Alternativa drivmedel ett försök att bringa reda bland möjligheter och begränsningar med olika drivmedel och tillhörande fordonstekniker.

Transkript

1 Alternativa drivmedel ett försök att bringa reda bland möjligheter och begränsningar med olika drivmedel och tillhörande fordonstekniker. Maria Grahn Fysisk resursteori, Energi och Miljö, Chalmers Koordinator Chalmers styrkeområde Energi Transportsystem och Infrastruktur, i Chalmers styrkeområde Transport sustainable vehicle technologies och i f3 svenskt kunskapscentrum för förnybara drivmedel.

2 Alternativ till oljebaserad bensin och diesel Maria Grahn 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

3 Alternativa transportbränslen från biomassa Maria Grahn 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 H2) Rötning Biogas bildas Jäsning av socker Pressning och esterisering OMVANDLINGSPROCESSER Elektricitet Vätgas Fischer- Tropsch Diesel DME (Dimetyleter) Metanol Metan Etanol FAME tex RME (Rapsmetylester) ENERGIBÄRARE

4 Utmaningar bioenergi 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 Bioenergiodlingar oftast bra, men vissa plantager ökar risken för förlust av biodiversitet vissa marker kan ge stora utsläpp av växthusgaser.

5 Vätgas, bränsleceller, el och batterier

6 Fördelar vätgas, bränsleceller, el och batterier Det finns många sätt att producera el och vätgas med låga CO 2 -utsläpp Konkurrerar oftast inte med matproduktion. Bränsleceller och batterier har Hög omvandlingseffektivitet. Inga eller låga lokala utsläpp från fordonen (endast vattenånga vid användning av H 2 i bränslecell)

7 Utmaningar för storskalig användning av vätgas och bränsleceller Storskalig CO 2 -neutral vätgasframställning Kostsam H 2 -distribution Lagring av H 2 i fordon komplicerat, Bränsleceller fortfarande dyra Förbättringar önskas när det gäller produktionskostnader, livslängd och minskat behov av sällsynta metaller

8 Utmaningar för storskalig användning av batterier och el Maria Grahn Storskalig CO 2 -neutral elproduktion Batterier fortfarande dyra Förbättringar önskas när det gäller; kapacitet, effekt, livslängd, säkerhet, miljöpåverkan och produktionskostnader.

9 Biodrivmedel, el eller vätgas i framtida fordon? Några resultat från en kostnadsminimerande global energisystemmodell (GET) More details in the full study published in ES&T: Grahn M, Azar C, Williander MI, Anderson JE, Mueller SA and Wallington TJ (2009). Fuel and vehicle technology choices for passenger vehicles in achieving stringent CO 2 targets: connections between transportation and other energy sectors. Environmental Science and Technology 43(9):

10 Million cars Million cars Million cars Maria Grahn Kostnadseffektiva val av drivmedel och fordonstekniker vid en viss uppsättning antaganden C) Passenger vehicle fleet Battery cost: $300/kWh A) Passenger vehicle fleet Battery cost: $450/kWh H2.FCV GTL/CTL.PHEV PETRO.PHEV PETRO.HEV PETRO.ICEV NG.ICEV H2.FCV H2.ICEV PETRO.HEV PETRO.ICEV NG.ICEV H2.ICEV E) Passenger vehicle fleet Battery cost: $150/kWh CTL/GTL.PHEV BTL.PHEV H2.FCV H2.ICEV PETRO= Gasoline/Diesel BTL= biofuels CTL= fuels based on coal GTL= fuels based on natural gas NG= Natural gas H2= Hydrogen ICEV= Internal Combustion engine FCV= Fuel cell vehicle HEV= Hybrid electric vehicles PHEV= Plug-in electric vehicles 2000 PETRO.PHEV 1000 PETRO.ICEV

11 Generella insikter drivmedel 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 Storskalig användning av 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 (kanske tekniska problem vi ej ser idag) återstår endast biodrivmedel för att kunna nå nära noll-utsläpp i transportsektorn. Vilka drivmedel och fordonstekniker som kommer att dominera i framtiden är en öppen fråga. Viktigt! CO 2 kan minskas med mer energisnåla fordon (oavsett drivmedel).