Strategisk satsning El-vägar

Strategisk satsning El-vägar Befria de tunga lastbilstransporterna från beroendet av fossila drivmedel

Innehållsförteckning 1. Sammanfattning... 3 2. Bakgrund... 3 3. Syfte med den strategiska satsningen... 4 4. Beskrivning av den strategiska satsningen... 4 5. Genomförande... 8 6. Förväntat resultat... 9 7. Bidrag till FFI-mål... 9 8. Budget... 10 FFI Fordonsstrategisk Forskning och Innovation www.vinnova.se/ffi 2

1. Sammanfattning Elvägar gör det möjligt att befria de tunga vägtransporterna från beroendet av fossila drivmedel. Elvägar minskar energianvändningen och kan utnyttja befintlig infrastruktur. Elvägar har också visat på både samhälls- och företagsekonomiska potentialer. Denna strategiska satsning innebär ett djupt samarbete mellan fordons- och elvägsindustri, myndigheter och akademi. Kärnan i satsningen är uppbyggnaden av 2-3 forskning- och innovationsgrupper (FoI-grupper) som i samverkan, men under relativt stor självständighet kan arbeta med elvägsfrågor. Grupperna kommer att ta fram kunskap som är nödvändig för den fortsatta utvecklingen av elvägssystem, främst i Sverige men även i ett internationellt perspektiv. Grupperna kommer också att vara stöd åt, och hämta kunskap och utvecklingsfrågor ur de demonstratorer för elvägar som nu startats och genomförs de närmaste åren. Den tekniska utvecklingen av elfordon och elvägssystem är exkluderad och förutsätts finansieras via industrin och FFIs ordinarie programråds verksamheter. Fokus för satsningen är i stället tydligt horisontell och systemorienterad; finansieringsfrågor, strategier för införande, affärsmodeller, samhälls- och företagsekonomiska effekter, miljöeffekter, drift och underhållsfrågor kopplade till väginfrastrukturen, juridik och regelverk samt internationellt samarbete. Det vill säga att bygga upp det eko-system som industri och myndigheter behöver för att utveckla fordonssystem och realisera elvägar i Sverige. De förväntade resultaten kommer att var underlag för både fordonsindustrins, myndigheternas men även politikernas bedömning av den miljö- och transportekonomiska potential och de affärsmöjligheter som elvägarna erbjuder. Resultaten kommer också att stimulera kundledet, transportköparna och andra som måste investera och förändra sin verksamhet för att fullt ut kunna dra nytta av elektrifieringen. Ambitionen i projektet är också att lägga grunden till att FoI-grupperna bygger en plattform för ett svenskt kunskapscenter inom elvägsområdet. 2. Bakgrund Den tunga vägbundna godstrafiken står för ca 25 procent av vägtransportsystemets energianvändning 1 och i stort sett motsvarande utsläpp av koldioxid. Riksdagen har fattat ett beslut om en fordonsflotta som är oberoende av fossila drivmedel år 2030. I FFF-utredningen konstateras att elvägar bär en potential för minskat beroende av fossila drivmedel. Inom Forum för transportinnovationer har den tunga vägtrafikens beroende av fossila drivmedel lyfts fram som ett strategiskt område. Men i dagsläget är varken elvägar eller någon annan teknisk lösning tillräckligt väl utvecklad och testad för att kunna användas reguljärt. Det offentligt finansierade svenska vägnätet är nästan 15 gånger så långt som motsvarande järnvägsnät. Kapaciteten på vägnätet är generellt sett god. Vägnätet når så gott som överallt i Sverige. Järnvägen och sjöfarten når endast en mindre del av godstrafikens destinationer. På vägarna går därför ca 85 procent av den godsmängd som transporteras inom Sverige. 2 Under de närmaste decennierna kan dessa förhållanden endast ändras marginellt. Järnvägsnätets kapacitet är begränsad. Att bygga ut järnvägsnätet är en långsam och 1 Fossilfrihet på väg; SOU 2013:84 2 Godsflöden i Sverige, Trafikanalys 2012:8 FFI Fordonsstrategisk Forskning och Innovation www.vinnova.se/ffi 3

mycket kostsam process. Att öka järnvägens kapacitet för godstrafik med 50 procent till 2050 (främst långa tåg) har schablonberäknats till 46 miljarder kronor. 3 Ökad kust- och inlandssjöfart kommer endast att beröra begränsade delar av godstrafiken. Vägnätet kommer således att förbli stommen i det svenska godstransportsystemet inom överskådlig tid. Just därför är det så oerhört viktigt att den vägbundna godstrafiken minskar sin energiförbrukning och sin miljöpåverkan. 3. Syfte med den strategiska satsningen Flera initiativ har tagits inom elvägsområdet. KTH skrev redan under 2012 ett förslag till forskningsprogram inom området 4. Inom FFI-satsningen FIFFI (Fordon och Infrastruktur inom FFI) var elvägar ett av områdena som adresserades och projekt har också genomförts inom området. Forum för Transportinnovationer har tagit fram stommen till en färdplan och Trafikverket har tillsamman med Energimyndigheten och VINNOVA drivit en 2-årig process som resulterat i att två demonstratorer inom elvägsområdet finansierats tillsammans med berörd industri. Elvägssatsningens övergripande syfte är att vidareutveckla, komplettera, kvalificera och utvärdera elvägskoncept. Bl.a utifrån den färdplan som myndigheter och industri tagit fram tillsammans inom Forum för Transportinnovationer 5, men också utifrån kunskap och de behov som uppstår i samband med de elvägsdemonstratorer som Trafikverket, Energimyndigheten och VINNOVA finansierar tillsammans med industriella aktörer. Elvägssatsningen bidrar därmed till att främst den tunga godstrafiken kan befrias från sitt beroende av fossila drivmedel och riksdagens mål med en fossilfri fordonsflotta kan bli möjligt att nå till 2030. 4. Beskrivning av den strategiska satsningen Att minska den tunga trafikens användning av fossila drivmedel kan ske på tre sätt. Det går att ersätt dem med förnybara bränslen, men en ganska allmän bedömning är att konkurrensen om förnybara bränslen kommer att öka och att de sannolikt behövs bättre inom flyg- och sjöfart. Trafikverket arbetar längs två utvecklingslinjer när det gäller de tunga fordonen. High Capacity Transports (HCT) är ett transportkoncept där, för lämpliga transporter, mindre fordon ersätts med större och energianvändning och motsvarande utsläpp av koldioxid minskas med mellan 10 och 28 procent per fraktat ton eller volym gods 6. Elvägar är det andra konceptet där potentialen förmodligen är ännu större. Preliminära beräkningar visar på både samhällsekonomiska och företagsekonomiska vinster. Nyttan med elektrisk vägar är flerfaldig: Elvägar minskar energianvändningen. Elvägar minskar CO2-utsläppen. Elvägar är en ekonomisk gynnsam lösning då den utnyttjar befintligt infrastruktur (steg 3 lösning). 3 Godstrafik på järnväg åtgärder för ökad kapacitet på lång sikt, O Fröjdh KTH 2013, 4 Förstudie program för forskning rörande eldrivna godstransporter på väg, KTH 2012, H Ingvarsson, S Östlund 2 5 Elektrifiering av vägtransporter, M Henke m.fl 2014 6 Årsrapport High Capacity Transport 2014, Helena Kyster Hansen m.fl. FFI Fordonsstrategisk Forskning och Innovation www.vinnova.se/ffi 4

Elvägar har både samhällsekonomiska och företagsekonomiska potentialer Elvägar kan skapa ett nytt nationellt kunskapsområde och industrigren. Hittills har elvägstankarna främst fångat intresset hos tillverkare av tunga fordon; lastbilar och bussar. För personbilar och distributionsfordon finns idag kommersiellt tillgängliga tekniska lösningar (HEV, PHEV etc) som i olika grad gör dem oberoende av fossila drivmedel. Mycket av den tekniska utvecklingen av olika elvägskoncept bedrivs inom industrin, bl.a med stöd genom FFI7. Denna utveckling är kostsam och resultatet är ofta proprietär och därmed endast kopplat till ett elvägskoncept. Likaså kommer olika elvägsteknikers funktionalitet att testas i samband med de demonstratorer som nu startats. Men det finns också behov av kunskap som är generell. Både för framtida leverantörer av produkter och tjänster, men även i brukarledet av elvägar. För att en elvägssatsning ska kunna hållas inom en rimlig budget, och för att resultatet ska komma många olika aktörer till nytta, så avgränsas satsningen från den proprietära tekniska utvecklingen. Detta innebär att satsningen blir horisontell och systemorienterad till sin karaktär. Följande områden adresseras i denna satsning. Kraftförsörjning En omfattande elvägstrafik kommer att påverka främst distribution, men även produktion av el. Elektrifiering innebär att energiåtgången per fordonskilometer mer än halveras. När den tunga godstrafiken längs de stora transportlederna, som står för ca 2/3 av det vägbundna transportarbetet 8, elektrifieras kan energianvändningen minska med ca 10 TWh 9 per år. Samtidigt innebär det att upp mot 5 TWh el behöver tillföras. Hur ska försörjningssystemet designas och dimensioneras? Frågan är både teknisk och affärsmässig. Kan elvägar ha en positiv effekt på nätet, t.ex för laststyrning eller genom laddning av batterier och återmatning av ström från fordon i nedförsbackar? Också kunskaper om hur elanvändningen förändras lokalt och över tiden kan bidra till att bygga övergripande modeller för användning och distribution av el. Miljöeffekter Potentialen för minskning av koldioxidutsläpp är tämligen välkänd utifrån antagande om trafikmängder där dieseldrivna lastbilstransporter ersätts med eldrivna. Däremot finns inga bra jämförelser med godståg. De schabloniserade beräkningar som finns behöver kvalitetssäkras och tillämpas i faktiska fall där specifik energianvändning och utsläpp av CO2 jämförs från dörr till dörr i olika logistiska upplägg (bil/järnväg i olika kombinationer). Även de lokala miljöeffekterna av elvägar är i stort sett okända. I vilken mån minskar buller, kan släpljud från kontakter vi konduktiv överföring bli ett bullerproblem? Kan även partiklar som frigörs vid slitage mellan kontaktdon bli ett problem för luftkvaliteten? Hur stora blir elektriska och magnetiska fälten runt elvägarna i praktiken? I vilken omfattning 7 Utvecklingen inom bl.a Slide-in-projektet (Volvo och Scania m.fl) respektive Elways AB. 8 Godstransportdelegationen, 2004 9 WSP, 2013, Elektrifierade vägar för tunga godstransporter - underlag till färdplan FFI Fordonsstrategisk Forskning och Innovation www.vinnova.se/ffi 5

kommer eldrift att minska miljöpåverkan vid fordonsservice, då det elektriska systemet har mycket få förslitningsdetaljer som behöver bytas jämfört med dagens lastbilar. Konstruktion, drift och underhåll av elvägar. Frågan är dels allmän, men också beroende av vilket elvägssystem som ska driftas och underhållas. Beroende på vilket system som väljs förändras vägens konstruktion, dess skydd, hållfasthet eller täthet. Detta kan resultera i sättningar och frostsprängningar. Olika elsystem påverkar också vägens sidoområden på olika sätt. Det mesta tyder på att olika elvägssystem kan fungera samtidigt, men i olika applikationer. Därför behöver drift- och underhållsmetoder och maskinpark utvecklas för olika system och i samverkan mellan de olika systemen för att hitta rimliga drift- och underhållsnivåer och standarder. Andra frågor är metoder för att undvika den ökade kanalisering och spårbildning som förväntas. Både detta och elvägskonstruktionen och dess drift kan också ha effekt på trafiksäkerheten. Samhällsekonomiska effekter WSP konstaterar i sin utredning 10 att det främst är elektrifiering av vägtrafikens huvudstråk som kommer att ge samhällsekonomisk effekter. Både WSP och FFFutredningen 11 har i schablonberäkningar kommit fram till att mellan 900 och 1400 eldrivna fordon behöver trafikera en given sträcka för att det ska bli samhällsekonomisk lönsamt att elektrifiera den. Vilka stråk har den största potentialen? Här krävs nog en fördjupad studie om som kan skärskåda de transporter som går längs de olika stråken. Potentialen behöver beräknas stråk för stråk. Dels för del för att kunna göra rättvisande Cost-Benefit-Analyser men också för att kunna jämföra nyttan av elvägar med andra klimatåtgärder. Hur påverkas livskostnaden för infrastrukturen? Behöver investerings- och underhållsmodeller uppdateras? I och med att diesel fasas ut kommer också en del av skattebasen att utarmas och handelsbalansen att förändras. Vad innebär det? Hur påverkas t.ex paletten av statliga styrmedel och hur ska ett rättvist skattesystem utformas? Finansiering och strategier för implementering och nyttogörande Hittills har tankemönstren varit att det är staten eller en berörd kommun som ska förvalta elvägarna. Hur ska utbyggnaden finansieras? Alternativ finns; via statskassan, som en del av kommande nationell transportplan där infrastrukturkostnaderna betalas solidariskt via skattsedeln. Ett statligt engagemang kan också ske via ett investeringsbolag eller en investeringsfond. Ytterligare alternativ kan vara att privata konsortium får tävla om funktionsentreprenader och prissätta nyttjandet av vägen? Beroende på de villkor som elöverföringssystemen tillhandahålls under (köps, hyrs, licensieras etc), kan olika alternativ vara att föredra. Hur kan man designa ett PPP som hanterar elvägarna och de förändringar i pengaströmmar som följer med dem? Om en finansieringslösning innebär att elsystemet ägs av annan än infrastrukturhållaren uppstår också frågan om vem som ansvar för säkerhetsfrågor, drift och underhåll. 10 WSP 2013; Elektrifiering av tunga vägtransporter en bedömning av potentialen 11 Fossilfrihet på väg, SOU 2013:84 FFI Fordonsstrategisk Forskning och Innovation www.vinnova.se/ffi 6

Järnvägen byggdes först ut som slutna system av isolerade öar med trafik från ena änden till den andra. Mycket talar för att elvägar kan etableras på liknade sätt. Detta innebär att olika tekniker kan etableras parallellt och göra nytta som Stand-alonesystem. På sikt behöver dock val ske om vilka system som passar längs landsvägarna och vilka system som passar i städerna. Hur dessa möts och vilken betydelse det har för placering av hubbar är också en viktig frågeställning. Vilka underlag behövs för sådana val? Företagsekonomiska effekter Generella beräkningar av förtagsnytta har genomförts i samband med upphandlingen av demonstratorer. Beräkningarna har utgått från allmänna antaganden om trafikintensitet, godsmängder, fordons- och driftskostnader etc. Dessa visar ofta på god lönsamhet. Men kunskapen måste fördjupas utifrån faktiska användningsfall där både transportörer och varuägare engageras. Fallstudierna behöver behandla olika typer av gods, fordonsstorlekar och logistiska upplägg och vid olika trafikintensitet och transportarbete. Vad händer med transporter som förvänts gå både på elektrifierad och vanlig väg, hur påverkas logistik och fordonsutnyttjande? Även frågor om brukarnas behov av ny kompetens behöver beaktas. Både för framförande och service av fordonen, men också med tanke på de nya tjänster som kan komma att utvecklas i samband med elektriska vägar. Affärsmodeller, tillträde och betalsystem etc Bl.a beroende på finansieringsmodell behöver också affärsmodeller utvecklas. Hur ska de kostnader, risker och vinster som uppstår fördelas? De som tillhandahåller vägnätet, levererar elvägstekniken, fordonen och strömmen och de som använder systemet behöver fördela kostnader och nyttor mellan sig. Att bygga upp affärsmodeller för ett nytt system låter sig kanske inte göras som torrsim. De olika aktörernas inställning till frågan behöver undersökas och förutsättningarna för nya affärsmodeller analyseras. Detta kan bl.a ske genom att forskare följer pågående demonstratorer och de industriella, administrativa och politisk processer som pågår. Vilka är villkoren för att kunna använda systemet? Hur får man tillträde, hur identifierar fordonen sig, hur betalar man och till vem? En förstudie om betalsystem har genomförts 12 och det kanske behövs en kravspecifikation för hur betalsystem ska utformas. Kan betalsystem utformas så de kan användas till andra syften t.ex kilometeravgift? Därigenom öppnas marknaden för flera betalsystem och en innovativ konkurrens kan kanske uppstå? Juridik, regelverk och standardisering Elvägar är en ny företeelse. Det är inte omnämnt i lagstiftningen, det finns inget tydligt regelverk som reglera dess säkerhet, tekniska standard. Detta ger ju för tillfället en stor frihet när det gäller att utveckla elvägar som företeelse. Men på sikt måste frågor som säkerhet, teknisk funktionalitet och ansvar regleras. Hur ska ledningar parallellt med vägen för kraftförsörjning betraktas ur ett juridiskt perspektiv? För att en innovationsunge ska kunna växa och bli stor krävs ett paket av marknadsstödjande åtgärder. Dit hör regelverket. Vilka lagrum och regelverk kan tillämpas som 12 Förstudie om betalsystem för elvägar, Viktoriainstitutet 2015, M Gustavsson m.fl FFI Fordonsstrategisk Forskning och Innovation www.vinnova.se/ffi 7

de är? Vilka utgör hinder för en bred implementering och vilka nya regelverk behöver utvecklas till stöd? Hur ska frågan om en framtida standard hanteras? Koordination och kunskapsspridning Elvägssystem utvecklas på flera ställen i världen och av flera aktörer med olika bakgrund. Några kommersiellt tillgängliga system kan knappast sägas finnas. Den induktiva lösningen 13 (OLEV) som KAIST i Korea konstruerat är visserligen till salu men ännu med för högt pris. I Storbritannien (London M25) pågår ett upphandlingsprojekt av en induktiv kommersiell lösning 14, men det är tveksamt om någon finns till salu. Kontakt finns med ett antal tänkbara leverantörer. Det forskningsinriktade EU-projektet FABRIC som främst undersöker induktiva lösningar i tätortsmiljö har pågått, bl.a med deltagande från KTH och Scania har pågått i snart två år. I USA har Siemens och Volvo ett avtal att bygga en elvägssträcka i Los Angeles hamn 15. Det ryktas också om en stor satsning i Tyskland på elvägar och företrädare för TEN-T nätet har visat ett nymornat intresse för elvägar. I detta sammanhang är de svenska demonstrationer 16 som nu går igång en viktig del i den internationella kunskapsuppbyggnaden. Att utveckla de nationella och internationella kontakterna är nödvändigt. Möjligheterna att etablera ett kunskapscentrum med svenskt deltagande behöver undersökas. 5. Genomförande Frågor vid sidan av teknisk utveckling av fordon är normalt inte fordonsindustrins viktigaste intresse och starkaste gren. Kompetens kring ekonomiska, juridiska, samhälls- eller infrastrukturrelaterade och systemorienterade frågor får ofta sökas inom andra organisationer. Att bygga kunskap för en systeminnovation som elvägar rimligen betraktas som - kommer att beröra många organisationer och många kompetensområden. Denna kompetens behöver relateras till fordonsindustrin och söka samverkan med den. Det behövs rimligt stabila FoI-grupper för att stimulera utvecklingen av elvägar och göra denna utveckling dynamisk nog att möta ny frågeställningar allt eftersom de utvecklas ur t.ex tester och demonstrationer. För att driva den typen av projekt som denna satsning väntas genera behövs kompetens från såväl akademin, myndigheterna som fordonsindustrin. Fordonsindustrin måste vara närvarande i de FoI-grupper som kan börja byggas upp, även om det är rimligt att anta att utförarna till större del kommer att komma från universitet, högskolor och institut. Så istället för att i första hand söka efter enstaka projekt stävar denna strategiska satsning efter att hitta 2-3 FoI-grupper som kan verka inom delar av elvägsområdet i 3-4 år. I grupperna ska således finnas arbetande representanter för fordonsindustrin, berörda myndigheter och akademin. Beslut om vilka projekt som ska genomföras tas 13 OLEV, On Line Vehicle, Korean Advanced Institute of Science and Technology 14 Highways Agency 2014; Preparing the strategic road network for electric vehicles 15 The development of the Electric Road System and I-710 in LA, KTH 2014, S Tongur, 16 Elväg Gävle; Gävleborgs regionförbund, Siemens, Scania m.fl respektive Rosersbergs Utvecklings AB, Elways m.fl FFI Fordonsstrategisk Forskning och Innovation www.vinnova.se/ffi 8

inom gruppen, som leds av en FoI-ledare. Varje FoI-grupp rapporterar till FFIs programråd Effektiva och uppkopplade transportsystem - EUTS Trafikverket har goda erfarenheter från bred samverkan inom FoI. Ett exempel är HCTgruppen där företrädare för industri, myndigheter och akademin tillsammans utvecklat en FoI-agenda och på olika sätt finansierat projekt löpande. Arbetet i gruppen har pågått sedan 2011 och framgångarna har varit betydande. Men projekten har också varit förhållandevis lätta att finansiera då de till stor del har handlat om fordonsutveckling. Inom elvägsområdet är frågeställningarna lite annorlunda. 6. Förväntat resultat Tydlighet vilka samhällsekonomiska förutsättningar, nyttor och andra effekter som elvägar för med sig. Genom Case-studies bekräftade nyttor ur transportör och varuägarperspektiv. Hållbara och realistiska och implementeringsstrategier. Alternativa finansierings- och affärsmodeller. Nivåer och standarder för drift- och underhåll av elvägar. Förslag till regelverk (lagar, förordningar och förskrifter) för elvägar av konduktiv respektive induktiv typ. Utvecklade internationella samarbeten inom elvägsområdet. Trovärdiga beskrivningar av miljöeffekter. 7. Bidrag till FFI-mål Målsättningen med FFI är trefaldig: - Minska vägtransporternas miljöpåverkan - Minska antalet skadade och dödade i trafiken - Stärka den internationella konkurrenskraften (hos fordonsindustrin, men kanske även hos industri som är nära kopplad till fordonsindustrin) Elvägsområdet har sitt ursprung i det första av dessa målområden. Genom elvägar öppnas en möjlighet att frigöra den tunga vägtrafiken från beroendet av fossila drivmedel. Dessutom kommer också energianvändningen för dessa transporter att minska genom elmotorns överlägsna verkningsgrad. I vilken utsträckning den lokala miljöpåverkan minskas är för tidigt att uttala sig om. Det kan vara en fråga som denna satsning kan bringa klarhet i. Att minska antalet skadade och dödade i trafiken ligger inte primärt i denna strategiska satsnings mål. Samtidigt får vi inte glömma att elvägar är en helt ny företeelse när det gäller landsvägstrafik. Säkerhetsfrågorna är därför ett område som måste bevakas och beaktas. Detta är också ett av villkoren för de demonstrationer som nu har startat. Elvägar kan ha möjligheter att utveckla en ny nisch inom fordonsindustrin. Att minska de tunga vägtransporternas användning av fossila drivmedel är sannerligen inte endast ett svenskt bekymmer. På sikt måste även den internationella tunga vägtrafiken frigöras från sina fossila bojor. Att utveckla elvägar i Sverige ger de svenska fordonstillverkarna ett visst försprång om elvägar får ett internationellt genomslag. Även elvägssystemen i sig är en industri som kan utvecklas i Sverige. Ska elvägsleverantörerna ha en möjlighet att utveckla sin verksamhet från demonstrion till kommersiell affär behövs den finansiella kraft och kunskap som t.ex fordonsindustrin kan erbjuda. FFI Fordonsstrategisk Forskning och Innovation www.vinnova.se/ffi 9

8. Budget Varje FoI-grupp får en budget om maximalt 5 miljoner kronor. Totalt har programmet inledningsvis tilldelats 9 miljoner kronor fördelat över åren 2016-2019. Statlig finansiering 2016 Statlig finansiering 2017 Statlig finansiering 2017 Statlig finansiering 2019 1 000 000 sek 3 000 000 sek 3 000 000 sek 2 000 000 sek FFI Fordonsstrategisk Forskning och Innovation www.vinnova.se/ffi 10