokkaampi käyttö mm. informaatiotekniikkaa hyödyntämällä 29/05/2015 3
CO 2 päästöjen muodostuminen ja niiden vähentäminen Kokonaispäästö Suorite (km)* Energian kulutus (MJ/km)* * * Hiili-intensiteetti (g CO2/MJ) Vähennystoimenpide Vähennetään liikennettä Modal shift, fiksu toiminta & energiatehokkuus Uusiutuva energia * henkilökilometri/tonnikilometri 29/05/2015 4
Uudet raskaat Euro VI autot ovat erittäin vähäpäästöisiä Väittämä siitä että jokin polttoaine olisi lähipäästöiltään parempi kuin toinen alkaa olla historiaa Loppupeleissä voittaja on se vaihtoehto joka tarjoaa kustannustehokkaimman CO 2 reduktion 0,04 Alhaiseen päästötasoon tarvitaan hyvälaatuisia 0,02 polttoaineita (rikittömyys, ei epäpuhtauksia )! 0 Euro Euro Euro Euro Euro EEV EEV EEV Euro Sähkö II III III IV V diesel diesel kaasu VI 29/05/2015 diesel kaasu hybr 5 /km 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 Laskennallinen päästöhaitta PM NOx
Miksi hiilivetypolttoaineet ovat niin suosittuja? Nestemäisten hiilivetypolttoaineiden ylivoima perustuu: erinomaiseen energiatiheyteen helppoon käsiteltävyyteen helppoon valmistukseen 100-vuotiseen perinteeseen! Lähde: Goguen/US DOE 2006 29/05/2015 6
Pikatankkaus/pikalataus Dieselin tankkaus 70 l/min ~40 MW Sähköbussin pikalataus 650 kw (suunnitteilla) Opbrid/Busbaar V3 29/05/2015 7
Sähkö ei sittenkään sovi kaikkiin ajoneuvoihin! 29/05/2015 8
Polttoaineen kulutuksen jakauma ja polttoainemäärät Polttoaineen kulutuksen jakauma Lähde VTT LIISA 2012 1 % 24 % 4 % 61 % 10 % HA PA LA KA 2P Dieselin osuus n. 38 % Polttoainemäärät 2014 Lähde Öljy- ja biopolttoaineala ry Moottoribensiini 1 508 343 t Korkeaseosetanoli 7 244 t Diesel 2 425 918 t Yhteensä 3 941 505 t Dieselin osuus 62 % Vuoden 2020 biojakeluvelvoite 20 % Mukana ns. kaksoislaskenta Päästöjen vähentämiseen tarvitaan todellisia tonneja! 29/05/2015 9
Substitution of fossil diesel oil is crucial! Threats Already shortage of Diesel oil in Europe Higher share of diesel cars due to regulations of fuel consumption Aviation fuels and diesel oil are competitors Environmental marine regulations will raise demand for diesel oil? Solutions Biofuels ought to be be used in heavy vehicles Biomethane Synthetic diesel oil Dimethyleter (DME) Electrification of roads. Olle Hådell 2012 10 2015-05-29
Olennaista on uusiutuvaan energiaan siirtyminen! S. Schmerbeck/VW 2014 29/05/2015 11
Volkswagen Golf voimalaitevaihtoehdot: Kuluttajalla valinnan vaikeus FCV S. Schmerbeck/VW 2014 29/05/2015 12
Volkswagen Golf hinnat Bensiini Etanoli (flex-fuel) Maakaasu (bi-fuel) Lataushybridi (PHEV) Täyssähkö (BEV) http://www.volkswagen.fi/golf/hinnat 24.5.2014 29/05/2015 13
Sähköbussi on kustannustehokas jo tänään Käyttöaste vaikuttaa olennaisesti kustannustehokkuuteen! 29/05/2015 14
Käytetty energia ratkaisee CO 2 päästöt, ei ajoneuvoteknologia Henkilöauton well-to-wheel CO2 päästöt C-kategorian auto, valm. ilm. suoritusarvot, biopolttoaineet direktiivi 2009/28/EY g/km 160 140 120 100 80 60 40 20 0 139 136 91 66 49 102 76 36 17 5 119 32 114 67 42 80 28 0 29/05/2015 15
Määritelmiä.. Drop-in polttoaine sopii heittämällä olemassa olevaan jakeluinfrastruktuuriin ja olemassa oleviin ajoneuvoihin Blending wall tekninen rajoite komponenttikäytössä E10, 10 til.-% etanolia = 6,5 % uusiutuvaa energiaa B7, 7 til.-% FAME-biodieseliä = 6,5 % uusiutuvaa energiaa paineita pitoisuuksien korotuksiin 29/05/2015 16
..Määritelmiä Flex-fuel vehicle auto joka pystyy käyttämään joustavasti bensiiniä tai korkeaseosteista etanolipolttoainetta Bi-fuel vehice auto joka pystyy käyttämään kahta polttoainetta, tyypillisesti bensiini ja kaasu Dual-fuel vehicle auto joka käyttää kahta polttoainetta samanaikaisesti, tyypillisesti diesel ja kaasu Monofuel vehicle ajoneuvo joka käyttää tiettyä vaihtoehtoista polttoainetta, esim. raskaat kipinäsytytysmoottorilla varustetut kaasuautot, raskaat etanoliautot, DME-autot 29/05/2015 17
Vaihtoehdot jotka edellyttävät muutoksia ajoneuvoihin Korkeaseosteinen etanoli Kaasumaiset polttoaineet DME maakaasu nestekaasu vety 29/05/2015 18
Kaiken on pelattava yhteen, yhteistyötä tarvitaan! 29/05/2015 19
TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT OY Tieliikenteen 40 %:n hiilidioksidipäästöjen vähentäminen vuoteen 2030: Tekninen keinovalikoima ja kansantaloudelliset vaikutukset Toimijakokous 11.5.2015
Tausta ja tavoitteet Toimeksiantajana Työ- ja elinkeinoministeriö Tutkimuksessa arvioitiin biopolttoaineiden ja muiden vaihtoehtoisten energiamuotojen ilmasto- ja kustannusvaikutuksia Tässä työssä tutkimus jatkoi Suomi 2020 selvityksen viitoittamaa tietä vaihtoehtoisten toimintapolkujen selvittämiseksi, mutta ulottaen tarkastelujakson vuoteen 2030 Uudessa tutkimusvaiheessa terävöitettiin ja tarkennettiin tarkasteluja, nyt on arvioitu tarkemmin mm. vaihtoehtoisten energian jakelusta aiheutuvia infrastruktuurikustannuksia Selvitys toteutettiin Teknologian tutkimuskeskus VTT:n ja Valtion taloudellinen tutkimuskeskus VATT:in yhteistyönä VATT:in Saara Tamminen kertoo tuloksista myöhemmin tämän seminaarin aikana 29.5.2015 21
Teknologiaskenaariot 29.5.2015 22
Vaihtoehtoisten autojen kannan kehitys KEHITYS -skenaariossa ja energiamäärät 2030 Yhteensä KONV DROP-IN FFV GAS PHEV BEV FCEV KEHITYS Fossiilinen bensiini toe/a 1 023 024 908 374 878 189 790 307 588 001 580 102 578 274 950 815 Fossiilinen diesel toe/a 1 962 645 1 369 087 1 375 744 1 391 707 1 658 146 1 696 753 1 700 600 1 310 901 Biodiesel toe/a 434 566 1 000 017 304 615 308 150 367 144 375 692 376 544 1 025 902 Etanoli toe/a 75 002 150 842 957 370 58 088 123 510 42 809 42 676 78 475 Fossiilinen kaasu toe/a 685 685 747 366 973 747 747 747 29 835 Biokaasu toe/a 0 0 0 483 993 0 0 0 12 787 Sähkö toe/a 0 0 0 0 328 418 0 36 Vety toe/a 0 0 0 0 0 0 602 889 0 yhteensä 3 495 923 3 429 006 3 516 666 3 399 218 2 737 875 2 696 521 3 301 729 3 408 751 100 % 98 % 101 % 97 % 78 % 77 % 94 % 98 % 29.5.2015 23
Yhteenveto Päästöjen rajoittamisen tarve ei katoa Paikalliset päästöt, hiilidioksidipäästöt Uudet autot ovat lähipäästöiltään lähes nollapäästöisiä, kipupisteenä vanha kalusto Liikenteen öljyriippuvuutta halutaan edelleen vähentää Keinovalikoima päästöjen ja öljyn kulutuksen vähentämiseen: Energiatehokkuus Fiksu liikennejärjestelmä ja fiksut toimintatavat Uusiutuva energia (biopolttoaineet, sähkö, vety) Äly tulee liikennejärjestelmän kaikille tasoille järjestelmät kommunikoivat autot keskenään, autot ja kiinteä infrastruktuuri 29/05/2015 24
Perinteistä dieselpolttoainetta korvaavat biopolttoainevaihtoehdot: Yhteistyö ja verkostoituminen uusien vaihtoehtojen pilotoinnissa BioPilot Projektin kalusto- ja posterinäyttely Bioruukissa 29/05/2015 25
TEKNOLOGIASTA TULOSTA