sou · GKB3184 · 1997-01-01 00:00:00 — Under försöket utvärderades aspekter som allmän påverkan på fordonen, förslitning, emissioner drivmedelsförbrukning m.m. i jämförelse med motsvarande data för de dieselojedrivna bilarna. Sammanlagt har de fem bilarna som drivits med RME kört . Försöken har genomförts utan att några tekniska problem har kunnat identifieras efter det att vissa gummidetaljer byttes ut för att anpassa bilarna till RME–drift. Några problem med kallstarter förelåg inte. Testprogrammet visade att drift med RME i jämförelse med dieselolja gav något lägre effekt och lägra maximal hastighet. Någon ökad förslitning kunde inte påvisas. Flera emissionstester utfördes på chassidynamometer. Först genomfördes referenskörningar för alla bilarna med dieselolja, varefter man för fem av bilarna övergick till drift med RME. Totalt genomfördes mätningar vid sex tillfällen på de bilar som drevs med RME. Av nedanstående tabell framgår vilka de testade fordonen var. Tabell 9.32 Förteckning över testade fordon SOU 1996: 184 Emissioner fr ån alternativa drivmedel,diesel och bensin 171 I nedanstående fyra figurer redovisas den relativa minskningen av emissionerna i jämförelse med drift med dieselolja. Figur 9.1 Skillnad i HC-emissioner vid drift med RME och dieselolja (HCrme-HC diesel/HC diesel *100) Figurerna 9.1, 9.2, 9.3 och 9.4 finns endast i den tryckta versionen. 172 Emissioner fr ån alternativa drivmedel, diesel och bensin Figur 9.2 Skillnad i CO-emissioner vid drift med RME och dieselolja (COrme-CO diesel/CO diesel *100) SOU 1996: 184 Emissioner fr ån alternativa drivmedel,diesel och bensin 173 Figur 9.3 Skillnad i NO x-emissioner vid drift med RME och dieselolja (NOx RME - NO x diesel/NO x diesel *100) 174 Emissioner fr ån alternativa drivmedel, diesel och bensin Figur 9.4 Skillnad i partikel-emissioner vid drift med RME och dieselolja (Prme-P diesel/P diesel *100) Figurer sid 26-27 i SOU 1996: 184 Emissioner fr ån alternativa drivmedel,diesel och bensin 175 Sammanfattningsvis visar mätningarna på att emissionerna av partiklar minskade med 10–vid drift med RME i jämförelse med dieselolja. Bäst värden uppmättes för den bil som var turboladdad och försedd med oxiderande katalysator. Emissionerna av CO, HC och NO x är jämförbara eller något lägre jämfört med drift med dieselolja. Mätningarna visade också att en mindre ändring av bränsleinsprutningen minskade emissionerna av NO x med 20–. Dock ökade då övriga emissioner med 5–. Ovanstående redovisade emissionsdata utgör ett brett och tämligen omfattande underlag för bedömning, såväl kvalitativt som kvantitativt, av de emissioner som kan uppkomma vid förbränning av olika drivmedel i otto- och dieselmotorer. Det ger också en bild av olika motorteknikers för och nackdelar samt inverkan av sådana faktorer som tillstånd (gasformigt eller vätskeformigt) för drivmedlet och inverkan av omgivningstemperaturen. Det redovisade materialet skiljer sig enligt min uppfattning inte nämnvärt från resultaten från andra likvärdiga redovisningar. Jag anser att det ovan redovisade reultaten tyder på att de alternativa drivmedlen i många tillämpningar medför mer eller mindre minskade emissioner av såväl reglerade som icke reglerade föreningar, jämför med användning av dieselolja eller bensin. I de fall att emissionerna för någon enskild parameter är högre än motsvarande vid användning av dieselolja eller bensin anser jag dock att den sammantagna emissionsbilden överväger till de alternativa drivmedlens fördel. Även efter avgasefterbehandling med katalysator (ottomotorer) ger de alternativa drivmedlen något mindre emissioner. Skillnaden är då emellertid i så gott som samtliga fall näst intill marginell. Av de olika uppskattningar som gjorts av de framtida emissionsnivåerna framgår att de alternativa drivmedlens försprång till dieselolja och bensin torde kvarstå, även om de i vissa fall minskar något. På lång sikt torde dock enligt min uppfattning de alternativa drivmedlen ha en uppenbar möjlighet att i kombination med så kallad anpassad teknik utvecklas mot mycket låga emissionsnivåer, kanske även utan efterrening. Denna uppfattning bygger jag dels på de alternativa drivmedlens enkla struktur och homogena sammansättning 176 Emissioner fr ån alternativa drivmedel, diesel och bensin samt att dagens fordon för användning av alternativa drivmedel är fabrikskonverterade fordon/motorer ursprungligen avsedda för drift med dieselolja eller bensin. När "nya" förbränningsmotorer utvecklats för drift med enbart ett specifikt alternativt drivmedel bör förutsättningarna vara goda till mycket låga emissioner. De vätskeformiga drivmedlen ger vid kallstarter upphov till den helt övervägande delen av de totala emissionerna från användning av dem. Detta problem tror jag i relativt stor utsträckning kan minskas genom förbättrad motor/insprutningsteknik, nyutvecklade tändsystem samt förvärmning av motor. Förvärmning av katalysator samt ny teknik som förkortar tiden tills det att katalysatorn "tänt" kan med stor sannolikhet ytterligare minska emissionerna. Detta till trots är det min uppfattning att de gasformiga drivmedlen även på lång sikt kommer att behålla ett visst övertag gentemot de vätskeformiga drivmedlen. Emissionerna av CO 2 är naturligtvis helt beroende av vilken typ av råvara som används, fossil eller biobaserad. För de biobaserade drivmedlen är det dock viktigt att framställning och konvertering m.m. så långt det går sker med insats av biobaserad energi. I annat fall finns en risk för att nettotillskottet av CO 2 bara minskar marginellt eller i vissa extremfall rent av ökar, se kapitel 10 och 19.. Även ur energibalanssynpunkt är det viktigt att det för de drivmedel som kräver en stor insats av energi för framställning och konvertering, detta sker genom tillförsel av biobaserad energi, se kapitel 10. Huruvida de lägre emissionsnivåer som finns för de alternativa drivmedlen , och som anses finnas kvar även på , är tillräckliga för en miljöklassning återkommer jag till i kapitlen 18 och 19. I detta sammanhang är det viktigt att komma ihåg att det inte bara är storleken på emissionerna utan även deras reaktivitet (påverkan på miljö och hälsa) som är av avgörande betydelse. Vidare är det enligt min mening viktigt att väga in klimatfrågor och frågan om förbrukning av ändliga resurser vid överväganden beträffande miljöklassning av de alternativa drivmedlen. Även arbetsmiljö och påverkan av spill och katastrofutsläpp bör vägas in. 10 Livscykelperspektiv på drivmedel För de försurande och övergödande föroreningarna saknar ett livscykelperspektiv någon större betydelse då 80–av dessa emissioner kommer från förbränningen av drivmedlet. Detsamma gäller för emission av koldioxid från fossila drivmedel. För emission av koldioxid från biobaserade drivmedel är hela livscykeln av betydelse. Det är därför viktigt att de biobaserade drivmedlen produceras med så liten insats av fossil energi som möjligt. En produkt eller en verksamhet ger upphov till miljö- och hälsopåverkan. avses påverkan vid användande av produkt eller utövande. För drivmedel är det den klimat-, miljö- och hälsopåverkan som uppstår på grund av emissioner från förbränningen av drivmedlet. Den påverkan som man därmed glömmer bort är den övriga påverkan under produktens eller verksamhetens hela livscykel från råvara till avfall, eller som man populärt uttrycker det från vaggan till graven. För biobaserade drivmedel sker en sådan påverkan redan vid odlingen av råvaran. Därtill kommer påverkan från bl.a. transport av råvara, konvertering av råvara till drivmedel och transport av drivmedlet till depå och därifrån till tankstation respektive användare. Motsvarande resonemang skall självfallet tillämpas på fossila drivmedel med det undantaget att produktionen av råvara får ersättas med utvinning och att konverteringen till drivmedel i vissa fall, som t.ex. för naturgas, ersätts av rening och uppgradering. För att utröna en produkts eller verksamhets totala emissioner och/eller miljö- och hälsopåverkan, samt även energianvändning, brukar man genomföra vad som kallas en livscykelanalys (LCA). Det finns många sätt att gör en LCA. Detta medför att olika analyser av samma företeelse kan ge varierande resultat. Ett av de stora problemen är hur 178 Livscykelperspektiv p å drivmedel man avgränsar livscykeln. Det vill säga var någonstans mellan "vaggan och graven" sätter man start- respektive stoppunkt för analysen samt vilka sidoaktiviteter och biprodukter tar man med i bedömningen. Ett annat problem är hur man gör de generaliseringar som oftast måste till för att en LCA rent praktiskt skall bli möjlig att genomföra. 10.1Nordiska rådets riktlinjer för LCA initierade ett projekt i syfte att bl.a. utarbeta ett ramverk för livscykelanalyser byggt på nordisk koncensus. Slutrapporten redovisades , "Nordic –Cycle Assessment, Nord 1995:20. Arbetet har även presenterats i 4537, Vägledning för Livscykelanalyser LCA (sammanfattning av LCA–). De nordiska riktlinjerna för LCA bygger bl.a. på det arbete som bedrivits inom SETAC och ISO och som givit LCA–arbetet en fastlagd struktur, indelad i följande fyra huvudmoment: *Mål och omfattning där mål och syfte beskrivs samt också omfattning och begränsningar fastläggs. *Inventeringsanalysen som innefattar en material- och energiflödesanalys av de studerade systemen inom deras fastlagda systemgränser. *Miljöpåverkansbeskrivningen som inkluderar resursanvändning. Detta moment kan delas in i tre delmoment: *Resultattolkning där tolkningen av resultaten från ovanstående faser görs i relation till studiens mål med hänsyn tagen till osäkerheter och avgränsningar. 10.2Livscykelanalys (LCA) av drivmedel Det har genomförts en rad olika livscykelanalyser (LCA) av drivmedel. vid , har på uppdrag av utredningen gjort en jämförande analys av producerade rapporter kring LCA av drivmedel, 13, se kapitel 10.3. I rapporten diskuterar Blinge först LCA och metoden för Livscykelperspektiv p å drivmedel 179 genomförande av en LCA för drivmedel. Hans slutsatser kan mycket kort sammanfattas enligt följande: *LCA kan fungera som hjälp vid miljömässiga överväganden och beslut. *Beslutsfattare och andra som använder resultaten av en LCA måste vara medvetna om att en LCA ofta innehåller vissa generaliseringar och avgränsningar. Oseriösa analyser och analyser som innehåller grova förenklingar kan ge fullständigt missvisande resultat. *Varje enskild LCA har brister. LCA är dock bättre än en analys som inte tar hänsyn till hela livscykeln. *En LCA måste vara verifierbar. *En LCA måste vara kontrollerbar. Enligt Blinge kommer en LCA att vara påverkad av bl.a. följande bedömningar: *Antaganden gjorda i analysen *Definition av systemgränser *Val av marginal- eller medelvärden för tillgängliga data *Val av tekniknivå *Ålder på ingående data 10.2.1Metoder och systemavgränsningar m.m. för LCA av drivmedel enligt energilogistik- modellen diskuterar även i sin rapport, 13, den vid , , framtagna modellen för beräkning av ett drivmedels energianvändning och emissioner från källa till slutanvändning. Modellen har getts namnet energilogistikmodellen. Energilogistikmodellen är baserad på tre vetenskapliga metoder inom *Logistik för tillverkande företag Uppbyggnaden av modellen är tänkt att ge en visuell bild av ett produktionsflöde med hjälp av de tre för logistiken grundläggande 180 Livscykelperspektiv p å drivmedel termerna transport, lagring och förädling. Detta kombineras sedan med materialets "statiska" tilstånd utöver själva materialflödet, dvs. råmaterial, tillsatser, biprodukter och slutanvändning. Med modellen kan samtliga drivmedelsalternativ kartläggas och indelas i delsystem. Varje delsystem kan analyseras med avseende på energianvändning och emissioner. Slutligen kan resultaten summeras till ett sammanlagt värde för respektive emission. Nedan redovisas några för energilogistikmodellen grundläggande synsätt: Det är inte möjligt att generellt sett hitta en punkt i den fysiska framställningsprocessen som entydigt kan kallas startpunkt för produktion och som är rättvis för samtliga drivmedelsalternativ. Modellens främre gränssnitt måste därför tillåtas variera från fall till fall. Modellen börjar med de operationer som måste utföras för att råvaran skall finnas tillgänglig i de mängder som är aktuella för den kartlagda produktionen respektive framställningssättet. Råvaran följs sedan så långt bakåt i förädlingskedjan som operationer utförs för att bearbeta eller transportera drivmedelsråvara. Råvarornas energiinehåll redovisas inte sammanslaget med andra energiinsatser i energibalansen. Redovisning sker av typen "Till 1 kWh färdigt drivmedel har använts träråvara motsvarande 2,25 kWh". Ingen värdering görs av huruvida råvaran är bra att användas som drivmedel eller inte. Tillsatsernas energiinehåll redovisas vid sidan av råvarorna i resultatet. Tillsatsernas tillverkningsenergi ingår inte i drivmedlets energibalans. Visar det sig att tillsatsen har en signifikant inverkan på drivmedlets energibalans görs en analys även av tillsatsens tillverkningsprocess. Allt som utöver drivmedlet framkommer som ett resultat av processen kallas i modellen för biprodukter. Användaren beslutar om biprodukten är användbar eller inte. Dessa beslut grundar sig på en bedömning av om det är tekniskt möjligt och ekonomiskt realistiskt att använda biprodukten. Går biprodukten att använda belastas inte energi- och emissionsbalanserna. Finns det inte någon realistisk användning för biprodukten måste den betraktas som avfall och därmed belasta Livscykelperspektiv p å drivmedel 181 drivmedlets balanser fullt ut. Sättet på vilket energin har beräknats är en av de största källorna till olikheter i resultaten i de LCA som utförts på drivmedel. Skillnaden mellan fossil och biobaserad energi är stor och tolkas ibland på olika sätt. Spillenergi som används i processen behandlas i princip på samma sätt som biprodukter. Emissioner från elproduktion är en annan fråga där oenighet ofta föreligger. I energilogistikmodellen har genomsnittsproduktion använts som beräkningsgrund för använd el. För att kunna diskutera och kvalitetsbedöma energiutnyttjandet har modellen även kompletterats med möjligheten till en exergianalys. Exergi är ett mått på en viss energimängds användbarhet och exergiverkningsgraden ger därför en bättre jämförelse mellan olika processer än vad energiverkningsgraden gör. Energilogistikmodellens uppbyggnad stämmer överens med de nordiska riktlinjerna för LCA. 10.3Jämförande analys av producerade rapporter kring LCA av drivmedel Som framgått av föregående avsnitt har , , på uppdrag av utredningen gjort en jämförande analys av producerade rapporter kring LCA av drivmedel, 13. Rapporten redovisas i sin helhet i separat bilagedel. Totalt 21 rapporter har av Blinge bedömts med avseende på kontrollerbarhet, trovärdighet och jämförbarhet, se kapitel 10.2.1. Bedömningen har gjorts med utgångspunkt från den på institutionen framtagna energilogistikmodellen, se kapitel 10.2.1. Analysen gäller bara för drivmedel som kan användas i förbränningsmotorer. Endast de reglerade emissionerna till luft, SO x, NOx, CO och HC samt CO 2, CH4 och energianvändning har analyserats. Rekommendationer gäller för svenska förhållanden och i för dags- läget existerande produktionssystem. I många av rapporterna använder man sig av olika typer av omvandlingsfaktorer, t.ex. för att jämföra olika emissioners klimatpåverkan. Detta förenklar kvantifieringen av ett drivmedels miljö- och hälsopåverkan och därmed beslutsfattandet. Man måste dock vara medveten om den ofta stora osäkerheten i dessa omvandlingsfaktorer. Eftersom osäkerheten i data redan innan kan vara relativt stor bör man Livscykelperspektiv p å drivmedel 177 enligt Blinge inte dra slutsatser om att ett drivmedel är bättre eller sämre än ett annat om resultaten baserat på omräkningsfaktorer och inte skiljer sig åt med mer än 25–. Genomgående bör, enligt Blinge, energislagen som används i processerna redovisas tydligare i analyserna. Ofta skiljer man på energi producerad av fossila råvaror och energi producerad av biobaserade råvaror men mycket sällan redovisas möjligheterna till att använda spillenergi eller biprodukter. Diskussion av användbarheten av energin (exergi) saknas också oftast helt. Detta kan ibland leda till resultat som i praktiken är helt felvisande. Exempelvis är en i olja eller bensin viss mängd bunden energi mycket mera användbar än motsvarande energimängd i form av en stor mängd kylvatten med en viss temperaturförhöjning, trots att den sammantaget lagrade energimängden är densamma. Majoriteten av de emissioner som alstras från källa till användning (80–av de försurande och övergödande emissionerna) uppkommer enligt Blinge vid förbränningen i motor. För fossila bränslen uppkommer även 80–av CO–emissionerna vid förbränningen i motor. Den typ av motor respektive fordon som används som referens vid analysen är därför av stor betydelse. Emissionsdatans exakthet är viktiga för resultatet av en analys. Skiljer det mindre än 10–i ett speciellt emissionsvärde mellan två drivmedel är det enligt Blinge inte relevant att dra några slutsatser baserade på denna typ av emission. 10.3.1Resultatsammanställning, diskussion och rekommendation Blinge har efter genomgången av de aktuella rapporterna sammanställt de mest aktuella och trovärdiga uppgifterna för LCA av drivmedel. I nedanstående tabell redovisas hans rekommendation för energianvändning och emissioner i enhet per megajoule (MJ) drivmedel för produktion av drivmedel. 178 Livscykelperspektiv p å drivmedel Tabell 10.1 Sammanställning av de mest aktuella siffrorna för LCA av drivmedelsproduktion Metanol (NG) Metanol (Bio) d Etanol (Vete) e 0,18* Etanol (Trä)f 0,24* 0,22* –0,05* 0,47* * Andel av energianvändningen som är fossil energi. a)Reformulerad bensin. b)"Miljödiesel". c)LPG till 1/3 från raffinaderi och 2/3 från oljefälten. d)Produktion från salix. e)Produktion från vete med halm som tillsatsenergi. f)Produktion från salix. g)Produktion från Lucern då biogas används i processen. Energianvändningen och emissioner är alltså redovisade som den mängd energi som använts och den mängd förorening som emitterats för att producera 1 MJ färdigt drivmedel. I nedanstående tabell redovisas de enligt Blinge mest aktuella uppgifterna för energianvändning och emissioner från både produktion och användning av olika fordonsdrivmedel. Livscykelperspektiv p å drivmedel 179 Tabell 10.2 Sammanställning av de mest aktuella siffrorna för LCA av drivmedelsproduktion och fordonsanvändning Metanol (NG) Metanol (Bio) 0,5* Metanol (NG) Metanol (Bio) 3,0* Etanol (Vete) 4,0* Etanol (Trä) 3,7* 0,2* 6,9* * Andel av energianvändningen som är fossil energi. Eftersom uppgifterna härstammar från olika rapporter med olika ålder, förutsättningar och tekniknivåer uppmanar Blinge dock till försiktighet vid användning av tabellen för direkta jämförelser mellan de olika drivmedlen. För jämförelser rekommenderas i stället antingen Ecotraffic AB:s rapport eller DeLuchis rapport . Ecotraffic AB:s rapport bedöms dock vara den för svenska förhållanden mest relevanta. Nackdelen med dessa rapporter är emellertid att de är baserade på data från början av 90–talet. som sedan gått har teknikutvecklingen gått märkbart framåt, speciellt vad gäller 180 Livscykelperspektiv p å drivmedel Detta gör att emissionsvärdena från användning i motor respektive fordon ofta är högre än vad som kan uppnås med bästa teknik. Då huvuddelen av emissionerna kommer från förbränningen i fordonet gör det osäkerheten relativt stor även i dessa rapporter. Blinge rekomenderar därför att en helt ny LCA genomförs för de aktuella drivmedlen, eller att åtminstone den del som avser förbränningen i motorer uppdateras. En tveksamhet med Ecotraffic AB:s rapport kan enligt Blinge även vara att den kreditering som gjorts av biprodukter kan vara felaktig. Detta då det kan finnas problem med att få avsättning för den totala mängden producerade biprodukter. Blinge anser slutligen att det för kommande livscykelanalyser är viktigt att man i redovisningen skiljer på emissioner med global-, regional- och lokal påverkan. Störst brist hos de studerade rapporterna vad gäller denna fråga anser han vara att samtliga kolväteföreningar ofta redovisas sammanslagna till ett värde, trots att t.ex. deras cancerogena påverkan skiljer sig mycket kraftigt åt. I kapitel 10.3.1 anges att , med vissa reservationer, hänvisar till bl.a. Ecotraffics rapport för jämförelse mellan olika drivmedel. Life of Fuels är resultatet av ett projektsamarbete mellan myndigheter och företag i syfte att utvärdera olika drivmedels energieffektivitet och emissioner sett i ett livscykelperspektiv. Efter en förstudie genomfördes och redovisades arbetet . leddes och genomfördes i huvudsak av dåvarande , 10.5Ny livscykelanalys av drivmedel har, med stöd från KFB:s Bioalkoholprogram, även genomfört en helt ny LCA för drivmedel enligt den tidigare nämnda energilogistikmodellen, 34. Vid analysen har de allra senaste data för bl.a. emissioner från förbränning i motorer kunnat användas. Rapporten redovisas i separat bilagedel. Av rapporten framgår att skillnaderna på emissionsnivå och därmed även vad avser miljö- och hälsopåverkan mellan de olika drivmedelsalternativen har minskat . Utveckling av motorteknik, reningsteknik och effektiviseringar i processteknik kommer Livscykelperspektiv p å drivmedel 181 troligen att medföra att skillnaderna minskar ytterligare. Mot denna bakgrund har Blinge valt ut tre frågeställningar som han anser som viktiga: *Skall man använda fossila eller icke fossila drivmedel? *Skall man tillverka metanol/DME eller etanol från cellulosahaltig råvara? *Vilka styrmedel behövs för att de låga emissionsvärden som är möjliga att uppnå skall realiseras? Enligt Blinge är svaret på dessa frågor att en övergång till biobaserade drivmedel är nödvändig om emissionerna av CO 2 från transporter skall reduceras i större omfattning. Det är vidare viktigt att utnyttja tillgänglig råvara på bästa sätt. För de biobaserade drivmedlen bör man då även titta på energiverkningsgraden och jämföra energiutbytet per hektar odlad mark för olika drivmedel (råvaror). Att redan nu peka ut ett drivmedel som bättre än något annat anser han dock som svårt då skillnaderna mellan de olika biobaserade drivmedlen är små. Dessutom är de data som finns tillgängliga relativt osäkra och behäftade med stora variationer. Blinge betonar också behoven av ekonomiska styrmedel samt att välja olika drivmedel och motorteknik beroende på var emissionerna sker. För fjärrtrafik med tunga lastbilar bör energieffektivitet, låga NO x- emissioner och biobaserade CO 2–emissioner premieras framför reduktion av buller och hälsovådliga ämnen. För tätortstrafik bör prioriteringen vara den omvända. Ämnen med samtidig miljö- och hälsopåverkan, såsom t.ex. NO x, bör minskas vid all trafik. Inte heller bör man enligt Blinge jämföra verkningsgraden för fossila drivmedelssystem med verkningsgraden för biobaserade drivmedelssystem. I stället bör de jämföras var för sig beroende på att det handlar om energiråvaror av mycket varierande kvalitet och användbarhet. En aspekt som enligt Blinge kan tala för metanol/DME som drivmedel är att det kan användas såväl i bränsleceller (metanol) som i dieselmotorer (DME) och ottomotorer (metanol). Metanol har dock negativa egenskaper som toxicitet och korrosivitet, vilket inte etanol har i samma utsträckning. Biogas bör enligt Blinge i första hand tillverkas och användas lokalt där det finns lämplig råvara i form av avfall. När man studerar utfallet av en LCA, och då bl.a. emissionerna av metan, för produktion och förbränning av biogas är det enligt Blinge viktigt att tänka på att avfallet i annat fall troligen ändå hade bildat metan som släppts ut till 182 Livscykelperspektiv p å drivmedel Genom förbränning minskas denna volym. Raps betraktar Blinge som ett drivmedel med relativt lågt energiutbyte per hektar.