Duurzaam Internationale Benadering Van Duurzaamheid, TNO

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

��


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

]

?


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, 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


��

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


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


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


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


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


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]

Duurzaam Internationale Benadering Van Duurzaamheid, TNO

Automotive

Transcript of Duurzaam Internationale Benadering Van Duurzaamheid, TNO