vaihtoehtoiset energialähteet ja auto sähköä liikenteeseen!
DESCRIPTION
Vaihtoehtoiset energialähteet ja auto Sähköä liikenteeseen!. 17.10.2009 AlumniWeekend, Otaniemi Petra Lundström, CTO, Fortum Oyj. Sisältö. Liikenteen monet vaihtoehdot Fortumin sähköauto – ohjelma Sähköntuotannon tulevaisuus. TULEVAISUUDEN ”PAALUTUS”. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
17.10.2009 AlumniWeekend, Otaniemi
Petra Lundström, CTO, Fortum Oyj
1
Vaihtoehtoiset energialähteet ja autoSähköä liikenteeseen!
Sisältö
Liikenteen monet vaihtoehdotLiikenteen monet vaihtoehdot
Fortumin sähköauto – ohjelmaFortumin sähköauto – ohjelma
Sähköntuotannon tulevaisuusSähköntuotannon tulevaisuus
TULEVAISUUDEN ”PAALUTUS”
• EU on viitoittanut kehityksen vuoteen 2020 asti varsin yksiselitteisesti• 10 % uusiutuvaa energiaa (biopolttoaineet + uusiutuva sähkö) liikenteessä vuonna 2020• sähköautot eivät välttämättömiä vielä vuoden 2020 ilmastotavoitteiden saavuttamiseen
• Kansainvälinen energiajärjestö IEA on tehnyt projektioita vuosiin 2030 ja 2050• pitkällä aikavälillä henkilöautojen CO2-päästöjen tulee olla alle kolmannes nykyisestä, ja
tähän tarvitaan välttämättä myös sähköautoja
Nils-Olof Nylund/VTT, Suomalaisen Energian päivä 9.9.2008
Nils-Olof Nylund/VTT, Suomalaisen Energian päivä 9.9.2008
IEA:N PITKÄN AIKAVÄLIN PROJEKTIOEri henkilöautotyyppien osuudet progressiivisessa
BLUE Map -skenaariossa
Fulton et al./IEA 2009
Nils-Olof Nylund/VTT, Suomalaisen Energian päivä 9.9.2008Nils-Olof Nylund/VTT, Suomalaisen Energian päivä 9.9.2008
BIOPOLTTOAINEET SÄHKÖÄ MERKITTÄVÄMPI TEKIJÄ LIIKENTEESSÄ IEA:N 2050 PROJEKTIOISSA,
Raskas liikenne, lentoliikenne, merikuljetukset…
Fulton et al./IEA 2009
Nils-Olof Nylund/VTT, Suomalaisen Energian päivä 9.9.2008Nils-Olof Nylund/VTT, Suomalaisen Energian päivä 9.9.2008
SÄHKÖAUTOJEN LUOKAT
• Kaupunkiautot• eivät ehkä vastaa kuluttajien odotuksia• uskottavia kun suuret valmistajat
lähtevät mukaan kisaan
• Supersähköautot• eivät sovi jokamiehen kukkarolle
• Tulevaisuuden perheautot• vasta tällä autoluokalla tullaan saavuttamaan
läpimurtoja• Nissan Leaf• plug-in hybridi vaikuttaa lupaavalta vaihtoehdolta
Nils-Olof Nylund/VTT, Suomalaisen Energian päivä 9.9.2008Nils-Olof Nylund/VTT, Suomalaisen Energian päivä 9.9.2008
VAATIMUKSET AKUILLE
• Hybridiauto• tyypillinen akkukapasiteetti 1 - 2 kWh• ”lyhytaikainen” tehovarasto• käytetään vain osaa kapasiteetista
• Akkusähköauto• tyypillinen kapasiteetti 15 – 30 kWh• tärkein ominaisuus energian varastointikyky• puretaan tyhjäksi tai melkein tyhjäksi• standardoidut akkupaketit ja akkujen pikavaihto
ei kovinkaan todennäköinen kehityspolku
• Plug-in hybridi• tyypillinen kapasiteetti 5 – 15 kWh• tarvitaan sekä energian varastointikykyä että tehon luovutuskykyä• teknisesti haastavin ja kallein akkusovellus
Nils-Olof Nylund/VTT, Suomalaisen Energian päivä 9.9.2008Nils-Olof Nylund/VTT, Suomalaisen Energian päivä 9.9.2008
8
Sähkö on mitä houkuttelevin “polttoaine”vaihtoehto tulevaisuuden kasvavilla automarkkinoilla Alhaiset CO2 päästöt
Pohjoismainen sähköenergian tuotantorakenne on erittäin hyvä (vähäinen hiilen käyttö)
Alhaiset ajokustannuksetEdulliset kustannukset / kWh ja korkea hyötysuhde sähkömoottorissa
“Polttoainetta” (sähköä) on saatavilla laajassa mittakaavassaUseimmat vaihtoehtoiset polttoaineet (esim. etanoli, biokaasu) ovat käyttökelpoisia vain pienelle osalle maailman autokannasta
Jakeluverkosto (sähköverkko) on jo valmiinaVaihtoehtoiset polttoaineet esim. biokaasu vaatii maankattavaa kuljetusverkostoa tai putkilinjastoja sekä varastointia päästäkseen lähelle kuluttajia. Sähköverkko vaatii vain muutamin paikoin pieniä parannuksia.
Sähkö mahdollistaa “polttoaineen” omavaraisuuden EU tuo nykyään valtavat määrät polttoainetta, josta suurin osa on öljyä, mutta voisi olla omavarainen sähköntuotannossa
Vaadittava teknologia on jo olemassaSuuri määrä autoja on tulossa markkinoille lähiaikoina. Akkuteknologia, tämän hetken pullonkaula, kehittyy valtavin harppauksin. Suuret kehityspanokset nopeuttavat saatavuutta.
9
A/B segment
A/B segment
C/D segment,
SUV
C/D segment,
SUV
G segment
G segment
2008 2009 2010 20122011
Think City Subaru R1E Mitsubishi i-MiEV
Nice CarsZero
Tata IndicaVista
Nissan EV-02 Tata Nano Smart ED
Tesla Roadster
Fisker Karma
Miles XS500BYD F3DM BYD F6DM
ZAP X
BYD F3EToyota PriusPHEV
GM VoltOpel Ampera
Saturn VuePHEV
BYD F6E Tesla Model S
Mini E
VW Twin Drive MercedesA-class?
Toyota IQ? VW UP?
Fiat Doblo(Micro-Vett)
Kewet Buddy
BolloréBluecar
Heuliez/Orange/Michelin Will
Paljon ladattavia automalleja tulossa markkinoille
Sähkö pystyy vastaamaan sekä päästö- että mittakaavavaatimuksiin
Päästöjen kannalta sähköauto on erittäin kilpailukykyinen vaihtoehtoihin nähden…
…ja sähkö on ainoa voimanlähde, jonka saatavuus on riittävä
156163
Sähköauto (4)
Biokaasu Ladattavat hybridit (2)
Etanoli (3) Bensiini
Diesel
Bio-diesel
-91%
85
5342
3215
2%3%6%7%
100%
Etanoli viljasta
BiokaasuEtanoli 2.sukupolvi
Bio-dieselSähkö
Vaihtoehtoisten voimanlähteiden potentiaali(%-osuus jota voisi korvata EU-25-alueen autoista)
Ajoneuvon kasvihuonekaasupäästöt(g CO2-ekvivalenttia per km(1))
Notes: (1) Assumes vehicle life time of 240,000 km.(2) Assumes electrical range of 30 km with EV operation 70% of the time; Nordic electricity mix used to charge vehicle (90 g CO2-eq./kWh)(3) Ethanol produced from sugar cane from Brazil (90% of ethanol used in Sweden) and blended with 15% regular gasoline(4) Assumes EV with 150 km range, using 32kWh Lithium-ion battery; Nordic electricity mix as for (2)
Source: Joint Research Council/EUCAR/concawe Well-To-Wheel analysis; Center for Transportation Research, Argonne Labs; Environmental Systems Analysis of Biogas Systems; Energimyndigheten; Nordel; A.T. Kearney analysis
Sisältö
Liikenteen monet vaihtoehdotLiikenteen monet vaihtoehdot
Fortumin sähköauto – ohjelmaFortumin sähköauto – ohjelma
Sähköntuotannon tulevaisuusSähköntuotannon tulevaisuus
Fortumissa aktiivinen sähköauto-ohjelma: Yhteistyötä kuntien ja muiden toimijoiden kanssa, koekohteita on asennettu
FEVT / ELCAT Prius (PHEV)
VW Passat (EV)
Fiat Doblo (EV)
Th!nk City (EV)
Neljä erilaista autotyyppiä
Latauspisteitä on asennettuTukholmaan, Espooseen, Helsinkiin ja Pudasjärvelle
Yhteistyötä Ruotsissa ja Suomessa
Tukholma(Hidas)
Espoo(Hidas ja puolinopea)
Tukholma(Maksu)
Tukholma
Espoo
KarlstadHelsinki(Hidas ja puolinopea)
Tukholma(Hidas)
Pudasjärvi
13
Autojen lataaminen – Visio 2015
€-mart
Parking
Work place
Multi-dwelling
Single-dwelling
Fast charging station
Parking houses
Street-side parking
Retail locations
Slow
Ultra fast
Slow
Slow
Slow
Exclusive
Public
Exclusive
Shared
Shared
• Hidas lataus on hyvä vaihtoehto noin 85%:iin asiakastarpeista
• Rinnalle tarvitaan nopeaa latausta (6 - 10 min)
Sähköyhtiöt kehittävät latausverkostoja, jotta ladattavat autot olisivat houkutteleva vaihtoehto
6 min
14
LataustehokW
250
3
10
50-75
Latausaikatyhjästä täyteen 1)
Hidaslataus on perusvarustuksena kaikissa ladattavissa autoissa
230V 1-vaiheinen AC lataus
Rajalliset hyödyt suhteessa peruslataukseen
400V 3-vaiheinen AC lataus
Selvästi hitaampi kuin nykytankkaus huoltoasemalla
DC lataus auton ulkopuolisella laturilla
Vastaa nykyistä tankkausta huoltoasemalla
Erittäin nopea DC lataus auton ulkopuolisella laturilla
Lataustekniikan tämänhetkiset mahdollisuudet
Medium
Slow
Fast
Ultra fast Swap
Vastaa nykyistä tankkausta huoltoasemalla
Akun vaihto
15-30min
3h
10-12h
Asiakkaan näkökulma
Huomio: (1) Aika kun ladataan 30kWh akku tyhjästä täyteen
Hitaan ja nopean latauksen yhdistelmä tarjoaa tyypillisiin ajotottumuksiin soveltuvan, kustannustehokkaan ratkaisun.
15
Sähköyhtiöt Autonvalmistajat
Viranomaiset
• Latausverkoston kehittäminen ja käyttöönotto
• Teknologiakehitys (auto, akku)• Alempi valmistuskustannus
• Standardointi
• Veropolitiikka• Investointi/ostokannustimet• Lainsäädäntö
Ladattavien autojenlaajamittainenkäyttöönotto
Sähköyhtiöiden, autonvalmistajien ja viranomaisten yhteistyötä tarvitaan
Sähköautojen vaikutus sähköverkkoon ja kulutukseen• Jos kaikki Suomen henkilöautot kulkisivat täysin sähköllä
– sähkön vuotuinen kulutus lisääntyisi noin 7-9 TWh – vastaavasti polttonesteitä säästyisi 27 TWh
• Olemassa oleva jakelu- sekä siirtoverkosto ja rakennusten sähkönjakeluasennukset voivat mukautua huomattaville määrille sähköautoja ilman mitään suurempia investointeja
• Lataustavalla on merkittävä vaikutus jakeluverkoston huippukuormatasoon
– Jos latausjärjestelmä ei ole älykäs, sähköautojen lataus voi jopa kolminkertaistaa jakeluverkkojen huipputehon nykyiseen KJ- linjan huipputasoon verrattuna.
– Älykäs järjestelmä voi sovittaa latauksen matalan kuormituksen hetkeen, jolloin vältetään olemassa olevan huippukuorman ja latauksesta aiheutuvan lisäkuormituksen yhtäaikaisuus.
Sisältö
SÄHKÖ – Seuraava “liikennepolttoaine” ?SÄHKÖ – Seuraava “liikennepolttoaine” ?
Fortumin sähköauto – ohjelmaFortumin sähköauto – ohjelma
Sähköntuotannon tulevaisuusSähköntuotannon tulevaisuus
Energiajärjestelmän haasteet
IEA World Energy Outlook 2008
2050: +102%*
2030: +47%*
Kysyntä nyt
Kysyntä nyt
IEA Energy Technology Perspectives 2008
• Voimakkaasti kasvava globaali energian kysyntä
Ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi päästöjen pitää kääntyä selvään laskuun vuoteen 2050 mennessä; EU 60 – 80%, IPCC 50 – 85% päästövähennystä
2030: +55%*CO2 -päästöt nyt
CO2 -päästöt nyt
• Kasvihuonekaasupäästöjen aiheuttama ilmastonmuutos
• Energiaturvallisuus, riippuvuus fossiilisista polttoaineista* Nykykehityksen jatkuessa
2050: +130%*
Teknologioiden vaikutukset päästöjen vähenemiseen vuonna 2050
Lähde: IEA Energy Technology Perspectives 2008
Lähes päästötön sähköjärjestelmä 2050!
Lähde: IEA Energy Technology Perspectives 2008
Näkymä USA:sta
Lähde: Electric Power Research Institute: ”The Power to Reduce CO2 Emissions The Full Portfolio” Discussion paper updated 2009
Fortumin pitkän aikavälin visio energiajärjestelmästä2100
Nykyinen infrastruktuuri Ydinvoiman lisäraken-
taminen Tuulivoima ja bio-energia
kasvanut reilusti, aurinkoenergia kohtalai-sesti
CCS-teknologia testattu, kaupallistuminen
Sähköautoilu yleistyy
Uusiutuvilla lähes puolet sähköstä – ydinvoimalla neljännes
Aurinkoenergia saavuttaa tuulen, aaltoenergia yleistyy, bioenergian osuus pienen-tynyt
CCS laajasti kaupallisessa käytössä
Energiatehokkuus Liikenteessä fossiiliset
polttoaineet korvattu sähköllä, vedyllä ja biopolttoaineilla
2020
2050 Järjestelmä perustuu puh-taaseen sähköön ja energia-kantajaan, esim. vetyyn
Vety energiaksi poltto-kennoilla
Uusiutuvat laajasti käytössä Biomassa pääasiassa
ravintona, rakennusmateriaa-lina, teollisuuden raaka-aineena
Fuusiovoima kaupallisessa käytössä
Kehittyneet fissioteknologiat integroitu vedyntuotantoon
Taustaa
0
20
40
60
80
100
120
2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
Pass
enge
r LDV
Sale
s (m
illio
n)
Electric
Plug-in hybrid diesel
Plug-in hybrid gasoline
ARVIO SÄHKÖAUTOJEN MYYNNIN KEHITYKSESTÄ
• 2020: 2 milj. EV ja 5 milj. PHEV• kokonaismyynti 90 milj./a• sähköautojen osuus 8 %• edellyttää PHEV:n osalta:
• 30 mallia joita myydään vuodessa yli 150.000 kappaletta
• 2030: 9 milj. EV ja 25 milj.PHEV• kokonaismyynti 120 milj./a• sähköautojen osuus 28 %
Fulton et al./IEA 2009
Nils-Olof Nylundin/VTT, Suomalaisen Energian päivä 9.9.2008Nils-Olof Nylundin/VTT, Suomalaisen Energian päivä 9.9.2008
Missä automme oikein ovat?• Valtaosa autoistamme seisoo suuren osan vuorokaudesta. Auton käyttö yleisintä lyhyillä työmatkoilla, ostosreissuilla ja harrastuksissa.
Paikka Paikallaanolo
Työpaikka 8-16 t
Omakotitalot 10-14 t
Kerrostalot 10-14 t
Parkkitalot5 min-4 t (väliaik)10-14 t (asukas)
Katupaikoitus5 min-4 t (väliaik)10-14 t (asukas)
Kaupat, ostoskeskukset 5 min-4 t
Huoltoasema 5-10min
€-mart
Parking
€-mart€-mart
ParkingParking
Latauksen vaatimukset ajoneuvojen ja kiinteistöiden näkökulmasta
Autonäkökulma•Hidas lataus vaatii 1~ 16A sulakkeen / auto•Virransyöttö pitää olla katkeamaton latauksen ajan•Sisälämmitystä varten tarvitaan autoon kuormienvuorotteluohjaus
26
Kiinteistön näkökulma•Vaatii lämmityspistokeverkoston vahvistamisen / saneerauksen•Poistettava kiinteät kellokytkimet, lämpötilarajoittimet yms.•Voidaan käyttää perinteisissä autopaikoissa erillistä kellokytkintä, tai paikat jaettava uudelleen perinteiset / sähköautot, jos saneeraus tehdään portaittain•Kasvatettava kiinteistön pääsulakkeiden kokoa tai rakennettava ”älyä” sähköautojen lataamiseen, jotta saadaan hallittua kuormitusta paremmin. •Pistokekohtainen kWh-mittaus osakkaiden tasapuolisen kohtelun kannalta•Lisäpalveluna hälytys / info asiakkaille, jos latauksessa ongelmia / keskeytyksiä
27
Maailmanlaajuisten automarkkinoiden odotetaan kasvavan eniten ns. kolmansissa maissa
+11%
Pohjois- Amerikka
+13%
Eurooppa
+11%
Tyynenmeren OECD
+54%
Ei OECD
Maailmanlaajuinen automäärän kasvu 2010-2020(kumulatiivinen kasvu)
Maailmanlaajuinen keskiarvo: 24%
Lähde: J.D. Power