Klimatsmartare bilar och bränslen ett försf rsök k att bringa reda bland möjligheter och begränsningar med olika bränslen och fordonstekniker. Koldioxidkoncentration i atmosfären och temperatur över Antarktis de senaste 400 000 åren från the Vostok Ice Core År 2100: c:a 700 ppm Maria Grahn Fysisk resursteori, Energi och Miljö, Chalmers År 2005: 381 ppm Koordinator CEC-plattformen Transportsystem och Infrastruktur Källa: www.ipcc.ch De tre stora strategierna vi har för f r att minska CO 2 -utsläppen 1) Använda nda mindre energi 2) använda nda annan energi 3) fånga f in och lagra CO 2 Vad kan vi göra g i transportsektorn? Politiker skriver att det är nödvändigt att redan nu bryta den nuvarande trenden med ökande utsläpp av koldioxid från vägtransportsektorn. Detta kan ske genom: energieffektivare fordon (ex. hybrider) val av energieffektivare trafikslag (ex. tåg vs flyg, cykel/kollektivtrafik vs bil) en transportsnål bebyggelsestruktur fortsatt introduktion av förnyelsebara drivmedel. Källa: Regeringens proposition "Moderna transporter" (2005/06:160) 1
Alternativa drivmedel Biodrivmedel, el och vätgasv Alternativ till oljebaserad bensin och diesel Biomassa Kol Naturgas Flytande bränsle Etanol, Metanol, FTdiesel, RME, DME Gasformigt bränsle Metan, DME Elbil (bränslecell) solenergi, vindkraft, vattenkraft mm RÅVARA Vätgas El ENERGIBÄRARE Elbil (plugg-in) FORDON 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 Förbränningsmotor Fischer- Tropsch Diesel DME (Dimetyleter) Metanol Metan Etanol RME (Rapsmetylester) ENERGIBÄRARE Dilemman med biomassa 2
Biomass plantations Konkurrens om mark, dessutom Biomassa önskas till annat än transportbränslen nslen Kan till relativt låg kostnad ersätta fossila bränslen i kemikalie,, el-, värme- och transportsektorn. Hur stor är potentialen? Dagens användning ndning av biomassa för energi är ca 25 EJ. Mängden bioenergi beror till stor del påp mängden tillgänglig åker- och betesmark 520 Mha (Tot mark 2 Gha) 730 Mha (Tot mark 2 Gha) 140 Mha (Tot mark 0.3 Gha) Västeuropa 1290 Mha (Tot mark 3.4 Gha) Total markareal ~13 Gha Total åker och betesmark ~4,85 Gha Ca 0.5 Gha för bioenergi? 360 Mha (Tot mark 1.9 Gha) Ryssland + Östeuropa 730 Mha (Tot mark 1.6 Gha) 620 Mha (Tot mark 1 Gha) 460 Mha (Tot mark 0.8 Gha) 500Mha*10ton/ha*20GJ/ton = 100EJ Plus ca 100 EJ bio-restflöden? Biomassapotentialen stor men räcker inte till att ersätta all användning ndning av fossila bränslen nslen. Biomassa lätt och relativt billigt att odla. Men Tänk om vi gör fel 3
Vissa ingrepp i naturen kan vara svåra att återställa Torvmark som dikas ur börjar b att oxidera (sjunka) och släpper under tiden ut metan och koldioxid Sydostasien har inte haft istid, torvlagren kan vara över 10 m Corn growing on tropical peat En del biodrivmedelsanläggningar använder nder fossila bränslen i processen i värsta v fall kan mer växthusgaser v släppas ut under framställningsprocessen än n vad som skulle släppas ut om bilarna använde nde bensin/diesel Hur ska vi veta att det biodrivmedel vi tankar är r bättre b ur klimatsynpunkt än n bensin/diesel? Miljömärkning är r påp gång 4
Flexi-fuel har en motor och en bränsletank (t.ex. förbrf rbränningsmotor som går g r påp alla blandningar av etanol och bensin) Volvo V50 1.8 Flexifuel Exempel påp miljöbilar Volkswagen Golf Variant 2.0 Bi-fuel har en motor och två bränsletankar (t.ex. förbrf rbränningsmotor som går g r påp både metan och bensin) Bränslesn nslesnåla la bilar Peugeot 107 Bensin 0,46 liter/mil El-bilar Teslamotors Hybridfordon har två motorer (t.ex. förbrf rbränningsmotor och elmotor) Plug-in hybrider Vätgasbilar Toyota Prius Volvo C30 BMW Koldioxidutsläpp från n personbilar Bränslesn nslesnåla la bilar en viktig pusselbit speciellt för f Sverige g CO2/km 230 220 210 200 190 180 170 Sweden Germany EU-15 160 150 140 Portugal 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 EU-mål (CO 2 ) 130 g/km 2012 5
Bränslef nsleförbrukning för f r nya personbilar för f r olika inregistreringsår,, baserat påp biltillverkarnas uppgifter BENSIN SWE TOT SWE BENSIN EU-15 DIESEL SWE TOT EU-15 DIESEL EU-15 Bränsleförbruk ningen och därmed CO 2 - utsläppen från svenska bilar skulle kunna halveras. Från ca 0.8 lit/mil till ca 0.4 lit/mil Vätgas och bränsleceller Källa: Vägverkets rapport Bilarna blir snålare men betydligt mer krävs för att nå klimatmål, 2007-03-13 Hydrogen (H 2 ) - fuel 2H 2 Non-utilized hydrogen (H 2 ) Anod: 2H 2 4H + + 4e Katod: O 2 + 4H + + 4e 2H 2 O Total: 2H 2 + O 2 2H 2 O Oxygen (O 2 ) from the air O 2 Heat (85 O C) Emissions: Air and water vapor 2H 2 O Tre barriärer rer för f r storskalig användning ndning av vätgas v och bränsleceller Storskalig CO 2 -neutral vätgasframstv tgasframställning - Solceller dyra och/eller innehåller sällsynta s metaller - Förgasning av biomassa och CO 2 -lagring (vid förgasning av kol) ej ännu kommersiellt färdiga f tekniker Lagring i fordon ej löst, l dyr distribution Bränsleceller dyra, kort livslängd och/eller innehåller sällsynta metaller Anode Proton conducting membrane Cathode Adapted from: Scientific American 6
Batterier har utvecklats de senaste åren En bil med PHEV-batterier förväntas kunna köra k 65 km i batteridrift. I sås fall kan 65%-85% (beroende påp region) av den dagliga körstrk rsträckan köras k påp el Elektricitet i transportsektorn Sources: The figure is produced by Ichiro Sugioka Volvo California DataUS: US Census Bureau, Sweden: Chalmers, Japan and EU: Michael Tamor at Ford RIC. Möjlighet att inkludera CSP (concentrated solar power) dvs sol-el som är billigare än solcellsel och som ej begränsas av intermittensskäl Energisystemmodell GET-R R 7.0 analyserar bl.a. bränsleval i transportsektorn för f r att minska CO 2 - utsläppen till lägsta l kostnad Ny pågånde studie analyserar el i transportsektorn supply biomass hydro wind solar nat. gas oil coal nuclear energy conversion system Carbon cycle model CO 2 CO 2 transportation system and technologies CO 2 Storage (fossil and biomass) demand electricity transportation heat ELECTRICITY PETROLEUM PRODUCTS HYDROGEN NATURAL GAS METHANOL (a proxy for all synthetic fuels e.g. Fischer- Tropsch Diesel and DME) Tre nya fordonstyper är inkluderade HEV PHEV BEV (utöver ICE och FC) CSP Concentrated solar power Nevada, 64MW California, Mojave Desert 1. The solar tower is 115m tall and surrounded by 600 steel reflectors (heliostats). 2. The receiver converts concentrated solar energy into steam. 3. Steam is stored in tanks and used to drive turbines. Spain, Seville, currently 11 MW (600 mirrors) but will be expanded. Spain, Granada, 50MW Incl. high temperature thermal storage system utilizing molten salt to extend the daily electricity generation to over 12 hours in winter and up to 20 hours in summer Spain s policy: 200 MW of solar thermal electricity. 7
Sammanfattning transportsektorn Det finns många m alternativa drivmedel och tekniklösningar. Tre huvudgrupper: Biodrivmedel, el, vätgasv Det finns en hel del dilemman. Biodrivmedel begränsas av mark- och vattentillgång. ng. Om varken vätgas-bränsleceller eller el-batterier blir storskaligt tillgängliga, till tillräckligt låga l kostnader, återstår r endast biodrivmedel för f r att kunna nån nära noll-utsl utsläpp i transportsektorn. För r tidigt att välja v (eller välja v bort) huvudgrupp. Oavsett drivmedel viktigt med energisnålare bilar. Avslutande favoritklipp Audi Q7 - Miljöbil? Ett klipp från DN 1 september 2007: Tyska Audi har gjort en miljöversion av den stora stadsjeepen Q7 "Hybrid betyder att bensinmotorn,, i detta fall en V6 på 3,2 liter och 280 hästkrafter, kompletterats med en elmotor.. " "Hybridpaketet väger 140 kilo. Det har drivit upp bilens vikt till ca 2,5 ton" GP 2007-10-05 Positivt! Bränslesnålhet har blivit ett säljargument. Till och med för BMW "Räckvidden med eldrift är ca två kilometer" "...en kraftig minskning av förbrukningen med 23 procent till 9,9 liter/100 kilometer i blandad körning." 8