Klimatsmartare bilar och bränslen ett försök att bringa reda bland möjligheter och begränsningar med olika bränslen och fordonstekniker.

Transkript

1 Klimatsmartare bilar och bränslen ett försök att bringa reda bland möjligheter och begränsningar med olika bränslen och fordonstekniker. Maria Grahn SP systemanalys Chalmers, Energi och Miljö Koordinator Chalmers Energicentrum Transportsystem och Infrastruktur

2 Vad kan vi göra i transportsektorn? Utsläppen av koldioxid från vägtransportsektorn kan minskas genom: energieffektivare fordon (ex. el-hybrider, energisnålare fordon) val av energieffektivare trafikslag (ex. tåg vs flyg, cykel/kollektivtrafik vs bil) en transportsnål bebyggelsestruktur fortsatt introduktion av förnyelsebara drivmedel.

3 Alternativa drivmedel

4 Alternativ till oljebaserad bensin och diesel Biomassa Kol Naturgas Flytande bränsle Etanol, Metanol, FTdiesel, RME, DME Gasformigt bränsle Metan, DME ICEV, HEV Förbränningsmotor och hybridbilar FCV Bränslecellsfordon solenergi, vindkraft, vattenkraft mm RÅVARA Vätgas El ENERGIBÄRARE PHEV, BEV Plug-in-hybrider och batterifordon FORDON

5 Alternativa transportbränslen nslen från n biomassa Cellulosa & Lignin Skog, skogsplantage, svartlut Stärkelse Spannmål, vete, korn, majs mm Socker Olja Raps, solrosfrön Restflöden från skogsbruk, jordbruk och övr. samhället Sågspån, halm, sopor, slam, slakteriavfall, gödsel BIOMASSA Förbränning Förgasning Syntesgas bildas (CO och H 2 ) Rötning Biogas bildas Jäsning av socker Pressning och esterisering OMVANDLINGSPROCESSER Elektricitet Vätgas Fischer- Tropsch Diesel DME (Dimetyleter) Metanol Metan Etanol RME (Rapsmetylester) ENERGIBÄRARE

6 Dilemman med biomassa Konkurrens om mark Energi, mat, skydd av känsliga ekosystem Många industrisektorer önskar bioenergi Biomassa kan till relativt låg kostnad ersätta fossila bränslen i kemikalie, el-, värme- och transportsektorn. Räcker inte till alla Biomassapotentialen stor men räcker inte till att ersätta all användning av fossila bränslen Bioenergiplantager är oftast bra, men tänk om det blir fel

7 Vissa ingrepp i naturen kan vara svåra att återställa

8 Torvmark som dikas ur börjar att oxidera (sjunka) och släpper under tiden ut metan och koldioxid Majsodling på tropisk torvmark Sydostasien har inte haft istid, torvlagren kan vara över 10 m

9 En del biodrivmedelsanläggningar använder nder fossila bränslen i processen i värsta fall kan mer växthusgaser släppas ut under framställningsprocessen än vad som skulle släppas ut om bilarna använde bensin/diesel

10 Vätgas och bränsleceller FCVs

11 Anod: 2H 2 4H + + 4e Katod: O 2 + 4H + + 4e 2H 2 O Total: 2H 2 + O 2 2H 2 O Hydrogen (H 2 ) - fuel Oxygen (O 2 ) from the air O 2 2H 2 Heat (85 O C) Non-utilized hydrogen (H 2 ) Emissions: Air and water vapor 2H 2 O Anode Proton conducting membrane Cathode Adapted from: Scientific American

12 Fördelar vätgas v och bränsleceller Många sätt att producera vätgas Elektrolys av vatten (med elektricitet) Ångreformering av naturgas Förgasning av kol, olja eller biomassa Bränsleceller Hög omvandlingseffektivitet. Låga lokala utsläpp från avgaserna (endast vatten-ånga vid användning av H 2 )

13 Tre barriärer rer för f r storskalig användning ndning av vätgas v och bränsleceller Storskalig CO 2 -neutral vätgasframställning Solceller dyra och/eller innehåller sällsynta metaller Vindkraft kräver stora arealer Förgasning av biomassa ännu ej kommersiellt färdig teknik Fossil energi med CO 2 -lagring ännu ej kommersiellt färdig teknik Lagring i fordon ej löst, dyr distribution Bränsleceller dyra, kort livslängd och/eller innehåller sällsynta metaller

14 Elektrifierad drivlina HEVs, PHEVs, BEVs

15 Fördelar el och batterier Många sätt att producera el med låga CO 2 - utsläpp. Konkurrerar oftast inte med matproduktion. Batterier Hög omvandlingseffektivitet. Inga lokala utsläpp

16 Barriärer rer för f r storskalig användning ndning av batterier och el Storskalig CO 2 -neutral elproduktion Batterier fortfarande dyra och har kort livslängd Förbättringar behövs när det gäller; kapacitet, effekt, livslängd, säkerhet, miljöpåverkan och produktionskostnader.

17 Generella insikter Det finns många alternativa drivmedel och tekniklösningar. Tre huvudgrupper: Biodrivmedel, el, vätgas Det finns en hel del dilemman. Biodrivmedel finns redan på marknaden, relativt billigt alternativ, möjligt att producera i de flesta länder, kan blandas i befintlig infrastruktur och kan efter små justeringar användas i dagens fordon. men Biodrivmedel begränsas av mark- och vattentillgång samt dras med risken för stigande matpriser och tveksamt hållbara odlingssätt men Om varken vätgas-bränsleceller eller el-batterier blir storskaligt tillgängliga, till tillräckligt låga kostnader, återstår endast biodrivmedel för att kunna nå nära noll-utsläpp i transportsektorn. Svårt att uttrycka starka åsikter om framtidens utveckling av drivmedel och fordonstekniker. Oavsett bränsle är energisnåla motorer en mycket viktig pusselbit för att minska CO 2 -utsläppen.