Any colour so long as it is green
uitdagingen aan technologie voor duurzame mobiliteit
���������������������� ���� ���� ��
Richard SmokersTNO Industrie & Techniek
duurzame mobiliteit
Inhoudsetting the stage
doelen en uitdagingen op korte en langere termijn
potentiële bijdrage van verschillende oplossingsrichtingenduurzaamheid: well-to-wheel / cradle-to-cradle
���������������������� ���� ���� �� 2
economische aspectentransitie-aspectenhet creëren van toegevoegde waarde:
duurzame vraag en duurzaam aanbod
dromen, ambities, hypes en realiteit
Doelen en uitdagingen duurzame mobiliteit
lokale luchtkwaliteitgeluidCO2-emissies
energiezekerheidmaterialen / grondstoffen
peoplepeople
equitableequitablebearablebearable
peoplepeople
equitableequitablebearablebearable
���������������������� ���� ���� ��
materialen / grondstoffen
kwaliteitbereikbaarheidveiligheidresiliencebetaalbaarheid
planetplanet profitprofitviableviable
sustainablesustainable
planetplanet profitprofitviableviable
sustainablesustainable
Lokale luchtkwaliteitkorte- en middellange termijnEU-directive� PM10:
• jaargemiddelde 40 �g/m3 (2005)• max 35 x overschrijding dagnorm 50 �g/m3
� NO2: jaargemiddelde 40 �g/m3 (2010)�
���������������������� ���� ���� ��
2� PM2.5:
• jaargemiddelde 25 �g/m3 (2015)NL heeft derogatie tot 2011 (PM10) resp. 2015 (NO2) op basis van NSL plan
conventionele auto is “moving target”
Conventionele auto is “moving target”
���������������������� ���� ���� ��
Luchtkwaliteitbron: TNO
���������������������� ���� ���� ��
bijdrage verkeer aan lokale concentratiesgroot aandeel schone voertuigen nodig voor significante reductie concentraties
Luchtkwaliteit bron: gemeente Utrecht / DHV 2008
���������������������� ���� ���� ��
Bijdrage alternatieve aandrijvingen en energiedragers aan milieudoelen
luchtkwaliteit� alleen significant als we voor 2015/2020 op
kritische lokaties grote aantallen alternatieve voertuigen in verkeerstroom kunnen krijgen
���������������������� ���� ���� ��
� bij verplaatsing van emissies (bijv. naar elektriciteitscentrale) rekening houden met NEC plafonds
geluidCO2
Geluid
lastig probleem door logaritmische impact:� 3 dB(A) = factor 2 reductie in
geluidsenergie� 10 dB(A) = factor 10 reductie in
���������������������� ���� ���� ��
� 10 dB(A) = factor 10 reductie in geluidsenergie = halvering van ervaren luidheid
Geluid
���������������������� ���� ���� ��
Bijdrage alternatieve aandrijvingen en energiedragers aan milieudoelen
luchtkwaliteitgeluid� vooral effect bij lage snelheden� groot aandeel stille voertuigen nodig
���������������������� ���� ���� ��
� groot aandeel stille voertuigen nodig� effect stille aandrijving op snelwegen en
stedelijk ring (bijv. A10) & snelwegen verwaarloosbaar
CO2
Broeikasgasemissies - beleid
Kyoto-doel� 8% (EU) cq. 6% (NL) reductie t.o.v. 1990 in
periode 2008-2012
post-Kyoto – Kopenhagen 2009:� EU-doel: stabilisatie op < 2ºC aan eind 21e
���������������������� ���� ���� ��
� EU-doel: stabilisatie op < 2ºC aan eind 21e
eeuw• vergt 60 – 80% reductie
EU doelstelling: klimaatverandering < 2ºC aan eind 21e eeuw
60
80
100
120
Inde
x (1
990=
100)
Total GHG emissions (EU-27)
���������������������� ���� ���� ��
grote CO2-reducties in transport onvermijdelijk!
0
20
40
1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050
Inde
x (1
990=
100)
-60 %
-80 %
Annual growth rate: +1.4 % / year(avg. 2000-2005)
Transport emissions
Source: European Environment Agency
Bijdrage van verschillende reductie-opties aan halen lange-termijn doel
100%
120%
140%
160% e
mis
sion
s (
1990
= 1
00%
)total emissions BAU baseline
scenario efficiency improvement
behaviour, structural
sustainable energy
indicatief plaatje
���������������������� ���� ���� ��
0%
20%
40%
60%
80%
1990 2050
CO
2 em
issi
ons
(19
90 =
100
%)
50% reduction compared to 1990
structural changesand volume measures
energy
Broeikasgasemissies - beleidEU:� 20/20/20 target
• 20% CO2-reductie / 20% duurzame energie in 2020• 30% bij vergaand post-Kyoto verdrag
� 10% duurzame energie in transport in 2020� CO -wetgeving personen- en bestelauto’s
���������������������� ���� ���� ��
� CO2-wetgeving personen- en bestelauto’s
NL: Schoon & Zuinig doelen voor 2020:� 30% minder CO2 t.o.v. 1990� 20% duurzame energie� voor transport: � reductie tot niveau 1990
CO2-norm voor personenauto’s
referentie-situatie 2006� 160 g/km
gemiddeld
doel 2012-15
���������������������� ���� ���� ��
doel 2012-15� 130 g/km
doel 2020� 95 g/km
CO2-norm voor personenauto’s<CO2> = a <m> + b norm opgelegd per
fabrikantop basis van EU verkoopgemiddelde typekeuringswaardeninfasering tussen 2012 en 2015fabrikanten mogen “poolen”
���������������������� ���� ���� ��
(<m>,130 g/km)
“poolen”elektriciteit en H2 tellen als nul CO2
vergelijkbare norm voor bestelauto’s in voorbereidingonderzoek naar mogelijkheden norm voor HD-voertuigen
Well-to-wheel / cradle-to-grave
Life Cycle Analysis (LCA)
"cradle" mining of materials
production of materials
manufacturing
���������������������� ���� ���� ��
Well-to-Wheel Analysis (WTW)manufacturing
of vehicle
"well" "wheel"
mining of primary energy carrier
transportfuel
productionfuel
distributionuse of vehicle
disposal of vehicle
indirect or Well-to-Tank (WTT) emissions "grave"
recycling
direct or Tank-to-Wheel (TTW) emissions
Opties duurzame auto’s lange termijn relatief schaars + nog geen “winner”
���������������������� ���� ���� ��
Well-to-wheel broeikasgasemissies
���������������������� ���� ���� ��
bron: Concawe/EUCAR/JRC 2007
Gevolgen voor natuur, voedsel en biodiversiteit
Natuur en biodiversiteit
landgebruik
broeikasgas-emissies bij land-use change
���������������������� ���� ���� ��
Voedsel-productie
Biobrandstoffen en bio-energie
Indirecte effecten Land Use Change
VB ketens GHG zonder indirect LUC
GHG door indirect LUC
Totaal
Biodiesel (koolz.)
-64% tot 0% +34 tot +100% -30% tot +100%
Biodiesel (palm)
-85% tot 0% +45 tot +136% -40% tot +136%
Ethanol -35% +35 tot +143% 0% tot +108%
���������������������� ���� ���� ��
Voorzichtige inschatting indirect landgebruik verandering 25-75% en alleen bovengrondse koolstofIndirecte effecten Land Use Change geven biobrand-stoffen uit landbouw-gewassen slechte CO2-balans
Ethanol (wheat)
-35% +35 tot +143% 0% tot +108%
bron: CE Delft 2008
Ruimtebeslag biobrandstoffen vergeleken met zonne-energie
���������������������� ���� ���� ��
Uit: Toetsingskader voor duurzame biomassa, Platform Energietransitie, februari 2007
(1) Oorspronkelijk uit: Biomass for food or fuel: Is there a dilemma? Louise O. Fresco. Universiteit van Amsterdam. The Duisenberg Lecture, Singapore 19 september, 2006.
(2) 45 Exojoule/jaar.(3) 2,5 miljard ha.
Netgekoppelde PV-systemen in NL: � 2.880 GJe/ha/j� vermijdt 6400 GJ/ha/j fossiele energie
Concentrated Solar Power in Zuid-Europa:� 9.000 GJe/ha/j� bespaart 20.000 GJ/ha/j fossiele
energie
WtW broeikasgasemissies van elektrische voertuigen
op basis van gemiddelde mix elektriciteits-productie NLreal-world energiegebruik / CO2-emissie
120
140
160
180
200
WTW
CO
2 [g
/km
]
nieuwe personenautoelektrisch 100 Wh/kmelektrisch 150 Wh/kmelektrisch 200 Wh/km
bron: TNO
indicatief plaatje
typekeuring
130 g/km 95 g/km
���������������������� ���� ���� ��
2
elektriciteit onder EU-ETS:
� extra productie = nul CO2
0
20
40
60
80
100
aardgas kolen 2008 2015 2020
WTW
CO
2 [g
/km
]
?
Bijdrage alternatieve aandrijvingen en energiedragers aan milieudoelen
luchtkwaliteitgeluidCO2
� combinatie nodig van:
���������������������� ���� ���� ��
� combinatie nodig van:• efficiënte voertuigtechniek• alternatieve energiedragers• duurzamere vervoerwijzen• beheersing volumegroei
Energieafhankelijkheidgoedkope olie raakt op� productiepiek bronnen� te weinig nieuwe bronnen
voorraad unconventionaloil zeer groot� bijv. teerzanden� verdubbeling WTW-emissies
brandstoffen uit aardgasen kolen met GTL/CTL
���������������������� ���� ���� ��
en kolen met GTL/CTLprocessen
kan productiecapaciteit groei van vraag bijhouden?
verwachting:� toenemende afhankelijkheid van instabiele regio’s� hogere olieprijzen� volatiliteit: sterke prijsfluctuaties
“peak oil”
Materialen, grondstoffen en productieketens
batterijenplatina voor brandstofcellennieuwe materialen voor lichtgewicht voertuigen
���������������������� ���� ���� ��
voertuigen
milieu-effecten in de ketenvoorraden grondstoffenproductiecapaciteit
Materialen, grondstoffen en productieketens
���������������������� ���� ���� ��
Materialen, grond-stoffen en productieketens
Li-batterijen:� productie 20kWh
batterij kost 10 gCO2/km
���������������������� ���� ���� ��
2
aandeel productie-fase in LCA neemt toe als voertuigen zuiniger worden
Materialen, grondstoffen en productieketens
���������������������� ���� ���� ��
lithium winning uit zoutmeren
Maar het gaat natuurlijk niet alleen om milieuvoordelen
economische aspectentransitie-aspectenhet creëren van toegevoegde waarde:
���������������������� ���� ���� ��
� over duurzame vraag en duurzaam aanbod
Economische aspecten
maatschappelijk:� kosteneffectief klimaatbeleid� CO2-vermijdingskosten (€/ton CO2-equiv.)
���������������������� ���� ���� ��
gebruikersperspectief� total cost of ownership� toegevoegde waarde
Vermijdingskosten - kostencurve
���������������������� ���� ���� ��
bron: McKinsey 2009
Economische aspecten -gebruikersperspectief
total cost of ownership� investering (meerprijs)� energiekosten� onderhoud
���������������������� ���� ���� ��
� onderhoud
fiscale inbedding van voertuigen en energiedragers is belangrijke factor
Transitie-aspecten
structurele systeemverandering in richting van duurzame mobiliteit� nieuwe dingen mogelijk maken� duurzame vraag & duurzaam aanbod
belang van verschillende actoren
���������������������� ���� ���� ��
belang van verschillende actoren� overheid� bedrijven
• producenten• gebruikers
� consumenten
Waarom nu zoveel aandacht voor elektrisch vervoer?
Peugeot 106 Electrique
���������������������� ���� ���� ��
Drijfveren jaren ’90:� lokale luchtkwaliteit� ZEV-mandaat
Californië� ambitie Europese
elektriciteitsbedrijven
GM EV1
Waarom nu zoveel aandacht voor elektrisch vervoer?
bron: P. v.d. Bossche et al. 2005
���������������������� ���� ���� ��
tegenvaller biobrandstoffen / H2 laat op zich wachtenLi-ion maakt actieradius van > 200 km mogelijkrecente piek in olieprijzenklimaatverandering� groeiend draagvlak bij bedrijven en burgers
Ontwikkeling van duurzame vraag vergt ontwikkeling van duurzaam aanbod
Duurzame vraag = � blijvende vraag, geen hype
• duurzame auto is / wordt een aantrekkelijke propositie op eigen kracht, of in context van lange termijn specifiek /
���������������������� ���� ���� ��
of in context van lange termijn specifiek / generiek beleid
� vraagt stijgt “voorspelbaar” en beheersbaar • fabrikanten kunnen investeren• voertuigen behouden (rest)waarde
Ontwikkeling van duurzame vraag vergt ontwikkeling van duurzaam aanbod
Duurzaam aanbod = � techniek gaat lang mee
• EVs:Li-batterijen moeten zich nog bewijzen� techniek is “sustainable”
•
���������������������� ���� ���� ��
• materialen, energie, broeikasgassen, luchtkwaliteit, geluid
• EVs: winning van lithium? / recycling?� aanbod is blijvend, geen hype
• solide aanbieders met ruim, groeiend aanbod• aanbieders staan garant voor techniek
Ontwikkeling van duurzame vraag vergt ontwikkeling van duurzaam aanbod
aantrekkelijke propositie� economische business case
• kosten van voertuig, energiegebruik en onderhoud
• mede bepaald door inbedding in
���������������������� ���� ���� ��
• mede bepaald door inbedding in belastingsysteem en evt. toekomstige beleidsmaatregelen:
- ABvM, accijns, CO2-tax of transport in ETS• waarde van voertuig als element in energie-
infrastructuur / distributiesysteem- EVs als buffer voor duurzame energie
Ontwikkeling van duurzame vraag vergt ontwikkeling van duurzaam aanbod
aantrekkelijke propositie� added value voor zakelijke of particuliere
gebruiker: • voordelen creëren t.o.v. conventionele auto
- toegang tot milieuzones, parkeerfaciliteiten
���������������������� ���� ���� ��
- toegang tot milieuzones, parkeerfaciliteiten- betere auto: comfort, prestaties,
gebruiksmogelijkheden � alternatief ontwerp voertuig
Ontwikkeling van duurzame vraag vergt ontwikkeling van duurzaam aanbod
aantrekkelijke propositie� added value voor zakelijke of particuliere
gebruiker: • nadelen voor gebruiker beperken:
- standaardisatie
���������������������� ���� ���� ��
- standaardisatie- actieradius- tank- cq. oplaadinfrastructuur
» snelladen / batterij-lease
- slimme betaalsystemen- mobiliteitsdiensten
Rol van overheden
stimuleren technische & markt-ontwikkeling d.m.v.:� normstelling� grootschalige, goed gemonitorde
praktijkproeven
���������������������� ���� ���� ��
praktijkproeven� fiscale prikkels
tijdig duidelijkheid verschaffen over langdurig stabiele fiscale inbedding� o.a. accijns, CO2-differentiatie van
belastingen, ABvM
Rol van bedrijven
activiteiten op basis van lange termijn visie� reductie kosten en creëren added value
belangrijke drivers voor ontwikkeling
commitment in praktijkproeven
���������������������� ���� ���� ��
commitment in praktijkproeven� garant staan voor eigen product� niet opportunistisch / subsidiegedreven /
korte-termijn
realistische communicatie
Rol van opleidingenontwerpers trainen in:� integraal duurzaam denken
• well-to-wheel en cradle-to-grave• voertuig als onderdeel van vervoerssysteem• vervoerssysteem als onderdeel van
maatschappij
���������������������� ���� ���� ��
maatschappij� kritische reflectie op duurzaamheid en
potentie van technische opties� ontwerpen met oog op kostenreductie� creatief ontwerpen t.b.v. genereren
toegevoegde waarde
Dromen, ambities, hypes en realiteitambitieuze doelen nodig om beweging te creërenstart implementatie nodig om innovaties m.b.t. techniek en markt te versnellen
gevaar van creëren hype� expectation management
���������������������� ���� ���� ��
� expectation management� helder en eerlijk communiceren� commitment
goede balans vinden tussen:� enthousiasme van ondernemers / projecten en� bestaande onzekerheden m.b.t. technische en
marktrijpheid van duurzame voertuigen
Realistische doelen stellen
oppervlak onder de zeer optimistische curve:
1.000.000 voertuigen marktaandeel: 50%
���������������������� ���� ���� ��
1 miljoen elektrische auto’s in 2020 is niet realistischtechnisch potentieel � marktpotentieel
S-curve voor marktpenetratie
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
Ontwikkeling van duurzame vraag vergt ontwikkeling van duurzaam aanbod
niet duurzame vraag stort in, bijv. als gevolg van teleurstellingen bij
���������������������� ���� ���� ��
0
0,1
0,2
0,3
0,4
2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030
artificiële, niet duurzame markt kan instorten
?
van teleurstellingen bij gebruikers of afbouwen
van (in)directe subsidies
Conclusies (1)
Duurzaam transportsysteem vereist innovaties m.b.t.:� zuinige en schone voertuigen� toepassing duurzaam geproduceerde
energiedragers
���������������������� ���� ���� ��
energiedragers� duurzame transportsystemen� alternatieven voor fysiek transport
Kosten moeten lagerToegevoegde waarde moet hoger!
Conclusies (2)
Creëren van reële verwachtingen over:� techniek� voordelen voor milieu� voor- en nadelen voor gebruikers� marktkansen
���������������������� ���� ���� ��
� marktkansen
Voorlopig nog geen winnaar aan te wijzen:� wedden op meerdere paarden noodzakelijk� start implementatie meerdere paden
Contact
Dr.ir. Richard Smokers
TNO Industrie & TechniekStieltjesweg 1
���������������������� ���� ���� ��
Stieltjesweg 12628 CK Delfttel. 015-2697511e-mail [email protected]
Top Related