sou · H1B384 · 2013-12-16 00:00:00 — Mest lönsamt är det för fjärr- lastbilar med höga miltal och hög förbrukning per mil. Det gör att även om åtgärderna i medeltal kan tjänas in , tar det för de sista procenten. En del av åtgärderna i tabellen ligger på gränsen mellan vad som är lönsamt eller inte. Kombinationer av åtgärder kan också bli lönsamma . En av de större fordonstillverkarna har t.ex. tagit fram en motor med hög verkningsgrad inom ett smalt arbetsområde. Detta leder till att man måste växla oftare än med en motor med ett bredare arbetsområde, vilket skulle vara svårt att få användarna att 12 Merkostnaden bedömdes utifrån Trafikanalys (2011b) till för en effektivi- sering på . Räknat på ursprunglig förbrukning på 36 l/(genomsnitt för tung lastbil) och bränslepris /litern (exkl. moms) tjänas detta in på cirka 8 . acceptera, men genom att kombinera detta med en automatisk växellåda (AMT) kan man både få acceptans hos förarna och sänka bränsleförbrukningen. Tabell 8.2 Exempel på lönsamma åtgärder för effektivisering av fjärrlastbil Återbetalningstid 4–8 år Stöd för sparsam körning och ruttplanering Aerodynamiskt avslut på släp Optimerat val av motor och utväxling Stopp/start system Källa: AEA och (2011), CE Delft (2012b), Trafikanalys (2011b). På kan eldrivna lastbilar i fjärrtrafik bli ett alternativ till lastbilar med konventionell drivlina. Det handlar då om någon form av direktöverföring av el till lastbilen, vilket kräver utbyggnad av infrastruktur. Det finns flera olika förslag på teknik för elöverföring där en del av dem även skulle tillåta att personbilar använder sig av systemet, vilket då skulle förlänga räckvidden hos elbilar avsevärt. Detta behandlas i kapitel 11. Till 2030 räknar utredningen här med att av fjärrlastbilstrafiken kan vara elektrifierad. Som exempel kan nämnas att av lastbilstrafiken i landet går på den triangeln , , , , . Till 2050 räknar utredningen med att 25 pro- cent av lastbilstrafiken i går på el. 13 Genom att utnyttja tryckluft eliminerar man turbo lag (eftersläpning från det att gaspedal trycks ner till acceleration kommer). För att minska bränsleförbrukningen är det fördelaktigt att ligga nära fordonet framför. Genom att elektroniskt koppla ihop fordonen kan detta ske på ett säkert sätt. På motorväg kan sådana fordonståg vara relativt långa utan att de stör övrig trafik, så kallad platooning, vilket beskrivs i kapitel 9. Utöver ovanstående finns också en viktig potential i att välja rätt fordon till det specifika transportuppdraget. En effektiv fjärrlastbil är inte effektiv i distributionstrafik. En lastbil för paketgods kom- mer sällan upp i last utan det räcker med och den klarar sig därför med mindre motor än ett ekipage som normalt går med . Det är förstås också en logistisk utmaning att hitta lika mycket last i båda riktningarna. I kan man styra motorn så att den blir mer optimal för aktuell last. Att göra så i har tidi- gare inte varit lika enkelt p.g.a. emissionslagstiftningen. Från euro VI är motorstyrning beroende på driftsförhållande, så kallad multiple mapping, dock tillåtet. Detta har blivit möjligt genom att man infört krav på mätning i verklig trafik med ombord- mätning av avgaser (PEMS) i typgodkännandet. Kostnadseffektiva åtgärder för att minska vikt och rullmotstånd och hybridisering ger en energieffektiviseringspotential för stads- bussar på jämfört med dagens fordon (CE Delft 2012b). En stor del av denna potential ligger i hybridisering (fullhybrid) som för en stadsbuss kan innebära en effektivisering på 20–(AEA och , 2011). CE Delft (2012b) använder en effektiviseringspotential på för fullhybridbuss i sina beräkningar av den totala potentialen. antar i klimat- scenariot i underlaget till Färdplan 2050 att stadsbussar till stor del skulle kunna vara eldrivna till 2030 (, 2012a). Detta innebär, enligt verkets bedömning, en energieffektivisering jämfört med dagens bussar. FFI (2011) har satt upp som milstolpe om att nå en effektivisering för hållplats- laddad batteridriven citybuss som ska finnas på marknaden – 2025 jämfört med en ny citybuss 2008. För elbussar med kon- tinuerlig överföring som ska finnas på marknaden –2030 har man en målsättning på 80 procents effektivisering jämfört med (under revidering och milstolpe bortom 2030 är på gång, komplettera senare). Profu bedömer i rapporten för Trafikanalys (2011b) att energi- användningen för en hybridbuss kan minska genom åtgärder på drivlina, däck och kaross, till en kostnad på per fordon. Detta tar eller att tjäna in företagsekonomiskt14. Enligt ovan bedömde AEA och (2011) att en fullhybrid kräver en återbetalningstid i minskad bränsleförbrukning. Normalt räknar man med en avskrivningstid för stadsbussar, vilket innebär att inve- steringar i hybridbussar och troligen även elbussar är lönsamma. Teknisk utveckling och ökade volymer kan ytterligare förbättra denna kalkyl. För trafik i staden finns två möjligheter till elektrifiering, antingen genom batteridrift eller genom direktöverföring. Det finns förstås också mellanting, där direktöverföring sker längs trafikerade sträckor alternativt i punkter vid exempelvis hållplatser eller ter- minaler, medan fordonen i övrigt får klara sig på batteri eller för- bränningsmotor. Vilken lösning som kommer att dominera är svårt att uttala sig om. Kostnader för batterier i fordonen och ladd- stationer måste vägas mot kostnader för infrastruktur vid direkt- överföring. Det är viktigt att i denna avvägning även ta med energi- förluster vid laddning och urladdning av batterier samt eventuella överföringsförluster vid direktöverföring. De sista är mycket små vid konduktiv överföring, som till exempel trådbuss, men de kan vara vid induktiv kontaktfri överföring. Vid konduktiv överföring kan energieffektiviteten vara högre än vid batteridrift (och , 2010). AEA och (2011) bedömde att en laddhybridbuss skulle kunna vara återbetald i minskade bränslekostnader . Distributionslastbilar har inte lika många stopp som stadsbussar vilket gör att potentialen för hybridisering och elektrifiering inte är lika stor. Det gör också att återbetalningstiderna blir längre. De skulle dock till viss del kunna utnyttja gemensam infrastruktur. I Tabell 8.3 ges exempel på åtgärder som bedöms som lönsamma vilket är kortare än normal kalkylperiod på 7–för en stadsbuss. Det gör att en fullhybrid som av AEA och (2011) bedöms vara lönsam blir intressant och kanske t.o.m. en laddhybridbuss som av samma källa bedöms som lönsam . 14 Räknar på ursprunglig förbrukning på 32 l/(genomsnitt för stadsbuss) och bränsle- pris /litern (exkl. moms). Körsträcka för tre första åren är enligt Trafik- analys. Det sistnämnda kräver dock även en utbyggnad och standardisering av laddinfrastruktur. Tabell 8.3 Exempel på lönsamma åtgärder för effektivisering av stadsbuss Återbetalningstid 4–6 år Källa: AEA och (2011), CE Delft (2012b), Trafikanalys (2011b). För landsvägsbuss betyder liksom för fjärrlastbilen luftmotstånd och rullmotstånd mer än vikten. Stopp är inte så frekvent före- kommande som vikten är lägre än fjärrlastbilens. Det gör att hybridisering inte blir lika lönsamt som för stadsbussen eller ens som för fjärrlastbilen. över fordonets livslängd finns en kost- nadseffektiv effektiviseringspotential på (CE Delft, 2012b). har bedömt att effektiviseringspotentialen ligger i samma storleksordning, , som för fjärrlastbilen (, 2012a). Distributionslastbilen som huvudsakligen går i tätort har fler stopp än fjärrlastbilen men färre än stadsbussen. Lönsamhets- kalkylen görs liksom för stadsbussen på 7–. Hybridisering be- döms för distributionslastbilar och sopbilar kunna minska bränsle- förbrukningen med 15–, där den största potentialen gäller sopbilar med många stopp (AEA och , 2011). Hybridi- sering går att räkna hem under en sopbils livslängd men är svårare att motivera för distributionslastbilen. Som har nämnts ovan ger hybridiseringen tystare fordon, vilket kan göra att man får köra i känsliga områden under större delen av dygnet. Väger man in detta i kostnadskalkylen ökar lönsamheten för hybridiseringen. enligt AEA och , 2011. enligt AEA och , 2011. enligt AEA och , 2011. taget bedöms effektiviseringspotentialen för distributionslastbilar och sopbilar till samma som för stadsbussar dvs. (in- räknat hybridisering). Vinster i minskad bränsleförbrukning och klimatpåverkan kan fås genom val av däck som man ser till att hålla rätt tryck på. Mellan av en lastbils bränsleförbrukning går åt till att övervinna rullmotståndet (, 2013d). Fram till har det varit förhållandevis svårt att välja lättrullande däck. finns dock både krav på högsta tillåtna rullmotstånd (och rådet, 2009a) och att däcken ska märkas i olika rullmotståndsklasser (och rådet, 2009b). Det kommer att göra det mycket enklare att välja däck med lågt rullmotstånd som minskar bränsleförbrukning och klimatpåverkan. I detta sammanhang är det viktigt att beakta livs- cykelkostnaden. Däckmärkningen är indelad sex klasser. Från däcken med högst rullmotstånd märkta F till de mest lättrullande däcken märkta A mer än halveras rullmotståndet. Det gör att bränsle- förbrukningen kan minska med cirka 15 procent18. För en tung lastbil med släp kan det innebära en bränslebesparing i storleks- ordningen per år19. Utslaget per däck innebär det en besparing på per år20. Det innebär att även om ett däck med lågt rullmotstånd skulle vara dyrare i inköp så kan bränsle- besparingen under dess livslängd ändå göra att den totala kostnaden blir lägre. Regummerade däck och dubbdäck är undantagna från krav på rullmotstånd och från märkningen. Det förstnämnda innebär ett särskilt stort problem för tunga fordon, eftersom ett nytt däck oftast används ytterligare två gånger som stomme till regummerade däck. Statistik har inte tagits fram för svenska marknaden, men enligt en undersökning av och (2012) är marknads- andelen för regummerade däck på den engelska marknaden för tunga fordon. Dubbdäck är mycket ovanliga på tunga fordon. 18Antaget 0,3*0,5 = 0,15. 19Antaget 4 l/mil x x /liter x 0,15 = /år. 20Antaget 14 däck. Eftersom en stor del av den kvarstående potentialen i energi- effektivisering är kopplad till förbättringar i påbyggnad och trailer är det viktigt att både synliggöra deras effekt på bränsleförbruk- ningen och utforma styrmedel som leder till effektiviseringar av dessa delar. Den europeiska marknaden för tunga fordon domi- neras av sju stora europeiska tillverkare som står för av registreringarna (AEA och , 2011). För påbyggnader och släp finns det dock tusentals små lokala tillverkare i (ibid.). Alla dessa har inte själva de resurser som krävs för att t ex ta fram en aerodynamisk utformning av trailern. Men även här finns stora tillverkare. av marknaden i täcks av 69 till- verkare och de sju största tillverkarna står för av nyregistreringarna. De sju största tillverkarna är huvudsakligen registrerade i , ingen i . Situationen ser liknande ut på den svenska marknaden. För tunga lastbilar med över 16 tons totalvikt står och för av registrering- arna . Av de tunga släp som registrerades i och 2011 stod de fem största tillverkarna för och de 44 största för av registreringarna. De två största (Krone och ) är också störst på den europeiska marknaden. Lastbil och släp har ibland olika ägare och ägaren av släpet har inte samma incitament att investera i lågt luft- och rullmotstånd (IEA, 2012c). Det är dessutom högre prispress på släp och påbygg- nad än på lastbil. Mer aerodynamisk utformning av påbyggnad och trailer kan påverka lastvolymen negativt. Det är därför viktigt att ha ett över- gripande perspektiv, så att effektiviseringen räknat per godsmängd blir positiv. För att få ett bra avslut på trailer provas olika aero- dynamiska förlängningar. Om dessa görs utan att korta släpets längd finns risk att maximalt tillåten längd överskrids. En föränd- ring av mått- och viktdirektivet inom EU har gjort det möjligt att montera hopfällbar utrustning som minskar luftmotståndet som inte sticker ut med än baktill eller aerodynamisk utrustning som inte sticker ut mer än på sidorna (, 2012c). Sådan utrustning kan minska bränsleförbrukningen med 3–för en fjärrlastbil (AEA och , 2011). Mått- och viktsdirektivet sätter också begränsningar på vikten hos fordonet, där dock har undantag som gör det möjligt att köra med längre och tyngre lastbilar. Ökad vikt till följd av teknik för att minska bränsleförbrukning, avgasemissioner eller möjliggöra drift med alternativt drivmedel innebär att den tillåtna nyttolastvikten minskar (och , 2012). kom med förslag på nya bestäm- melser för att göra det möjligt för tillverkarna att utveckla mer aerodynamiska lastbilar som kan minska bränsleförbrukningen och utsläppen av växthusgaser med 7–. Förslaget innehåller fyra delar: Ökat utrymme med avseende på längd och bredd för aero- dynamisk utformning som inte utnyttjas för last (utöver vad som kom ). Ökat viktsutrymme med för batterier till el- eller hybrid- fordon. extra längd för att kunna ta 45 fots container och på så sätt öka intermodaliteten. Att det är tillåtet att köra över gränsen mellan två länder med längre och tyngre fordon om vart och ett av länderna redan tillåter det (detta har redan tidigare bekräftats av EU-kom- missionen). Inställning av luftavriktare21 är kritiskt för att åstadkomma lågt luftmotstånd (och , 2012). Här kan tillverkare och återförsäljare behöva ge stöd till fordonsinnehavaren. 8.3.3Utmaningar och hinder för effektivare tunga fordon Som redan framgått är bränsleeffektivitet en parameter som väger tyngre vid anskaffning av tunga fordon jämfört med personbilar. Det är då lätt att anta att de mest kostnadseffektiva åtgärderna för bränslebesparing redan är identifierade och implementerade på de tunga fordon som kommer ut på marknaden. Inköpsbeslut borde innefatta en värdering av bränsleförbrukningen, men det finns tecken på att marknaden inte fungerar fullt ut trots att ökad energi- effektivitet både skulle spara pengar för ägaren och minska ut- 21 Spoiler på hyttens tak för att styra luftströmmen över lastutrymmet. släppen av växthusgaserna från transportsektorn (, 2008). Detta kan exemplifieras av att det på marknaden kan finnas fordon från olika tillverkare som har samma specifikationer vad gäller storlek och lastförmåga men mellan vilka det ändå skiljer 5– i bränsleförbrukning (VTT, 2006, Motiva, 2013). Att förstå vilka hinder som finns för utvecklingen är mycket viktigt vid utformning av nya och förändrade styrmedel (IEA, 2012d). Ett allt för lågt pris på drivmedel och även osäkerhet huruvida framtida priser på drivmedel verkligen kommer stiga kan göra att det inte är lönsamt att investera i bränslebesparande teknik (IEA, 2012c). Detta problem är större på marknader med låga bränsle- skatter. Det är också förhållandevis vanligt med kontrakt som gör att åkaren kan överföra kostnaden för drivmedlet till speditören och därmed till transportköparen (, 2012a). I en mindre svensk undersökning hade alla åtta medverkande åkerier någon form bränsleklausuler eller indexjusteringar som gjorde att bränsle- prishöjningar inte belastade åkeriet utan kostnaden överfördes i stället till transportköparen. Vierth (2013) hänvisar även till en undersökning i där av transportörerna använde kontrakt där kostnaderna för bränsleprishöjningar överfördes till transportköparen. Även med bränsleklausul tjänar dock åkaren på att investera i en effektivare bil eller köra sparsamt, däremot ger en höjd koldioxidskatt inte något incitament till bränsleeffektivisering, i alla fall inte kortsiktigt. I dominerar små åkerier med mindre än 10 fordon. Små åkerier har inte samma möjlighet att testa olika modeller och lös- ningar som en stor aktör. Det gör att behovet av deklaration av bränsleförbrukning ökar (AEA och , 2011). Valet av tung lastbil styrs även av andra parametrar än bränsle- förbrukning. Motoreffekten har ökat för tunga last- bilar, vilket kan ha påverkat bränsleförbrukningen negativt (AEA och , 2011). Medeleffekten på en ny tung lastbil med total- vikt (vanligaste viktklassen) har ökat från 280 kW 1990 till 340 kW 2011, en ökning på . Lastbilar i fjärrtrafik används mycket effektivt och rullar . Den första ägaren säljer ofta fordonet och gör lönsamhetskalkylen (2– ) (AEA och , 2011 och Duleep, 2011). kan en del av tekniken för bränslebesparingen ha betydligt längre åter- betalningstid i minskad bränsleförbrukning. Energieffektiviteten verkar inte heller påverka andrahandsvärdet i den utsträckning som man kunde förvänta sig. Marginalerna i branschen är ofta små, vilket gör att intresset för kostsamma investeringar är lågt (och , 2012). Det kan också finnas en misstro mot obeprövad ny teknik (ibid.). Sammantaget gör detta att det blir mindre intressant för fordonstillverkarna att utrusta fordonen med bränslebesparande teknik med långa återbetalningstider eller att ens bedriva mer långtgående utveckling av sådan. För hybridisering och senare elektrifiering av distributionslastbilar blir detta ett ännu större problem, eftersom sådana lösningar ökar kapitalkostnadens andel av den totala kostnaden. På bussar i stadstrafik görs investeringarna ofta än för fjärrlastbilarna. Beträffande bussar finns dessutom ofta en tydligare efterfrågan på fordon med låg miljöpåverkan från dem som upphandlar trafiken. Andrahandsvärdet för alternativdrivna fordon påverkas också av tillgänglig infrastruktur för drivmedel och för laddning. 8.3.4Sammanfattning av potentialer för tunga fordon I Tabell 8.4 sammanfattas effektiviseringspotentialen för nya fordon på 20 respektive . Potentialerna avser effektiviseringar som bedöms lönsamma inom fordonets livslängd. För fjärrlastbilen och landsvägsbussen bedöms effektiviseringen lönsam även . För nya stadsbussar och möjligen även distributionslastbilar kan en effektivisering på nås till 2030 jämfört med . Detta förutsätter eldrift. För den nya fjärrlastbilen krävs eldrift till till 2050 för att nå en energieffektiviseringspotential på till till 2050. Som räkneexempel kan sägas att detta till 2050 skulle kräva att alla lastbilar går på el av de mest trafikerade vägarna. Tabell 8.4 Minskad energianvändning (procent) per utfört transportarbete för nya tunga fordon genom teknisk utveckling till 2030 respektive 2050 jämfört med 20–30 (vid 0–eldrift) 37–50 (vid 17–eldrift) 44–60 (vid eldrift) 46–60 (vid 50–eldrift) 44–60 (vid eldrift) 46–60 (vid 50–eldrift) 37–50 (vid 17–eldrift) 9 Energieffektiv framdrift av fordon För att uppnå en fossilfri fordonstrafik krävs en kombination av: Samhällsåtgärder som minskar behovet av transporter och premierar användning av energieffektiva trafikslag. Effektivare fordon och användning av dessa som innebär att mindre energi behövs för att uträtta samma transportarbete. Tillförsel av fossilfri energi till fordonen – i huvudsak elektrifiering och användning av biodrivmedel. Energieffektiv framdrift bidrar till effektivisering utöver de åtgärder som görs i fordonen. Det inkluderar ett mer sparsamt körsätt, lägre hastigheter genom ökad hastighetsefterlevnad och lägre skyltade hastigheter samt vägytor som ger minskad total energianvändning. Lägre hastigheter är generellt sett positivt, även i tätort, för att minska trafikens klimatpåverkan. Indirekt ger lägre hastigheter även minskad trafik. Lägre hastigheter har också andra positiva effekter i form av lägre bullernivåer, lägre emissioner av väg- damm och lägre olycks- och skaderisker. Liksom samhällsplaneringen kan stor del av åtgärderna göras nationellt oberoende av andra länder. Mer generell begränsning av topphastighet i fordon liksom inbyggda system för intelligent hastighetsanpassning kräver dock internationella beslut, något som kan verka för. Totalt bedöms åtgärderna till 2030 kunna minska energi- användning per utfört transportarbete för såväl lätta som tunga fordon. Energieffektiv framdrift av fordon 9.1Hastighetens betydelse för energiåtgång och emissioner Hastigheten har stor betydelse för utsläpp av koldioxid, luftföroren- ingar och för bulleremissioner. Effekten av förändrade hastigheter i ett vägnät kan delas upp i: direkta effekter som kommer av att varje fordon sänker farten indirekta effekter genom förändrad restid indirekta effekter genom förändrad närmiljö Det som ofta beskrivs är de direkta effekterna men de största effek- terna ligger sannolikt i de indirekta. De kan dock vara svårare att mäta, särskilt de indirekta effekterna av förändrad närmiljö. Det som gör det komplicerat är också att en sänkt hastighet i tätort kan öka de direkta utsläppen från det enskilda fordonet som de indirekta effekterna verkar i utsläppssänkande riktning. Färdmotståndet måste övervinnas av fordonets framdrivnings- maskineri för att fordonet/farkosten ska bibehålla sin hastighet. För vägfordon (bilar) består det främst av luft- och rullmotstånd. Det förra växer kvadratiskt med hastigheten och är proportionellt mot frontytan och en formfaktor, det s.k. cw-talet. Rullmotståndet är däremot närmast hastighetsoberoende. Färdmotståndet och därmed energibehovet ökar med hastigheten. En tumregel brukar vara att luftmotstånd och rullmotstånd är lika stora vid /h för en personbil. Vid högre hastigheter dominerar luftmotståndet. Energieffektiv framdrift av fordon Baserat på ett utrullningsförsök har parametrar för färdmotstånd uppskattats för en tung lastbil med släp () och med skåp som påbyggnad. Färdmotståndet vid hastighet av /h, genomsnitt- liga vindförhållanden och lastfaktor fördelas enligt följ- ande (et al., 2012a): För järnvägsfordon gäller samma lagar som för vägfordon, men rull- motståndet är relativt litet i förhållande till massan. Luftmotståndet varierar med tågets utformning. Godståg med öppna låga vagnar blandat med höga täckta vagnar har ett relativt stort luftmotstånd. För ett flygplan är endast luftmotståndet av betydelse, vilket gör att hastigheten har stor betydelse för energibehovet. Detta kompen- seras delvis av att flygning kan ske på hög höjd där luftens densitet är lägre, vilket sänker luftmotståndet. För ett fartyg ökar vågbildningsmotståndet med kvadraten på hastigheten vilket gör höga hastigheter mycket bränslekrävande. Bränsleförbrukning är en kombination av kraften som behövs för att övervinna färdmotståndet och drivaggregatets verkningsgrad. En traditionell förbränningsmotor i en personbil har bästa verknings- grad vid relativt hög belastning, medan verkningsgraden på låglast oftast är låg. Figur 8.5 visar sambandet mellan varvtal inom om- rådet 2000–5000 rpm (här markerat som 20–50) relativt gaspådrag (20–) och verkningsgrad 10–(0,10–0,35). Ur diagrammet kan utläsas att området med relativt höga belastningar (stort gaspådrag) och låga till måttliga varvtal ger bästa verknings- grad. Figur 9.1 visar hur bränsleförbrukningen beror av hastigheten för en motor som kräver belastning för att bli effektiv. Bränsleförbruk- ningen vid körning i fart når ett minimum vid cirka 70– /h för att sedan öka allt brantare ju mer hastigheten ökas. Lägst förbrukning uppträder vid lägsta hastighet på högsta växel (streckad linje). Förbrukningen som beror på att energikrävande hjälpapparater som luftkonditionering är inkopplade visas av den Energieffektiv framdrift av fordon heldragna nedre röda linjen. Det behöver understrykas att sambandet inte ser ut på detta sätt om effekten av hastighetsvariationer tas med i bilden, se nedanstående avsnitt om acceleration. Figur 9.1 Hastighetens betydelse för bränsleförbrukning vid körning i fart, extra last är per tidsenhet (, 2013) Med ökad energieffektivitet för framdrift och allt mer energianvänd- ning för annat går en växande andel av den totala energianvänd- ningen i personbilar till andra funktioner än framdrivning såsom att värma upp motorn och klimatanpassa kupén. Energianvändningen för dessa funktioner beror till liten del på hastigheten utan varierar i stället med tiden som de används, omgivningens temperatur och resenärens komfortkrav.