Kraftfulla vägar till framtiden

Transkript

1 Kraftfulla vägar till framtiden

2 INNEÅLL Inledning 3 Den största utmaningen någonsin 4 Vilken väg skall vi välja? 6 Nya dieselmotorer 8 Naturgas/Biogas 10 DME 12 ybrider 14 Bränsleceller 16 Tillsammans kommer vi närmare lösningen 18 Att skapa ett hållbart samhälle som inte äventyrar tillvaron för kommande generationer är en stor uppgift. Den innebär bland annat att vi steg för steg lämnar fossila bränslen som olja och naturgas bakom oss och övergår till förnybara bränslen. Det är en svår omställning. Billig och lättåtkomlig olja har spelat en avgörande roll när vår ekonomiska välfärd har byggts upp. Den finns i någon form överallt i samhället. Att bryta beroendet kräver engagemang från medborgare, politiker, forskare, institutioner och inte minst näringlivet. Det kräver samarbete över alla tänkbara gränser. Den goda nyheten är att det nu finns teknologi som ger nya möjligheter inom miljö- och energiområdet. Vi inom Volvokoncernen vill vara en pådrivande kraft inom de områden som vi kan påverka, vilket framför allt är transporter. Vi tror på en öppen och positiv dialog om konstruktiva lösningar, som inte äventyrar den sociala välfärd som transporter bidrar till. Leif Johansson VD och koncernchef 3

3 Den största utmaningen någonsin Oljeförbrukningen ökar samtidigt som nya stora oljefynd blir allt mer sällsynta. Samtidigt stiger medeltemperaturen på grund av allt större koldioxidutsläpp från förbränning av olja, kol och gas. Inget bränsle och ingen motor kommer ensam att lösa framtidens energiproblem. Volvokoncernen arbetar därför på bred front när det gäller utveckling av framtida drivlinor och anpassning till nya bränslen för att kunna avgöra vilken potential som finns i de olika lösningarna. Tillgången på olja minskar Mer än 97% av all energiförbrukning i transportsektorn kommer från olja. ittills har tillgången på olja varit god, men många oljekällor har nått eller kommer inom de närmaste åren nå sin maximala produktionstakt. En allt större del av de kvarvarande tillgångarna ligger i konfliktfyllda områden, vilket leder till osäkra leveranser. Samtidigt ökar den globala efterfrågan och drivkrafterna för att hitta nya energikällor blir därför allt starkare. Jordens uppvärmning ökar En annan drivkraft för att minska beroendet av fossila bränslen är klimatfrågan. Beräkningar från klimatforskarna pekar på en temperaturökning på 3-5 grader de närmaste hundra åren om koldioxidutsläppen fortsätter att öka i oförminskad takt. Konsekvenserna av detta är svåra att överblicka. Vägen till hållbara transportlösningar Vilka bränslen är mest effektiva? Vilka energikällor finns? Vilka motorlösningar efterfrågas av kunderna? Den moderna transportindustrin står inför sin största utmaning någonsin och frågorna är många. Därför arbetar Volvokoncernen med flera nya drivlinor och bränslen för att kunna avgöra vilka framtida möjligheter de olika lösningarna har. Några exempel på framtida alternativ I denna skrift vill vi presentera hur Volvokoncernen ser på ett antal framtida drivlinor. Vi visar deras bästa användningsområde, hur de påverkar miljöutmaningen samt vilken potential de olika alternativen har. 4

4 Vilken väg skall vi välja? Den globala efterfrågan på transporter och energi ökar samtidigt som priserna på olja stiger. Detta ger incitament för Volvokoncernen att fokusera arbetet på alternativa bränslen, energieffektivitet i transportsektorn och utveckling av nya drivlinor. Framtidens transportlösning är inte en enda utan en mångfald av alternativ. Därför bedriver Volvokoncernen sitt utvecklingsarbete på bred front där fokus ligger på maximal energieffektivitet med minsta möjliga miljöpåverkan. Vilka är våra alternativ? Basen i all utveckling av Volvokoncernens drivlinor är den kolvmotor som idag nästan uteslutande drivs med diesel. Dieselmotorn är en mycket effektiv energiomvandlare och kan drivas med olika bränslen som syntetisk diesel och DME. Den utgör också grunden för exempelvis olika former av hybrider med elmotorer, batterier och bränsleceller. elhetssyn Volvokoncernen ser framtidens bränsle och drivlinor utifrån ett synsätt som vi kallar well to wheel. Målsättningen är att med minsta möjliga utsläpp av koldioxid och andra emissioner få ut maximal energieffektivitet från själva energikällan hela vägen ut till hjulen på ett fordon. Ett helhetsperspektiv är grunden i Volvokoncernens utvecklingsstrategi. Vi tror inte på ett globalt bränsle, utan att energiförsörjningen beror på regionala förutsättningar. Vår uppgift blir därför att ta en aktiv del i denna utveckling och anpassa vår produktutveckling till detta. Olika marknader har olika behov Som världens största tillverkare av motorer för tunga fordon har vi goda förutsättningar att specialanpassa vårt utbud till kundens energiförsörjningsmöjligheter och det arbete fordonet skall utföra. De ekonomiska förutsättningarna förändras också, lösningar som är alldeles för kostsamma nu kanske kan serietillverkas i framtiden. För att kunna erbjuda den mest kostnadseffektiva lösningen, anpassad till kundens speciella behov, arbetar vi därför med flera olika framtidsalternativ när det gäller drivlinor och bränslen. 6

5 NYA DIESELMOTORER UNDRA GÅNGER RENARE PÅ TRETTIO ÅR Den traditionella dieselmotorn som drivs med dieselbränsle kommer trots minskad oljetillgång under lång tid framöver vara den huvudsakliga kraftkällan i tunga fordon. Genom teknikförbättringar når utsläppen av kväveoxider och partiklar snart hållbara nivåer och vi kan ännu mer fokusera på energieffektivitet och därmed minskade koldioxidutsläpp. Bränsleförbrukning Utsläpp kväveoxid Rening av kväveoxid ökar bränsleförbrukningen och därmed koldioxidutsläppen. Utsläpp av kväveoxider når hållbara nivåer Problemet med kväveoxider och koldioxidutsläppen är att de motverkar varandra. Minskar man utsläppen av kväveoxider i förbränningsprocessen ökar bränsleförbrukningen och därmed koldioxidutsläppen. Inom några år kommer man genom förfinad reningsteknik nå uthålliga utsläppsnivåer på kväveoxider. Därför riktas fokus på att få fram ännu mer bränsleeffektiva motorer, men även motorer anpassade för koldioxidneutrala bränslen från biomassa, exempelvis syntetisk diesel, RME (Rapsmetylester) och DME (Dimetyleter). Effektiva och tillförlitliga lösningar Centralt i avgasreningen i Volvokoncernens motorer är SCR (Selective Catalytic Reduction) och EGR (Exhaust Gas Recirculation). De båda metoderna minskar utsläppen av kväveoxider. Med SCR blandas avgaserna med en mix av urea och vatten, kallad AdBlue. Genom höga temperaturer i avgassystemet omvandlas urea till ammoniak som reagerar med kväveoxiderna i katalysatorn. Restprodukten blir harmlöst kväve och vattenånga. Med EGR cirkuleras en del av avgaserna tillbaka till motorn vilket sänker förbränningstemperaturen och därmed minskar mängden kväveoxider. Nya fordon - ett effektivt sätt att förbättra luftkvaliteten I samband med införandet av det amerikanska avgasreglementet US10 år 2010 och europeiska EURO 6 kommer man ned på långsiktigt uthålliga utsläppsnivåer av kväveoxider och partiklar. Volvokoncernen använder sig av olika tekniker för att möta dessa krav. En teknik bygger på en kombination av SCR, EGR och partikelfilter. CCI, (omogenous Charge Compression Ingnition) är ytterligare en ny spännande förbränningsteknik som tar tillvara på fördelarna i bensin- respektive dieselmotorn. Utsläppen från våra fordon kommer därmed att på mindre än trettio år ha minskat med nästan100 gånger, det vill säga att 100 nya fordon släpper ut mindre än ett gammalt. Tidigare fanns det få regler för utsläpp av kväveoxider och partiklar. Effektivaste och snabbaste sättet att förbättra luftkvaliteten är därför att byta ut gamla fordon mot nya. Volvokoncernen anser att samhällets olika aktörer bör samverka för att påskynda denna process. Koldioxidneutral förbränning Förbränning Biomassa 100 år Koldioxiodneutral förbränning innebär att nettotillskottet av koldioxid är noll, sett över en tidsperiod på 100 år. 8 9

6 NATURGAS/BIOGAS BEPRÖVAD TEKNIK MED LOKALA FÖRDELAR Sedan mitten av 1990-talet har Volvokoncernen producerat gasmotorer för främst bussar och koncernen är en av Europas största leverantörer av gasbussar. Det som drivit utvecklingen framåt har framför allt varit kraven på renare och tystare fordon i städerna. En annan drivkraft har varit att fordonen kan drivas av gas framställt av biomassa, vilket är ett koldioxidneutralt bränsle. GASLEDNING Reningsverk Bussgarage Många kommuner kan tillverka egen biogas i sina reningsverk. Låga utsläpps- och bullernivåer Tillgången på naturgas är geografiskt mer spridd än för olja och utvinningstoppen är inte nådd ännu. Naturgas består till största delen av metangas, som också kan framställas på biologisk väg. På så vis blir bränslet koldioxidneutralt. Fordon som drivs med naturgas eller biogas är klart tystare och har jämfört med diesel mycket låga utsläpp av partiklar och kväveoxider. Volvokoncernens nya gasmotor uppfyller redan idag utsläppsnivåerna enligt Euro 5 reglementet och riktlinjerna för EEV (Enhanced Environmental Vehicle). Det finns idag ett förslagsdirektiv från EUkommissionen om att 25% av fordonen i en offentlig upphandling skall uppfylla normerna för EEV. Kommuner kan producera eget bränsle Det finns ett väl fungerande system för distribution av gas i många länder och utbyggnaden pågår ständigt. Ökad regional tillgång på gas gör att efterfrågan på gasfordon ökar. I många storstadsregioner har man gett bidrag till inköp av gasbussar för att kraftigt minska emissionerna. Möjligheten att kunna blanda naturgas och den koldioxidneutrala biogasen ger stor flexibilitet. Biogas kan bland annat produceras av rötslam eller av gas från deponier. Många kommuner har därigenom tillgång till egen produktion av biogas. Gasmotorns framtid Minskad tillgång på olja, god tillgång på naturgas samt en ökande biogasproduktion gör att Volvokoncernen anser att gas kommer att utgöra en stor andel av framtidens alternativa bränslen. Minimala utsläpp av partiklar och kväveoxider och möjligheten till koldioxidneutrala emissioner gör att detta är ett mycket attraktivt alternativ ur miljösynpunkt. Låga emissions- och ljudnivåer gör att gasdrift lämpar sig väl för stadstrafik. Fordon som rör sig i slingor på ett begränsat område är mest lämpliga för gasdrift

7 DME ETT ENERGIEFFEKTIVT BRÄNSLE Sett ur ett helhetsperspektiv anser Volvokoncernen att DME (Dimetyleter) är ett av de mest effektiva förnyelsebara bränslena med mycket låga avgasemissioner. Om bränslet framställs av biomassa, exempelvis svartlut från massaindustrin, blir DME koldioxidneutralt. Med måttliga förändringar kan en dieselmotor köras på DME. C DME O DME är en enkel kemisk förening med kort kolkedja vilket ger låga partikelutsläpp. C Låga emissioner DME är en enkel kemisk förening med kort kolkedja, vilket innebär mycket låga utsläpp av partiklar vid förbränning. Bränslet ger också låga emissioner av kväveoxider. DME kan framställas av fossila ämnen såsom exempelvis naturgas. Det går också att tillverka DME ur olika typer av biomassa, vilket på så sätt gör bränslet koldioxidneutralt. DME är klassat som mindre farligt för hälsa och miljö än dagens diesel och bensin. ög energieffektivitet DME är enligt många analyser det mest energieffektiva förnyelsebara bränslet, om man ser på hela kedjan från tillverkning till drift av fordonet. Framställningen från biomassa till bränsle sker via förgasningsteknik med låga energiförluster. Jämfört med syntetisk diesel är DME en enklare kemisk produkt och därmed billigare att tillverka. DME är relativt lätt att hantera och distribuera, bränslet är normalt en gas, men blir en vätska vid endast fem bars tryck. Det går att med måttliga förändringar konvertera en dieselmotor till DME-drift. Därför kan drivlinor anpassade för DME i princip användas i alla typer av fordon som drivs med dagens dieselteknik. DME:s framtid DME har goda förutsättningar att bli ett väl spritt bränsle då det har andra användningsområden än fordonsbränsle. Exempelvis används bränslet i hushåll och industrier och som drivgas i sprayflaskor. Det som är avgörande är de lokala förutsättningarna för tillverkningen och distributionen av själva bränslet. DME är närbesläktat med gasol (LPG) och det är troligen på denna typ av marknader som DME snabbast kan få genomslag. Det kommer därför krävas att aktörer både inom och utanför transportindustrin samverkar för att DME skall bli ett viktigt bränsle i framtiden. Volvokoncernen ser DME som ett av huvudspåren när det gäller omställningen till alternativa bränslen. 5 bar DME tank 9 bar 12 bar Lastbilsdäck Bromssystem 200 bar Gastank CNG/biogas DME är ett bränsle som blir flytande vid relativt lågt tryck. Både däck och bromssystem på ett fordon har exempelvis högre tryck

8 YBRIDER DE MÅNGA MÖJLIGETERNAS DRIVLINA En hybriddrivlina utnyttjar på ett sinnrikt sätt fördelarna hos olika typer av motorer och energilagringssystem. Exempel på detta är att hybridmotorn kan ta tillvara på inbromsningsenergin som sedan kan användas för att accelerera fordonet. Volvokoncernen anser att hybridtekniken är en av de mest lovande och konkurrenskraftiga lösningarna för tyngre fordon. Maximalt vridmoment Dieselmotor Elmotor El- och dieselmotor Varv/min ybriden kan kombinera elmotorns och dieselmotorns vridmoment på ett optimalt sätt. Bästa kombinationen av el- och dieselmotorn Den mest omtalade hybriden för tunga fordon är kombinationen av dieselmotorn och elmotorn. I denna hybrid kan exempelvis elmotorns maximala vridmoment utnyttjas vid start och acceleration för att sedan använda dieselmotorns kraft vid högre fart. Denna teknik ger lägre ljudnivå och bränsleförbrukning samt helt emissionsfri framdrivning när fordonet enbart drivs med hjälp av elmotorn, vilket är viktigt för fordon i främst stadstrafik. Drivlina med stor flexibilitet Fordon som har en hög frekvens av start och stopp och som på så sätt kan utnyttja inbromsningsenergin lämpar sig allra bäst för hybriddrivlinor. Exempel på detta är naturligtvis bussar, sopbilar och distributionsfordon av olika slag som främst rör sig i stadstrafik. Även för anläggningsmaskiner fungerar hybridlösningen, här kan exempelvis en elmotor driva fordonets hydraulsystem. Det finns olika typer av hybrider och olika grader av hybridisering. Mikrohybrider som driver huvudmotorns hjälpsystem kan få ned bränsleförbrukningen i alla typer av fordon. Med en så kallad fullhybrid kan man generera effekt till hjälpsystemen, assistera dieselmotorn vid framdrivning samt ta tillvara på energin från inbromsningen. ybridens framtid Batteriet är en kritisk del i en hybridlösning där livslängden och vikten är avgörande för priset på batteriet. Volvokoncernen tar aktiv del i utvecklingen av nya effektiva batterier, bland annat i det intressanta Effpower-projektet. är utvecklas ett nytt batteri som har lovande potential både vad gäller just pris och livslängd. Volvokoncernen har lång erfarenhet när det gäller utveckling av hybriddrivlinor. Första konceptfordonet kom redan 1994 och kallades ECT (Environmental Concept Truck) och drevs med en gasturbin i kombination med en elmotor. Genom hybridteknologin lär vi oss att hantera olika system i samverkan, men också att hantera olika framtida tekniker såsom exempelvis bränsleceller. Den bränslebesparande hybridtekniken blir ett alltmer intressant alternativ när priset på traditionella bränslen ökar. Mikrohybrid Mycket liten effekt från elmaskin (elmotor/ generator) och batteri. Elmaskinen tar tillvara på energin från inbromsningen och genererar effekt till hjälpsystemen som klimatanläggning och fläktar. Mild hybrid Liten effekt från elmaskin och batteri. Elmaskinen tar tillvara på energin från inbromsningen och genererar effekt till hjälpsystemen som klimatanläggning och fläktar samt kan assistera något vid framdrivning. Fullhybrid Större effekt från elmaskin och batteri. Elmaskinen tar tillvara på energin från inbromsningen och genererar effekt till hjälpsystemen som klimatanläggning och fläktar samt assisterar dieselmotorn vid framdrivning

9 BRÄNSLECELLER EXTREMT REN ENERGIOMVANDLING Bränslecellen kan bli framtidens kraftkälla för tunga fordon. I ett första steg kan bränslecellen användas för att driva hjälpsystem, men på längre sikt kan den bli den huvudsakliga kraftkällan i fordonet. Tekniken innebär att man omvandlar kemisk energi till elektrisk energi. Bränslet till bränslecellen utgörs vanligtvis av väte och syre och avgaserna består endast av vatten. Exempel på hjälpsystem i ett fordon Klimatanläggning Kylfläktar Tryckluftsystem Styrservo ydraulsystem Inga emissioner Energiomvandlingen i en bränslecell är extremt ren, därför slipper man problem med emissioner som partiklar, kväveoxider och koldioxid. Inom en nära framtid kan man använda den ström som alstras i en bränslecell för att driva de hjälpsystem i ett fordon som idag drivs av dieselmotorn. På så sätt kan man minska bränsleförbrukningen och därmed också koldioxidutsläppen. Tyst energiomvandling Ett intressant exempel är användning av bränsleceller som en del i en mikrohybridlösning. En APU (Auxillery Power Unit) kan utnyttjas för att generera kyla och värme samt driva fläktar och andra elsystem som behövs för förarkomfort och last. På så sätt kan tomgångskörningen reduceras kraftigt. Ytterligare en fördel med bränsleceller är att omvandlingen av kemisk till elektrisk energi är helt ljudlös. Bränslecellens framtid Att framställa, transportera och lagra vätgas på ett effektivt sätt är avgörande för bränslecellens framtid. Om år kanske bränslecellsystemen är så effektiva att de går att använda för framdrift av tunga fordon i större skala. På sikt är tekniken med bränsleceller även intressant för båtar, flygplan och andra mobila enheter där det krävs en kompakt och miljöanpassad kraftförsörjning. Volvokoncernen anser att bränslecellstekniken är mycket intressant för framtiden och vi arbetar med utveckling av bränsleceller för olika applikationer. VÄTGAS e - e - e - e O 2 Reaktion i en bränslecell. 2 O VATTEN LUFT 16 17

10 Tillsammans kommer vi närmare lösningen Volvokoncernen står väl rustad för att möta framtidens miljö- och energiutmaningar. På kort sikt gäller det att ytterligare öka energieffektiviteten hos våra befintliga drivlinor. Därefter måste vi lösa koldioxidproblemen och knappheten på energi genom att använda alternativa bränslen på befintliga drivlinor för att på sikt ta fram helt nya sådana. Volvokoncernen är en aktiv part i detta arbete. Det finns ännu fler vägar Vi har redovisat några av de möjliga lösningar som finns och som Volvokoncernen arbetar med när det gäller bränslen och drivlinor för tunga fordon. Naturligtvis finns det fler alternativa bränslen, såsom exempelvis vätgas, metanol och etanol. Vårt utvecklingsarbete kommer även fortsättningsvis präglas av stor öppenhet, där vi ständigt utvärderar nya alternativ och deras potential. Samarbete med helt nya aktörer Nya bränslen och distributionskanaler kommer att ställa stora krav på dagens tillverkare och distributörer, men också ge affärsmöjligheter för nya aktörer. Skogsbrukare blir plötsligt leverantörer av råvaror till olika typer av bränsle, reningsverken tillverkar biogas och cellulosaindustrin kan omvandla svartlut till DME. Det är dock först när dagens och morgondagens aktörer samverkar som vi kan börja se lösningarna på miljö- och energifrågorna. Samhällets aktörer måste samverka Miljö- och energiutmaningarna resulterar också i en teknologisk utmaning. Det kommer att krävas andra tankesätt än de invanda, det kommer att krävas människor med helt nya kompetenser. Vi står inför ett paradigmskifte, behovet på resuser kommer att vara enormt. Volvokoncernen står beredd att ta sin del, men för att nå framgång behövs samverkan och stöd från transportbranschen, myndigheter och regeringar. 18

11 AB Volvo (publ) SE Göteborg, Sweden Phone Ref No , Svensk