LETS Governing transitions towards Low carbon Energy and Transport Systems for 2050

Transkript

1 LETS Governing transitions towards Low carbon Energy and Transport Systems for 2050 Tekniska åtgärder inom transportsektorn LETS Gods WS 8 februari 2011 Sten Wandel Professor Teknisk Logistik Lunds Universitet Lund University / Department of Industrial Management and Logistics

2 5 Logistics Revolutions Base Innovations 1. Land, Farm, City, 2. Transport, Storage, Infrastruct. Wheel, Sail, Rail, Airplane, Tube, 3. Pay, Finance, Risk Coin, Bill, Share, Insurance, 4. Transformation, Energy, Material Steam, Combustion, Electricity, 5. Information, Knowledge Letter, Phone, Transistor, Internet Each base develops over time Developments in leaps - Revolutions Lunds universitet / Teknik och samhälle / Trafik och väg /

3 De fem logistikrevolutionerna Teknisk innovation Organisatorisk innov. 1. Husdjur, åker, Allians med matleverantörer, byggnader,, vägar Byteshandel, byar 2. Hjul, segel, amfora, frys, lastpall Produktion & konsumtion separerades i tid & rum 3. Mynt, sedel, finansiella Handel & spekulation instrument, avtal, försäkring 4. Ångmaskin, elmotorn, Mekanisering, specialisering standardisering Skalfördelar, Järnväg, värdekedjor 5. Telegraf, radio, transistor, Farmor, boken, universitet Integration, kundspecifikt, platsoberoende Varje revolution hade specifika platser och grupper som vinnare resp. förlorare Lunds universitet / Teknik och samhälle / Trafik och väg /

4 Sjöfartens produktivitetsutveckling Lastförmåga [ton] Besättning [sjömän] Hastighet [Km/h] Produktivitet [Tonkm per Mantimme] Ekstock 0, Vikingaskepp Hansakogg Atlantångare Oljetanker Lunds universitet / Teknik och samhälle / Trafik och väg / 4

5 Logistics Revolutions impact Industry Structure Shoe maker Live Concert, Poet Construction MP-3 Player, E-book Print on Demand Postponement Factory in the Box P P P P Handicraft Production Customer 1500 Glocal Production P Network Coordinator I I Industrial Era P Central Production P I Inventory Standard Products Many Stages Larger Markets Global Chains European DC Buy on Internet Mass Customization Lunds universitet / Teknik och samhälle / Trafik och väg /

6 Transport, Communication and Labels Enables Supply Chain Revolutions Scale Economy - Production Cost + Transport Volume P P P Handicraft Production Customer 1500 Glocal Production P I Industrial Era P I Inventory 1900 Central Production Transport & Comm + Speed +Reliability P Network Coordinator PI Scope Economy + ICT / Vol / Quality - Transport Volume Lunds universitet / Teknik och samhälle / Trafik och väg /

7 Energikällor Källa: C. Marchetti, 1998 Lunds universitet / Teknik och samhälle / Trafik och väg /

8 En förändring är möjlig! Fjärrvärmen fossilfri på 30 år District heating production (TWh) Oil Natural gas, incl. LPG Coal Electric boilers Heat pumps Industrial waste heat Peat MSW Other biomass fuels Tall oil Wood fuels 0 Energitillgång vid lokal värmeproduktion under perioden Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum (K. Ericsson)

9 Kraftkällor (kw) i industrin I USA US Källa: Ausebel & Marchetti, 1996 Lunds universitet / Teknik och samhälle / Trafik och väg /

10 Lunds universitet / Teknik och samhälle / Trafik och väg /

11 Shift av transportslag Källa: C. Marchetti, 1998 Lunds universitet / Teknik och samhälle / Trafik och väg /

12 Toppår och livslängd Källa: C. Marchetti, 1998 Lunds universitet / Teknik och samhälle / Trafik och väg /

16 RFID taggarna blir försvinnande små Hitachis mu-chip Nya 64 ggr mindre vid Hårstrå t. ex. intelligent papper Blandas i papper, internetadress avläses med mobilen Lund University / Department of Industrial Management and Logistics

17 P2P - The ultimate internet all products and packages talk to each others Internet computers Internet users Today s Internet Shop-floor equipment The Extended Internet Trucks & Ships Containers & Pallets Individual item Lund University / Department of Industrial Management and Logistics

18 Lund University / Department of Industrial Management and Logistics

19 L Would you like to join me for a trip to SKF, gate 4 arriving next week Friday? L Sorry but I am supposed to be there tomorrow att I will have to take an over-night truck! Lund University / Department of Industrial Management and Logistics

20 Nästa 40 åren olika clock speed Människan: 1,5 ny genration människor, barn vid 30, ändrade värderingar/beteenden 10 decennier, ändrade attityder Transportteknik: 1 ny generation transportinfrastruktur eller transportslag 2 nya generationer farkoster, 20 års livslängd, lastbilar 7, flygplan & båtar 30 år Informations- och kommunikationsteknik: 5 nya generationer mobil kommunikationsinfrastruktur, 8 års livslängd, 9 G mobilnätet: alla människor, tamdjur, farkoster, paket, och prylar uppkopplade. Internt of Things. Klusters: Body Area Network, Personal Area Network, Intelligent Homes etc. 13 nya generationer terminaler, 3 års livslängd, datorer, mobiltelefoner, trådlösa etiketter/sensorer/ Lund University / Department of Industrial Management and Logistics

21 Framework to reduce GHG emissions from logistics and freight transport ton tonkm vehiclekm kwh CO2emissions CO2 emissions = GDP GDP ton tonkm vehiclekm kwh ECONOMIC ACTIVITY INVERSE VALUE DENSITY TRANSPORT INTENSITY TRAFFIC INTENSITY ENERGY INTENSITY EMISSIONS INTENSITY Technology? Behavior? Source: Fredrik Eng-Larsson Lund University / Department of Industrial Management and Logistics

22 Minska CO 2 /kwh Minskad kolmängd i drivmedel Utbyggnad av infrastruktur för biobränslen Minskad CO 2 utsläpp Carbon Capture, två tankar El-lastbilar: batteri, hybrid Stadsdistribution? El-lastbilar: el frånvägen 2010 Sladdlös TV Korea induktion:10% en körfil laddar batterier Frankrike: el plattor 2050?? Hälsoeffekt? Lund University / Department of Industrial Management and Logistics

23 Koldioxidneutral energi för transporter Biomassa Sol, vind, vatten Kol, CO2 lagring Etanol, metanol, väte biodiesel Elektricitet eller väte Elektricitet eller väte Flyg Tåg Väg Sjöfart Flyg och Sjöfart svårast! Lund University / Department of Industrial Management and Logistics

24 Klimatnytta av Biobränslen Relativa utsläpp av växthusgaser Biogas-gödsel "Bra" eller "dålig" klimatprestanda beror framför allt på följande: 1. Bränsle i drivmedelsanläggningen? 2. Vilken odlingsmark & dess alternativa användning? 3. Alternativ hantering av restprodukter & vad ersätter dessa? 4. Lustgasutsläpp vid odling? Metanol-Salix-åkermark Etanol-vete (bio) Etanol-vete-gräsmark (bio) Bensin Etanol-vete (kol) Metanol-kol Etanol-vete-torvmark Lund University / Department of Industrial Management and Logistics

25 Battery requirements for electric propulsion 10 kg for 10 km Possible! 40 kg for 10 km Possible! 200 kg for 10 km Possible! 20 tons for 1000 km Not possible! tons of batteries. The take off weight is 413 tons! Not possible! Professor Mats Alaküla LTH/Volvo

26 Alternative solutions + / - Top Inductive Unrealistic due to size and weight Low efficiency Visual impression Conductive Already in use Low cost Does not work for cars Visual impression Side Under Works for all road vehicles Unsafe for objects on roadside Low efficiency Heavy, bulky and expensive Only one lane possible Rugged and Safe Expensive Low efficiency EMC Works for all road vehicles Low cost Unsafe for objects on roadside Only one lane possible Works for all road vehicles Low cost High efficiency Safe and rugged?

27 Historic pictures

28 INNORAIL, Bordeaux, I INNORAIL developed for tram by Alstom/Spie, also called APS (Alimentation par Sol),sequential 8+3 meters sections. Used in Bordeaux, France

29 INNORAIL ground level switched contact system. Lund University / Department of Industrial Management and Logistics

30 OLLEV Korea Inductive Korean solution: Online Electric Vehicle (OLEV) $ 21 million / $ 83 million / % Efficiency over 12 cm distance

31 A Slide In Sweden means An installation cost of 4 MSEK/km or < +10 % on new roads. We have km Riksväg in Sweden Total cost about MSEK or 3.0 % of BNP We produce Gasoline and Diesel for about MSEK annually, without taxes. If ALL Road Vehicles convert to Plug In + Slide in, then: The El Energy Generation will increase with < 18 % of todays production of 150 TWh The El Power Generation will increase with < 17 % of todays max capacity of 28 GW Possible! 20.0% 18.0% 16.0% 14.0% 12.0% 10.0% 8.0% 6.0% 4.0% 2.0% % of 28 GW Max 17 % of Swedish generation capacity 0.0% A real alternative (maybe the only) to fossil based transportation! Makes EVs and PHEVs, with km range, long distance transport vessels km 40

32 Energy to different vehicle types All Swedish road vehicles consume about 90 TWh fossil fuels Electric Energy Requirement, all road vehicles electric [TWh] Sweden generate about 150 TWh electric energy Plug In If all road vehicles were electric, 27 TWh el would be enough: 17 TWh for Cars 10 TWh for Heavy Slide In Commercial Vehicles Non Commercial Vehicles 5.00 Plug In Technology Selection should apply to all road traffic 0.00

33 Conclusion so far IF Slide In is implemented in roads, the consequence for road traffic is revolutionary Energy use for transport cut by about 50 % Fuel Cost Savings depending on energy price, currently % The fossil fuel dependence is eliminated The additional cost on the vehicle is low The additional cost on the road is claimed to be about + 10% of the building cost for a new highway The concept should be taken seriously

34 Conclusions Any Road Transport can be Electric Requires Slide In technology Needs reasonable Electric Energy generation Eliminates Fossil Fuel Dependence Opens for all renewable fuels, including solar, wind, hydro, wave, But how? Infrastructure Charging stations Use of bio fuels Billing

35 Minska trafikintensiteten farkost*km/ton*km Öka andel tåg- och båttransport 20%->80% Ex. Gröna korridorer, myter att grönt ökar logistikkostnader Större, längre farkoster Ex. två lastbilssläp, tåg 630 m->1 300 m Automatisk trafikpolis, mobiltelefon med GPS, kr->200 kr AU 2008: Access väg/tid, hastighet, vikt, vilotider, zoning budbilar NL 2012: avgift CO2, trängsel, Brobizz, elektroniska nr skyltar 250 kr->2 kr Färre större logistik hubar->färre, fullare och större farkoster Tvingande samlastning i städer Ex. Borlänge, Holland, Köpenhamn Obligatorisk spotmarknad för ledig transportkapacitet Jmf IT-operatörer Lund University / Department of Industrial Management and Logistics

36 Network classification PBS ROAD CLASS EXISTING ROUTE LEVEL 1 ACCESS (L1)* GENERAL ACCESS LEVEL 2 ACCESS (L2) B-DOUBLE LEVEL 3 ACCESS (L3) TYPE 1 ROAD TRAINS LEVEL 4 ACCESS (L4) TYPE 2 ROAD TRAINS * L1 roads would become the default classification, subject to existing local constraints on general access heavy vehicles

37

38 Australiska Intelligent Access Program (IAP) alla lastbilar över 25 m General Access (1 st Generation) Intelligent Access (3rd Generation) Restricted Access (2 nd Generation) IAP the road forward// Lund University / Department of Industrial Management and Logistics

39

40 Framework to reduce GHG emissions from logistics and freight transport ton tonkm vehiclekm kwh CO2emissions CO2 emissions = GDP GDP ton tonkm vehiclekm kwh ECONOMIC ACTIVITY INVERSE VALUE DENSITY TRANSPORT INTENSITY TRAFFIC INTENSITY ENERGY INTENSITY EMISSIONS INTENSITY Technology? Behavior? Source: Fredrik Eng-Larsson

41 GHG för produkts produktion, transport, användning och återvinning Modultillverkning Komponenttillverkning Montering Kund B D C Transport Transport You A Transport GHG utsläpp Lunds universitet / Teknik och samhälle / Trafik och väg /

42 Kombi Lunds universitet / Teknik och samhälle / Trafik och väg /

45 CO 2 Reduction by Redesigning the Supply Chain Transportation modes Order Consolidation Sustainable Packaging Vendor Managed Inventory Central Warehouse Postponement of packaging and customization Reduced Distance Between Manufacturer and Customer Various Combinations of the Above Source: Ali Pazirandeh Lunds universitet / Teknik och samhälle / Trafik och väg /

46 46 Lunds universitet / Teknik och samhälle / Trafik och väg /

47 Standard e-commerce 70% godstransporter i städer i personbilar On-line store Producer Wholesaler Consumer Packing center Unit cost This model does not scale well. There is no breakthrough technology in the pipeline (other than Autopac) volume Lunds universitet / Teknik och samhälle / Trafik och väg /

48 Autopac Producer Producer Producer Producer On-line On-line store On-line store On-line store store Autopac Consumer Unit cost volume Totally separating the order generation process ( selling things ) from the order fulfillment process ( getting things from producer to consumer ) Lunds universitet / Teknik och samhälle / Trafik och väg /

49 Systematic savings are huge Producer Savings Autopac Labor Inventory Premises Transport Damage&Loss Potential savings amount to 4-7% of GDP Obsolesence ILLUSTRATIVE Lunds universitet / Teknik och samhälle / Trafik och väg /

50 LETS: Back Casting 2. Omvärldsutveckling 8. Styrmedel 7. Teknisk utveckling 1. Historia och nuläge 5. Deltidsstation 6. Vägar 4. Vägar 3. Önskade lägesbilder 9. Konsekvenser av genomförande, utmaningar Tid Lund University / Department of Industrial Management and Logistics

51 Frågor? Lund University / Department of Industrial Management and Logistics

52 Det finns gap mellan prognosticerad utveckling och målbilder för BNP tonkm -10% Gap CO 2 Lund University / Department of Industrial Management and Logistics Alternativa Samhällen med låg CO2 för Max + 2 grader

53 EcoMobility: Öresundsregionen inkl Skåne fosilfritt TVN1: Green Logistics Hub Green Corridors 2. TVN2: City Logistics 3. TVN3: Energy Carriers and Technology Systems Lund University / Department of Industrial Management and Logistics

54 Perspektiv på framtiden Prognoser Sannolika utvecklingar Scenarier Möjliga utvecklingar Backcasting Önskade utvecklingar Lund University / Department of Industrial Management and Logistics

55 Alternativa Scenarier för Low-Carbon 2050 Frivilliga åtgärder CO2 märkning Avgift=samhällsekonomisk marginalkostnad Beteendeförändring Högt CO2 pris Påtvingad samlastning Lastbil och flyg begränsas Tvingande åtgärder Innovationer Entreprenörer Carbon Capture i farkosten Trådlös ström från vägen Teknikfix Lund University / Department of Industrial Management and Logistics

56 Scenarier för Sverige 2050 persontransporter Reslängd/person och dag 80 km Gång Spår, långväga Spår, kortväga Cykel Buss, långväga Buss, kortväga kwh/pkm Bil, långväga 40 km Gång Spår, långväga Spår, kortväga Cykel Buss, långväga Buss, kortväga Bil, långväga Flyg Flyg Gång Spår, långväga Spår, kortväga Cykel Buss, långväga Buss, kortväga Elbil Bil, långväga Bil, kortväga Bil, kortväga Flyg Färja 2000 Färja Ref. scenario 2050 med kraftig teknikeffektivisering Bil, kortväga Färja Hållbart 2050 Lund University / Department of Industrial Management and Logistics Källa: Åkerman, Jonas & Höjer, Mattias, Energy Policy

57 Åtgärdsstrategier (tillgänglighet kontra mobilitet) Påverka efterfrågan på transporter Planering, reglering, skatter, osv Livsstil, konsumtion, distansarbete, virtuella möten Påverka val av färdmedel Styr över till järnväg, båt, cykel Planering, trängselavgifter, kollektivtrafik Påverka val av teknik Energieffektiva fordon Koldioxidsnåla energibärare (el, vätgas, biodrivmedel) Lund University / Department of Industrial Management and Logistics

58 Ekonomisk aktivitet Regional logistikintensitet= logistik kostnad/bnp bidrag Lund University / Department of Industrial Management and Logistics

59 Öka värdedensiteten Mindre luft i förpackningar Primära Sekundära Transportförpackning Ex. Ikea Glimma (31% färre pallar) Dematerialisera Tjänstefikation E-böcker, E-service Lund University / Department of Industrial Management and Logistics

63 2.60 m wide and 18 m long since...? (or m long) EU? Lund University / Department of Industrial Management and Logistics

65 Containers, Sizes and equipments Lund University / Department of Industrial Management and Logistics

72 Gartner Hype Cycle Source Gartner Group 2003 Lund University / Department of Industrial Management and Logistics

73 Lunds universitet,