Klimatsmarta och kostnadseffektiva transporter för elvägar. siemens.se/elvagar

Transkript

1 Klimatsmarta och kostnadseffektiva transporter för elvägar siemens.se/elvagar

2 Utmaningen klimatutsläppen måste minska snabbt I denna broschyr beskrivs kortfattat förutsättningarna och möjligheterna för elektrifierade vägar och Siemens koncept för elvägar ehighway. FN:s klimatpanel, IPCC, presenterade i september år 2013 sin femte utvärderingsrapport om klimatförändringarna. Frågans allvar bekräftades igen och konsekvenserna av att inte snabbt minska utsläppen av växthusgaser kan bli förödande. Inom EU är målsättningen att koldioxidutsläppen ska minska med procent till år 2050, från 1990 års nivå. I Sverige har riksdagen antagit visionen att vid år 2050 inte ha några nettoutsläpp alls av växthusgaser. Sverige har dessutom lagt fast ett mål om en fordonsflotta som är oberoende av fossila bränslen till år Att nå klimatmålen innebär stora utmaningar för samhället. Detta gäller inte minst inom transportsektorn, som står för ungefär en tredjedel av de svenska utsläppen av växthusgaser. Tunga fordon 2 står i sin tur för en fjärdedel av dessa utsläpp och det finns i dagsläget få alternativ till fossila drivmedel. Utsläppen från tung trafik har dessutom ökat med hela 44 procent sedan år 1990 och enligt Trafikverkets prognoser till år 2030 och år 2050 kommer utsläppen inte att minska. För att uppnå 2030-målet om en fossiloberoende fordonsflotta, och de övergripande klimatmålen, krävs en kombination av en rad olika åtgärder. Det handlar om utveckling av förnybara drivmedel, nya fordonstekniker och en övergång från godstransporter på väg till järnväg och sjöfart. Men det kommer också att krävas nya, innovativa lösningar för vägtrafiken om utsläppen ska kunna minska i tillräcklig omfattning och tillräckligt snabbt för att bromsa klimatförändringen.

3 ehighway en del av lösningen I betänkandet av Utredningen om fossilfri fordonstrafik (FFF)* omnämns elvägar som en av de möjliga lösningarna. Vidare konstateras att elvägar, förutom en minskad energianvändning och utsläpp av koldioxid som följd, kan utnyttja befintlig infrastruktur och därmed till en relativt låg investeringskostnad öka transportkapaciteten. ehighway en del av lösningen. Elektrifiering av fordonstrafiken kommer att vara centralt för att minska trafikens klimatpåverkan. Att flytta över godstransporter från väg till järnväg kan ge stora energibesparingar och klimatvinster, men med dagens infrastruktur är dessa möjligheter begränsade. Järnvägen är redan i dag högt utnyttjad, och med tanke på kostnader och ledtider för att utöka kapaciteten kommer inte spårtrafik att vara tillräckligt för att möta transportsektorns klimatutmaningar. För personbilar kommer elbilar med batteridrift att kunna spela en central roll. Men för tunga godstransporter som rör sig över längre sträckor är batteridrift inte ett rimligt alternativ, inte ens med hänsyn tagen till framtida utveckling av batteritekniken. Både vikten och volymen av den nödvändiga batterikapaciteten skulle helt enkelt bli orimligt stor. Därtill blir laddeffekten för att fylla ett stort energilager på kort tid orimligt stor. Elvägar och ehighway Den grundläggande tekniken för så kallade elvägar är att fordonen drivs av el som tillförs utifrån under drift, i stället för elenergi som lagrats i ett batteri som finns i själva fordonet. Principen för detta är inte ny, det är i grunden samma teknik som elektrifierar järnvägen. Med modern teknik är det nu möjligt att även elektrifiera trafiken på vägarna i stor skala. Det finns olika tekniska möjligheter för elvägar (se faktaruta), som har olika mognadsgrad. Siemens har utvecklat ett koncept för tunga transporter på elvägar under namnet ehighway som är långt framskridet och som kan förverkligas inom några år i kommersiell drift och på offentlig väg. ehighway bygger, precis som för järnvägen, på att elen överförs till fordonet via luftledningar ovanför fordonet. På ovansidan av lastbilshyttens tak befinner sig en intelligent strömavtagare, vilken kan kopplas till och från vid olika hastigheter och kompenserar för lastbilens rörelser i sidled. Genom strömavtagaren matas strömmen ner till en elhybridmotor. Detta gör att lastbilen kan köras och användas som en konventionell lastbil. För de sträckor där det inte finns elförsörjning har lastbilen en hybridmotor, t.ex. driven av diesel eller biobränsle. ehighway kombinerar därmed beprövad järnvägsteknologi med flexibiliteten i vägtransporter. Befintlig infrastruktur kan utnyttjas, investeringskostnaderna är begränsade och tekniken är mycket energieffektiv, vilket gör lösningen samhällsekonomiskt mycket attraktiv. Olika tekniker för elvägar Elöverföring via luftledning Denna lösning bygger på så kallad konduktiv överföring där fordonet kopplar upp sig via en strömavtagare mot en elledning ovanför fordonet. Systemet liknar de lösningar som används för tåg och trådbuss. Elöverföring från ledare i vägen Även denna lösning bygger på konduktiv överföring, men här ansluts fordonet till en strömförande skena i vägbanan. Trådlös överföring från ledare i vägen I denna lösning sker kraftöverföringen mellan fordon och vägbana trådlöst med hjälp av magnetfält som görs om till spänning. I samarbete med lastbilstillverkare Siemens har inlett ett samarbete med bl.a. Scania för att vidareutveckla konceptet ehighway. Genom att sammanföra Siemens teknik för att överföra el med Scanias kompetens inom elektrifiering av lastbilar, finns det stora möjligheter för Sverige att bli först i världen med eldrivna lastbilar och elvägar för kommersiellt bruk. *SOU 2013:84, kap

4 ehighway kan bli verklighet inom en snar framtid ehighway bygger i grunden på väl beprövad teknik, som vidareutvecklats med hjälp av modern teknologi och anpassats till vägtrafikens förutsättningar. Den tekniska lösningen är så mogen att den snabbt kan kommersialiseras och byggas ut i stor skala. Redan inom några år skulle ehighway kunna användas för att elektrifiera massgodstransporter längs fasta rutter. Inom en snar framtid skulle det vara möjligt att bygga ut ehighway så att systemet täcker in de stora vägtrafikstråken där trafikvolymen är stor och de största klimatvinsterna kan göras. Det handlar exempelvis om triangeln Malmö-Göteborg-Stockholm, vägar i Mälardalen och längs Norrlandskusten. Eftersom ehighway i stor utsträckning bygger på befintlig teknik som kombinerats och anpassats till nya ändamål möjliggör ehighway en öppen marknad där flera olika aktörer tillåts konkurrera. 4 Eldrift och minskade utsläpp En övergång från diesel till eldrift minskar utsläppen av koldioxid kraftigt. Exakt hur mycket beror på vilken el som används för att ersätta dieseln och hur stora utsläpp som den elproduktionen gett upphov till. Eftersom el i Sverige handlas på en nordisk marknad brukar man anta att utsläppen från el motsvarar de genomsnittliga utsläppen i den nordiska elmixen (cirka gram CO2/kWh). Utsläppen från svensk elproduktion är dock ännu lägre än den nordiska elmixen, normalt antagen till gram CO2/kWh. Källa: Klimatkompassen Svenskt näringsliv

5 Bränsleekonomi (60 tons-långtradare) Så har vi räknat: Kostnad för diesel: 45 kr/mil Kostnad för eldrift: 8,5 kr/mil Årlig körsträcka: mil Årlig besparing: kr/år ehighway effekter på klimat, miljö och ekonomi Klimat och miljö Utsläppen av koldioxid skulle minska markant vid en elektrifiering av den tunga trafiken. I Sverige och Norden är förutsättningarna särskilt goda för att uppnå stor klimatnytta eftersom en mycket stor andel av elproduktion kommer från förnybara energikällor eller kärnkraft med låga klimatutsläpp. Om de mest högtrafikerade stråken genom landet elektrifieras skulle det innebära att cirka två tredjedelar av all tung lastbilstrafik kan drivas av el istället för fossila bränslen. Utsläppen från dessa transporter uppgår i dag till cirka 2,9 miljoner ton per år. Enligt Trafikverkets prognos kommer utsläppen att öka till cirka 3,8 miljoner ton per år till år 2030, om den tunga trafiken fortsätter att drivas av fossil diesel. Elektrifiering av transporterna innebär i stället att utsläppen kan minska väsentligt, om man antar att den el som används motsvarar genomsnittet på den nordiska elmarknaden (se faktaruta till vänster). Eldrivna tunga transporter innebär dessutom en väsentligt mer effektiv energianvändning jämfört med dieseldrift, då en elmotor är cirka två gånger mer effektiv än en dieselmotor på en lastbil. En tillkommande fördel med ehighwaysystemet är möjligheten till återmatning av energi vid bromsning. En övergång från diesel till eldrift innebär också potentiellt stora vinster för den lokala luftkvaliteten. Investeringskostnader En satsning på ehighway innebär att man utnyttjar de redan gjorda investeringarna i det befintliga vägnätet och minskar behovet av storskaliga investeringar i ny infrastruktur för tunga transporter. Teknikkonsultföretaget Grontmij har i en rapport till Trafikverket och Energimyndigheten (2010) beräknat kostnaden till 10 miljoner kronor per kilometer. Trafikverket (2012) har uppskattat kostnaden till 6 18 miljoner kronor per kilometer, där en elektrifiering av sammanhängande längre vägnät väntas hamna i det nedre spannet. Företagsekonomiska vinster Ur företagsekonomisk synvinkel finns det stora vinster att hämta för åkeriföretag och transportköpare vid en övergång från diesel till eldrift (se faktaruta). Sänkta transportkostnader i kombination med minskat oljeberoende innebär stärkt konkurrenskraft för de betydande delar av svenskt industri som är beroende av välfungerande och kostnadseffektiva godstransporter, som exempelvis skogsindustrin. Grontmij räknar med att en övergång till eldrift kan spara in närmare 75 procent av bränslekostnaderna, baserat på dagens energipriser. En sänkning av bränslekostnaden från 45 kr/mil till 7 10 kr/mil vid en årlig körsträcka om mil resulterar i en årlig besparing om drygt kr. Svensk teknikexport Sverige har goda möjligheter att bli först i världen med kommersialisering av elvägar. Genom en fortsatt utveckling av ehighway kan en industriell utveckling ske i Sverige som möjliggör teknikexport till omvärlden. Detta skulle kunna resultera i ökad sysselsättning hos bland annat fordonstillverkare och teknikleverantörer. 5

6 Världens första ehighway på allmän väg finns i Sverige! Siemens har tillsammans med Region Gävleborg och Scania byggt en demonstrationsanläggning för elvägar på E16 utanför Sandviken. Här ska elektrifierad väg för tunga lastbilar demonstreras och utvärderas under en tvåårsperiod. Projektet är en del av en innovationsupphandling från Trafikverket 2015 och som finansieras av Trafikverket, Vinnova, Energimyndigheten, Region Gävleborg, Siemens, Scania och näringslivet. Upphandlingen ligger i linje med Sveriges ambitiösa klimatmål om en fossilfri fordonsflotta till Längst med den två kilometer långa demonstrationssträckan har ett ehighway-system från Siemens 6 installerats. Elhybridlastbilarna från Scania som trafikerar sträckan under tvåårsperioden kommer att dela vägbana med konventionella lastbilar och personbilar. När lastbilarna kör under den elektrifierade sträckan kommer de drivas på enbart hållbar och förnybar el. Testerna ska visa att teknologin i ehighway-systemet fungerar i daglig drift, under olika väderförhållanden och tillsammans med övriga trafikanter. Syftet med projektet är att skapa ett kunskapsunderlag för industriella, kommersiella och politiska beslut om en eventuell fortsatt utveckling och implementering av elvägar i det svenska vägtransportsystemet för tung trafik. Den elektrifierade vägen utanför Sandviken är den första av sitt slag, därutöver jobbar Siemens tillsammans med Volvo med en teststräcka i anslutning till hamnarna i Los Angeles och Long Beach i Kalifornien.

7 Så fungerar ehighway ehighway bygger i grunden på beprövad teknologi från elektrifiering av järnvägar som utvecklats, uppdaterats och anpassats för vägtrafikens flexibilitet. Ovanför vägbanan finns luftledningar som förser fordonet med el. Eftersom det, till skillnad från järnvägen, inte finns en räls att mata tillbaka elen genom krävs dubbla elledningar. Kontaktledningarnas konstruktion möjliggör en säker strömförsörjning i hastigheter upp till 90 km/h. En skanner känner av om det finns en strömledning ovanför fordonet och fäller automatiskt upp en så kallad strömavtagare som befinner sig ovanför lastbilens tak. Strömavtagaren matar ner strömmen till bilens elmotor. Den intelligenta strömavtagaren kan under färden koppla till eller från kontaktledningen vilket gör att fordonet kan byta fil för att till exempel göra en omkörning, även i höga hastigheter. Fordonet fungerar därmed som en helt vanlig lastbil. Fordon för ehighway är utrustade med hybridmotorer (diesel/el). Detta innebär att fordonen kan användas lika flexibelt som konventionella fordon. På vanliga vägar som inte är utrustade med kontaktledning, eller vid omkörningar på elektrifierade vägar, växlar de istället över till en förbränningsmotor som går på t.ex. diesel eller biobränsle. Vid testanläggningen utanför Berlin har Siemens kunnat påvisa att tekniken fungerar problemfritt och är anpassningsbar till alla vägsituationer. Strömavtagaren klarar att enkelt koppla på och av luftledningen, antingen automatiskt eller genom förarens knapptryckningar, i hastigheter upp till 90 km/h. Den är samtidigt tillräckligt flexibel för att kunna kompensera för rörelse i sidled under färd utan att tappa kontakten med luftledningen. 7

8 Siemens AB Ingenuity for life Johanneslundsvägen Upplands Väsby Mer information om ehighway siemens.se/ehighway Rätt till ändringar förbehålles. Beställningsnummer: 2016IC-002A. Produktion: Xerox Mediacenter, Uppdaterad juni Siemens AB.