Beregnet til. Biokraft AS. Dokument type. Rapport. Dato. Juli 2014 BIOGASS TIL TRANSPORT I MIDTNORGE MARKEDSSTUDIE

Transkript

1 Beregnet til Biokraft AS Dokument type Rapport Dato Juli 2014 BIOGASS TIL TRANSPORT I MIDTNORGE MARKEDSSTUDIE

2 BIOGASS TIL TRANSPORT I MIDT-NORGE MARKEDSSTUDIE Revisjon Sluttrapport til Transnova Dato Utført av Heidi Ødegård Berg, Silke van Dyken, Anne Marit Melbye, Marianne Langvik Kontrollert av Arne Fredrik Lånke, Håvard Wollan Godkjent av Arne Fredrik Lånke Beskrivelse Rapporten ble utarbeidet i perioden august 2013 til juli Biokraft AS var prosjekteier og Rambøll Norge AS var rådgiver og samarbeidspartner. Prosjektet ble støttet av Transnova. Kontakt: Biokraft AS v/marianne Langvik e-post: ml@biokraft.no telefon: Ref. Forsidebilde: Lastebiltransport, Notodden Ressurssenter Rambøll Mellomila 79 N-7493 Trondheim T F

3 INNHOLDSFORTEGNELSE 1. Innledning 1 2. Teknologi Biogass Gassmotor Kjøretøyprodusenter Euro Fyllestasjoner 9 3. Transport i Midt-Norge Godstransport Dagens situasjon Distribusjons- og regionkjøring Offentlig sektor Kollektivtrafikk Buss Ferge og hurtigbåt Politiske rammer Endringer i transportinfrastruktur frem mot Satsing på biogass frem mot 2020 og barrierer mot anvendelse av biogass i transportsektor Barrierer knyttet til biogass Politiske virkemidler for anvendelse av biogass i transportsektor Eksisterende virkemidler Forslag til fremtidige virkemidler Framskrivning og scenarioanalyse Bakgrunn og metode Modell Referansebane Scenario-analyse Strategisk tilnærming ved innfasing av biogass Diskusjon og konklusjon Referanser 35

4 FIGURER Figur 1: EU utslippskrav, MAN [17]... 8 Figur 2: NOx og partikkelutslipp fra Euro 6 og Euro 5 lastebil [18]... 9 Figur 3: Eksempel: fyllestasjon for langsomfylling [19] Figur 4: Eksempel: fyllestasjon for hurtigfylling [19] Figur 5: Godstransport i Norge [21] Figur 6: Regionale korridorer, godstransport [22] Figur 7: Fordeling regional- og distribusjonstransport (Rambøll) Figur 8: Fyllepunkter for drivstoff i Midt-Norge (Rambøll) Figur 9: Bussruter i Sør-Trøndelag [26] Figur 10: Dagens sammensetning og økning av antall kjøretøy fram mot Figur 11: Framskrivning av energibehov i referansebanen Figur 12: Gassforbruk TABELLER Tabell 1: Typisk biogasskomposisjon og kvalitetskrav til gassdrivstoff [5], [6]. 3 Tabell 2: Egenskaper av flytende og gassformet drivstoff [7]... 3 Tabell 3: Metan fysikalske egenskaper... 4 Tabell 4: Antall lastebiler i Midt-Norge fordelt på fylke og nyttelast [23] Tabell 5: Registrerte busser etter drivstofftype og fylke, 2012 [23] Tabell 6: Potensial for biogass mot Tabell 7: Biogassbehov i scenario 1 fordelt på kjøretøy... 30

5 1. INNLEDNING En av vår tids viktigste utfordringer, både nasjonalt og internasjonalt, er å kutte ned utslippene av drivhusgasser. Nasjonalt forventes det at en betydelig andel av de nødvendige utslippskuttene må gjøres i transportsektoren. De viktigste tiltakene, foruten tiltak som har til hensikt å redusere trafikkvolumet, er teknologiske forbedringer i fartøy/kjøretøy og anvendelsen av alternative drivstoff. Når det gjelder persontransport er det et mål å dekke trafikkveksten i Norge gjennom kollektivtransport, gange og sykling. Med hensyn til varetransport er det et mål å overføre denne fra vei til bane og sjø i henhold til nasjonal transportplan Det er likevel ventet en vekst også på vei for denne transportklassen. I så måte er tiltak som forbedrer klima og miljøeffekten knyttet til både vare- og kollektivtransport viktig, og utvikling av drivstoff fra biomasse er sett på som et godt bidrag. Trondheim Kommune har i sin miljøpakkes første mål en målsetning om å redusere utslippet fra Transport med 20 %, hvorav 8 % skal være basert på fornybart drivstoff [1]. Midt-Norge, og Trondheimsregionen i særdeleshet er spesielt godt egnet som foregangsregion for produksjon av drivstoff fra biomasse. Biomasse som er godt egnet i biodrivstoffproduksjon inkluderer restavfall og biprodukter fra flere næringer, herunder havbruk, industri og landbruk, samt husholdningsavfall. På sikt vil trevirke og dyrkede marine alger kunne danne viktige innsatsfaktorer. Dette er bærekraftige ressurser som ikke konkurrerer med for eksempel matproduksjon, og alle finnes i Midt-Norge. Drivstoff fra biomasse kan fremstilles i flere ulike former, herunder etanol, biodiesel og biogass. Denne rapporten tar for seg biogass som biodrivstoff. Det eksisterer per i dag et lite antall anlegg som produserer biogass i Midt-Norge, men ikke i tilstrekkelig skala for drivstoffproduksjon. Gassen anvendes dels til generering av el og varme, mens noe fakles. Produksjon av biogass til drivstoff krever anlegg av en viss størrelse og med kontinuerlig biogassproduksjon for å sikre lønnsomhet i produksjonen. Etablering av en infrastruktur for biogass krever på sin side sikkerhet for leveranse av biogass for å kunne være en hensiktsmessig investering. Denne rapporten er utarbeidet for å kartlegge potensialet for et biogassmarked og en etablering av infrastruktur for distribusjon av biogass til transport i region Midt-Norge. I Trondheim eksisterer det per i dag infrastruktur for fylling av gass som drivstoff på busser. Disse fyllestasjonene er lokalisert på Sorgenfri og på Sandmoen. Denne rapporten skal også vurdere mulighetene for tilrettelegging slik at de to eksisterende fyllestasjoner for kollektivtrafikk kan anvendes til fylling for andre aktører. Disse fyllestasjonene er i dag basert på naturgass, men biogass kan anvendes når dette gjøres tilgjengelig. Sentrale aktører innenfor kollektiv- og godstransport er identifisert og kjøremengder, kjørestrekninger og fyllevaner er kartlagt ved hjelp av statistikk og intervjuer. Nasjonal Transportplan [2] og Miljøpakken [1] er lagt til grunn for å kunne si noe om tendensene i 1

6 transportbildet i de neste 10 årene. KLIF`s underlagsmateriale for en biogasstrategi [3] er lagt til grunn for å kunne si noe om politisk ståsted i forhold til implementering av biogass som drivstoff nasjonalt. KLIF`s rapport tar blant annet for seg barrierer mot og politiske virkemidler for anvendelse av biogass i transportsektoren. Informasjonen som er samlet inn danner et grunnlag for utviklingen av en infrastruktur for biogass. Kapittel 2 tar for seg det teoretiske grunnlaget for rapporten, og omhandler biogassens egenskaper som drivstoff, kjent teknologi på gassmotorer og fyllestasjoner for gass. I kapittel 3 presenteres kvantifiserbare data i forhold til gods- og kollektivtransport, noe som legger grunnlaget for å kunne vurdere behovet for en biogassinfrastruktur. Kapittel 4 tar for seg de politiske rammene og både eksisterende og etterspurte virkemidler for å fremme biogass som drivstoff er identifisert. Kapittel 5 inneholder en framskrivning av energibehovet og en scenarioanalyse for utvalgte kjøretøygrupper i Midt-Norge basert på drivstofforbruk. Modelleringsverktøyet brukt i analysen er LEAP [4]. 2

7 2. TEKNOLOGI 2.1 Biogass Med biogass menes her den brennbare gassmiksen som produseres når organisk materiale brytes ned anaerobt 1. Biogass består hovedsakelig av metan og karbondioksid, men kan også inneholde større eller mindre mengder av vanndamp, nitrogen, hydrogensulfid, ammoniakk og siloksaner [5]. Typisk sammensetning av biogass er illustrert i kolonne 2, Tabell 1. Sammensetningen er avhengig av typen råstoff anvendt til gassproduksjonen og prosessforholdene under produksjonen. Tabell 1: Typisk biogasskomposisjon og kvalitetskrav til gassdrivstoff [5], [6] Komponent Komposisjon Drivstoffkvalitet Metan vol-% 97 vol-% Karbondioksid vol-% <25 ppm Vann vol-% < 1 ppm Nitrogen 0,2 vol-% 0 Hydrogensulfid ppm <4 ppm Ammoniak 100 ppm 0 Siloksaner 1 ppm 0 Vol-%: volumprosentandel av biogassen ppm: parts per million - milliontedel Biogass kan forbrennes og omformes til elektrisitet og varme, kun varme eller den kan erstatte fossilt drivstoff til transport. Denne rapporten omhandler bruk av biogass som drivstoff, og i det videre arbeidet er biogass til drivstoff diskutert. Råbiogass er ikke egnet som drivstoff da den inneholder fra % metan. Biogass til drivstoff må inneholde minst 97 % metan og gassen må derfor renses [5]. Ved anvendelse som drivstoff kan gassen enten leveres som komprimert biogass (CBG) eller flytende biogass (LBG). Komprimert og flytende biogass vil da være produkter som tilnærmelsesvis har samme egenskaper som komprimert og flytende naturgass (CNG og LNG), og kan derfor anvendes til samme formål. Det vil si at biogass og naturgass er nær perfekte substitutter noe som gjør naturgass til en naturlig backup i gassdrivstoffmarkedet. Dette muliggjør bruk av samme infrastruktur for naturgass og biogass. Tabell 2 viser egenskaper for diesel, bensin, CNG og LNG. Tabell 2: Egenskaper av flytende og gassformet drivstoff [7] Drivstoff Nedre Brennverdi [MJ/liter][kWh/liter] Densitet [kg/m3] Trykk [bar] Temperatur [ C] Diesel 34 9, ambient ambient Bensin 32 8, ambient ambient CNG ~9 ~2, ambient LNG ~21 ~5, til Uten tilgang til oksygen. 3

8 Sammenlignet med bensin og diesel inneholder gass mindre energi per volumenhet. En liter diesel har samme energiinnhold som ca. 4,3 liter CNG eller ca. 1,6 liter LNG, se Tabell 2 og Tabell 3 (omtrent samme forhold gjelder også for CBG og LBG). Energiinnhold oppgitt i kwh per Normalkubikkmeter ligger på 9,67 kwh/nm 3 for biogass og 11 kwh/nm 3 for naturgass [8] (diesel: 9,4 kwh/liter, Tabell 2). Drivstoff-forbruk for gasskjøretøy oppgis ofte i Nm 3 /km. Verdiene i Nm 3 /km vil ligge i samme størrelsesorden som forbrukstall for bensin og diesel i liter/km da det kreves omtrent samme energimengde for fremdrift av bilen. Tabell 3: Metan fysikalske egenskaper Metan - former Trykk [bar] Temp. [ C] Tilstand Volum [liter/kg] Nødvendig volum for å oppnå energiinnhold lik 1 liter diesel NG 1 25 damp LNG flytende 2,38 1,6 kald LNG flytende 2,5 1,7 mettet LNG flytende 2,75 1,9 Overmettet LNG flytende 3,1 2,1 CNG overkritisk 6,25 4,3 CNG overkritisk 4,4 3 CBG trykksettes og fylles på stålflasker som transporteres til fyllestasjonen. Gassen trykksettes til bar for å minimere transportvolum og påfølgende transportkostnader. Komprimering ved omgivelsestemperatur til 200 bar medfører at gassen går over i overkritisk tilstand og at gassens volum minker fra 1563 l/kg til 6,25 l/kg med faktor 250. LBG produseres ved at biogassen kjøles ned. Nedkjøling ved omgivelsestrykk (1 bar) til -161 C fører til at gassen kondenserer og blir flytende. Dette medfører at gassens volum minker fra 559 l/kg (nedkjølt gass, like før faseovergang til flytende form, -161 ⁰C), ned til 2,38 l/kg med faktor 235. Biogass eller naturgass i flytende form tar omtrent 1/600 del av plassen av gassen i naturform (NG, avhengig av gassens temperatur). Komprimert gass har ca. 2,5 ganger så stort plassbehov som gass i flytende form, se Tabell 3. Bruk av LNG gir logistikk- og lagringsfordeler. En LBG-trailer vil kunne transportere omtrent 2,5 ganger så mye gass sammenlignet med en CBG-trailer. Flytendegjøring av biogass er imidlertid en forholdsvis kompleks og dyr teknologi som krever betydelig større energimengder sammenlignet med komprimering. Fordelen med flytendegjøring er at gassen blir renere enn ved komprimering og at det kan oppnås jevnere kvalitet. For å kunne holde gassen flytende må LNG/LBG tanker være godt isolert. Isolasjonen vil imidlertid aldri være tilstrekkelig nok slik at en viss andel gass alltid vil fordampe. Minimering av tap forutsetter kontinuerlig bruk av gassen og kort lagringstid. Biogassens store fortrinn er at den er fornybar, og dermed gir reduksjon i CO 2 -utslipp. Biogass er del av et mye kortere karbonkretsløp enn de fossile drivstoffene, som betyr at skogen og annen vegetasjon har kapasitet til å ta opp og forbinde det karbondioksidet som slippes ut ved forbrenning av biogassen. Mange biogassanlegg produserer gass fra avfall som produseres av matvareindustri, avløpsslam og dyregjødsel avfall som ville gjennomgått en råtneprosess og produsert metan som ellers ville ha blitt sluppet direkte ut til atmosfæren. Ettersom metan har en større drivhuseffekt enn karbondioksid gir forbrenning av metan en reduksjon i 4

9 klimagassutslippene, da forbrenningsproduktet består av karbondioksid og vann med en lavere drivhuseffekt enn metan. Fornybarhetsgrad av biogass er relatert til typen råstoff som er brukt i gassproduksjonen. Råstoff som er dyrket frem på arealer uten synlige tegn til menneskelig aktivitet, naturvernområder, udrenert mark eller arealer med høyt karbonlager er ikke klassifisert som fornybar. Råstoff som klassifiseres som avfall og rester kan telle som dobbelt fornybar [9]. Sammenlignet med motorteknologi i eksisterende kjøretøy er bruk av gass som drivstoff også forbundet med lavere utslipp av nitrogenoksidforbindelser (NOx) og partikler enn konvensjonelle fossile drivstoff. Ny motorteknologi (Euro 6) vil stille høye krav til reduksjon av blant annet NOxutslipp og vil redusere den fordelen, men klimaeffekten vil fortsatt være vesentlig. 2.2 Gassmotor En gassmotor er et miljøvennlig alternativ til diesel og bensinmotor. Krav som stilles til en moderne kjøretøymotor er: Oppfyllelse av gjeldende og kommende utslippskrav Konkurransedyktig motorytelse Akseptable investerings- og servicekostnader «kjørbarhet» i daglig drift Gassmotoren er stillegående og luktfri sammenlignet med dieselmotorer. Det finnes ulike typer motorer som kan bruke gass som drivstoff. Motortypen som brukes mest i lette gasskjøretøy og i busser er Otto-motoren. I Otto-motoren antennes drivstoffet (bensin eller gass) ved hjelp av en tennplugg. Otto-motoren har noe lavere effektivitet og høyere drivstoff-forbruk enn en dieselmotor, men motoren har gode forutsetninger for fullstendig forbrenning. Det dannes ikke sot og partikler i avgassen og svovelinnholdet er ikke målbart. Forbrenningsprosessen i en Otto-motor styres av blandingsforholdet mellom luft og gass og luftoverskuddet under forbrenningen. Konsepter her er motorer med lean-burn teknologi og motorer med resirkulering av avgasser (EGR 2 ). Lean-burn motorer operer med et stort luftoverskudd som fører til lavt drivstofforbruk. For å holde utslippsnivået av NOx lavt skjer forbrenningen ved lave temperaturer. Dette gir også mulighet for høyere effekt og virkningsgrad. Lav forbrenningstemperatur og lavt utslipp av NOx kan også oppnås ved å resirkulere avgasser (EGR), noe som samtidig medfører lavere drivstofforbruk. EGR-motorer lar seg kombinere med en katalysator for å redusere andelen av NOx og partikler i avgassen ytterligere. Dieselmotorens fordeler er en høyere virkningsgrad og mulighet for kraftigere motorer med høyere effekt og dreiemoment til tunge kjøretøy. Dieselmotoren er en selvantennende motor. Diesel sprøytes inn i brennkammeret der dieselen komprimeres og selvantennes. Ulempen med dieselprosessen er en mindre ren forbrenning med større utslipp sammenlignet med en Ottomotor. 2 EGR Exhaust Gas Recirculation 5

10 For å kunne utnytte dieselmotorens gode ytelse sammen med Otto-motorens lave NOx-utslipp kombineres gass og dieseldrift. Konsepter som finnes er motorer med høytrykksinnblåsning og dual-fuel motorer. Ved høytrykksinnblåsning innblandes diesel i gassen for å få til selvantenning. Mot slutten av kompresjonssyklusen injiseres gass ved høyt trykk. Motorer med høytrykksinnblåsning takler variasjoner i gassens sammensetning. Ulempen er at det kreves forholdsvis dyre og sensitive komponenter og at motoren ikke kan gå kun på diesel [10]. En dual-fuel motor derimot har mulighet for ren dieseldrift. Gassen selvantennes ikke under kompresjon slik at det injiseres diesel (ca. 10 % av det totale energiinnholdet) også her. Diesel virker som en tennplugg under kompresjonen og antenner gass-luft blandingen. På denne måten kan motoren også benytte kun diesel som drivstoff. Ren gassdrift er derimot ikke mulig [11]. Fordelene med dual-fuel drift er økt utnyttelse av gass og renere forbrenning som gjør seg gjeldende spesielt ved landeveiskjøring. Bykjøring medfører mye start og stopp som øker forbrukt dieselandel. Drivstoffkostnader for langdistansekjøring utgjør en mye større andel av de totale driftskostnadene enn det gjør for distribusjonskjøring. Utnyttelse av gass som drivstoff i en dual fuel motor kan bidra til å senke kostnader for langtransport. Energigas Sverige (2013) [12] har laget en sammenstilling der gasskjøretøyenes energieffektivitet undersøkes. Undersøkelsen viser at: Energieffektivitet forbedres i de fleste ottomotorer, både for tunge og lette kjøretøy. I begge segmenter er kombinasjonen av gass og annet brensel en viktig del av produsentenes satsning for å lage effektive gassmotorer med lavt utslipp og økt rekkevidde. I dag har en standard Otto-motor en virkningsgrad som ligger ca. 10 % lavere enn for en dieselmotor. I sammenligning med eldre lastebilmotorer og Ottogassmotorer er virkningsgraden for en moderne Otto-motor 25 % høyere. Teknologiutviklingen går raskt fremover. For tunge kjøretøy nærmer dual-fuel motorenes energieffektivitet seg det nivået som oppnås med rene dieselmotorer. Virkningsgraden til en ren dieselmotor ligger om lag 2-3 % høyere enn den som oppnås med dual-fuel. Produsentene forventer at forskjellene vil jevne seg ut i løpet av 3-5 år. Hybridteknologi der gass kombineres med f.eks. eldrift leder til effektivisering i bussektoren. En kombinasjon av gass og elektrisk drift kan føre til 30 % lavere drivstofforbruk. Skånetrafikken har undersøkt drivstofforbruket for to ulike bussmodeller med gassmotor. Til sammenligning med en modell fra 2007 er drivstofforbruket for 2010 modellen nesten halvert. Forskning og tester med resirkulering av avgasser, høyturbulensstempel og turboaggregat viser også til økt effektivitet for Otto-gassmotorer (forbedret virkningsgrad med inntil 10 %). Sammenlignet med eldre modeller er brenselsforbruket i en moderne gassmotor inntil 16 % lavere. 6

11 2.3 Kjøretøyprodusenter De fleste kjøretøyprodusenter tilbyr modeller med gassmotor. Utvalget er størst for person- og varebiler, f.eks. Fiat, Ford, Mercedes, Opel og Volkswagen. Ombygging av en tradisjonell ottomotor til en gassmotor som bruker komprimert gass er en mulighet som er mest lønnsomt for lettere kjøretøy. En betydelig del av ombyggingskostnadene går til installasjon av gasstanker. Målet med konvertering er at lavere drivstoffkostnader for gass vil kompensere for ombyggingen. En oversikt over lettere gasskjøretøy finnes i «Gasbilsguiden» [13]. Det finnes kjøretøy utstyrt med både tanker for komprimert og flytende gass. Komprimert gass vil være best egnet for person- og varebiler og letter lastebiler med begrenset kjørelengde. Gjennomsnittlig rekkevidde per tankfylling ligger på ca. 300 km. Å fylle flytende gass vil være best egnet for store og tyngre biler som kjører lengre strekninger. Flytende gass har høyere energitetthet enn komprimert gass (jf. Tabell 2) slik at bilene vil ha større rekkevidde med samme tankstørrelse. Flytende gass krever imidlertid at bilen er utstyrt med et kjøleanlegg og at bilen brukes kontinuerlig for å unngå at gassen fordampes. Lastebiler Produsenter som tilbyr lastebiler med gassdrift på det europeiske markedet er i hovedsak Iveco, Mercedes, Scania, Volvo og Renault. Otto-gassmotorer som produseres har en motorstyrke på rundt 300 hestekrefter (200 kw) og en rekkevidde mellom 200 km og 450 km. Tiltenkte innsatsområder for disse bilene er distribusjonskjøring, renovasjon og bydrift. Det tilbys spesialtilpassede modeller til disse formål. Iveco (Iveco Stralis, lansert i 2008 med Cursor 8 CNG Motor), Scania [14], Mercedes (Econic NGT, lansert i 2002) og Renault utvikler Otto-gassmotorer til lettere lastebiler med ren gassdrift. Volvo har større fokus på utviklingen av dual-fuel teknologien og har lansert en lastebil-serie med dual-fuel teknologi (Volvo FM Methan-Diesel [15]). Ifølge Volvo er motoren 30 til 40 % mer effektiv enn en vanlig Otto-gassmotor med opp til 25 % lavere gassforbruk. Lastebilen har en 13-liters motor på 460 hk. Rekkevidden oppgis som 500 km, og produsentens mål er å øke den gradvis opp til 800 km. Da lastebilen i tillegg til gassdrift kan gå på diesel alene egner den seg for langtransport. Produsentene anslår at den nye dual-fuel teknologien kan gi like energieffektive motorer som konvensjonell dieselteknologi. Busser De største produsentene av busser med gassdrift er MAN, Irisbus/Iveco, Solaris, Evobus/Mercedes og Scania. En viktig drivkraft for utvikling av gassbusser er forskrifter og krav rundt luftkvalitet i byer og lokale utslipp. Per i dag er markedet for gassbusser til bytrafikk ganske modent. Det er tilstrekkelig tilgang på modeller og potensiale for økning i antall kjøretøy [12]. Alle modeller på markedet har Otto-gassmotorer. Motorutviklingen har skjedd i hovedsak på og 2000-tallet. Teknologien som anvendes i dag er tennpluggmotorer eller lean-burnteknologi (forbrenning med luftoverskudd) som stadig forbedres. Busser har ikke like stort behov for sterke motorer og lang rekkevidde som tungtransport. Av den grunn er Otto-gassmotorer med gasstanker godt egnet, i alle fall til bykjøring. Modeller for regional- eller turkjøring er ikke 7

12 på markedet enda, men det er ganske sannsynlig at disse vil bli utviklet med dual-fuel teknologi [12]. En annen utviklingstrend for busser er hybridløsninger der dieselmotorer kombineres med elmotorer eller en kombinasjon av gass og el. Volvo er en produsent som ikke følger utviklingen av rene gassbusser og tilbyr utelukkende hybridbusser til bytrafikk i Euro VI serien. Drivstofftank I tillegg til å kunne tilby motorer med tilstrekkelig effekt og lavt drivstofforbruk er volum og vekt av drivstofftanker samt sikkerhetsaspekter en annen utfordring når gass brukes til transportformål. På samme måte som for motorteknologi pågår stadig oppgradering, bl.a. overgangen fra ståltanker til tanker laget av komposittmaterialer som kan redusere vekten opp mot 70 %. Dette fører til reduksjon i kjøretøyets egenvekt, økt nyttelast og ytterlig redusert drivstoff-forbruk. Scania opererer med en tankstørrelse på 640 liter komprimert gass (tilsvarer ca. 130 l diesel) eller flytende gass i tanker på enten 285 liter eller 410 liter. Flytende gass krever et eget kjølesystem på lastebilen. Volvos Methan-Diesel bil er utstyrt med en tank på 280 liter for flytende gass og en dieseltank på 150, 240 eller 330 liter. Eksempler på kapasitet på gasstanker for busser er 1280 l (4X320 l), 1200 l (8x150 l) eller 1500 l (10x150 l) komprimert gass [16]. 2.4 Euro 6 EUs nye utslippskrav trer i kraft 31. desember 2013 for nye modeller og for eksisterende modeller ett år senere. Figur 1 viser utviklingen fra Euro 1 til Euro 6. Euro 1 standarden ble introdusert for tunge kjøretøy i Målet var å drastisk redusere utslippene av hovedsakelig NOx. Figur 1: EU utslippskrav, MAN [17] Sammenlignet med de forutgående forskriftene Euro 5 og EEV er maksimalt tillatt utslipp av NOx og partikler betydelig lavere i Euro 6, henholdsvis 80 % og 50 %. Scania var først ute med å annonsere leveranse av en Euro 6 lastebil med gassmotor (280 og 340 hp). De nye forskriftene i 8

13 Euro 6 er nokså like de som gjelder for Nord-Amerika (EPA 10) og Japan (Post NLT). WHDC 3 er fastsatt for sertifisering i Euro 6. Transportøkonomisk institutt (TØI) har undersøkt utslipp fra kjøretøy med Euro 6 Teknologi [18]. Målingene er utført av VTT (Technical Research Centre of Finland). NOx og partikkelutslipp fra en Euro 6 motor er betydelig lavere enn fra en Euro 5 motor (rundt 90 % reduksjon). Lastebilen som ble undersøkt er fra Scania og har en 13 liters motor. Det ble testet seks ulike kjøresyklusser der bilens vekt (nyttelast) og kjøremønster (distribusjonskjøring, landevei, motorvei) ble variert. Figur 2 viser måleresultater for NOx og partikkelutslipp. NOx (g/km) PM (g/km) 6 0, EURO 6 EURO 5 0,06 0,04 0,02 EURO 6 EURO Figur 2: NOx og partikkelutslipp fra Euro 6 og Euro 5 lastebil [18] De nye kravene kan føre til at fordelene med å bruke fossil gass som drivstoff i hovedsak lave lokale utslipp forsvinner etterhvert. Produsentene utvikler mer og mer rentbrennende dieselmotorer for å kunne oppfylle gjeldende og kommende utslippskrav. Teknologier som brukes for å holde utslipp av NOx lave er regulering av drivstoffinnsprøytingen, resirkulering av avgasser og selektiv katalytisk reduksjon (SCR). Katalytisk reduksjon innebærer innsprøyting av reduksjonsmidlet urea («AdBlue») i en katalysator. Utfordringen med disse systemene er å realisere lave utslipp i virkelig trafikk f.eks. kjøring ved lav belastning og i kaldt vær. Renseteknologiene kan ha høye vedlikeholdskostnader dersom utskiftning av enkeltdeler som f.eks. filter blir nødvendig. Produsentene melder tilbake at krav til motorer og rensesystemer nå er blitt så strenge at både kjøretøy og motorer bør spesialtilpasses innsatsområde og kjøreforhold [18]. Hovedgrunnen for bruk av Biogass er reduksjon av CO-utslipp, noe som ikke påvirkes av Euro 6. Der Euro 4 og Euro 5 motorer har hatt høyere vedlikeholdskostnader for gassmotorer enn for Dieselmotorer, vil dette jevne seg ut med innføringen av Euro Fyllestasjoner Fyllestasjoner for fylling av gass kan utformes for fylling av enten komprimert eller flytende gass der komprimert gass er den mest vanlige formen for fylling. 3 WHDC = World-Harmonized Vehicle Cycle 9

14 Fyllestasjoner for fylling av komprimert gass kan enten være utformet for å motta komprimert eller flytende gass. Fyllestasjoner basert på mottak av komprimert gass består av kompressoranlegg i form av et kompressorhus, oppstillingsplass for mobile gasslagre (flak) og gasslagringstanker, pumper og distribusjonstanker med fylleslange og håndtak. Fyllestasjoner basert på mottak av flytende gass består av lagringstank(er) for LBG/LNG, en kryogen 4 pumpe og en fordamper som omformer den flytende gassen til gass samt et mellomlager for hurtigfylling i form av et batteri med flasker. Det skilles mellom to typer fyllestasjoner for fylling av komprimert gass, avhengig av tiden det tar å fylle fyllestasjoner for langsomfylling og fyllestasjoner for hurtigfylling. Langsomfylling krever at gasskjøretøyet er parkert og tilkoblet over lengre tid, vanligvis fem til seks timer. Dette er en vanlig type fyllestasjon for flåtetransport som følger faste ruter og står parkert på et og samme sted om natten (f.eks. busser eller renovasjonsbiler). Hvor lang tid langsomfylling tar avhenger av antall tilkoblede kjøretøy som påvirker trykkforhold i systemet og kompressorstørrelse. Figur 3 viser et eksempel på en fyllestasjon for langsomfylling (mottak av komprimert gass). Kjøretøyene i figuren fylles direkte fra kompressoren og ikke fra lager. Buffer-lageret i figuren er koblet inn for å unngå at kompressoren unødvendig slår seg av og på. Figur 3: Eksempel: fyllestasjon for langsomfylling [19] Hurtigfylling kan skje på noen få minutter, noe som setter krav til ekstra trykkøkningsutstyr [20]. Hurtigfylling er mer anvendbart for godstransport, varebiler, personbiler og taxier som kjører individuelle strekninger med ulike fylletidspunkt og uten felles oppstillingsplass. Fyllingen vil gå raskest ved starten av tankingen, og så sakke av mot slutten pga. grunn av trykkutjevning. Figur 4 viser et eksempel for hvordan en hurtigfyllestasjon kan utformes (mottak av komprimert gass). Kjøretøyene i figuren fylles fra et lager for å kunne levere høyt nok trykk og volum. 4 begrep for kuldeteknologi, teknologi som omfatter området mellom flytende gass (LNG, -163 grader C) til det absolutte nullpunktet (flytende hydrogen -273,15 grader C), 10

15 Figur 4: Eksempel: fyllestasjon for hurtigfylling [19] Ved mottak av flytende gass som fordampes før det fylles på biler setter den kryogene pumpen begrensninger for volumuttak pga. en oppstartstid på flere minutter og behov for nedkjøling. Dette kan løses ved å koble inn et mellomlager etter fordamperen med stort nok volum slik at flere biler kan fylles samtidig/etter hverandre. Hvor mye gass som lagres i kjøretøyets tank er avhengig av temperatur- og trykkforhold. Høyere utetemperatur fører til at gassen utvides i tanken og inneholder mindre energi per volumenhet slik at det kan fylles kun 75 % av tankens kapasitet. Under fyllingen vil gassen varmes opp pga. økende kompresjon som medfører varmeutvikling, ekspansjon og lavere energitetthet. Fylling over lang tid vil gi mindre varmeutvikling. Av den grunn vil tankene inneholde mer gass ved langsomfylling enn ved hurtigfylling. Fyllestasjonen kan bli utstyrt med temperaturregulering for å unngå oppvarming og energitap [19]. Metan er lettere enn luft og vil derfor raskt blande seg med luften omkring. Tankstasjoner for biogass håndterer brannfarlig gass, og forskrifter om eksplosjonsfarlig miljø må overholdes. For eksempel må underlaget fyllestasjonene står på være av ikke-brennbart materiale. Det er krav til sikkerhetssone rundt lagringstanker. Det vil også være krav knyttet til avstand mellom tankstasjon og veg, gate og jernbane. Forskriftsmessig avstand må bedømmes etter risikofaktorer som trafikkintensitet, typen trafikk som trafikkerer området og trafikkens bevegelsesretning i forhold til tankstasjonen. Det er også knyttet en viss risiko ved tankstasjonens plassering i forhold til kraftnett og transformatorstasjoner, og de gjeldene avstandskrav må overholdes. Lokalisering av tankstasjoner reguleres av plan- og bygningsloven, og av lov om brannfarlige og eksplosive varer. Tankstasjoner klassifiseres som gasslager, og avstanden mellom tankstasjon og virksomhet utenfor tiltakets område avhenger av størrelsen på gasslageret (i volum gass). Det finnes retningslinjer for gasslagerets størrelse og avstand fra nærmeste bebyggelse. 11

16 3. TRANSPORT I MIDT-NORGE Transport i Midt-Norge omfattes i denne rapporten av varetransport på tunggods, kommunal transport i form av varebiler, søppelbiler, brøytebiler og lignende samt kollektivtransport i form av buss. Personbiler og drosjeselskaper er ikke tatt med for å minske omfanget av rapporten. I det følgende kapitlet blir dagens generelle transportmønster for de aktuelle transportørene i region Midt-Norge beskrevet. Det generelle transportmønsteret danner et grunnlag for å kunne si noe om potensialet for et biodrivstoffmarked i regionen. Med dagens generelle transportmønster som bakgrunn har det vært nødvendig å hente inn informasjon fra aktuelle aktører i regionen for å kunne si noe mer konkret om transportstrømmer med blant annet drivstofforbruk, kjørestrekninger og fyllevaner for drivstoff i fokus. Sentrale aktører som leverer tjenester innen godstransport, i kommunal sektor og i form av kollektivtransport i regionen er kartlagt, og nøkkelaktører er blitt plukket ut blant disse. Aktører er vurdert som nøkkelaktører på bakgrunn av antatt interesse for og mulighet til å innføre kjøretøy som går på biodrivstoff på relativt kort sikt. For godstransport ble det valgt aktører som distribuerer blant annet matvarer og andre forbruksvarer. Disse omfatter Rema Distribusjon, Asko, Tine og Posten. For kommunal sektor omfatter nøkkelaktørene Trondheim Kommune, Renholdsverket og Trondheim Bydrift. Nøkkelaktørene ble intervjuet i forhold til sine transportrutiner i regionen. Det ble fokusert på blant annet kjøretøyenes drivstoff-forbruk, gjennomsnittlig kjørestrekning per kjøretøy, andel av kjøring fordelt på bykjøring og distribusjonskjøring, størrelse på drivstofftanker, fyllerutiner og miljøprosjekter. Innhenting av denne informasjonen gjør det mulig å kunne gjøre beregninger på og si noe om det daglige, månedlige og årlige drivstofforbruket per kjøretøy, hvor ofte drivstoff må fylles og hvor behovet for fyllestasjoner er størst. Intervjuene ble utført per telefon eller skriftlig. I de neste avsnittene er den mest relevante informasjonen fra intervjuer med nøkkelaktørene gjengitt. 12

17 3.1 Godstransport Figur 5: Godstransport i Norge [21] Dagens situasjon I region Midt-Norge er transportstrømmen av varer fordelt på gjennomfartstrafikk og intern trafikk, og videre regionaltransport og distribusjonstransport. Gjennomfartstrafikk betegner all trafikk som har start og/eller stoppested utenfor region Midt-Norge og omfatter nordgående trafikk langs E6 nord for Namdalen, sørgående trafikk langs E6 sør for Dovre, vestgående trafikk langs E39 Kristiansund og Molde og østgående trafikk langs E14 via Meråker over til Sverige. Intern trafikk beskriver trafikk med start- og stoppested innenfor region Midt-Norge. Regionaltransport betegner frakt av varer fra en region til en annen og innebærer ofte langtransport på tunggods som semitrailere med en nyttelast fra 7 tonn og oppover. Regionaltransport kan foregå både som gjennomfarts- og intern trafikk. Distribusjonstransport er frakt av varer over kortere avstander og innebærer ofte bruk av kjøretøy i mindre størrelsesorden, som lastebiler og varebiler med en nyttelast < 7 tonn. I dette delkapittelet er regional- og distribusjonstransport som intern trafikk beskrevet. Kartlegging av godstransport i regionen er blitt gjort tidligere av blant annet Rambøll og Norconsult. Kartleggingen er delvis utført ved at det er blitt utført tellinger av tunggods på ulike strategiske punkter langs trafikknettet i regionen. Tellingene er benyttet for å gjengi transportfordelingen av tunggods i region Midt-Norge i denne rapporten. Figur 6 viser kartlagte regionale korridorer for godstransport i Midt-Norge, og er gjengitt fra en rapport utarbeidet av Rambøll i 2011 på oppdrag fra fylkeskommunene Nord-Trøndelag, Sør-Trøndelag og Møre- og Romsdal [22]. 13

18 Figur 6: Regionale korridorer, godstransport [22]. Figur 6 viser at de største godsstrømmene er lokalisert på strekningen Støren-Trondheim- Stjørdal med hovedvekt på strekningen mellom Trondheim og Stjørdal. Strekningene Stjørdal- Levanger, Trondheim-Kristiansund, Kristiansund-Molde og videre vestover er også tungt trafikkert. Det er vanskelig å si noe om fordelingen av transportstrømmen på henholdsvis gjennomfarts og intern trafikk. For å kunne gjøre anslag på dette er aktører på godstransport for regionen identifisert. Dette arbeidet er gjengitt i kapittel Tall fra SSB, gjengitt i Tabell 4 under, viser alle registrerte lastebiler i Midt-Norge fordelt på tre kategorier av nyttelast, henholdsvis nyttelast under 7 tonn, fra 7-15 tonn og over 15 tonn. Tabell 4: Antall lastebiler i Midt-Norge fordelt på fylke og nyttelast [23] Område < 7 tonn 7-15 tonn > 15 tonn Møre og Romsdal Sør Trøndelag Nord-Trøndelag Distribusjons- og regionkjøring Nøkkelaktørene omfatter både distribusjonskjørende som i hovedsak leverer varer til tettstedene, som Asko, og regionkjørende som Tine, som henter råvarer til meieriproduksjon fra gårder rundt omkring i hele regionen. En del aktører er vanskelig å klassifisere som enten region- eller distribusjonskjørende da de veksler mellom å gjøre begge deler, slik som for eksempel Posten og Rema. Aktørene som er intervjuet til denne rapporten utgjør til sammen 10 % av det totale antall lastebiler i Møre og Romsdal, 10 % av Sør-Trøndelag og 20 % av Nord-Trøndelag. Estimatet er dermed noe grovt, men gir likevel en indikator på hvordan et potensielt marked for biogass vil kunne være distribuert. 14

19 Markedsstudie Tall fra spørreundersøkelsene viser at til sammen 53 % av kjøringen knyttet til intervjuobjektene foregår som distribusjonskjøring innenfor Trondheimsregionen, omfattende Trondheim sentrum ut til Melhus i sør og Malvik i nordøst. De resterende 47 % med regiontransport er fordelt med størst tyngde på strekningene Stjørdal-Verdal, Trondheim-Stjørdal og Trondheim-Oppdal. Figur 7: Fordeling regional- og distribusjonstransport (Rambøll). Det ble lagt vekt på å kartlegge nøkkelaktørenes fyllevaner i Midt-Norge. For aktører som er stasjonert i Trondheim er det vanlig å fylle på energistasjoner ved egen terminal, og ellers langs kjøreruten om nødvendig, ofte mot slutten av arbeidsdagen. Der aktøren har avtaler med energistasjon benyttes disse. En gjennomsnittlig drivstofftank på godstransport i størrelsesorden 7-15 tonn er antatt å være 425 liter, og må fylles omtrent hver andre dag. På bakgrunn av informasjonen som er gitt er det utarbeidet et oversiktskart over de punkter der fylling skjer hyppigst. Dette kartet er gjengitt i Figur 8 under. Figur 8: Fyllepunkter for drivstoff i Midt-Norge (Rambøll). 15

20 Figur 8 viser at ofte benyttede fyllepunkter er Sandmoen og Buvika i Trondheim, Oppdal og Berkåk samt Levanger og Verdal. Det understrekes at utvalget av intervjuobjekter er ansett som lite, og det representerer ikke det totale transport og fyllemønsteret i Midt-Norge. Likevel kan det gi en indikator på hvor det er mest hensiktsmessig å legge en infrastruktur for biogass. 3.2 Offentlig sektor Kommunal transport omfatter i denne rapporten Renholdsverket, Trondheim Bydrift og Trondheim kommunes dieseldrevne kjøretøy. Disse omfatter blant annet renovasjonsbiler, varebiler, brøytebiler, spylevogner, feiebiler, traktorer samt også noen personbiler. Sammenlignet med godstransport er den kommunale transporten mer avgrenset. Kjøretøyene kjøres for det meste innenfor Trondheim kommunes grenser, noe som medfører at kjørestrekning i km per bil på årsbasis er lavere enn for godstransport, og fordelt på et større antall kjøretøy. Gjennomsnittlig størrelse på drivstofftank er omtrent halvparten av drivstofftankene på godstransport, men på grunn av den lave gjennomsnittlige kjørestrekningen er ikke hyppigheten av drivstoffylling så ulik den for tyngre kjøretøy. Basert på intervjuobjektenes opplysninger om forbruk ligger drivstofforbruket til en typisk semitrailer gjerne på omtrent det dobbelte av en kommunal varebil. Grunnet et stort antall kommunale biler gir disse allikevel et betydelig bidrag til etterspørselen etter drivstoff lokalt i trondheimsområdet. 3.3 Kollektivtrafikk Kollektivtrafikken i Midt-Norge administreres av fylkeskommunene. I Sør-Trøndelag er AtB administrasjonsselskapet og har ansvaret for å planlegge, kjøpe og markedsføre kollektivtjenester i hele fylket. Selskapet er registrert som AS, hvor 100 % av aksjene eies av Sør-Trøndelag fylkeskommune. AtBs oppgave er å gjennomføre anbud etter regelverket for offentlige innkjøp innen buss, båt og ferge. Møre og Romsdal og Nord-Trøndelag har ikke etablert eget administrasjonsselskap. Dette kapittelet gir en oversikt over antall busser, kjøreruter og selskap som betjener rutene i Trondheim og Sør-Trøndelag. Størst potensiale for bruk av biogass har bybussene i Trondheim. Ved utbygging av infrastruktur for biogass i regionen og videre utvikling av kjøretøyteknologi er det potensiale for at også andre lokalruter og regionalruter i Midt-Norge kan betjenes av biogassbusser. Mulige eksempler er lokalbusser i Verdalsområdet og flybussen mellom Trondheim og Værnes Buss De fleste busser i Midt-Norge i dag er dieselbusser. Tabell 5 viser antall registrerte busser i Midt- Norge etter drivstoff (2012). Tabell 5: Registrerte busser etter drivstofftype og fylke, 2012 [23] Bensin Diesel Gass El. Møre og Romsdal Sør-Trøndelag Nord-Trøndelag