Dieselmotorn på kort och lång sikt av Per Kågeson

Transkript

1 Dieselmotorn på kort och lång sikt av Per Kågeson

2

3 Kapitel 1 Introduktion 2 Dieselmotorn 3 Dieselbränslet 4 Dieselmotorns miljöegenskaper 5 Effekter av kväveoxider och partiklar 6 Ny teknik för att minska utsläpp av kväveoxider och partiklar 7 Dieselmotorn vid jämförelse med direktinsprutade bensinmotorer 8 Diesel vid jämförelse med förnybara bränslen 9 De svenska myndigheternas bedömning av dieseltekniken 10 Beskattningen av dieselfordon och dieselbränsle 11 Dieselalternativet på lång sikt 12 Slutsatser Av Per Kågeson Nature Associates

4 1 Introduktion I över hundra år har bensin- och dieselmotorer dominerat den internationella fordonsmarknaden. I tunga vägfordon används nästan uteslutande dieselmotorer. Världens totala flotta av personbilar består till ca 90 procent av bensinbilar. Dieselbilarna utgör bara omkring 10 procent men andelen ökar snabbt. Även alternativa bränslen som RME, etanol och gasformiga bränslen som fordonsgas och LPG används i bensineller dieselmotorer. Inom personbilsproduktionen har dieselmotorn successivt ökat sin marknadsandel. Inom EU har andelen dieselbilar inom nyregistreringen ökat från 15 procent år 1988 till 36 procent år I Sverige ökade andelen under samma tid från 0.9 till 5.6 procent efter en tillfällig toppnotering på 11 procent Den europeiska fordonsindustrin ser en fortsatt övergång till diesel som en förutsättning för att klara överenskommelsen med EU om att minska koldioxidutsläppen med ca 25 procent mellan 1995 och 2008 (till i genomsnitt max 140g CO2/km). Skälet är att dieselmotorer har väsentligt högre verkningsgrad än bensinmotorer och därför förbrukar mindre energi per fordonskilometer. Diesel innehåller dock mer kol per liter bränsle än bensin, varför koldioxidutsläppet inte minskar procentuellt lika mycket som bränsleförbrukningen vid ett skifte från bensin till diesel. Mot dieselmotorn anförs ofta att den släpper ut stora mängder sot, partiklar och kväveoxider. Dieslarna har blivit mycket renare under senare år, men emissionerna utgör fortfarande ett betydande problem. En avgörande fråga för dieselmotorns möjligheter på kort sikt är alltså att reducera utsläppen ytterligare. På längre sikt kommer nya motortyper att ta upp konkurrensen med dieselmotorn. Huvudkonkurrenten på längre sikt är sannolikt elmotorer drivna med el från bränsleceller. En del bedömare tror emellertid att dieselmotorn kommer att vara ett huvudalternativ under mycket lång tid både för lätta och tunga fordon.

5 2 Dieselmotorn Dieselmotorn utvecklades under 1890-talet av tysken Rudolf Diesel ( ). Dieselmotorer används bl.a. i fartyg och båtar, lok, lastbilar, bussar, traktorer och andra tyngre arbetsmaskiner samt i personbilar. Dieselmotorn är en förbränningsmotor med kompressionständning. I motorn komprimeras den insugna luften tillsammans med en liten mängd restgas från föregående cykel till högt tryck. Därefter sprutas bränslet under högt tryck in i förbränningsrummet när kolven befinner sig nära sitt övre vändläge. Det höga trycket medför att temperaturen överstiger dieselbränslets antändningstemperatur. Bränslet självantänder. Något tändstift behövs inte. Det finns två huvudtyper av dieselmotorer; motorer med direktinsprutning (DI) och motorer med indirekt insprutning via en förkammare (IDI). I senare årsmodeller av personbilsdieslar används nästan uteslutande direktinsprutning. Övergången från IDI motiveras främst av att DI medger bättre bränsleekonomi. De första DI-motorerna för personbilar hade ett tryck av 900 bar. Dagens common rail teknik utnyttjar upp till bar. Kompressionen i en modern personbilsdiesel uppgår till ca 20:1. I en konventionell bensindriven motor är kompressionen bara hälften så hög. Dieselmotorer är vanligen turboöverladdade, vilket innebär att man utnyttjar en del av energin i avgaserna för att höja fyllnadsgraden eller mängden tillförd luft. Bränsleblandningen hos dieselmotorer är mycket mager. Luftöverskottet har betydelse för verkningsgraden men ger samtidigt upphov till förhållandevis höga utsläpp av kväveoxider. Dieselmotorns gång påverkas starkt av hur bränslet tillförs. För att undvika knackning skall bränslemängden initialt vara liten och finfördelad. Först när förbränningen startat skall huvuddelen av bränslet tillföras. Insprutningssystemen har under senare år blivit mycket sofistikerade. Insprutningen sker stegvis och medger en nästan homogen blandning av luft och bränsle. Detta medverkar till hög förbränning och reducerar utsläppen av oförbrända kolväten och partiklar. DIESELS FADER RUDOLF DIESEL, DI DIREKTINSPRUTNING

6 3 Dieselbränslet Diesel är det bränsle som används i dieselmotorer. Den är en färglös vätska, med kokpunkt inom intervallet C. För svensk miljöklass 1 är dock intervallet C. Dieseloljans tändvillighet bestäms av bränslets cetantal, som ökar med kokpunkten. Cetantalet behöver vara minst 45 för högvarviga dieselmotorer och minimikravet för miljöklass 1, 2 och 3 är 51. Under 2001 försåldes ca 3.6 miljarder liter diesel i Sverige. Samma år uppgick bensinförbrukningen till drygt 5.4 miljarder liter. Europeisk standarddiesel får från år 2000 innehålla högst 150 ppm svavel. För att de NOx katalysatorer och partikelfilter ska kunna användas bör halten inte överstiga 10 ppm. EU har därför beslutat att ingen diesel efter 1 januari 2009 får ha högre svavelhalt än 10 ppm, vilket motsvarar svavelinnehållet i nuvarande svensk diesel av miljöklass 1. Som en övergångsbestämmelse gäller att medlemsländerna från och med 2005 måste se till att lågsvavlig dieselolja finns till försäljning vid tillräckligt många försäljningsställen för att tillgodose behoven hos fordon vars reningsutrustning kräver sådan diesel. För örvig försäljning av dieselbränsle sänks svavelhalten 2005 till max 50 ppm. Svensk miljöklass 1 diesel (som har 98% av den svenska marknaden) skiljer sig från den kommande normen för europeisk standarddiesel främst genom kraven på densitet och slutkokpunkt ( C) samt genom krav på lägre aromathalt. 4 Dieselmotorns miljöegenskaper Dieselmotorns stora fördel vid jämförelse med bensinmotorn är dess lägre bränsleförbrukning. Vid jämförelse mellan samma modeller med diesel- respektive bensindrift bör man utgå från motorer med ungefär samma antal hästkrafter. Bensinbilar är ofta försedda med större och starkare motorer, vilket naturligtvis påverkar bränsleförbrukningen. Därtill måste man vid jämförelsen mellan bensin och diesel ta hänsyn till att svensk diesel av miljöklass 1 innehåller ca 8.5 procent mer kol än motsvarande kvantitet av bensin. En jämförelse mellan 15 vanliga bilmodeller på den svenska marknaden som finns i diesel- och bensinutförande med ungefär samma motoreffekt försvåras av att generalagenterna inte använder samma emissionsfaktorer för CO2. Med utgångspunkt från de uppgifter de faktiskt lämnat är koldioxidutsläppet per km i genomsnitt 19 procent högre för bensinmodellerna. En mindre del av skillnaden kan förklaras av att urvalets bensinmotorer i genomsnitt hade 7 procent högre motoreffekt än motsvarande dieselmodell. Man bör å andra sidan ta hänsyn till att dieselmotorer har högre vridmoment än bensinmotorer. Det kan medföra att bilisterna upplever att de kan nöja sig med en motor med något lägre maxeffekt om de väljer diesel. Sammantaget är det kanske därför rimligt att räkna med att byte från bensin till diesel (inom samma storleksklass) minskar koldioxidutsläppet med omkring 20 procent. Det är från miljösynpunkt en betydelsefull skillnad. Under de senaste 20 åren har partikelutsläppen från nya personbilars dieselmotorer minskat med ca 90 procent för partiklar och med mer än 50 procent för kväveoxider. Under samma tid har utsläppen från nya bensinmotorer minskat med omkring 90 procent till följd av bättre motorteknik och införande av trevägskatalysatorer. Av tabellen framgår att EU har olika avgaskrav för bensin- och dieselbilar. De senare tillåts ha högre utsläpp av kväveoxider (NOx). För partiklar

7 finns inget gränsvärde för bensinbilar, eftersom de med tidigare utnyttjad motorteknik givit upphov till mycket små utsläpp. med för lågt luftöverskott. För turboöverladdade dieslar sker detta vid hög belastning på låga varvtal eller vid snabba gaspådrag då turbon inte hinner med GRÄNSVÄRDEN FÖR AVGASEMISSIONER FRÅN PERSONBILAR INOM EU. (G/KM) Årtal CO HC+NOx HC NOx PM Bensinmotorer Dieselmotorer Bensinmotorer Dieselmotorer Av tabellen framgår också att dieselbilar har lägre utsläpp av kolmonoxid (CO) och flyktiga kolväten (HC). Gränsvärdet för partiklar (PM10) sänks mellan 1996 (syns ej i tabellen) och 2005 med 75 procent, men ytterligare sänkningar kommer att behövas för att partikelemissionen ska bli acceptabel. Tabellens gränsvärden återspeglar inte nödvändigtvis verkliga körförhållanden. EU:s körcykel innehåller inga kraftiga gaspådrag och underskattar därför sannolikt utsläppen från faktisk körning. För bensinbilar är utsläppen av CO och HC mycket höga under kallstart, vilket bara delvis återspeglas av körcykeln. Dieselbilar har bättre kallstartsegenskaper än bensinbilar, men vid kyla kan utsläppen av kolväten mångdubblas innan förbränningstemperaturen i motorn höjts till normal nivå. Dieselmotorns förhållandevis låga utsläpp av HC och CO beror på att förbränningen sker med luftöverskott. Det ger en god förbränning och låga utsläpp av restprodukter. Nackdelen är att luftöverskottet tillsammans med hög förbränningstemperatur skapar höga halter av NOx. Vid hög temperatur bildas nämligen NOx ur luftens kväve och syre. Eftersom den höga förbränningstemperaturen är en del av förklaringen till dieselmotorns höga verkningsgrad är det svårt att reducera NOx-emissionen genom enbart förbränningstekniska åtgärder. Dieselmotorns partiklar bildas till följd av ojämn fördelning av bränsle och syre i förbränningsrummet och uppkommer främst i situationer då motorn körs att leverera tillräckligt mycket luft. Man kan ibland se detta som synliga svarta rökpuffar när dieselfordon accelererar och når sin s.k. rökgräns. Även bensinbilar ger upphov till partikelutsläpp. Med varmkörd motor och måttlig motorbelastning är utsläppen mycket små, bara någon procent av motsvarande utsläpp från en dieselmotor. Vid hög motorbelastning och låg omgivningstemperatur ökar bensinmotorns partikelutsläpp.

8 5 Effekter av kväveoxider och partiklar För att inse vidden av den utmaning som dieseltekniken står inför är det nödvändigt att förstå vilka effekter på naturen och människors hälsa som utsläppen av kväveoxider och partiklar ger upphov till. KVÄVEOXIDER De stora utsläppen av kväveoxider (NOx) är ett av Västeuropas största miljöproblem. Utsläppen från vägtrafiken har visserligen minskat med procent i de flesta av EU:s medlemsländer, men fortfarande är halterna mycket höga. Kväveoxiderna skadar människors hälsa främst genom att irritera luftvägarna och öka risken för astmaattacker och andra allergiska reaktioner. NOx är en växthusgas samt medverkar till både försurning och övergödning. Det senare gäller särskilt Östersjön och Kattegatt. Vid kvävemättnad i skogsmark ökar läckaget av metaller till yt- och grundvatten. Sommartid medverkar NOx till ozonbildning (under inverkan av solljus). Höga ozonhalter är skadliga för många växter och för människan. Sverige har problem att klara luftkvalitetsnormen för NOx på några av de mest trafikerade vägarna och gatorna i Stockholm och Göteborg. Dessutom behöver vi reducera de totala utsläppen med 40 procent mellan år 2000 och 2010 för att klara vårt åtagande enligt EU:s s.k. takdirektiv. PARTIKLAR OCH FLYKTIGA KOLVÄTEN Även utsläppen av partiklar från vägtrafiken har minskat påtagligt under senare år. Betydande problem kvarstår dock och i storstäderna måste utsläppen minska för att Sverige ska klara EU:s luftkvalitetsnorm för partiklar.

9 Dieselavgaser består av en komplex blandning av hundratals olika ämnen i gas- eller partikelform. Många av dessa är från djurförsök och epidemiologiska studier kända för att påverka hälsan. Bland de hälsovådliga ämnen som förekommer i gasform märks formaldehyd, acetaldehyd, propen, eten, bensen, 1.3-butadiene, nitro-pah och PAH (polycyclic aromatic hydrocarbons). Dieselpartiklarna består ofta av en kärna av elementärt kol på vilken andra organiska ämnen adsorberat. Partiklarna i dieselavgaserna domineras antalsmässigt av s.k. nanopartiklar med en diameter under 0.1 mikrometer. Den europeiska miljölagstiftningen tar inte riktigt hänsyn till detta. Regleringen av dieselfordonens partikelutsläpp sker fortfarande i form av gram av PM10, vilket innebär att massan av alla partiklar med en diameter under 10 mikrogram tas med. Det innebär således partiklar med en diameter som är upp till 100 gånger större än nanopartiklarna och en massa som kan vara tusentals gånger större. I USA har PM10 kompletterats med PM2.5, men frågan är om det inte vore mera relevant att övergå till PM1.0. Från hälsosynpunkt är de små nanopartiklarna ett allvarligare problem än de partiklar som är 10 eller 100 gånger större. Det beror på att nanopartiklarna tränger djupt ner i luftrören och lätt kan överföras till blodet. Risken för att de stannar i de nedre luftvägarna är också större. Stora partiklar (som t.ex. damm) tenderar vi att hosta upp, men det gäller inte för nanopartiklarna. Partiklarna är skadliga genom sin toxicitet och genom att framkalla retningar i luftvägarna. Deras kemiska sammansättning påverkas av motortyp, bränslets kemiska sammansättning och motorns arbetsförhållanden (t.ex. tomgång, acceleration och inbromsning). PAH och nitro-pah finns inte bara i gasform utan också bundet till partiklarna. Dessa ämnen är kända för sina mutagena egenskaper och för att vara cancerframkallande. Partiklarna från dieselavgaserna kan stanna i luften i timmar eller dagar. De minsta partiklarna har längst uppehållstid i atmosfären och kan bli föremål för långväga lufttransport. Av det skälet kan bakgrundsnivån av nanopartiklar på landsbygden vara relativt hög. De i särklass högsta nivåerna finns dock i större städer med stort inslag av dieseltrafik och utsläpp från uppvärmning och industrier. Utöver de primära partiklar som bildas i motorn kan avgaserna ge upphov till bildning av sekundära partiklar sedan de lämnat fordonens avgasrör. Kunskapen om hur denna indirekta formering av partiklar går till och vad de innebär för människan och miljön är mycket ofullständig. MÅNGA OLIKA SKADOR Dieselavgaserna påverkar människors hälsa på många sätt. Det rör sig i sin minst vådliga form om irritation av ögon, hals och lungvägar samt kväljningar, hosta och huvudvärk. De ger hos känsliga individer också upphov till allergiska symtom och astma-attacker. Data från Paris visar att de dagar då luften är mest förorenad av bilavgaser (till större delen från dieselfordon) så ökar antalet akuta läkarbesök för barn med astma med över 50 procent. Djurförsök och studier av människor som utsatts för höga halter av dieselavgaser i arbetslivet visar att ämnen i avgaserna kan ge upphov till cancer. Det är dock oklart vid vilken expositionsnivå som risk för cancer föreligger. Eventuellt kan det vara så att det inte finns någon undre gräns eller tröskelvärde. Beräkningar från en rad länder gör troligt att bilavgaser ger upphov till mellan 100 och fall av cancer per miljon invånare. En rad studier under senare år visar på samband mellan nanopartiklar och ökad dödlig i hjärt-kärlsjukdomar. En bidragande orsak till detta är att ämnen i nanopartiklarna minskar genomströmningen av blod till hjärtats kranskärl och ökar risken för infarkt. Forskare i USA har visat att risken för hjärtinfarkt i Boston fördubblas vid höga halter av nanopartiklar. De senaste åren har flera försök gjorts att bedöma den samlade överdödligheten till följd av partikelutsläppen. En studie av förhållandena i Nederländerna kom till slutsatsen att mellan och människor (i ett land med 15 miljoner invånare) årligen dör en förtidig död till följd av akuta effekter av partiklar. Om långsiktiga och kroniska effekter medräknas uppskattas mellan och personer årligen avlida tidigare än vad de annars skulle ha gjort. En studie utförd för Världshälsoorganisationen WHO kom till slutsatsen att personer över 30 års ålder i Frankrike. Schweiz och Österrike årligen dör en förtidig död till följd av hjärt- och lungsjukdomar förorsakade av små partiklar från vägtrafiken. Det är fler än de som dör av trafikolyckor i dessa länder. Man räknar i denna studie med att vägtrafikens avgaser årligen orsakar fall av bronkit hos barn, sjukhusbesök för hjärtsjukdomar och över astmaattacker varav hos barn. Kostnaderna för dessa hälsoeffekter i de tre länderna uppskattas till 27 miljarder Euro per år (ca 250 mdr kronor). I en uppföljning av den nyss nämnda studien menar en expertgrupp inom WHO att partikelutsläppen från bilavgaser och andra källor leder till att västeuropéerna i genomsnitt lever två år kortare än vad vi annars

10 skulle ha gjort. Enligt en bedömning inom Stockholms läns landsting skulle invånarna i länet (som utsätts för måttligt höga partikelhalter) i genomsnitt leva omkring ett halvår längre om de inte utsattes för de små partiklarna. KAN PARTIKLAR FÖRVÄRRA VÄXTHUSEFFEKTEN? Amerikanska klimatforskare har funnit att sotpartiklar värmer atmosfären genom att absorbera solljus och avge värmen till luften. Enligt deras bedömning skulle sot kunna vara den näst efter koldioxid viktigaste klimatgasen. Till skillnad mot koldioxid som stannar i atmosfären under flera hundra år är dock sotpartiklarnas uppehållstid mycket kort. Det innebär att åtgärder som sätts in mot utsläpp av sot och partiklar får mycket snabbare effekt. Reflekterande partiklar som är uppbyggda av sulfat eller nitrat har däremot en kylande effekt. Sotpartiklar kommer från förbränning av kol, petroleumprodukter och ved. Skillnaden mellan förbränning av bensin och diesel är i detta avseende så stor att vissa forskare menar att den uppväger fördelen av att dieseldrivna fordon är mera energisnåla än sina bensindrivna motsvarigheter. Det är ännu för tidigt att säga hur betydelsefulla sotpartiklarna är för klimatet. FN:s klimatpanel bekräftar att sot kan bidra till växthuseffekten, men osäkerheten är stor om hur omfattande utsläppen är. Sotpartiklarnas bidrag till växthuseffekten visar dock på vikten av att förse dieselmotorer med partikelfilter. FRAMTIDA GRÄNSVÄRDEN? För att vid ökad trafik skydda naturen (NOx) och människors hälsa i storstadsområdena (NOx + PM) skulle gränsvärdena för dieselmotorer behöva sänkas betydligt under de värden som börjar gälla år Diskussion om europeiska gränsvärden för 2008 eller 2010 har ännu inte kommit igång på allvar. I USA skärps de federala gränsvärdena från 2008 till vad som (med olika körcykler) motsvarar ca 0.01g PM och 0.05g NOx per km. Kalifornien går ännu litet längre och sätter gränsvärdet för PM till 0.01g/mile, vilket motsvarar ca 0.006g/km. Utsläppen av NOx inom EU behöver komma ner på eller under den nivå som fr.o.m gäller för nya bensinbilar, alltså 0.08 g/km. Det innebär en reduktion med minst 70 procent. Samtidigt behöver gränsvärdet för partiklar reduceras med ca 90 procent från 2005 års nivå. Även efter en sådan sänkning skulle antalet små partiklar per fordonskilometer från en dieselmotor vara större än från en motsvarande konventionell bensinmotor (beträffande direktinsprutade bensinmotorer se nedan). Det är alltså en väldig utmaning dieseltekniken står inför. En öppen fråga är om och i så fall när reglerna för partikelutsläppen kommer att ändras från PM10 till PM2.5 eller rent av till något mått som tar hänsyn till antalet nanopartiklar. För att det senare ska bli möjligt krävs att mättekniken utvecklas och standardiseras. Av speciellt intresse är att notera att tyska miljöorganisationer i samarbete med ADAC (den stora tyska motororganisationen) nyligen inlett en kampanj där man kräver att alla nya dieselpersonbilar ska förses med partikelfilter. Man föreslår förbundsregeringen att införa en skattelättnad som motsvarar 300 Euro (2 730 kr) för nya dieselbilar med partikelfilter och 600 Euro för den bilägare som låter eftermontera ett partikelfilter. Den konkurrerande bensinmotortekniken behöver också förbättras, främst beträffande utsläppen av kolväten och partiklar vid kallstart samt vid hög motorbelastning. Dessutom behöver verkningsgraden höjas väsentligt utan att detta resulterar i höjda utsläpp av kväveoxider och/eller partiklar. 1 / Och ytterligare ungefär lika många dödsfall till följd av partikelutsläpp från industri och uppvärmning.

11 6 Ny teknik för att minska utsläpp av kväveoxider och partiklar Teknikutvecklingen har varit snabb under de senaste tio åren. För tunga dieselfordon innebar introduktionen av lågsvalig diesel i Sverige och Finland i början av 1990-talet en möjlighet att eftermontera partikelfilter. Ca svenska bussar och lastbilar har försetts med partikelfilter och numera förekommer att sådan utrustning fabriksmonteras. Erfarenheterna är goda. Filtren har lång livslängd och förmår att ta bort upp till 90 procent av partiklarna, inklusive de allra minsta. Trots relativt hög kostnad är åtgärden samhällsekonomiskt lönsam, i varje fall för tunga fordon med lång återstående livslängd. Under de senaste åren har man börjat eftermontera en kombination av partikelfilter och kyld EGR (Exhaust Gas Recirculation) på tunga fordon. Med EGR kan man halvera dieselmotorns utsläpp av kväveoxider. Även moderna personbilsdieselar är försedda med EGR. För ytterligare reduktion av NOx överväger fordonsindustrin att förse bussar och lastbilar med SCR (Selective Catalytic Reduction). Det kräver dock att fordonen förses med en extra tank för den ammoniak som måste tillföras avgaserna för att reducera NOx till kvävegas. RENING AV PERSONBILSDIESLAR Reningen av avgaser från dieselpersonbilar har gått något långsammare än för bensindrivna personbilar. Ett grundläggande problem hos dieselmotorn är att ett för lågt luftöverskott ger upphov till partikelbildning, medan ett stort luftöverskott ökar NOx-emissionen. Detta motsatsförhållande gör det svårt att med motortekniska åtgärder samtidigt åstadkomma långtgående minskningar av både partikel- och NOx-utsläppen från dieselmotorer. För att klara Euro IV (2005) krävs fortsatta förbättringar av förbränningen, insprutningssystemet och efterbehandlingen av avgaserna. Det handlar bl.a. om att genom förbättrad insprutning t.ex. roterande bränsleinsprutare minska den andel av bränslet som inte blir föremål för total förbränning. Det mesta talar för att tillverkarna ska kunna klara de nya avgaskraven för dieselbilar upp till ca 1.5 ton utan att behöva ta till partikelfilter eller någon form av efterbehandling av NOx, dock till priset av en något sämre verkningsgrad. Tyngre personbilar med motorer som avger högre effekt kommer dock sannolikt att behöva partikelfilter samt en NOX-fälla eller ett system för selektiv katalytisk reduktion av NOx. För att klara ännu ej beslutade Euro V (2008 eller 2010) 2 kommer troligen alla dieselpersonbilar att behöva avancerade efterbehandlingssystem. Dieselmotorernas utsläpp av flyktiga kolväten begränsas genom efterbehandling av avgaserna i en oxidationskatalysator. Katalysatorn reducerar också utsläppet av partiklar men inte i tillräckligt hög grad för att klara de framtida avgaskraven. 2 / Beträffande personbilar finns ännu inget beslut inom EU om gränsvärden bortom Euro IV.

12 PEUGEOT FÖRST MED PARTIKELFILTER Peugeot var först med att marknadsintroducera partikelfilter för personbilar. För närvarande har några varianter av Peugeot 307, 406 och Peugeot 607 partikelfilter som standard. Samtliga dieselmotorer i Peugeots personbilprogram kommer att standardutrustas med partikelfiltersystemet inom en nära framtid. Citroën använder samma partikelfilter i sin C5- modell och i den C8 som introduceras våren Den stora utmaningen har varit att förbränna de partiklar som fastnar i filtret och därigenom förhindra att det sätts igen. För att bränna upp partiklarna (som till stor del består av kolväten) måste temperaturen uppgå till ca 550 C. Temperaturen i dieselbilens avgaser ligger kring 150 C. Peugeot har valt att lösa problemet i flera steg. När sensorer efter km körning meddelar datorn att sotpartiklar börjar sätta igen filtret, startas ett automatiskt reningsförlopp som varar i FÖR ATT BRÄNNA UPP PARTIKLARNA MÅSTE TEMPERATUREN UPPGÅ TILL CA 550 C. två-tre minuter och inte påverkar motorns köregen skaper. Insprutningen av bränslet i cylindrarna ändras. Efter huvudinsprutningen kommer nu en efterinsprutning som ökar avgasernas temperatur från 150 C till 350 C. Det överskott av kolväten som den extra bränsleinsprutningen ger upphov till leder sekundärt till att oxidationskatalysatorn får arbeta hårdare vilket höjer värmen i avgaserna till ca 450 C. Nu fattas bara omkring 100 grader och det problemet har Peugeot löst genom att tillföra en ceriumlösning till bränslet. Därigenom sänks filtrets reaktionstemperatur så att förbränningen av de i filtret fasthållna partiklarna kan ske vid 450 C. Ceriumlösningen finns i en femliterstank. Vid varje tankning av dieselolja pumpas små mängder av additivet från den lilla tanken till bilens bränsletank. Ny ceriumlösning fylls på vid service på märkesverkstad var km, 3 varvid även filtret renspolas med vatten under högt tryck. Enligt Peugeot reducerar det nya filtret partikelutsläppet från dieselbilar till g/km, vilket motsvarar 16 procent av EU:s gränsvärde för år Det finns dock några frågetecken. En fråga är vad som händer med det cerium som passerar genom systemet och sprids med avgaserna. Cerium anses vara föga giftig men är en ganska sällsynt jordartsmetall som normalt förekommer i mycket låga halter i naturen. Det är också oklart hur människor reagerar på inandning av olika ceriumföreningar. Om alla dieselpersonbilar i framtiden skulle förses med denna typ av partikelfälla, skulle den globala årsproduktionen av cerium behöva flerdubblas och den diffusa spridningen av cerium skulle bli omfattande. Ett bekymmer i sammanhanget är att cerium tillförs motorn kontinuerligt trots att det bara behövs under ca 1 procent av den årliga körsträckan, alltså de korta stunder då filtret regenereras. De eventuella effekterna på miljön skulle således kunna reduceras högst väsentligt om cerium kunde tillföras på någon punkt mellan bränsletank och filter i stället för till bränsletanken. Peugeot hoppas på sikt kunna minimera användningen av cerium genom att bygga in metallen i själva filtret. Skulle det lyckas har man funnit en metod som begränsar de eventuella skadeverkningarna till en mycket låg nivå. Oberoende test utförda i Tyskland, Sverige och Schweiz visar att Peugeots filter fungerar på avsett vis och att effekten är god också på nanopartiklar. Utsläppen ligger på samma nivå som eller t.o.m. under motsvarande utsläpp från bensinbilar. Kostnaden för partikelfiltret och tillhörande utrustning vill Peugeot inte uppge men det rör sig troligen om några tusenlappar per bil. Ingen av de bilar som försetts med partikelfilter finns i exakt samma utförande utan filter. Peugeot 307 finns dock med 110 hk och filter samt med 90 hk utan filter. Prisskillnaden uppgår till varav merparten dock kan hänföras till kostnaden för den större motorn. Merkostnaden för systemet ligger troligen inom intervallet kronor. Därtill kommer kostnaden för att spola rent filtret och tillföra ny ceriumlösning, som av Peugeot anges till 3 3 / På tidigare modeller var km.

13 500 kronor per km (alltså ca 500 kronor per år vid normal körsträcka). När tekniken utvecklas ytterligare och kommer i verklig massproduktion kan priset komma att sjunka betydligt. Andra typer av filter kan därtill visa sig vara mera effektiva och billigare att tillverka. Filtrering av partiklar från avgaser från dieselpersonbilar är ännu bara i sin linda och Peugeots filter bör därför betraktas som den övre gränsen för kostnaden. ANDRA KONCEPT FÖR ATT MINSKA PARTIKELUTSLÄPPET Alla tillverkare av dieselmotorer arbetar förstås med att ta fram teknik som gör det möjligt för dem att klara 2005 års lagkrav. En vanlig uppfattning bland dem är att personbilar med små motorer bör kunna klara de nya partikelkraven genom optimerad förbränning. Sådana modifieringar är dock inte tillräckliga för att reducera utsläppen från de större personbilsmotorerna under det nya gränsvärdet. Volkswagen arbetar med att ta fram ett partikelfilter för de större modellerna. Det är enligt företaget fråga om ett filter som fungerar kontinuerligt och som inte behöver rengöras eller regenereras med jämna mellanrum. Det kommer inte att kräva tillsats av något ämne och inte heller leda till att bränsleförbrukningen ökar. Volkswagen kan ännu inte uppge när filtret kommer att introduceras på marknaden. Som framgår nedan arbetar Toyota med en ny typ av katalysator som ska kunna reducera både partiklar och kväveoxider. REDUKTION AV KVÄVEOXIDER Kväveoxiderna kan visa sig vara knepigare att komma tillrätta med än partiklarna. På grund av motorernas luftöverskott kan trevägskatalysatorer inte användas för att rena dieselmotorer från NOx. I stället utnyttjas EGR för att minska kväveoxidbildningen. EGR innebär att en del av avgaserna återcirkuleras varvid de sänker förbränningstemperaturen och späder ut insugningsluften. Lägre temperatur och syrehalt medför minskad kväveoxidbildning. EGR förväntas dock inte räcka till för att klara 2005-kraven, i varje fall inte beträffande de större motorerna. Företagen arbetar därför med olika former av efterbehandling av avgaserna. En möjlighet är att installera en regenererande denox-katalysator. Det innebär att kvävoxiderna fångas i en NOx-fälla och lagras för att med jämna mellanrum reduceras till kvävegas i en katalysator. Reduktionen kräver dock stökiometriska förhållanden, d.v.s. bränsleluftblandningen får inte vara mager. Därmed ökar bränsleförbrukningen något under reningsfasen. Selektiv katalytisk rening (SCR) är en annan lösning. Det innebär att kväveoxiderna reduceras till kvävgas i en katalysator till vilken ammoniak i form av urea tillförs. Nackdelen är att fordonet måste ha urea i en separat tank och att ägaren måste komma ihåg att fylla på urea. SCR är en trolig lösning för tunga vägfordon och finns sedan länge på stationära dieselmotorer och i viss utsträckning också på fartygsdieslar. TOYOTAS NYA KATALYSATOR Toyota har utvecklat en ny typ av katalysator, DPNR (Diesel Particulate Nox Reduction system) som reducerar utsläppen av kväveoxider under 0.08 g/km, alltså den gräns som gäller för bensinbilar från Dessutom kan katalysatorn, enligt Toyota, minska partikelmängden till under 0.005g per km, vilket nästan är i nivå med Peugeots partikelfilter. DPNR (DIESEL PARTICULATE NOX REDUCTION SYSTEM Systemet bygger på EGR samt tillfällig lagring av NOx. Genom en extra bränsleinjektion ändras bränsle/luftblandningen tillfälligt från mager till stökiometrisk, varvid katalysatorn som består av ett poröst keramiskt material reducerar kväveoxiderna till syre och kväve. Partiklarna fastnar också och reagerar med det fria syret. Systemet är underhållsfritt. Enligt Toyota ligger kostnaden på samma nivå som för dagens katalysatorer. Systemet testas för närvarande på en provflotta. Marknadsintroduktion kommer att ske under Nya Avensis blir den första modell som förses med den nya tekniken. För Toyotas övriga modeller kommer den att införas i samband med kommande modell- eller motorbyten.

14 7 Dieselmotorn vid jämförelse med direktinsprutade bensinmotorer Ett alternativ till diesel i bilindustrins strategi för att klara överenskommelsen med EU om sänkta koldioxidutsläpp är direktinsprutade bensinmotorer, ofta kallade GDI (Gasoline Direct Injection). En sådan motor får högre verkningsgrad än en konventionell bensinmotor genom högre kompression och magrare bränsleblandning. Bränsleförbrukningen i blandad körning enligt EU:s testcykel kan vara ca 10 procent lägre än i samma bil med en konventionell bensinmotor. Mitsubishi var först med att pröva detta koncept, som även används på Volvos S 40 och V40 modeller. En nackdel är dock att de direktinsprutade bensinmotorerna ger upphov till väsentligt högre partikelutsläpp än konventionella bensinmotorer. Räknat som antal partiklar ligger utsläppet nästan i nivå med de bästa, icke filterförsedda, dieselmotorerna. I genomsnitt släpper dock dieselmotorer (utan filter) ut 5-10 gånger så många partiklar som en motsvarande direktinsprutade bensinmotor. Denna skillnad kan komma att minska under de närmaste åren, eftersom kraven på dieselmotorerna skärps. För partikelutsläpp från bensinmotorer, inklusive direktinsprutade motorer, finns inga lagkrav alls. Det betyder att fordonsindustrin inte behöver anstränga sig att reducera utsläppen. Om samma krav införs på partiklar från både diesel- och bensinmotorer, är det troligt att även tillverkare av direktinsprutade bensinmotorer på sikt måste investera i någon form av partikelfilter eller katalysator som kan rena avgaserna från partiklar.

15 8 Diesel vid jämförelse med förnybara bränslen Etanol och RME används idag i viss utsträckning som ersättning för dieselolja i dieselmotorer. Beträffande etanol sker detta främst i tunga dieselfordon varvid krävs tillsättning av tändförbättrande kemikalier till bränslet. Därtill används etanol i bensinmotorer (vilket inte behandlas här). RME används både i tunga fordon (främst utomlands) och i lätta dieseldrivna fordon. Naturgas och biogas används också i viss utsträckning i tunga fordon men för att det ska kunna ske krävs en mera långtgående anpassning av motortekniken. En nackdel är att verkningsgraden blir sämre. De alternativa bränslena reducerar utsläppen av fossil koldioxid men RME och etanol har bara begränsad effekt på avgasemissionerna. Vissa utsläpp kan t.o.m. öka. I takt med att kraven på dieselmotorerna skärps minskar också skillnaden. De gasformiga bränslena har större fördelar från emissionssynpunkt och användning av dem kan innebära att man även på sikt slipper kostnaden för dyrbara system för efterbehandling av partiklar och kväveoxider. En betydande nackdel med etanol och RME (liksom med metanol) är att procent av den tillförda energin går bort i omvandlingsförluster när dessa drivmedel framställs ur fasta bränslen som cellulosa och jordbruksprodukter. Om man i stället gör flis och pellets av bioråvaran, blir omvandlingsförlusten bara 2-4 procent. Från koldioxidsynpunkt är det således mera effektivt att låta bioenergin ersätta olja som används för uppvärmning av bostäder och fastigheter än att använda den för framställning av drivmedel som ersätter bensin och diesel. I Sverige förbrukades år 2001 ca 31 TWh diesel medan 27 TWh oljeprodukter användes för uppvärmning av bostäder och lokaler. Lätt eldningsolja och diesel är kemiskt sett närbesläktade produkter. Energimyndigheten och Vägverket har under det senaste året skiftat fokus när det gäller alternativa drivmedel. Från att tidigare ha koncentrerat insatserna på etanol och biogas talar man allt mer om vikten av att utveckla metoder för framställning av syntesgas (CO+H2) genom förgasning av biomassa eller utnyttjande av naturgas. Syntesgasen kan användas för framställning av flera drivmedel, bland dem metanol, syntetisk diesel (Fischer-Tropsch) och DME (dimetyleter) och ger därmed större flexibilitet. Myndigheterna framhåller att det finns studier som pekar på att biodrivmedel baserade på syntesgas skulle kunna ge högre utbyte till lägre kostnad jämfört med att framställa etanol ur spannmål eller skogsrester. DME kan användas i modifierade dieselmotorer och har egenskaper som från förbränningssynpunkt påminner om naturgas. Det innebär att utsläppen av främst toxiska kolväten och partiklar blir väsentligt lägre än från dieselbränsle. En fördel vid jämförelse med naturgas är att DME kan förvaras i flytande form i lågtryckstankar. Det ökar fordonens räckvidd. I Sverige förbrukades år 2001 ca 31 TWh diesel medan 27 TWh oljeprodukter användes för uppvärmning av bostäder och lokaler

16 9 De svenska myndigheternas bedömning av dieseltekniken Sedan några år pågår en diskussion mellan Naturvårdsverket och Vägverket hur man från miljösynpunkt bör bedöma dieselmotorn som alternativ för personbilar. Vägverket har därvid kritiserat Naturvårdsverket för att ha en för konservativ syn på dieselmotorn och för att underskatta bensinmotorns problem och dieselteknikens fördelar. Naturvårdsverket redovisade 1998 i en rapport till regeringen sin bedömning av utsläppen från nya personbilar när dessa uppnått fem års ålder (alltså det troliga läget år 2002 för modeller producerade 1997). Enligt verkets bedömning släpper nya bensinbilar ut 14 procent mer koldioxid per km än motsvarande dieselmodell. Vägverket kritiserar Naturvårdsverket för att räkna med ett för högt kolinnehåll hos svensk miljöklass 1 diesel (12.5 % högre än för bensin borde enligt Vägverket vara 10%). Svenska Petroleuminstitutet redovisar på basis av laboratoriemätningar hos medlemsföretagen att skillnaden uppgår till ca 8.5 procent. Vägverket anser dessutom att den av Natur-vårdsverket angivna skillnaden inte är representativ för den nya common rail tekniken och att man i stället bör räkna med att ett skifte till diesel reducerar koldioxidutsläppen med upp till 35 procent. Man redovisar dock inget underlag för denna bedömning och det kan vara så att Vägverket inte jämfört modeller med samma motoreffekt och prestanda. Naturvårdsverkets bedömning av skillnaden i koldioxidutsläpp ligger något närmare den ovan redovisade beräkningen av utfallet av en jämförelse mellan 15 vanliga modeller med likvärdiga prestanda. Vägverkets kritik förefaller väl grundad när de gäller frågan om utsläpp av kolväten och partiklar, där Naturvårdsverket inte tagit hänsyn till utsläpp från körförhållanden som inte täcks av den europeiska testcykeln och därför överskattat skillnaden mellan de två motortyperna. Viktigt i detta sammanhang är att de överutsläpp som uppkommer under kallstart i betydande grad äger rum i tättbebyggt område medan höga utsläpp till följd av hög motorbelastning är mera vanligt förekommande vid landsvägskörning. Vägverket kritiserar också Naturvårdsverket för att inte ha tagit hänsyn till avdunstningen av kolväten från bensinbilar. Beträffande utsläppen av kväveoxider förefaller de båda myndigheterna vara i stort sett överens. De faktiska utsläppen från nya dieselbilar är t.o.m. något större än vad man kan förledas tro av skillnaden mellan gränsvärdena för NOx för de båda motortyperna. Medan Naturvårdsverket oroar sig över effekterna på miljön och människors hälsa av en ökning av andelen dieselbilar, ser Vägverket mera till fördelarna av en lägre bränsleförbrukning. Naturvårdsverket menar att utsläppen av NOx från nya bilar skulle komma att öka med 80 procent om dieselandelen stiger till 20 procent, medan utsläppen av partiklar skulle bli ca 240 procent större. Myndigheten menar att utsläppen från nya dieselbilar ger en 3-4 gånger högre cancerrisk, kraftigare påverkan på luftvägarna och större risk för akuta hälsoeffekter jämfört med nya dieselbilar. Vägverket, å andra sidan, visar med data från nya test hos Motortest Center att skillnaden blir mycket mindre om man utnyttjar den amerikanska federala testcykeln. Vägverket fäster därtill stort avseende vid introduktionen av partikelfilter, som man menar kommer att leda till att dieselmotorerna på sikt släpper ut färre partiklar än bensinbilarna. Till en del består således skillnaden i att Naturvårdsverket har en mera konservativ syn och bedömer miljöeffekterna utifrån det nu existerande beståndet av gamla och nya bilar, medan Vägverket tenderar att tillgodoräkna dieselmotorn vinsterna av nya motorsystem och efterbehandlingsformer redan innan dessa hunnit få ordentligt genomslag på marknaden. En indikation på att marknadsintroduktionen inte går så snabbt som Vägverket (och säkert också Naturvårdsverket) hoppas är att det ännu bara finns några få dieselmodeller på marknaden som klarar EU:s 2005-krav. Med två år kvar till de nya kraven träder i kraft klarar däremot mer än hälften av bensinmodellerna de nya avgaskraven. Skulle det å andra sidan bli så att flertalet tillverkare väljer att förse sina dieselmotorer med partikelfilter eller partikelreducerande katalysatorer redan för att klara partikelkravet för 2005, kommer dieselbilarna att vara renare än bensinbilarna i de flesta avseenden. Frågan är bara hur mycket dyrare detta i så fall kommer att göra dem?

17 10 Beskattningen av dieselfordon och dieselbränsle Dieselbilarnas möjlighet att konkurrera med bensinbilarna är i hög grad beroende av hur de båda alternativen beskattas. Inom EU tillämpas olika miniminivåer för beskattningen av diesel och bensin. För diesel gäller att skatten minst måste uppgå till 2.23 kronor per liter 4 (245 Euro per liter), medan bensin måste beskattas med minst 2.61 per liter (287 Euro per liter). De flesta medlemsländer har dock väsentligt högre drivmedelsskatter, men med undantag för Storbritannien beskattas diesel på en nivå som bara motsvarar procent av skatten på bensin. Några medlemsländer, däribland Sverige, belastar i stället dieselbilar med en högre årlig fordonsskatt än den som gäller för bensinbilar av motsvarande storlek. En bidragande anledning till att dieselbilarnas andel av försäljningen är mycket hög i vissa medlemsländer är således att de är skattemässigt gynnade utan att det finns några miljö- eller kostnadsmässiga skäl för detta. EU Kommissionen har i en kommunikation föreslagit att medlemsländerna på sikt ska tillämpa samma skattesats för bensin och diesel 5 och att miniminivån ska höjas till 360 Euro per liter (3.28 kr/l). För lastbilar över 16 ton och bussar vill Kommissionen dock införa en lägre dieselskatt som ska vara densamma över hela Europa. Om förslaget genomförs, innebär det att ägare till sådana fordon skulle få skatteåterbäring i efterhand. Bland ekonomer är det en vanlig uppfattning att det saknas skäl att beskatta diesel lägre än bensin. Det gäller både i en situation där man betraktar drivmedelsskatten som trafikanternas betalning för de skador och kostnader som vägtrafiken förorsakar och ett fall där man ser skatten som ett styrmedel för att minska utsläppen av koldioxid. I det första fallet borde egentligen skatten på den diesel som förbrukas av personbilar vara högre än skatten på bensin, eftersom dieselbilarna förbrukar mindre bränsle per fordonskilometer och ger upphov till något högre miljökostnader än bensinbilarna (i varje fall i städer). Även i det fall där beskattningen ses som ett styrmedel för att minska koldioxidutsläppen borde skatten på diesel vara något högre än på bensin. Det beror på att diesel innehåller mera kol än bensin och följaktligen ger upphov till större utsläpp av koldioxid per liter bränsle. För närvarande beskattas varje kilo koldioxid från bensin som används i den svenska vägtrafiken med 2.00 kronor, medan varje kilo från diesel beskattas med 1.24 kronor (räknat på Svenska Petroleuminstitutets emissionsfaktorer). Enligt ekono- 4 / Vid kursen / Varvid de medlemsländer som tillämpar högre fordonskatt för dieselbilar bör sänka den till nivån för motsvarande bensinbilar.

18 misk teori borde varje kilo av ett oönskat ämne vara föremål för samma beskattning för att bekämpningen ska kunna ske på ett kostnadseffektivt sätt. Skatten bör inte heller favorisera någon speciell teknik, eftersom det på sikt kan hämma utvecklingen av alternativa tekniker. Ett ytterligare problem med den lägre skattesatsen för diesel är att den uppmuntrar till längre årliga körsträckor och därmed till höga totala utsläpp. En intressant fråga är hur dieselbilarna skulle klara konkurrensen i en situation där samma drivmedels- och fordonsskatter belastar diesel- och bensinbilar. Storbritannien är ett exempel på ett sådant land. Sedan dieselskatten i mitten av 1990-talet höjdes till samma nivå som för bensin, minskade dieselbilarnas andel av nyförsäljningen från ca 15 procent till drygt 10 procent år Därefter har dieselandelen ökat kraftigt och uppgick 2002 till 24 procent, sannolikt till följd av en omläggning av fordonsskatten och beskattningen av förmånsbilar (se nedan). Den brittiska erfarenheten kan dock inte överföras till svenska 6 förhållanden utan att man först korrigerar för skillnader i total beskattningsnivå samt olikheter när det gäller reglerna för fordonsbeskattning och beskattning av förmånsbilar. Eftersom den brittiska drivmedelskatten är mycket högre än den svenska, lönar sig ett skifte från bensin till diesel vid en lägre årlig körsträcka än i Sverige. Dieselbilar är vanligen dyrare i fabrikation och inköp än motsvarande bensinbilar. För att skiftet ska löna sig för ägaren måste således den årliga drivmedelskostnaden (inkl. skatt) för dieselbilen vara så pass mycket lägre (till följd av lägre förbrukning per km) att den uppväger den högre kapitalkostnaden (utslagen per år). Om den förväntade årliga körsträckan är km, får en dieselbil som drar 2 liter mindre per 100 km än motsvarande bensinvariant kosta högst kronor 7 mer i inköp i Storbritannien för att skiftet ska löna sig. Med en drivmedelskatt på den nuvarande svenska nivån för bensin 8 får merkostnaden för dieselbilen inte överstiga kronor för att kalkylen ska gå ihop. De 15 ovan omnämnda bilmodellerna, med ungefär samma motoreffekt och prestanda, kostar på den svenska marknaden i genomsnitt drygt kronor mer med dieselmotor än med bensinmotor. Man måste dock vid en sådan jämförelse vara uppmärksam på att man i praktiken för att kunna matcha bilar med jämbördig prestanda jämför marknadens dieselbilar med personbilar med förhållandevis låg motoreffekt. Det innebär sannolikt i några fall att en del av prisskillnaden beror på att bensinbilar med små motorer kan ha lägre tillbehörsstandard än motsvarande dieselbilar (som i den delen påminner om de mera lyxutrustade bensinbilarna). Efter korrigering för skillnader i övrig utrustning förefaller det troligt att motorn fördyrar en dieselbil i stora mellanklassen med kronor vid jämförelse med en i övrigt helt identisk bensinbil. Helt rättvis blir jämförelsen ändå inte. Dieselbilar har ett högre vridmoment än bensinbilar. Det kan gör att ägarna är nöjda med motorns prestanda vid en något lägre effekt än vad de hade krävt av en bensinmotor. Av betydelse för kundernas val av ny bil är förstås också det förväntade andrahandsvärdet. Vid införande av samma skattevillkor för dieseloch bensinbilar och en drivmedelskatt på den nivå som nu gäller för bensin får man nog räkna med att de som väljer diesel i allmänhet har årliga körsträckor över medel. Taxibilar är ett exempel. Tillkommande kostnader för den avgasrening som krävs för att klara EU:s 2005-krav kan komma att öka skillnaden i pris mellan diesel- och bensinbilar med några tusenlappar. Det innebär att dieselbilen på kort sikt kan få svårt att konkurrera med bensinbilen på en marknad där teknikneutral beskattning införs. EFFEKTER AV KOLDIOXIDRELATERAD FÖRSÄLJNINGSKATT OCH/ELLER VÄGTRAFIKSKATT Det finns emellertid goda skäl att komplettera bilden med en något mera långsiktig bedömning. Alla vet att den första åtagandeperioden enligt Kyoto Protokollet måste följas av betydligt mera långtgående minskningar av växthusgaserna om en dramatisk klimatförändring ska kunna förhindras. Det betyder att marginalkostnaden för de kommande etapperna kan förväntas bli högre än för Kyoto. Med tanke på att personbilar har en genomsnittlig livslängd på år, kan detta utgöra skäl att redan nu införa styrmedel som motiverar konsumenterna att välja fordon som är mera energisnåla än vad som krävs för att klara Kyotoåtagandet. Den brittiska fordonsskatten har nyligen av detta skäl differentierats för bilarnas koldioxidutsläpp. Dessutom har förmånsbeskattningen av personbilar differentierats för fordonens koldioxidutsläpp. I båda fallen gynnas dieselbilarna, trots att dessa av miljöskäl påförts ett extra skattetillägg. Resultatet har inte låtit vänta på sig. Under de två senaste åren har konsumenterna valt betydligt bränslesnålare bilar än tidigare och andelen dieselbilar ökade 2001 och 2002 till drygt 15 respektive 24.5 procent av nybilsförsäljningen. Sverige skull mycket väl kunna differentiera sin beskattning på motsvarande sätt. 6 / SEK 6.83 vid kursen / Vid 10 års avskrivning och en annuitetsränta på 7%. 8 / Inkl. moms (25% i Sverige mot 17.5% i Storbritannien).

19 11 Dieselalternativet på lång sikt Dieselmotorn har ett stort försprång framför konkurrerande tekniker när det gäller tunga lastbilar och bussar. För personbilar är bensinmotorn en svår konkurrent. En intressant fråga är om nya motorkoncept kan bli konkurrenskraftiga på sikt. BRÄNSLECELLER Nästan alla bedömare talar om bränslecellerna som den teknik som kommer att ersätta bensin- och dieselmotorn. Bränslecellen använder vätgas för att producera el som utnyttjas för att driva elektriska motorer som driver direkt på hjulen. Från miljösynpunkt har bränslecellen stora fördelar. Utsläppet består av vatten som bildas när vätgasen reagerar med luftens syre. Verkningsgraden är hög, kring 50 procent för dagens bränsleceller och sannolikt uppemot 60 procent för morgondagens. Bränslecellstekniken är emellertid ingen självklar vinnare. Ännu är tillverkningskostnaden minst 10 gånger för hög. Därtill kommer frågan om hur vätgasen ska produceras. Ett alternativ kan vara att utnyttja det väte som finns i konventionella bränslen som naturgas, metanol eller bensin. Om vätgasen separeras i en s.k. reformer i varje enskild bil tillkommer kostnaden för reformern. Dessutom frigörs i så fall det fossila bränslets kolinnehåll till luften i form av en ansenlig mängd koldioxid. Eftersom motorn inte utnyttjar koldelen av bränslets energiinnehåll, påverkas systemverkningsgraden negativt. Ett alternativt sätt att lösa tillförseln av vätgas skulle kunna vara att avskilja koldioxiden vid bensinstationen, vilket innebär att bränslecellsbilarna skulle tanka ren vätgas. Det minskar kostnaden för reformeringen men innebär att bilarna måste ha komplicerade och ännu så länge dyrbara vätgastankar. Om reformeringen sker vid bensinstationerna, kan man överväga möjligheten att återföra den avskiljda koldioxiden till ett utvunnet oljefält eller vissa typer av geologiska formationer där gasen kan långtidslagras utan risk för att den slipper ut i atmosfären. Med detta tillkommer ytterligare kostnader. Med nu känd och i liten skala tillämpad teknik räknar man med att avskiljning och återföring kostar öre per kilo CO2 från stora anläggningar som kraftverk. Att bygga ledningar till så gott som alla bensinstationer leder säkert till en betydligt högre kostnad. En kostnad för

20 reformering och återföring motsvarande öre per km för en medelstor bil verkar inte osannolik. Det innebär en tillkommande årskostnad på till kronor för en bil som rullar mil per år. En annan väg att framställa vätgas är att använda elektricitet för att genom elektrolys spjälka vatten i vätgas och syre. Detta kan troligen inte ske i liten skala utan fordrar sannolikt ett distributionssystem för vätgas. Från miljösynpunkt är lösningen inte idealisk, eftersom efterfrågan på el (för att klara elektrolysen) kommer att leda till ökad produktion i Europas koleldade kondenskraftverk. Dessa kraftverk har förhållandevis låg verkningsgrad och ger upphov till stora koldioxidutsläpp. Långsiktigt ligger lösningen förmodligen i att elkraften produceras med hjälp av solceller i lämpliga områden (t.ex. Nordafrika) och där utnyttjas för elektrolys av vatten varefter vätgasen skeppas till t.ex. Nordeuropa för användning i bränsleceller. Detta kräver dock kraftigt reducerade kostnader både för solceller och bränsleceller samt en helt ny infrastruktur. Forskare som studerat frågan tror därför att det kan ta många årtionden innan bränslecellstekniken på allvar blir en konkurrent till bensin- och dieselmotorn. FORTSATT UTVECKLING AV FÖRBRÄNNINGSMOTORERNA Man måste också ta förbränningsmotorernas fortsatt utveckling i beaktande. Den bästa personbilsdieslarna har en genomsnittlig verkningsgrad på ca 20 procent 9. En bränslecell med 50 procents verkningsgrad ger tillsammans med elmotorerna ungefär 45 procents verkningsgrad vid bilens hjul. Mellanskillnaden är förluster i elsystemet. Det kan låta som en hög verkningsgrad vid jämförelse med diesel, men dieselmotorns verkningsgrad kan höjas till ca 27 procent om den utformas som en dieselhybrid. Bensinhybrider finns redan på marknaden (Toyota och Honda) och flera företag har dieselhybrider som en utvecklingslinje. Hybridlösningen innebär att man höjer den genomsnittliga verkningsgraden genom att låta motorn generera el som lagras i batterier och används när effektbehovet är störst. Det ger möjlighet att optimera motorn mot en lägre effekt och att se till att den går på så konstant effekt som möjligt. En verkningsgrad på 27 procent är ungefär vad man kan hoppas på i ett bränslecellssystem där vätgasen tas från fossilbaserad metanol. Så länge vätgasen kommer från fossila bränslen, inklusive naturgas, finns det således möjlighet för dieselhybridtekniken att konkurrera om man bara utgår från verkningsgraden. Dieselhybriden ger förstås högre utsläpp men om den förses med både partikelfilter och SCR kommer skillnaden inte att bli särskilt stor. Avgörande blir i stället priset. Där har dieselmotorn, inklusive hybridteknik och avancerade former för avgasrening, ännu så länge ett ordentligt försprång. En variant på hybridmotorn kallas mild hybrid och är enklare och billigare att producera än en fullt utvecklad hybridmotor. Den milda hybriden bygger på att man använder en dynator, som är en kombinerad startmotor, generator och hjälpmotor. Dynatorn kräver 42 volt och dess introduktion innebär sannolikt att bilarna måste förses med två elsystem, eftersom den eldrivna utrustningen traditionellt är dimensionerad för 12 volt. Dynatorn anses ha förutsättningar att minska bränsleförbrukningen med ca 10 procent. Den kan användas i såväl dieselbilar som bensinbilar. Flera amerikanska och japanska tillverkare satsar redan på milda hybrider och övriga tillverkare överväger att göra det samma. Man bör också vara uppmärksam på att även bensinmotortekniken fortsätter att utvecklas. Det förefaller fullt möjligt att inom 10 år minska bensinmotorns bränsleförbrukning med 15 procent, t.ex. genom direktinsprutning eller mild hybrid i kombination med andra åtgärder. För att vinna matchen måste alltså dieselmotorn både minska utsläppen och fortsätta att höja verkningsgraden. HCCI-MOTORN En del bedömare av motorteknik tror att utvecklingen kommer att leda till motorer som kombinerar de bästa egenskaperna hos bensinmotorn och dieselmotorn. HCCI-motorn är ett sådant koncept. HCCI står för Homogeneous Charge Compression Ignition, d.v.s. homogen kompressionsantändning. HCCI bygger på att bränsle blandas med luft till en homogen gas i insugningsröret till cylindern. I cylindern regleras kompressionen i förhållande till vad som behövs för att antända bränslet. Den exakta avvägningen mellan luft och bränsle gör att trycket inte behöver vara lika högt som i en dieselmotor. HCCI-motorn ser ut att kunna förena hög verkningsgrad med mycket låga utsläpp, alltså en kombination av dieselmotorns och bensinmotorns bästa egenskaper. HCCI-motorn provkörs för närvarande i labbförsök. Olika bränslen testas, inklusive bensin med olika oktantal, diesel, metanol och etanol. Ännu återstår mycket utvecklingsarbete innan den nya typen av förbränningsmotor kan tas i kommersiell användning. I bästa fall kan den börja tas i bruk om 5-6 år. 9 / Vid jämn och hög belastning kan dieselmotorer i tunga lastbilar i fjärrtrafik ha en verkningsgrad på upp till 40 procent, men för bilar i lokal distributionstrafik med mera blandade körförhållanden är verkningsgraden betydligt lägre.