Source: http://docplayer.fi/3320778-Liikenteen-polttoainevaihtoehdot-kehitystilanneraportti.html
Timestamp: 2018-01-18 22:18:01+00:00
Document Index: 12556828

Matched Legal Cases: ['HD ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ']

LIIKENTEEN POLTTOAINEVAIHTOEHDOT KEHITYSTILANNERAPORTTI - PDF
Download "LIIKENTEEN POLTTOAINEVAIHTOEHDOT KEHITYSTILANNERAPORTTI"
1 1 LIIKENTEEN POLTTOAINEVAIHTOEHDOT KEHITYSTILANNERAPORTTI Kuva ja luokittelu Co-op America Quarterly Nils-Olof Nylund & Päivi Aakko-Saksa TEC TransEnergy Consulting Oy
2 2 Raportin nimi Liikenteen polttoainevaihtoehdot. Kehitystilanneraportti. Laaja versio. Numero TEC 02b/2007 Päivämäärä Laajuus 124 s. + 3 liitettä Vastuuhenkilö Nils-Olof Nylund Kirjoittajat Nils-Olof Nylund, Päivi Aakko-Saksa Tarkastanut Matti Kytö/VTT Asiakas LVM Sopimus/tilaus VTT Julkisuus Julkinen
3 3 Sisällysluettelo Tiivistelmä...5 Lyhenteet Toimeksiannon määrittely ja toteutus Liikennesektorin energia- ja ympäristöhaasteita Yleistä Öljyn riittävyys Maailman autokanta ja polttoaineiden määrät Vaihtoehtoisten polttoaineiden edistäminen Yleistä Tilanne Euroopassa Yleistä Biopolttoaineiden tuotanto ja käyttö Esimerkkimaa Ruotsi Esimerkkimaa Saksa Esimerkkimaa Suomi Tilanne USA:ssa Vaihtoehtoisten polttoaineiden hintataso Vaihtoehtoisten polttoaineiden kasvihuonekaasupäästöt ja energiatehokkuus Yleistä Esimerkkejä kasvihuonekaasutaseista ja energiatehokkuudesta Kustannustehokkuus kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisessä Polttoaineiden laatua koskevat määräykset Vaihtoehtoisten polttoaineiden käyttöominaisuudet ja vaatimukset ajoneuvoille Yleistä Yleisiä turvallisuusnäkökohtia Nestemäiset polttoaineet Yleistä Alkoholit ja alkoholijohdannaiset Biodiesel (FAME, RME) Synteettiset polttoaineet Kaasumaiset polttoaineet Yleistä Maakaasu ja biokaasu (metaani) Nestekaasu Dimetyylieetteri DME Vety Hybriditekniikka ja sähköautot Yleistä Hybridiautot Sähköautot Vaihtoehtoisten tekniikoiden pakokaasupäästöt Yleistä Alkoholi Bensiini-alkoholiseokset E85/FFV Etanoli raskaiden ajoneuvojen polttoaineena Biodiesel (FAME, RME) Synteettiset dieselpolttoaineet Fischer-Tropsch -polttoaineet Vetykäsitelty kasviöljy Maakaasu ja biokaasu (metaani) Henkilö- ja pakettiautot Raskas kalusto...101
4 4 7.6 Nestekaasu DME Vety Yhteenveto Viitteet Ominaisuustaulukot...124
5 5 Tiivistelmä VTT teki vuonna 2002 MOBILE 2 -tutkimuskokonaisuuden puitteissa selvityksen eri polttoainevaihtoehtojen päästö- ja käytettävyysominaisuuksista. Tämä raportti oli pääasiassa taulukkomuodossa. Vuonna 2007 liikenne- ja viestintäministeriö tilasi aiheeseen päivityksen. Selvityksen muoto on nyt normaali kehitystilanneraportti. Raportin liitteenä on taulukkomuotoinen yhteenveto päivitettynä. Vuoden 2002 jälkeen kehitys on mennyt nopeasti eteenpäin varsinkin biopolttoaineiden osalta. Vuonna 2003 EU:ssa annettiin liikenteen biopolttoainedirektiivi, joka asettaa vuoden 2005 käyttötavoitteeksi 2 % ja vuoden 2010 käyttötavoitteeksi 5,75 % biopolttoaineita energiana laskien. Niinpä esim. biopolttoaineiden tuotanto Euroopassa viisinkertaistui vuodesta 2002 vuoteen Suomessakin astuu voimaan liikenteen biopolttoaineiden käyttövelvoite vuonna Nyt on kuitenkin havahduttu siihen, että ns. ensimmäisen sukupolven biopolttoaineet eivät välttämättä ole kovin hyvä vaihtoehto ympäristön kannalta. Synteettiset, ns. toisen sukupolven biopolttoaineet ovat nousseet päämielenkiinnon kohteeksi. Päästö- ja käytettävyysominaisuuksien lisäksi on nyt käsitelty myös liikenteen ympäristöhaasteita yleisellä tasolla, maailman liikennepolttoaineiden tuotantoa ja käyttöä sekä vaihtoehtoisten polttoaineiden edistämistoimia. Vaihtoehtoisten polttoaineiden osuus on nyt maailman tasolla yhteensä noin 3,5 %, ja biopolttoaineiden osuus noin 1,5 %. Suurusjärjestyksessä tärkeimmät vaihtoehtoiset polttoaineet ovat etanoli, nestekaasu ja maakaasu. Liikenne- ja viestintäministeriön toivomuksesta on tarkasteltu myös eri polttoainevaihtoehtojen elinkaaren aikaisia kasvihuonekaasupäästöjä. Eri polttoainevaihtoehtojen suorituskyvyn ja päästövaikutusten kuvauksissa on käytetty mahdollisimman uusia tutkimustuloksia.
6 6 Lyhenteet Päästöihin liittyvät: CH 4 CO CO 2 GHG HC, THC NO x NO NO 2 N 2 O O 3 PAH, nitro-pah PM POP SO 2 VOC LCA WTW WTT TTW EEV metaani hiilimonoksidi hiilidioksidi kasvihuonekaasupäästöt hiilivedyt, kokonaishiilivedyt typen oksidit typpioksidi typpidioksidi typpioksiduuli otsoni polyaromaattiset hiilivedyt, nitratut polyaromaattiset hiilivedyt hiukkaset, hiukkasmassa pysyvät orgaaniset yhdisteet (persistent organic pollutants) rikkodioksidi haihtuvat orgaaniset yhdisteet (volatile organic compounds) elinkaari (life cycle) polttoaineen elinkaari (well-to-wheel) polttoaineen tuotanto ja jakelu (well-to-tank) polttoaineen käyttö (tank-to-wheel) ympäristöystävällinen auto (enhanced environmentally friendly vehicle) Polttoaineisiin liittyvät: BTL biomassasta nestepolttoaineeksi (biomass-to-liquids) B5, B20 dieselpolttoaineen ja perinteisen biodieselin seos, lukuarvo ilmoittaa biodieselpitoisuuden CNG paineistettu maakaasu (compressed natural gas) CTL hiilestä nestepolttoaineeksi (coal-to-liquids) DME di-metyyli-eetteri ETBE etyyli-terti-butyyli-eetteri E5, E85 bensiinin ja etanolien seoksia, lukuarvo ilmoittaa etanolipitoisuuden FAEE rasvahapon etyyliesteri (fatty acid ethyl ester) FAME rasvahapon metyyliesteri (fatty acid methyl ester) FT Fischer-Tropsch (synteesi, synteettinen polttoaine) GTL (maa)kaasusta nestepolttoaineeksi (gas-to-liquids) HVO vetykäsitelty kasviöljy (hydrotreated vegetable oil) LNG nesteytetty maakaasu (liquefied natural gas) LPG nestekaasu (liquefied petroleum gas) MON moottorioktaaniluku (motor octane number) MTBE metyyli-tert-butyyli-eetteri
7 7 NExBTL NG REE RME RON SNG SVO TAME VOME XTL bpd CCS non-food toe CEN EN WWFC Neste Oilin vetykäsitelty biopohjainen dieselpolttoaine maakaasu (natural gas) rypsietyyliesteri rypsimetyyliesteri tutkimusoktaaniluku (research octane number) synteettinen maakaasu (synthetic natural gas) raakakasviöljy (straight vegetable oil) tertiääri-amyyli-metyyli-eetteri kasviöljyesteri (vegetable oil methyl ester) synteettinen polttoaine barrelia päivässä (barrels per day) CO 2 :n erotus ja varastointi (carbon capture and sequestration) elintarvikkeeksi kelpaamaton tonnia öljyekvivalentti Eurooppalainen standardisoimisjärjestö Eurooppalainen standardi autoteollisuuden vaatimukset polttoaineiden laadulle (Word-Wide Fuel Charter) Ajoneuvotekniikka: AFV APU bi-fuel, BF CAI CCS EGR EV FC FFV GDI HCCI HD HEV HPDI IDI LD MPI OBD PEM PISI vaihtoehtoista polttoainetta käyttävä ajoneuvo (alternative fuelled vehicle) apuvoimanlähde (auxiliary power unit) kaksoispolttoaineauto hallittu itsesyttyminen (controlled auto ignition) bensiini- ja dieselprosessin välimuoto (combined combustion system) pakokaasujen takaisinkierrätys (exhaust gas recirculation) sähköauto (electric vehicle) polttokenno (fuel cell) monipolttoaineauto (fuel flexible vehicle) bensiinin suoraruiskutus (gasoline direct injection) homogeenisen seoksen puristussytytys (homogenous charge compression ignition) raskas kalusto (heavy-duty) hybridiauto (hybrid electric vehicle) kaasun suoraruiskutus (high pressure direct injection) epäsuoralla ruiskutuksella varustettu dieselmoottori (indirect diesel injection) kevyt kalusto/henkilöautot (light-duty) polttoaineen monipistesuihkutus (multiport injection) itsediagnoosijärjestelmä (on-board diagnostics) polymeerielektrolyyttimembraanipolttokenno imusarjasuihkutuksella varustettu kipinäsytytysmoottori (port injected spark ignited)
8 8 SCR SUV TDI selektiivinen katalyyttinen pelkistys, ureakatalysaattori (selective catalytic reduction) katumaasturi (sport utility vehicle) turboahdettu suoraruiskutusdieselmoottori Muut lyhenteet: CAFE DOE EC EIA EPA EU IEA OECD UITP WEO vaatimus keskimääräisestä polttoainetehokkuudesta (corporate average fuel economy) (US) Department of Energy European Commission (US) Energy Information Agency (US) Environmental Protection Agency Euroopan Unioni kansainvälinen energiajärjestö (International Energy Agency) Taloudellisen yhteistyön ja kehityksen järjestö (Organization for Economic Cooperation and Development) Kansainvälinen joukkoliikennejärjestö (International Association of Public Transport) World Energy Outlook (IEA:n julkaisu)
9 9 1 Toimeksiannon määrittely ja toteutus VTT teki vuonna 2002 MOBILE 2 -tutkimuskokonaisuuden puitteissa selvityksen eri polttoainevaihtoehtojen päästö- ja käytettävyysominaisuuksista (Ikonen 2002). Tämä raportti oli pääasiassa taulukkomuodossa. Vuonna 2007 liikenne- ja viestintäministeriö tilasi aiheeseen päivityksen. Selvityksen muoto on nyt normaali kirjallisuustyönä tehty kehitystilanneraportti. Jokaisen kappaleen lopussa on yhteenveto. Lisäksi raportin liitteenä on taulukkomuotoinen päivitetty yhteenveto. Liikenne- ja viestintäministeriön toivomuksesta on tarkasteltu myös eri polttoainevaihtoehtojen elinkaaren aikaisia kasvihuonekaasupäästöjä. Eri polttoainevaihtoehtojen suorituskyvyn ja päästövaikutusten kuvauksissa on käytetty mahdollisimman uusia tutkimustuloksia. Niinpä raporttiin on sisällytetty mm. VTT:n uusimpia tutkimustuloksia. Raportista on laadittu kaksi eri versiota, 36-sivuinen tiivistetty raportti ja nyt käsillä oleva laajempi 124-sivuinen raporttiversio. Raportit on VTT:n alihankkijana laatinut TEC TransEnergy Consulting Oy (TEC). Työ liittyy liikenneja viestintäministeriön osarahoittamaan RASTU-tutkimuskokonaisuuteen. Pääkirjoittajana TEC:ssä on TkT Nils-Olof Nylund. TEC:ssä työhön osallistuivat FM Päivi Aakko- Saksa. VTT:n kontaktihenkilö hankkeessa on asiakaspäällikkö Matti Kytö. Tilaajan eli liikenne- ja viestintäministeriön edustajana toimii eritysasiantuntija Juhani Hienonen.
10 10 2 Liikennesektorin energia- ja ympäristöhaasteita 2.1 Yleistä Liikenteen osuus energian loppukäytöstä on maasta riippuen tavallisimmin haarukassa %. Suomessa liikenteen osuus energian loppukäytöstä oli 17 % vuonna 2005 (Tilastokeskus 2006). Osuus paikallisista päästöistä voi olla huomattavasti suurempi. Niinpä liikenne on merkittävä tekijä, tarkasteltiinpa asioita sitten energian tai päästöjen näkökulmasta. Kuvassa 2.1 on tiivistetty liikennesektorin energia- ja ympäristöhaasteet. Haitalliset päästöt (CO, HC, NO x, hiukkaset) ovat perinteisesti olleet suurin huolen aihe. Teollisuusmaissa ollaan kuitenkin pääsemässä tilanteeseen, jossa hyvälaatuiset polttoaineet, kehittynyt moottoritekniikka ja edistykselliset pakokaasujen puhdistuslaitteet hoitavat perinteisten päästöjen ongelman. Tätä havainnollistaa kuva 2.2, joka ennakoi Euroopan tulevaa tieliikenteen päästöjen kehitystä. Seuraava haaste on liikenteen hiilidioksidipäästöjen (CO 2 ) vähentäminen. Liikenteen hiilidioksidipäästöt jatkavat kasvuaan. Hiilidioksidipäästöjen leikkaaminen on kova haaste, koska vähennyksiä voidaan saada aikaan vain energiankulutusta vähentämällä tai polttoaineiden hiiliosuutta vähentämällä. Mitkään autoihin asennettavat puhdistimet eivät tuo helpotusta tähän asiaan. Autonvalmistajille tulee lisähaastetta siitä, että tekniikat, jotka vähentävät haitallisia päästöjä, yleensä lisäävät polttoaineen kulutusta. Poikkeuksena tähän on typen oksidien poistaminen SCR-tekniikalla. Kolmas haaste on energian riittävyys. Tieliikenne on 97 prosenttisesti riippuvainen öljystä. Öljytuotteista tulee ennen pitkää pulaa, ja lyhyemmällä aikavälillä tämä tietää öljytuotteiden hinnan kohoamista. Kulutus on kovassa kasvussa erityisesti Aasian maissa, ja samaan aikaan lähestytään sitä pistettä, missä perinteinen öljyntuotanto saavuttaa huippunsa. Kuva 2.1. Liikennesektorin energia- ja ympäristöhaasteet. (Tabata 2005)
11 11 Kuva 2.2. Ennuste tieliikenteen päästöjen kehityksestä Euroopassa. (Röj 2006) Parhaimmat vaihtoehtoiset polttoaineet voisivat tuoda lievitystä kaikkiin em. haasteisiin. Esim. biokaasu ja puujätteestä valmistettu synteettinen biodiesel alentavat niin haitallisia päästöjä kuin hiilidioksidipäästöjä laajentaen samalla liikennepolttoaineiden raaka-ainepohjaa. Taulukossa 2.1 on esitetty liikennesektorin globaalit päästötrendit. Liikenteen hiilidioksidipäästöt ovat kasvussa sekä teollisuusmaissa että kehittyvissä maissa. Ainoa positiivinen trendi on edellä mainittu haitallisten päästöjen vähentyminen teollisuusmaissa. Kaikkein pienimpien ja terveydelle haitallisimpien hiukkasten päästöt ovat OECD:n arvion mukaan kasvussa. Taulukko 2.1. Liikennesektorin globaalit päästötrendit. (Wiederkehr 2004).
12 Öljyn riittävyys Maailman tasolla energian käytön tilastointia tekevät mm. kansainvälinen energiajärjestö IEA ja US Department of Energy. IEA julkaisee joka toinen vuosi kirjaa World Energy Outlook, jossa esitetään keskipitkän ja pitkän aikavälin energiaennusteita. Uusin julkaistu versio on vuodelta Mikäli hallitukset jatkavat energiapolitiikkaansa nykyiseen malliin, IEA arvioi, että maailman primäärienergian tarve kasvaa yli 50 % seuraavien 25 vuoden aikana. Kuva 2.3 esittää ennusteen eri energiamuotojen kehittymisestä. Ennusteen mukaan absoluuttilukuina eniten kasvaa hiili. Kuva 2.3. Primäärienergian kehittyminen vuoteen 2030 mennessä. (IEA WEO 2006) IEA:n projektio tarkoittaa myös, että CO 2 -päästö kasvaa yli 50 % vuoteen 2030 mennessä. Tämä siitä syystä, että eri energiamuotojen jakaumaan ei ole odotettavissa merkittäviä muutoksia. Vuoden 2004 globaali CO 2 päästö oli noin 26 miljardia tonnia, vuoden 2030 projektio on noin 40 miljardia tonnia. (IEA WEO 2006) Kuvassa 2.4 on esitetty energian loppukulutuksen jakauma sektoreittain. Primäärienergian ja loppukäytön luvut eroavat toisistaan konversio- ja siirtohäviöiden verran, eli loppukäytön luvuissa energia on jalostetussa muodossa. Vuoden 2004 lukujen perusteella öljyn osuus energian loppukulutuksessa on 42 %. Öljystä 58 % käytetään liikennesektorilla, ja tieliikennesektori taas on noin 97 % riippuvainen öljystä. Öljy on vaikeimmin korvattavissa liikennesektorilla. Niinpä sekä öljyn hintakehityksellä että riittävyydellä on suuri merkitys tieliikenteen toimintaedellytyksille.
13 13 Kuva 2.4. Energian loppukulutuksen jakauma ja öljyn käyttö. (IEA 2006) IEA:ta on kritisoitu siitä, että järjestö on esittänyt liian optimistisia ennusteita öljyn riittävyydestä ja sen hintakehityksestä. Toisaalta myös IEA painottaa vaihtoehtoisten öljylähteiden tärkeyttä. IEA:n mukaan vuonna 2030 vain alle 20 % öljyntarpeesta katetaan nykyisin käytössä olevalla tuotantokoneistolla. Loppuosan kattamiseksi tulisi ottaa käyttöön tunnetut reservit, tehostaa öljyn talteenottoa, panostaa eikonventionaalisen öljyn (mm. bitumi) hyödyntämiseen sekä tehostaa öljynetsintää (kuva 2.5). Kuva 2.5. Öljyn lähteet tulevaisuudessa. (IEA WEO 2004) Peak of oil käsitteellä tarkoitetaan sitä, että perinteinen öljyn tuotanto saavuttaa huippunsa (kuva 2.6). Mm. ASPO (the Association for the Study of Peak Oil and Gas) tekee arvioita öljyn ja kaasun tuotantomäärien kehittymisestä. Kuvassa 2.7 on ASPO:n vuoden 2006 skenaario, jonka mukaan öljyn tuotannon huippu ajoittuisi vuoteen 2010.
14 14 Kuva 2.6. Peak of oil ilmiö. (Hirsch 2006) Kuva 2.7. Öljyn ja kaasun tuotannon kehittyminen. (ASPO 2007) Vuoden 2006 kesäkuussa Torontossa järjestetyssä konferenssissa (Windsor Workshop) Robert L. Hirsch puhui peak-of-oil teemasta. Hirsch totesi mm. seuraavaa: peak of oil on ennennäkemätön nestemäisiin polttoaineisiin liittyvä ongelma
15 15 tulee merkitsemään maailman ensimmäistä pakotettua jyrkkää energiahuollon muutosta ilmiön vaikutusten lieventämiseen tulisi panostaa voimakkaasti oikein ajoitetuilla toimenpiteillä muutosten aiheuttamia taloudellisia vahinkoja voidaan vähentää jos toimenpiteiden täytäntöönpano käynnistetään 20 vuotta ennen huippua, ei ongelmia välttämättä synny lainkaan Hirsch esitti myös yhteenvedon eri tahojen käsityksistä öljyn tuotannon huipun ajoittumisesta. Merkittävä osa asiantuntijoista arvioi huipun olevan varsin lähellä, ts vuoden päässä. Öljy ei tietenkään lopu leikkaamalla. Jos öljystä syntyy todellista pulaa, hinta lähtee kuitenkin voimakkaaseen nousuun. Voimakas hinnannousu taas hillitsee kulutusta varsinkin kehittyvissä maissa. Kulutuksen lasku taas voi merkitä hinnan laskua. Odotettavissa on siis voimakkaita haitariliikkeitä (kuva 2.8). 90 Crude oil prices dollars per barrel Real $ (2004, BP's data) Nominal $ (BP's data) Brent spot (EIA's data) Kuva 2.8. Raakaöljyn hintakehitys. Perustuu BP:n ja EIA:n tietoihin (www.bp.com, 2.3 Maailman autokanta ja polttoaineiden määrät Maailman autokanta on noin 800 miljoonaa autoa (OECD 2003). EU:ssa autoja on 247 miljoonaa, Yhdysvalloissa 237 miljoonaa, Japanissa 75 miljoonaa, Kiinassa 26 miljoonaa ja Venäjällä 29 miljoonaa (Statistical Pocketbook 2006). Näiden alueiden osuus maailman autokannasta on siis luokkaa 75 prosenttia. Tieliikennepolttoaineiden kulutus maailmassa on Mtoe (Panorama 2007). Toistaiseksi vaihtoehtoisten liikennepolttoaineiden käyttö on maailmanlaajuisesti arvioiden sangen vähäistä. Merkittävimmät vaihtoehtoiset polttoaineet ovat suuruusjärjestyksessä etanoli, nestekaasu, maakaasu ja biodiesel. Etanolin ja nestekaasun käyttö on lähes samaa suuruusluokkaa. Metanolia käytetään MTBE:n muodossa bensiinikomponenttina, mutta MTBE:n käyttömäärät ovat laskussa. Kivihiilestä ja maakaasusta valmistetaan synteettisiä polttoaineita parissa tuotantolaitoksessa, mutta määrät ovat toistaiseksi melko pieniä.
16 16 World LP Gas Associationin mukaan liikenteessä käytettiin vuonna ,1 miljoonaa tonnia nestekaasua, ja nestekaasuautojen lukumäärä oli noin 10 miljoonaa. Viisi maata, Korea, Japani, Puola, Turkki ja Australia, käyttävät yli 50 % autoihin menevästä nestekaasusta. Puolassa nestekaasun osuus on kaikkein korkein, 16 % liikennepolttoaineista. Muita yli 10 %:n osuuteen yltäviä maita ovat Korea, Bulgaria, Turkki ja Liettua (WLPGA 2005). Noin puolet maailman nestekaasusta saadaan öljynjalostuksen sivutuotteena, noin puolet maakaasun puhdistuksesta maakaasukondensaattien muodossa. International Association for Natural Gas Vehicles (IANGV) tilasto kesäkuulta 2007 osoittaa, että maailmassa on noin 7 miljoonaa maakaasuautoa (IANGV 2007). Maakaasun osalta polttoainemääriä ei ole tilastoitu tarkkaan, mutta suhteuttamalla luvut nestekaasun lukuihin voidaan arvioida, että maakaasun liikennekäyttö on suurusluokkaa 10 Mtoe/a. Maakaasuautomäärien kehitys on kuvassa 2.9. Kuvasta nähdään, että kasvu tapahtuu ensisijaisesti Etelä-Amerikassa ja Aasiassa, vähemmässä määrin Euroopassa. Pohjois-Amerikassa kehitys on pysähtynyt. Kuva 2.9. Maakaasuautomäärien kehittyminen. (IANGV 2007) Liikenteen biopolttoaineiksi valmistetaan nykyisin kaupallisesti viljelykasveihin pohjautuvaa etanolia ja biodieseliä lähinnä Brasiliassa, Yhdysvalloissa ja joissakin EU-maissa. Lisäksi joissakin maissa käytetään biokaasua metaanikäyttöisissä ajoneuvoissa. Muiden biopolttoaineiden tuotantoprosessit eivät ole vielä kaupallisia. Viime vuosina tutkimus- ja kehityspanostukset uusiin vaihtoehtoihin ovat lisääntyneet voimakkaasti. Kehitteillä on esimerkiksi prosesseja, joissa liikenteen biopolttoaineita valmistettaisiin puusta tai jätteistä. Etanoli on ollut nopeimmin kasvava vaihtoehtoinen polttoaine. Etanolin suurimmat tuottajat ja käyttäjät ovat Brasilia ja Yhdysvallat, joissa etanolin tuotantoa ja käyttöä on edistetty kansantaloudellisista, maatalouspoliittisista ja huoltovarmuussyistä. Etanolin tuotantomäärä Yhdysvalloissa on lähestynyt Brasilian tuotantolukuja. Syynä tähän on muun muassa etanolin lisääntynyt käyttö bensiinin seoskomponenttina Yhdysvaltojen markkinoilla eri osavaltioiden kiellettyä MTBE:n käytön bensiinikomponenttina.
17 17 Vuonna 2005 polttoaine-etanolin tuotanto oli 27 miljoonaa tonnia vastaten 18 Mtoe (etanolin hiilivetyjä alempi lämpöarvo huomioitu), ja vuoden 2006 luvuksi arvioidaan 32 miljoonaa tonnia (21 Mtoe). Vastaavasti biodieselin luvut vuodelle 2005 ovat 4 miljoonaa tonnia/3,6 Mtoe ja vuodelle miljoonaa tonnia/4,5 Mtoe (Panorama 2007). Biopolttoaineiden tuotannon on ennustettu kasvavan jyrkästi (kuva 2.10). Biopolttoaineiden tuotannon jakautuma on esitetty kuvassa Kuva Biopolttoaineiden tuotanto ja tuotantoennusteet. Yksikkönä miljoonaa tonnia. (Panorama 2007, alkuperäinen lähde F.O. Licht). Metanoli on yleisimpiä teollisuuskemikaaleja. Metanolin tuotanto oli 32 miljoonaa tonnia vuonna 2005, ja tästä MTBE:n valmistukseen meni noin 7 miljoonaa tonnia. Energiamääränä tämä on noin 3 Mtoe. Huipussaan MTBE:n tuotanto oli vuonna 2001 (Methanol Insitute 2007). Chemical Markets Associates arvioi, että USA:ssa MTBE:n tuotannosta vapautuu vuositasolla noin 3 miljoonaa tonnia metanolia ja Euroopassa noin miljoona tonnia vuodessa. (CMAI 2007) Toistaiseksi synteettisten polttoaineiden valmistusmäärät ovat suhteellisen pieniä. Shellin Malesiassa sijaitseva Bintulun maakaasua käyttävä GTL-laitos (gas-to-liquids) on toiminut vuodesta 1993, ja sen tuotantokapasiteetti on barrelia päivässä (bpd), eli noin 0,7 Mtoe/a. Alliance for Synthetic Fuels in Europe (ASFE) arvioi että GTL-kapasiteetti vuonna 2010 tulee olemaan luokkaa bpd, eli noin 5 Mtoe/a (ASFE 2007a). Ensimmäinen kiinteää biomassaa käyttävän laitoksen (BTL= biomass-to-liquids) pitäisi käynnistyä Saksalaisen CHOREN in BTL-laitoksen kapasiteetti on t/a (ASFE 2007a). Neste Oilin kasviöljyjen vetykäsittelyyn perustuva NExBTL-laitos aloitti tuotannon kesällä Kapasiteetti on t/a, ja käyttöominaisuuksiltaan NExBTL vastaa hyvälaatuisia synteettisiä dieselkomponentteja (www.nesteoil.fi). Taulukossa 2.2 on yhteenveto eri vaihtoehtoisten polttoaineiden tuotantomääristä. Luvut ovat suuntaa antavia, ja perustuvat vuoden 2005 tilanteeseen.
18 18 Kuva Biopolttoaineiden (etanoli, esteröity kasviöljy= VOME) tuotannon jakautuma vuonna (Panorama 2007). Taulukko 2.2. Vaihtoehtoisten tieliikennepolttoaineiden tuotantomäärät 2005 (eri lähteistä). Polttoaine Tuotanto (Mtoe/a) Osuus liikennepolttoaineista (%) Etanoli 18 1,1 Nestekaasu 17 1,1 Maakaasu 10 0,6 Biodiesel 4 0,3 Metanoli (osuus MTBE:ssä) 3 0,2 GTL 1 0,1 Yhteensä 53 3,3 Biopolttoaineiden osuus 22 1,4 Kuvassa 2.12 on IEA:n käsitys liikenteen biopolttoaineiden käyttömäärien kehityksestä. Vuonna 2004 biopolttoaineiden osuus oli noin 1 % niin Euroopassa, USA:ssa kuin maailman tasolla. Brasiliassa
19 19 osuus oli suurimmillaan, luokkaa 15 %. IEA:n arvion mukaan osuus maailman tasolla voisi olla 5 8 % vuonna 2030, ja EU:ssa 8 12 %. (IEA WEO 2006) Kuva IEA:n arvio biopolttoaineiden käytön kehittymisestä. IEA WEO 2006) Liikenteen suurin ympäristöhaaste tällä hetkellä on kasvihuonekaasupäästöjen rajoittaminen. Parhaimmat vaihtoehtoiset polttoaineet auttavat vähentämään niin haitallisia päästöjä, kasvihuonekaasupäästöjä kuin öljyriippuvuutta. Useat asiantuntijat arvioivat, että tavanomainen öljyn tuotanto saavuttaa huippunsa lähimmän 5 10 vuoden sisään. Yhä kasvava öljyn kulutus ja mahdollinen öljyn tuotannon huippu nostavat öljyn hintaa. Maailman tieliikennepolttoaineiden kulutus on noin Mtoe/a. Vaihtoehtoisten polttoaineiden osuus on noin 3,5 %, ja biopolttoaineiden osuus 1,5 %. Etanoli, nestekaasu ja maakaasu ovat tämän hetken tärkeimmät vaihtoehtoiset polttoaineet. Brasilia ja USA ovat etanolin suurimmat tuottajamaat, biodiesel dominoi Euroopassa. Maakaasun käyttö liikennepolttoaineena on yleisintä Etelä-Amerikassa, ja myös Aasian markkinat ovat voimakkaassa kasvussa.
20 20 3 Vaihtoehtoisten polttoaineiden edistäminen 3.1 Yleistä Vaihtoehtoisten polttoaineiden osuus liikenteessä on tällä hetkellä luokkaa 3,5 %. Vain harvassa tapauksessa vaihtoehtoiset polttoaineet pystyvät aidosti kilpailemaan tavanomaisten hiilivetypolttoaineiden kanssa, vaan vaihtoehdot on saatu markkinoille erilaisten verohelpotusten, muiden tukien tai pakotteiden avulla. Ilman tukia kilpailukykyisiä vaihtoehtoja ovat lähinnä Brasiliassa tuotettu sokeriruokopohjainen etanoli ja myös maakaasu tietyissä Etelä-Amerikan ja Aasian maissa. Viime aikoina on virinnyt keskustelua siitä, täyttävätkö eri biopolttoainevaihtoehdot kestävän kehityksen kriteerit. Tulilinjalle on joutunut erityisesti viljaan perustuva etanoli ja osittain myös perinteinen kasviöljypohjainen biodiesel. OECD julkaisi syyskuussa 2007 biopolttoaineita käsittelevän raportin, jonka otsikko on käännettynä Onko lääke pahempi kuin itse tauti. Raportti luettelee mm. seuraavat huolenaiheet (OECD 2007): ryntäys energiakasveihin voi aiheuttaa ruokapulaa ja vaarantaa luonnon monimuotoisuutta (ensimmäisen sukupolven biopolttoaineet) toisen sukupolven biopolttoaineiden näkymät ovat lupaavat, mutta yleistyminen edellyttää teknisiä läpimurtoja biopolttoaineiden talous ei näytä koviin lupaavalta kansallista tuotantoa tukevat ja suojelevat toimenpiteet ovat tehottomia eivätkä ole kustannustehokkaita käyttötavoitteet saattavat olla epärealistisia biopolttoaineiden kaupan vapauttaminen on hankalaa, mutta välttämätöntä globaalien tavoitteiden saavuttamiseksi maailmanlaajuinen kestävän kehityksen kriteeristö kaupan piiriin sallituille tuotteille pitäisi sopia kiireesti, sillä selektiivisten kriteerien seurauksena osa valmistajista voi jatkaa kestävän kehityksen periaatteiden vastaista tuotantoa Raportti kiteyttää kaksi pääkysymystä: Onko olemassa mahdollisuuksia biopolttoaineiden tuottamiseen riittävässä laajuudessa siten että kasvavaan liikennepolttoaineiden kysyntään voidaan vastata turvatusti ja vähemmän haittoja aiheuttaen ilman että samaan aikaan vaarannetaan yhä kasvavan väestön ruuan saantia? Takaavatko kansallisella ja kansainvälisellä tasolla harjoitetut biopolttoaineiden edistämiseen tähtäävät politiikat sen, että biomassa hyödynnetään mahdollisimman kustannustehokkaasti, ja ovatko biopolttoaineet paras ratkaisu liikennesektorin haasteisiin? 3.2 Tilanne Euroopassa Yleistä EU:ssa eräs keskeinen energia- ja ympäristöpolitiikan tavoite on uusiutuvien energialähteiden käytön edistäminen. Edistämistä pidetään tärkeänä hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi ja polttoaineomavaraisuuden parantamiseksi, jotka ovat myös keskeisiä liikennepolitiikan tavoitteita. Tärkein uusiutuva energiavara on biomassa, jota voidaan käyttää sähkön ja lämmön tuotannossa sekä liikenteen polttoai-
21 21 neena. Biopolttoaineiden edistäminen kytkeytyy olennaisesti myös EU:n maatalouspolitiikkaan ja eräiden tuotteiden ylituotantoon. Uusiutuvan energian käytön edistämiseen vaikuttavat EU:ssa tehdyt päätökset uusiutuvan energian osuudesta primäärienergiasta, sähkön kokonaiskulutuksesta ja liikenteen polttoainekäytöstä. Lisäksi EU:n päästökauppajärjestelmä muuttaa keskeisesti uusiutuvien energialähteiden tilannetta. Onkin oletettavaa, että kaikkien asetettujen tavoitteiden saavuttaminen tulee olemaan vaikeaa, koska eri toimijat kilpailevat samasta raaka-aineesta. (Biopolttoainetyöryhmä 2006) Euroopan komissio on linjannut liikennesektoria koskevia energia-asioita mm. seuraavissa dokumenteissa (lisäksi on joukko varsinaisia direktiivejä): Green Paper - Towards a European strategy for the security of energy supply COM(2000) 769, marraskuu 2000 White Paper: European transport policy for 2010: time to decide, COM(2001) 370, syyskuu 2001 Communication from the Commission. Proposal for a Directive on the promotion of the use of biofuels for transport, COM(2001) 547, marraskuu 2001 Communication from the Commission. Proposal for a Directive on the promotion of clean road transport vehicles, COM(2005) 634, joulukuu 2005 Communication from the Commission. An EU Strategy for Biofuels, COM(2006) 34, helmikuu 2006 An energy policy for Europe the need for action, COM(2007) 1, tammikuu/maaliskuu Vuoden 2000 Green Paper käsittelee Euroopan kasvavaa riippuvuutta tuontienergiasta. Öljyn osalta on arvioitu, että EU vuonna 2010 on yli 80 % riippuvainen tuontiöljystä. Energiastrategian kulmakiviksi ehdotettiin: tuhlaamisen lopettaminen ts. energiansäästöön panostaminen aidon vaihtoehtoisen liikennepolitiikan kehittäminen uusien ja uusiutuvien energiamuotojen kehittäminen energiaomavaraisuuden ylläpitäminen, ml. ydinvoiman aseman arviointi yhteisten ratkaisujen löytäminen yhteisiin ongelmiin Liikenteen osalta lueteltiin seuraavat toimenpiteet: rautatiekuljetusten elvyttäminen maantiekuljetusten tehostaminen infrastruktuuriin panostaminen henkilöautojen käytön järkeistäminen taajamissa puhtaan joukkoliikenteen edistäminen saastuttaja maksaa periaatteen soveltaminen Liikenteen osalta tavoitteeksi asetettiin, että vaihtoehtoisten polttoaineiden (biopolttoaineet, maakaasu ja vety) osuus vuonna 2020 olisi 20 %. Lisäksi painotettiin puhtaiden ajoneuvojen kehitystyön tärkeyttä. Marraskuussa 2001 Komissio julkaisi direktiiviehdotuksen liikenteen biopolttoaineiden edistämises-
22 22 tä (COM(2001) 547. Tähän ehdotukseen sisältyy taulukko eri vaihtoehtopolttoaineiden osuuksista (taulukko 3.1). Tärkeimpinä polttoainevaihtoehtoina nähdään biopolttoaineet ja maakaasu. Sittemmin on tultu siihen tulokseen, ettei vedyn käyttö voi kehittyä taulukossa esitetyllä tavalla. Taulukko 3.1. EU:n vaihtoehtopolttoaineita koskevat alustavat tavoitteet. (COM(2001) 547) Vuosi Biopolttoaine (%) Maakaasu (%) Vety (%) Yhteensä (%) (7) (8) 10 5 (23) Biopolttoaineiden edistämisen tärkeimmiksi perusteluiksi esitetään: öljyriippuvuuden vähentäminen liikenteen CO 2 -päästöjen vähentäminen maaseudun uusien tulolähteiden kehittäminen ja työllisyyden ylläpito Lopputulema oli annettu liikenteen biopolttoainedirektiivi 2003/30/EC. Tässä Direktiivissä asetetaan tavoitteet (ohjeelliset, ei-sitovat) liikenteen biopolttoaineosuudelle: 2 % energiana laskien vuonna ,75 % energiana laskien vuonna 2010 Vuoden 2001 liikennepolitiikan White Paper luettelee noin 60 erilaista toimenpidettä liikennejärjestelmän parantamiseksi, ml. korkealuokkaisen joukkoliikenteen kehittäminen ja tutkimuspanostukset puhtaan ja energiatehokkaan liikenteen kehittämiseen. White Paper toistaa tavoitteet vaihtoehtoisten polttoaineiden käytölle, toisaalta 20 %:n tavoitteen vuodelle 2020, ja toisaalta biopolttoaineen käytölle asetettavat tavoitteet. Komissio julkaisi yhteisön liikenteen biopolttoainestrategiaa koskevan tiedonannon (COM(2006) 34). Strategiassa asetetaan kolme päätavoitetta: biopolttoaineiden edistäminen sekä EU:ssa että kehitysmaissa valmistautuminen laajaan biopolttoaineiden käyttöön parantamalla niiden kilpailukykyä sekä lisäämällä tutkimusta toisen sukupolven biopolttoaineisiin niiden kehitysmaiden tukeminen, joissa biopolttoaineiden tuotanto voi edistää talouskasvua kestävän kehityksen mukaisesti Alkuvuodesta 2007 esitellyssä energiastrategiassa (COM(2007) 1) komissio esittää sitovaa 10 %:n biopolttoainevelvoitetta vuodelle EU:n johtajat hyväksyivät energiastrategian linjaukset Brysselissä maaliskuussa Biopolttoainetavoite on kuitenkin ehdollinen, ja edellytykset ovat että biopolttoaineiden tuotanto on kestävällä pohjalla ja että ns. toisen sukupolven biopolttoaineet kaupallistuvat. (EurActiv 2007) Komissio valmistelee myös sitovia CO 2 -päästörajoja henkilöautoille. Tässä yhteydessä on myös noussut esille esitys siitä, että polttoainedirektiiviin sisällytettäisiin vaatimus polttoaineiden elinkaaren aikaisten kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisestä. Ajatus on, että polttoainetoimittajat joutuisivat ra-
23 23 portoimaan polttoaineiden elinkaaren aikaiset kasvihuonekaasupäästöt vuodesta 2009 alkaen, ja vuodesta 2011 vuoteen 2020 vähentämään kasvihuonekaasupäästöjä yhden prosenttiyksikön verran vuodessa, ts. yhteensä 10 %. Käytännössä tämä edellyttäisi CO 2 -tehokkaiden biokomponenttien käyttöönottoa. (IFQC 2007) Kuten kohdassa 3.1 todettiin, biopolttoaineita vastaan on herännyt myös kritiikkiä. Ilmiselvää on, että biopolttoaineille tarvitaan yhteisesti hyväksyttyjä pelisääntöjä. Mm. Hollannissa ja Saksassa on kehitetty kestävän kehityksen kriteerejä biopolttoaineille. Kuvassa 3.1 on yhteenveto siitä mitä asioita Hollantiin suunnitteilla olevat kriteerit tulevat kattamaan. Hollannin vaatimus on, että biopolttoaineilla saadaan aikaan tuntuva kasvihuonekaasupäästöjen vähenemä. Vuodelle 2007 esitetty vaatimus on -30 % ja vuodelle % tavanomaisiin fossiilisiin polttoaineisiin verrattuna (Cramer & Lammers 2006). EU:n tasolla on odotettavissa kriteerit vielä vuoden 2007 aikana. Kuva 3.1. Esimerkkejä kestävän kehityksen indikaattoreista. (Cramer & Lammers 2006) Biopolttoaineista puhuttaessa käytetään yleisesti termejä ensimmäisen ja toisen sukupolven biopolttoaine. Ensimmäisen sukupolven biopolttoaineita ovat mm. perinteinen viljapohjainen etanoli ja perinteiden esteröity biodiesel. Toisen sukupolven tuotteiden määritelmät ovatkin sitten häilyvämpiä. Toisen sukupolven tuotteilta edellytetään joko edullisempaa kasvihuonekaasutasetta tai ylivoimaisia tuoteominaisuuksia. Synteettiset kaasutustietä valmistettavat BTL-polttoaineet (biomass-to-liquids) luetaan aina kuuluviksi tosien sukupolven tuotteisiin. Tähän ryhmään kuuluvat niin Fischer-Tropsch biodiesel, bio-metanoli kuin bio- DME. FT-biodieselissä yhdistyy sekä edullinen kasvihuonekaasutase että hyvät tuoteominaisuudet. FTtuotteiden ongelma on, etteivät ne vielä ole kaupallisella asteella. Ensimmäiset pilottitehtaat ovat käynnistysvaiheessa, mutta varsinainen kaupallistuminen tapahtunee Yksi kriteeri voisi myöskin olla, että tuotanto perustuu non-food raaka-aineeseen. Myös selluloosapohjainen etanoli lasketaan yleisesti toisen sukupolven tuotteeksi, vaikkakin etanolin käyttöön moottoripolttoaineena liittyy tiettyjä rajoitteita. Myös selluloosapohjainen etanoli on vielä kehitysvaiheessa. Neste Oil aloitti kesällä 2007 vetykäsitellyn NExBTL-biodieselin kaupallisen tuotan-
24 24 non. NExBTL:ssä yhdistyy toisen sukupolven varsinaisten FT-tuotteiden hyvät tuoteominaisuudet ja ensimmäisen sukupolven biodieselin raaka-ainepohja (kasviöljyt ja eläinperäiset rasvat). Useimmiten NExBTL luetaan toisen sukupolven tuotteeksi, mutta muitakin tulkintoja esiintyy. Taulukossa 3.2 on Biofuels in the European Union A vision for 2030 and beyond julkaisussa esitetty biopolttoaineiden jaottelu. Taulukko 3.2. Biopolttoaineiden ryhmittely ensimmäisen ja toisen sukupolven tuotteisiin. (EU biofuels vision 2006) Biopolttoaineiden tuotanto ja käyttö Kuvassa 3.2 on esitetty biopolttoaineiden tuotannon kehittyminen Euroopassa. Kasvu on ollut erittäin nopeaa, 65 % vuodesta 2004 vuoteen 2005 ja 57 % vuodesta 2005 vuoteen Vuoden 2006 tuotan-
25 25 tomäärä oli 5,2 Mtoe, josta perinteisen biodieselin osuus oli 85 % ja etanolin 15 % (lämpöarvoihin suhteutettuna). Ylivoimaisesti suurin tuottaja on Saksa (kts. kuva 2.10). BIOPOLTTOAINEIDEN TUOTANTO EU:SSA (MTOE/A) Mtoe/a 3 2 Bioetanoli Biodiesel Kuva 3.2. Euroopan biopolttoaineiden tuotannon kehittyminen. Perustuu Systemes Solaires in (2006), EBB:n (2007) ja ebio:n (2007) lukuihin. Biopolttoaineiden osuus valikoiduissa EU-maissa 2005 (% kansallisesta polttoaineen kulutuksesta, energiana laskettuna) Itävalta Ranska Saksa Italia Puola Espanja Ruotsi Englanti Kuva 3.3. Biopolttoaineiden osuus tieliikenteessä eri EU-maissa (Schmitz 2007)
26 Esimerkkimaa Ruotsi Ruotsissa on panostettu voimakkaasti vaihtoehtoisten polttoaineiden ja ns. vähäpäästöisten autojen edistämiseen. Keinovalikoimaan on sisältynyt mm.: verohelpotukset biopolttoaineille vaatimus vaihtoehtoisten polttoaineiden jakelun järjestämisestä (vaihtoehtoisia polttoaineita saatavissa yli 600 jakeluasemalta) valtion tuki vähäpäästöisten autojen hankintaan ( SEK ~ ) verohelpotus työsuhdeautojen verotuksessa pysäköintiedut mm. Tukholmassa vapautus Tukholman tietulleista Vähäpäästöiset henkilöautot on määritelty seuraavasti (www.miljofordon.se): E85-etanolipolttoainetta tai metaania käyttävät autot sähköautot bensiini-, diesel- ja hybridiautot joiden CO 2 -päästö on alle 120 g CO 2 /km dieselautoille on lisäksi voimassa vaatimus alhaisista hiukkaspäästöistä (0,005 g/km) Ruotsissa 100 %:n perinteistä biodieseliä (RME) ei lasketa ympäristöystävälliseksi polttoaineeksi. Sen käyttö olisi hyväksyttävissä hiukkassuodattimilla varustetuissa dieselautoissa, mutta yksikään autonvalmistaja ei salli tätä. Aikaisemmin määräykset erosivat kansallisella (mm. verolainsäädäntö ja julkiset hankinnat) ja kunnallisella tasolla, mutta nyt määräyksiä on yhtenäistetty. Esim. Tukholma ei aikaisemmin rajoittanut vaihtoehtoisia polttoaineita käyttävien auton polttoaineen kulutusta mitenkään. Niinpä suurikokoiset FFVtekniikka (flexible fuel vehicle) hyödyntävät katumaasturityyppiset autot (SUV) saatettiin hyväksyä ympäristöystävällisinä ajoneuvoina. Nyt määräykset rajoittavat myös polttoaineen kulutusta. Vaihtoehtoista polttoainetta käyttävän auton polttoaineen kulutus saa enimmillään vastata 9,2 l bensiiniä tai 8,4 litraa dieseliä tai 9,7 m 3 kaasua/100 km (EU yhdistetty kulutus). Automaattivaihteiselle autolle sallitaan hieman korkeampi kulutus, jos auto muuten on identtinen määräykset täyttävän manuaalivaihteisen auton kanssa. Taulukossa 3.3 on esitetty vähäpäästöisten ja vaihtoehtoisia polttoaineita käyttävien autojen määrän kehittyminen. Erityisen nopeaa kehitys on ollut FFV-etanoliautojen kohdalla. Kehitys on ymmärrettävää merkittävien kannustimien takia, ja voihan FFV-autoa ajaa myös bensiinillä. FFV-tekniikkaan ja E85-polttoaineeseen liittyy ongelma siinä mielessä, ettei FFV-autoilta toistaiseksi vaadita pakokaasuhyväksyntää E85-polttoaineella, pelkkä hyväksyntä bensiinillä riittää. Näin ollen ei ole takuita autojen päästöistä E85-polttoainetta käytettäessä (Ångström 2005). Ruotsissa on myös harrastettu autojen muuttamista E85-polttoaineelle jälkikäteen, mikä edelleen lisää päästöongelmia.
27 27 Taulukko 3.3. Vähäpäästöisten ja vaihtoehtoisia polttoaineita käyttävien autojen lukumäärä Ruotsissa. (www.miljofordon.se) Henkilö- ja pakettiautot Sähkö Hybridi Vähän kuluttava 120 g/km Kaasuautot Etanoli (FFV) Raskaat ajoneuvot Etanoli (FFV) Kaasubussit, -kuorma-autot Sähkö/polttokenno Kuvassa 3.4 on esitetty Ruotsin liikennepolttoaineiden jakauma vuonna Uusiutuvien polttoaineiden osuus oli 3,1 %. Suurinta osuutta edustaa bensiiniin lisätty matalaseosteinen etanoli (låginblandad), 1,7 %. Läheskään kaikki vajaa FFV-autoa eivät aja E85-polttoaineella, ja niinpä E85- polttoaineessa olevan etanolin osuus liikennepolttoaineiden kokonaiskulutuksesta on vain vajaa 0,4 %. Busseissa käytettävän etanolipolttoaineen osuus on vastaavasti 0,12 %. Svenska Petroleuminstitut in vakaa näkemys on, että biokomponentit kannattaisi käyttää seoskomponentteina, ei sellaisenaan (SPI 2007). Miljöfordon-portaalin mukaan maa- ja biokaasun yhteenlaskettu osuus on 0,5 %, eli yhtä suuri kuin E85-autoissa ja busseissa käytetyn etanolin osuus, vaikkakin automäärä on huomattavasti pienempi. Kuva 3.4. Tieliikenteen polttoaineiden jakauma Ruotsissa (SPI 2007).
28 28 Biokaasulla on vahva asema Ruotsissa. Osittain tähän vaikuttavat ympäristötavoitteet, osittain se että maakaasuputkisto kattaa vain osan Ruotsista eli maan lounaisosan. Ruotsissa on yli 30 biokaasun puhdistuslaitosta, ja neljä laitosta joissa puhdistettua biokaasua syötetään maakaasuverkkoon. Vaikkakaan Ruotsissa ei ole vaatimusta biokaasun minimiosuudesta, yli 50 % autoihin myytävästä metaanikaasusta on jo biokaasua (vuoden 2007 alkupuoliskon tilasto 14 miljoonaa Nm 3 biokaasua ja 12,8 Nm 3 maakaasua). (www.fordonsgas.se) Kuvassa 3.5 on Ruotsin kaasutankkausasemat, joita on yhteensä 82. Tukholmassa ja Göteborgissa on kummassakin 10 tankkausasemaa. Lisäksi Pohjois-Ruotsista löytyy yksittäisiä asemia. Kuva 3.5. Ruotsin kaasutankkausasemat. (www.fordonsgas.se) Esimerkkimaa Saksa Saksassa on panostettu niin biodieseliin kuin maakaasuun. Saksa on tärkein perinteisen biodieselin tuottajamaa. Biopolttoaineita on tuettu tuntuvilla verohelpotuksilla, etanolin osalta 0,65 /l ja biodieselin osalta 0,47 /l. Verohelpotusten takia Saksan valtio menetti verotuloja 1,3 miljardia vuonna Niinpä vuonna 2006 säädettiin uudet biopolttoaineiden verotusta ja käyttövelvoitetta koskevat lait, jotka molemmat astuivat voimaan vuoden 2007 alusta. Verotuksen osalta eri biopolttoaineita kohdellaan eri tavalla, ts. ensimmäisen sukupolven tuotteita verotetaan ja toisen sukupolven tuotteita ei veroteta. Matalaseosteisten polttoaineiden (E5, B5) etanoli- ja biodieselosuudesta maksetaan 2007 alusta täysi vero. B5-seoksen bio-osuuden osalta verotus alkoi jo vuoden 2006 puolella. Myös 100 %:sen biodieselin (B100) osalta verotus alkoi 2006, ja vero saavuttaa täyden määrän vuonna 2012.
29 29 Toisen sukupolven biopolttoaineiksi luokitellaan: E85 etanolin alkuperästä riippumatta lignoselluloosapohjainen etanoli käyttötavasta riippumatta BTL-tuotteet (biomass-to-liquids) biokaasu Verohelpotukset jatkuvat ainakin vuoteen 2015, mutta ylikompensaatiota ei sallita, ja verotuskäytäntöjä saatetaan muuttaa. Saksan uusi verotusjärjestelmä on esitetty taulukossa 3.4. E85-polttoaineen kohtelu on hieman yllättävää ja osittain epäloogista. Saksan hallitus ja teollisuus panostavat erityisesti BTLtekniikoiden kehittämiseen. BTL-tuotteiden kaupallinen valmistus käynnistyy pienessä mittakaavassa ( t/a) vuonna 2008 CHOREN-yhtiön Saksin osavaltiossa sijaitsevassa Beta-yksikössä. CHOREN toimii yhteistyössä Daimlerin, Volkswagenin ja Shellin kanssa (www.choren.de). Taulukossa 3.5 on Saksan käyttövelvoitteet biopolttoaineille. Vuoden 2010 vaatimus on 6,75 %, eli yksi prosenttiyksikkö korkeampi kuin EU:n asettama vuoden 2010 tavoite. Sekä bensiinille ja dieselille on erikseen asetettu minimivaatimukset. Suuret verohelpotukset johtivat merkittävän biodieselkapasiteetin rakentamiseen. Schmitz (2007) arvioi, että Saksan perinteisen biodieselin tuotantokapasiteetti voisi kattaa 14 % maan dieselpolttoaineen tarpeesta. Verojen tultua käyttöön laitosten käyttöaste on kuitenkin laskenut. Vuonna 2005 tuotantomäärä oli Schmitzin mukaan 1.5 Mt/a, ja käyttöaste 76 %. Vuonna 2007 tuotanto tulee olemaan 2.8 Mt, mutta käyttöaste vain 56 %. Taulukko 3.4. Saksan verotusjärjestelmä biopolttoaineille. Taulukossa on mukana myös raaka kasviöljy (SVO= straight vegetable oil) joka on marginaalinen tuote. (Schmitz 2007)
30 30 Taulukko 3.5. Saksan käyttövelvoitteet biopolttoaineille. (Schmitz 2007) Kuvassa 3.6 on esitetty maakaasuautokannan kehittyminen Saksassa. Vajaassa 10 vuodessa autojen lukumäärä on noussut vajaasta 2 000:sta yli :een. Kuvassa 3.7 on kuvattu tankkausasemien lukumäärän kehittyminen. Vuonna 2008 saavutettaneen tankkausaseman raja. Saksan kehitykseen maakaasuautorintamalla ovat vaikuttaneet niin pitkäjänteiset veropäätökset, tankkausasemien voimallinen rakentaminen kuin autoteollisuuden suopea suhtautuminen. Vuonna 1994 tehtiin päätös alennetusta polttoaineverosta vuoteen 2009 asti, vuonna 2002 uusi vuoteen 2020 ulottuva päätös. Määräyksiä muutettiin 2006, ja nykyisillä päätöksillä veroetu on voimassa vuoteen 2018 asti. Kun bensiinin vero on 0,65 /l ja dieselin 0,47 /l (taulukko 3.3), maakaasun vero on 0,18 /kg (www.gas24.de). Bensiinin lämpöarvoon suhteutettuna maakaasun vero vastaa 0,11 /l. Paineistettua maakaasua myydään Saksassa noin 0,90 /kg, mikä on bensiiniekvivalenttina noin 0,60 /l.
31 31 Kuva 3.6. Maakaasuautokannan kehittyminen Saksassa. (www.erdgasfahrzeuge.de) Kuva 3.7. Tankkausasemien lukumäärän kehitys Saksassa. (www.erdgasfahrzeuge.de)
32 Esimerkkimaa Suomi Suomessa ei ole käytetty verohelpotuksia biopolttoaineiden käytön edistämiseen. Maa- ja biokaasu on kuitenkin vapautettu polttoaineverosta lukuun ottamatta maakaasun perusveroa. Vuonna 2005 kauppaja teollisuusministeriö asetti työryhmän pohtimaan biopolttoaineiden käytön ja tuotannon edistämistä Suomessa. Työryhmä luovutti raporttinsa (Biopolttoainetyöryhmä 2006) Raportissa todetaan mm. seuraavaa: Työryhmän tehtävänä oli valmistella ehdotus toimista, joilla liikenteen biopolttoaineiden käyttö voitaisiin nostaa Suomessa 5 %:n tasolle, sekä arvio siitä, missä määrin ja millä keinoin tavoitteiden mukainen käyttö voi perustua kotimaisista raaka-aineista tuotettuihin liikenteen biopolttoaineisiin. Työryhmä totesi, että biopolttoaineiden 5 %:n tavoiteosuus on teoriassa mahdollista saavuttaa vuoteen 2010 mennessä, mutta biopolttoaineiden saatavuus ja kustannukset huomioiden 3 %:n energiaosuus vuonna 2010 on realistinen tavoite. Työryhmän mukaan käyttövelvoite on ensisijainen biopolttoaineiden käytön edistämiskeino. Käyttövelvoite koskisi kaikkia liikennepolttoaineita markkinoille toimittavia yrityksiä. Kukin toimija voisi kuitenkin itse ratkaista, miten ja millä biopolttoaineilla se kattaa vaaditun bioosuuden toimittamastaan liikennepolttoaineiden kokonaismäärästä. Vaikutus polttoaineiden hintoihin olisi suuruusluokaltaan noin 3 senttiä/litra. Etanolin ja biodieselin tuotantokustannukset ovat Suomessa samat kuin muualla Euroopassa. Euroopassa tuotetut biopolttoaineet eivät kuitenkaan nykyisillä markkinoilla pysty kilpailemaan esimerkiksi Brasiliassa tuotetun etanolin kanssa. Kotimaisista raaka-aineista tuotetuilla biopolttoaineilla voitaisiin kattaa noin 2 3 %:n osuus liikenteen polttoaineiden kulutuksesta vuonna Uusia teknologioita jatkossa hyödyntäen kotimaisista raaka-aineista voitaisiin valmistaa jopa 7 8 %:n osuus vuonna Työryhmän mukaan ei kuitenkaan ole mahdollista edellyttää, että tarvittava biopolttoainemäärä tuotettaisiin kotimaassa ja kotimaisista raaka-aineista. Työryhmä ehdotti kehitysohjelman käynnistämistä uusien, toisen sukupolven biopolttoaineiden suomalaisten tuotantoteknologioiden kehittämiseksi ja uusien biopolttoaineiden saamiseksi markkinoille vuoteen 2015 mennessä. Keväällä 2007 eduskunta päätti biopolttoaineiden käyttövelvoitelaista (446/2007). Käyttövelvoite on työryhmän suositusten mukaisesti joustava, eli toimijat saavat itse päättää miten he tehokkaimmin täyttävät velvoitteen. Vuoden 2008 käyttövelvoite on 2 % energiaosuutena, vuoden 2009 velvoite 4 % ja vuoden 2010 velvoite 5,75 % EU:n tavoitteiden mukaisesti. Työryhmän mietinnön julkistamisen jälkeen mm. Stora Enso yhteistyössä Neste Oilin kanssa, UPM ja VAPO ovat kertoneet kaasutustekniikkaan perustuvien toisen sukupolven biopolttoaineisiin tähtäävistä kehityshankkeista. ST1-polttoaineketjun ja VTT:n yhteisyritys on kehittänyt elintarvikeketjun jätteisiin perustuvan Etanolix-nimisen etanolin tuotantomenetelmän (Tekniikka & Talous ). Kesällä 2007 KTM ja Tekes julkaisivat yhteistyössä toisen sukupolven biopolttoaineisiin kohdennetun haun. KTM varasi tähän tarkoitukseen 9 M :n erillismäärärahan. Biopolttoaineita kehitetään myös Tekesin Climbus- ja Biorefine tutkimusohjelmien puitteissa (www.tekes.fi)
33 33 Ensimmäiset maakaasubussit tulivat käyttöön Helsingissä vuonna Tällä hetkellä pääkaupunkiseudulla on noin 100 kaasubussia ja vajaa 10 raskasta kaasukäyttöistä kuorma-autoa. Henkilö- ja pakettiautoja Etelä-Suomessa on noin 200. Julkisia maakaasun pikatankkausasemia on kuusi, ja lisäksi Helsingin Ruskeasuon bussivarikolla on yksi bussien tankkaukseen tarkoitettu asema. Vuoden 2007 aikana valmistuu vielä kaksi julkista tankkausasemaa. Gasum Oy on hiljattain aloittanut ns. kotitankkauslaitteiden markkinoinnin. Kotitankkauslaite kykenee tankkaamaan henkilö- tai pakettiauton yön aikana. Laitteistot maksavat :sta ylöspäin. (Gasum 2007) Suomessa on voimassa laki polttoainemaksusta, joka tulee maksettavaksi jos autossa käytetään bensiiniä tai dieselpolttoainetta lievemmin verotettua polttoainetta. Nykyinen laki astui voimaan , ja siihen sisältyy uusi sääntö siitä, että metaanipolttoainetta (maakaasu, biokaasu) käyttävät henkilö- ja pakettiautot on vapautettu polttoainemaksusta. Polttoainemaksusta vapaat ovat myös maa- ja nestekaasukäyttöiset kuorma- ja linja-autot (Laki polttoainemaksusta 2003). Uusi sääntö mahdollisti maakaasun käytön leviämisen myös henkilö- ja pakettiautoihin. Aikaisemminkin raskaat vähäpäästöiset kaasuautot oli vapautettu polttoainemaksusta. 3.3 Tilanne USA:ssa Maissipohjainen etanoli on ylivoimaisesti tärkein vaihtoehtoinen polttoaine USA:ssa. USA:n biopolttoainemäärät on esitetty taulukossa 3.6. Etanolin keskimääräinen tilavuusosuus bensiinissä on noin 3 %, ja biodieselin osuus dieselissä noin 0,2 %. Taulukko 3.6. Biopolttoaineiden käyttömäärät USA:ssa. (EIA 2007)
34 34 Etanolia käytetään normaalisti 10 % bensiiniin sekoitettuna (E10, Gasohol). USA:ssa on huomattava määrä FFV-autoja, yli 5 miljoonaa kappaletta. Tämä ei kuitenkaan johdu E85-polttoaineen suuresta suosiosta vaan siitä, että autonvalmistajat saavat FFV-autoista tuntuvan edun laskettaessa valmistajakohtaisia keskimääräisiä CAFE-kulutuslukuja (Corporate Average Fuel Economy). Periaatteessa vertailukulutusosuuteen lasketaan vain polttoaineen bensiiniosuus, ts. 15 %, ja valmistajan FFV-autoa kohti laskettu rahallinen hyöty voi olla jopa USD. (Wuebben 2005) Vuonna 2004 E85-polttoainetta käytti Energy Information Administration in (EIA) tilaston mukaan todellisuudessa vain noin autoa, eli noin 3 % FFV-autokannasta. Taulukossa 3.7 on vuonna 2005 USA:n markkinoille toimitetut vaihtoehtoiset autot. Ylivoimaisesti suurin ryhmä oli FFV-autot, noin yksikköä, ja toiseksi suurin oli hybridiautot, noin yksikköä. Kuvassa 3.8 on vaihtoehtojen jakautuminen eri ajoneuvoryhmiin. CAFE-säännön takia katumaasturit ja isokokoiset avolavapakettiautot dominoivat. Maassa, jonka autokanta on noin 230 miljoonaa, maakaasuautoja myytiin vain noin Myös muiden vaihtoehtojen (nestekaasu, sähkö, vety) lukumäärät olivat olemattomia. Taulukko 3.7. USA:n markkinoille vuonna 2005 toimitetut vaihtoehtoiset ajoneuvot. (EIA 2006) Vehicles Made Available by Weight Class, Fuel Type and Configuration, 2005 Fuel Type Light Duty Total Medium Duty Total Heavy Duty Total Grand Total Compressed Natural Gas (CNG) 1, ,319 3,304 Dedicated ,311 2,276 Nondedicated ,028 Electric (EVC) /a/ 2, ,281 Ethanol, 85 Percent (E85) /b/ 735,693 8, ,948 Hydrogen (HYD) /c/ Liquefied Natural Gas (LNG) Dedicated Nondedicated Liquefied Petroleum Gas (LPG) Dedicated Nondedicated Diesel-Electric Hybrid (DSL) /d/ Gasoline-Electric Hybrid (GAS) /e/ 139, ,595 TOTAL 879,910 8,472 1, ,281 Dedicated and Nonhybrid 3, ,499 4,940 Nondedicated and Hybrid 876,489 8, ,341