Omställning av busstrafiken till eldrift

Transkript

1 Omställning av busstrafiken till eldrift Vilka blir konsekveserna? Maria Xylia, Tekn. Lic. KTH Royal Institute of Technology Energy and Climate Studies (ECS) Integrated Transport Research Lab (ITRL)

2 Biodrivmedel i Stockholms bussar Miljoner fordons-km Andel förnybara drivmedel var 95% år 2016!! Biogas Biodiesel HVO Etanol Other Source: Svensk Kollektivtrafik,

3 Utsläpp och energiförbrukning CO2 emissions (gr/vehicle-km) ,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Energy use (kwh/vehicle-km) Utsläppen per fordonskilometer minskar, men inte energieffektivitet! CO2 emissions (gr/vehicle km) energy use (kwh/vehicle km) Är elektrifiering lösningen? Källa: Xylia, M., Silveira, S., On the road to fossil-free public transport : The case of Swedish bus fleets. Energy Policy. 3

4 4

5 Stockholm 5

6 Projektets mål -identifiera distributionen och potentialen för elektrisk bussladdningsinfrastruktur -utforska synergier mellan biobränslen och olika elbussteknik Projektpartner: 6

7 Biodiesel (HVO) Electricity Biogas Charger Inductive Conductive Consumption Fuel Costs Vehicle Charger type Technology Battery capacity Drivers cost O&M Station distance matrix Emissions Maintenancevehicle Maintenancecharger Trips per line Design Line length Schedule 7

8 Resultat kostnadsoptimisering 42 electric routes 59 chargers Källa: Xylia et al., Locating charging infrastructure for electric buses in Stockholm. Transp. Res. Part C Emerg. Technol. 8

9 Elektrifiering innerstadens bussar Linjer som elektrifieras

10 Kostnadsoptimisering med tidsbegränsingar General With time constraint No time constraint Total costs (billion SEK/year) Total energy use (GWh/year) Total emissions (MtCO 2 /year) Cost breakdown Infrastructure (million SEK/year) Vehicle (million SEK/year) O&M (million SEK/year) Fuel (million SEK/year) ,703 2, Källa: Xylia et al.,2017. Developing a dynamic optimization model for electric bus charging infrastructure. Transp. Res. Procedia (forthcoming). 10

11 Laddningstid analys 7 ½ mins genomsnittlig laddningstid 5 mins standard deviation Källa:Xylia et al.,2017. Developing a dynamic optimization model for electric bus charging infrastructure. Transp. Res. Procedia (forthcoming). 11

12 Känslighetsanalys laddnigseffekt No of biodiesel bus routes No of electric bus routes 140 No of bus routes när 10% av referens laddnigseffekt är tillgängligt (30 kw), endast 5 busslinjer elektrifieras: 2, 4, 59, 61, och Charging power capacity (kw) Source:Xylia et al.,2017. Developing a dynamic optimization model for electric bus charging infrastructure. Transp. Res. Procedia (forthcoming). 12

13 Laddarnas distribution -de största bytespunkter, såsom Slussen och Gullmarsplan, har hög antal laddare -utmaning nr.1: när flera laddstationer krävs borde tidtabellen justeras, men mer tid är tillgänglig vid ändhållplats! -utmaning nr 2: vem betalar för investeringen och vem äger infrastrukturen? Source:Xylia et al.,2017. Developing a dynamic optimization model for electric bus charging infrastructure. Transp. Res. Procedia (forthcoming). 13

14 Laddningstid analys - innerstaden 3 ½ mins genomsnittlig laddningstid <1 min standard deviation 14

15 Drivmedelns utsläppsfaktorer Bränsle Utsläppsfaktor (grco 2eq /kwh) Källa Biodiesel - HVO (Swedish Energy Agency, 2014) Biodiesel - FAME (Swedish Energy Agency, 2014) Bra Miljöval el 8.56 (Vattenfall, 2017) Nordisk el (Swedish Energy Agency, 2016) Europeisk el Joint Research Centre of the (Covenant of Mayors Office and European Commission, 2014) value value Källa: Xylia et al.,2017. Investigating lifecycle emissions of large-scale bus electrification in Stockholm. International Symposium on Electric Vehicles (ISEV 2017) (forthcoming). 15

16 Batteri - livcykelspåverkan MtCO2eq/year % 39% - När batterikapaciteten ökar då minskar bränsleförbrukningens utsläpp pga flera busslinjer elektrifieras; och - Effekten på utsläpp från batterierna ökar eftersom ett batteri med högre kapacitet är större och tyngre àhögre livscykelpåverkan kwh 120 kwh 300 kwh Emissions fuel Emissions battery Ur ett utsläppsperspektiv är en högre batterikapacitet inte alltid positiv! Sensitivity analysis for the total emissions of the bus network (in MtCO 2eq /year) for varying battery capacity (60, 120, and 300kWh). Källa: Xylia et al.,2017. Investigating lifecycle emissions of large-scale bus electrification in Stockholm. International Symposium on Electric Vehicles (ISEV 2017) (forthcoming). 16

17 Totala utsläpp (hela bussnätet) för olika drivmedel MtCO2eq/year effekten av andra generationens biobränslen, såsom HVO, är mycket lägre än första generationen biodrivmedel, t.ex. FAME; och - även om den nordiska elmix har en högre emissionsfaktor än HVO, leder det faktiskt till lägre totala utsläpp (elbussar är mer energieffektiva) Certified electricity Nordic electricity mix HVO EU electricity mix FAME Det finns ingen helt utsläppsfri lösning när man tittar på systemet från ett LCA-perspektiv! Total emissions of the bus network (in MtCO2eq/year) for various fuels. Källa: Xylia et al.,2017. Investigating lifecycle emissions of large-scale bus electrification in Stockholm. International Symposium on Electric Vehicles (ISEV 2017) (forthcoming). 17

18 Slutsatser -resultat visar att det är möjligt att elektrifiera stora delar av Stockholms bussnät under olika laddningstidsbegränsningar, inom innerstaden10 linjer elektrifieras; -de flesta laddare är koncentrerade i stora bytespunkter som är också ändhållplatser - bra för investeringar (hög use-to-idle time ratio), men tidtabellsjusteringar behövs; - även om högre batterikapacitet kan elektrifiera flera busslinjer och minska bränsle-relaterade utsläppen, leder det inte nödvändigtvis till lägre miljöpåverkan, dvs. lägre totala utsläpp; och -elektricitet från förnybara källor behövs för att uppnå alla fördelarna som elektrifiering innebär, annars kan 2:a gen. biobränslen, såsom HVO, bli ett bättre alternativ. 18