Energiförsörjning inom transportsektorn i kursen Transporter, samhälle och miljö Del 1 Bakgrund, trender, översikt bränslealternativ, Färdplan 2050 Maria Grahn Chalmers, Energy & Environment, Physical Resource Theory Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

Energisystemet (el, värme och transportbränslen) står inför åtminstone tre långsiktiga utmaningar ResursbasenResursbasen EnergisäkerhetEnergisäkerhet KlimatpåverkanKlimatpåverkan Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

data from ”the Vostok Ice Core” Year 2100: ppm Source: and Year 2012: 394 ppm REPETITION CO 2 concentration in the atmosphere

Väderrelaterade dödsfallVäderrelaterade dödsfall InfektionerInfektioner MalariaspridningMalariaspridning Vad kan hända vid en global uppvärmning? Avkastningen förändrasAvkastningen förändras Behov av konstbevattningBehov av konstbevattning Skogens sammansättningSkogens sammansättning Geografisk förändr.Geografisk förändr. Skogens hälsaSkogens hälsa VattentillgångVattentillgång VattenkvalitetVattenkvalitet Erosion av stränderErosion av stränder Kuststräckor vattentäcksKuststräckor vattentäcks Förlorade växt- och djurarterFörlorade växt- och djurarter Källa: REPETITION

Hur mycket koldioxidutsläppen måste minska för att nå ett tvågradersmål (beroende på hur hög klimatkänsligheten* är) Multi-gas scenarios generated by MiMiC (Multi Gas Mitigation Climate Model), Johansson & Persson, 2006 Global CO 2 -emissions (GtC) Global klimat- överenskommelse. Vi får inte överstiga 2 graders höjning av den globala medeltemperaturen (jämfört med år 1750) *) Klimatkänslighet är ett mått på hur känsligt klimatet är för ökade koldioxidutsläpp. Det bästa man vet idag är att för varje fördubbling av koldioxidhalten i atmosfären så ökar den globala medeltemperaturen med 1,5 – 4,5 grader Celcius. Låg klimatkänslighet (1.5 o C) Om klimat- känsligheten är hög måste utsläppen minska omgående, ner till ca nollutsläpp redan Hög klimat- känslighet (4.5 o C) Mellanhög klimatkänslighet (3 o C) Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

NUCLEAR RENEWABLE - Hydro - Wind - Solar - Biomass - Biomass.CCS Tre strategier för att minska CO 2 -utsläppen från energisystemet a) Use less energy b) Use low or negative CO 2 emitting non- fossil sources c) Use fossil fuels with CCS Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

An environmental impact formula I: Impact i: Impact per material flow (or energy unit). Can be reduced by e.g., filters, catalytic convertes etc. Technology solutions. m: material (or energy) flow per utility (or product or energy service). Can be reduced by smart engineering, e.g., telephone+mp3+camera in the same product. u: the number of products (or energy services) per person. Life style. p: number of persons living on Earth. Population. In general: human ecology focuses on ”u” while engineers focus on ”i” and ”m”. material flow impact  person utility person impact   utility material flow  miI   p  u 

Data from CDIAC Global Challenge: CO 2 emissions are not radically reduced so far Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

Although EU’s total emission has stabilized, emissions from transportation continue to increase. Source: Eurostat and the European Commission, 2009 CO 2 -emissions by sector, EU-27 Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

Utsläppen av koldioxid från vägtransportsektorn kan minskas genom: 1. Energieffektivare fordon (ex. el-hybrider, energisnålare fordon) 2. Val av energieffektivare trafikslag (ex. tåg vs flyg, cykel/kollektivtrafik vs bil) 3. Energisnålare körsätt (eco-driving) CO 2 emissions Energy demand CO 2 emission per energy unit Energy use per vkm Total vkm driven 7. Fortsatt introduktion av drivmedel med låga CO 2 -utsläpp 4. Öka antalet passagerare resp mängd gods per fordon 5. En transportsnål bebyggelsestruktur 6. Bryta sambandet mellan transportbehov och ekonomisk tillväxt Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

Alternativ till oljebaserad bensin och diesel RÅVARA solenergi, vindkraft, vattenkraft mm Biomassa Kol Naturgas PHEV, BEV Plug-in-hybrider och batterifordon El ENERGIBÄRARE FORDON ICEV, HEV Förbränningsmotor och hybridbilar Vätgas FCV Bränslecellsfordon Gasformiga och flytande kolbaserade bränslen Etanol, Metanol, FT- bränslen, RME, DME, Metan Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

Alternativa drivmedel från 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 Jäsning av socker Etanol BIOMASSA OMVANDLINGSPROCESSER ENERGIBÄRARE Elektricitet Förbränning Metan Vätgas Fischer-Tropsch bränslen DME (Dimetyleter) Metanol Förgasning Syntesgas bildas Pressning och esterisering FAME Rötning Biogas bildas Krackning vätebehandling HVO Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

Flexi-fuel has one engine and one fuel tank (e.g. combustion engine run on all blend concentrations of gasoline and ethanol) Ford Focus Flexifuel Bi-fuel has one engine and two fuel tanks (e.g. combustion engine run on methane andgasoline) Hybrid vehicle has two engines (e.g. combustion engine and electric motor) Toyota Prius Renault Clio Gasoline 4.0 liter/100km Fuel efficient cars Nissan Leaf Electric cars BMW Hydrogen cars Volvo V6 0 Plug-in hybrids Chevrolet Silverado Bi-Fuel Pickup Car

Sverige långt framme när det gäller miljöbilar och alternativa bränslen Antal tankstationer 2010: etanol=1562, gas=107, biodiesel=18 men när det gäller energisnåla bilar… Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

Sverige har fortfarande väldigt törstiga bilar jämfört med övriga EU Bränsleförbrukningen för nysålda bilar (liter/100km) Men vi är inne i en positiv trend: Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

Sweden is about to change. Share of new sold cars in Sweden (%). Note that hybrids are included in gasoline, e.g., for 2009 the gasoline bar contained 3.8% hybrids. Source: Report: “Index över nya bilars klimatpåverkan 2011”. Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

SWEDEN: Efficiency has improved but emissions increased since the number of vehicles has increased Heavy vehicles have increased most both per vehicle but especially since the number of vehicles has increased. Motor bikes Heavy vehicles Buses Distribution vehicles Cars 2011 assuming constant traffic Source: Report: “Index över nya bilars klimatpåverkan 2011”. Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

Sweden is focusing on infrastructure, maybe most ambitious among the EU countries Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

Andel biodrivmedel inom vägtransportsektorn 2011 Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

Omställ- ning av svensk transport- sektor Underlag till Naturvårdsverkets Färdplan 2050 Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

Persontransporternas utveckling i Sverige Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

Godstransporternas utveckling i Sverige Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

Utsläpp från svensk transportsektor

Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013 Utsläpp från svensk vägtransportsektor

Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013 Nationella mål för att begränsa klimatpåverkan från transportsektorn

Vägtrafikens användning av fossil energi Målen i relation till prognos för utvecklingen med trafikökning inkl åtgärder som var beslutade 2011 Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

Vilka åtgärder kan ni komma på som kan bidra till att Sverige ska nå målet om fossilfri fordonstrafik 2050? Persontransporter och godstransporter Diskutera två och två Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

Exempel på åtgärder persontransporter Stadsplanering för minskat bilresande Stadsplanering för minskat bilresande Förbättrad kollektivttrafik (fördubbling) Förbättrad kollektivttrafik (fördubbling) Satsning på gång- och cykeltrafik Satsning på gång- och cykeltrafik Bilpool Bilpool Resfria dagar Resfria dagar E-handel E-handel Trängselskatt, parkeringspolicy och avgifter Trängselskatt, parkeringspolicy och avgifter Kontroll och översyn av regler för reseavdrag och parkering vid arbetet Kontroll och översyn av regler för reseavdrag och parkering vid arbetet Lägre skyltad hastighet Lägre skyltad hastighet Fordonsskatt och miljöbilskrav Fordonsskatt och miljöbilskrav Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

Exempel på åtgärder godstransporter Överflyttning från väg till järnväg och sjöfart Överflyttning från väg till järnväg och sjöfart Förbättrad citylogistik Förbättrad citylogistik Minskad tomkörning Minskad tomkörning Ruttplanering Ruttplanering Längre och tyngre fordon Längre och tyngre fordon Förändrade konsumtions- och produktionsmönster Förändrade konsumtions- och produktionsmönster Sparsam körning och hastighetsefterlevnad Sparsam körning och hastighetsefterlevnad Energistyrning av tåg + införande av elmätare på tåg Energistyrning av tåg + införande av elmätare på tåg Lägre hastigheter och ruttplanering inom sjöfart Lägre hastigheter och ruttplanering inom sjöfart Flygtrafikledning och operativa förändringar för att minska bränsleanvändning inom flyget Flygtrafikledning och operativa förändringar för att minska bränsleanvändning inom flyget Energieffektiva fordon, fartyg, flyg och arbetsmaskiner Energieffektiva fordon, fartyg, flyg och arbetsmaskiner Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

Trafikverkets scenario 1 Fordonens, fartygens och flygplanens energianvändning 2030 Index 2004=100 Tre åtgärdskategorier Maria Grahn, Energi och Miljö, : Vägtransporter 15 TWh fossilt, 14 TWh biodrivmedel (8 TWh tunga lastbilar, 6 TWh personbilar och lätta lastbilar) 4 TWh el. Tot transporter 17 TWh fossilt, 15 TWh biodrivmedel, 7 TWh el.

Några övergripande antaganden Fordonens, fartygens och flygplanens energianvändning i scenario1, % mer energieffektiva personbilar 60% mer energieffektiva personbilar Krav för nya personbilar 70 gCO2/km 2025, 50 gCO2/km 2030 Krav för nya personbilar 70 gCO2/km 2025, 50 gCO2/km 2030 Motor och transmission mer energieffektiva Motor och transmission mer energieffektiva Minskat rullmotstånd och luftmotstånd Minskat rullmotstånd och luftmotstånd Eldrivna stadsbussar och laddhybrider (förnybara bränslen) Eldrivna stadsbussar och laddhybrider (förnybara bränslen) Bränslesnålt körmönster Bränslesnålt körmönster Flyg och fartyg 2% energisnålare per år Flyg och fartyg 2% energisnålare per år Dvs 30% energieffektivare sjöfart och flyg till 2030 Dvs 30% energieffektivare sjöfart och flyg till 2030 Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

Några antagande för persontransporter (Trafikverkets scenario ) Färre äger egen bil. Färre äger egen bil. Ökad användning av bilbokningstjänst Ökad användning av bilbokningstjänst 20% mindre biltrafik (samma som 1990) 20% mindre biltrafik (samma som 1990) minskad trängsel, ökad attraktivitet för staden, förbättrad hälsa, minskade kostnader för infrastruktur. minskad trängsel, ökad attraktivitet för staden, förbättrad hälsa, minskade kostnader för infrastruktur. Energieffektivisering Energieffektivisering Resandet ligger på samma nivå som 2011 Resandet ligger på samma nivå som 2011 Mer kollektivtrafik, cykel och gång Mer kollektivtrafik, cykel och gång Förtätade städer Förtätade städer närmare till arbetsplatser, fritidsaktiviteter, service, dagligvaror närmare till arbetsplatser, fritidsaktiviteter, service, dagligvaror Fler resfria dagar Fler resfria dagar Ökad E-handel Ökad E-handel Fler tåg- och bussresor till turistmål Fler tåg- och bussresor till turistmål

Överflyttning från väg till järnväg och sjöfart Överflyttning från väg till järnväg och sjöfart 30% av godstransporterna över 300 km flyttas 30% av godstransporterna över 300 km flyttas Längre och tyngre lastbilar och tåg Längre och tyngre lastbilar och tåg 1000 meter långa tåg, dubbelspår, bra underhåll 1000 meter långa tåg, dubbelspår, bra underhåll Inlandshamnar för effektivare sjöfart Inlandshamnar för effektivare sjöfart IT-satsningarna inom ”gröna korridorer” IT-satsningarna inom ”gröna korridorer” godset kan följas i realtid, bästa fyllnadsgrad och rutt väljs godset kan följas i realtid, bästa fyllnadsgrad och rutt väljs Lastförmedling online Lastförmedling online bättre nyttjande av returtransporter, 20% färre tomtransporter bättre nyttjande av returtransporter, 20% färre tomtransporter Förbättrad ruttplanering och citylogistik Förbättrad ruttplanering och citylogistik Färre tonkilometer, elfordon i city Färre tonkilometer, elfordon i city Ökad fyllnadsgrad Ökad fyllnadsgrad Ökad fyllnadsgrad i förpackningarna, lastutrymmet fylls bättre Ökad fyllnadsgrad i förpackningarna, lastutrymmet fylls bättre Några antagande för godstransporter (Trafikverkets scenario )

Vilka åtgärder tror ni blir lättast respektive svårast att genomföra? Något ni tror är omöjligt? Diskutera två och två Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

Vilka argument kan ni komma på för att välja kollektivtrafik, cykla eller gå istället för att köra bil? Diskutera två och två Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

Några argument för att åka kollektivt och cykla

Nästa gång Fördjupning i möjligheter och begränsningar med de olika drivmedelsalternativen (och tillhörande fordonstyper) Fördjupning i möjligheter och begränsningar med de olika drivmedelsalternativen (och tillhörande fordonstyper) Framtida tekniker Framtida tekniker Forskningsresultat från Fysisk Resursteori Forskningsresultat från Fysisk Resursteori Avvägningar Avvägningar Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

Extra om förtydliganden behövs

Bränsleförbrukning nya personbilar Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013

Referensscenario

Minskad energianvändning per utfört transportarbete genom teknisk utveckling, jmf 2006 Maria Grahn, Energi och Miljö, 2013