vaihtoehtoiset energialähteet ja auto sähköä liikenteeseen!

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…



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


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


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



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” ?



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 %


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

vaihtoehtoiset energialähteet ja auto sähköä liikenteeseen!

Documents