Raskaan liikenteen päästöissä riittää vielä tehtävää
Raskaan liikenteen päästöt ovat merkittävä tekijä Suomen ilmastotavoitteiden saavuttamisessa. Siirtymää vaihtoehtoisiin käyttövoimiin edistetään uuden teknologian tutkimus- ja kehityshankkeilla, mutta muutokseen sisältyy vielä useita haasteita.
EU:n Fit for 55 -paketin tavoitteena on vähentää kasvihuonekaasupäästöjä 55 % vuoteen 2030 mennessä. Myös Suomi on sitoutunut noudattamaan näitä päästöjen vähennysvaatimuksia. Raskas liikenne muodostaa Suomen kokonaispäästöistä noin 8 % (Ympäristöministeriö 2023), joten sen päästöjen vähentäminen on merkittävä keino edistää Suomen Fit for 55 -paketin tavoitteiden saavuttamista.
Kuten kuvasta 1 nähdään, on raskaan liikenteen osuus liikenteen kokonaispäästöistä merkittävä. Raskaan liikenteen päästöjä voidaan vähentää hyödyntämällä vaihtoehtoisia käyttövoimia, kuten sähköä, vetyä, biopolttoaineita tai synteettisiä polttonesteitä.
Siirtymä vaihtoehtoisiin käyttövoimiin ei kuitenkaan etene suoraviivaisesti. Vaihtoehtoisten käyttövoimien päästömäärät riippuvat muun muassa käytetyn energian tuotantotavasta ja elinkaaren aikaisista päästöistä. Samalla siirtymää hidastaa osaltaan se, ettei Suomessa vielä ole laajaa raskaan kaluston lataus- tai tankkausinfrastruktuuria.
Lisäksi yksikään vaihtoehtoista käyttövoimaa hyödyntävä raskas ajoneuvo ei ole täysin päästötön, sillä ajoneuvon elinkaaren aikana päästöjä tuottavat sen materiaalien käsittelyn, valmistuksen, romutuksen ja kierrätyksen kaltaiset prosessit. Elinkaaren aikaisia päästöjä syntyy myös energian tuotannossa, kuten esimerkiksi aurinko- ja tuulivoiman rakentamisessa ja käytöstä poistamisessa. Kuvassa 2 on esitetty eri käyttövoimien elinkaaren aikaiset päästöt norjalaisen tutkimuksen pohjalta.
Kuvasta 2 nähdään, että akkuteknologiaa ja uusiutuvalla energialla tuotettua sähköä hyödyntävä raskas kalusto aiheuttaa pienimmät päästöt kilometriä kohden. Polttokennoteknologialla päästöt ovat pienemmät kuin dieselillä, mutta eivät kuitenkaan yhtä pienet kuin akkusähköyhdistelmällä. Polttokennoteknologia on myös kokonaishyötysuhteeltaan huomattavasti heikompi vaihtoehto verrattuna akkuja hyödyntävään sähköiseen voimalinjaan (Vengatesan ym. 2024).
Eri käyttökohteiden vaikutukset päästöihin
Raskaan kaluston päästöjen vähentäminen saattaa tietyissä käyttökohteissa olla vaikeaa. Myös Suomen sääolosuhteet asettavat kalustolle omat haasteensa. Raskasta kalustoa hyödynnetään monenlaisissa käyttökohteissa, ja onkin tärkeää huomioida niiden erilaiset tarpeet suunniteltaessa siirtymää vaihtoehtoiseen käyttövoimaan.
Esimerkiksi äärimmäisen pitkät ja raskaat kuljetukset tai metsäalan kuljetukset luovat omanlaisen ympäristönsä, jossa tulee huomioida erityislaitteiden käyttö ja kuljetusreitin olosuhteet. On todennäköistä, että kaikkia raskaan kaluston käyttökohteita ei voida suoraan sähköistää vaan niissä hyödynnetään muitakin vaihtoehtoisia käyttövoimia.
Erilaisten kuljetusolosuhteiden vaatimukset luovat painetta tutkia matalapäästöisten käyttövoimien soveltuvuutta eri käyttökohteissa. Kun ajoneuvo optimoidaan käyttökohteeseen sopivaksi, saadaan siirtymä matalapäästöisiin käyttövoimiin tehtyä mahdollisimman kustannustehokkaasti.
Lataus- ja tankkausinfrastruktuuri
Jotta siirtymä on kannattavaa eikä sitä tarvitse erikseen tukea, täytyy vaihtoehtoisten käyttövoimien kustannukset saada yleisesti käytössä olevaa dieseliä matalammiksi. On kuitenkin hyvä muistaa, että varsinkin siirtymän alussa vaihtoehtoisten käyttövoimien houkuttelevuutta voidaan lisätä taloudellisilla tuilla, jotka keskittyvät erityisesti lataus- ja tankkausinfrastruktuurin rakentamiseen.
Julkisella rahoituksella voidaan merkittävästi nopeuttaa siirtymää vähäpäästöisiin käyttövoimiin. Kaikki käyttövoimat vaativat infrastruktuuria raskaan kaluston lataamiseen ja tankkaamiseen. Suomessa vaihtoehtoisten käyttövoimien infrastruktuuria ei vielä juurikaan ole, ja esimerkiksi raskaan sähköisen kaluston julkiset latausratkaisut ovat vielä todella harvinaisia.
Kaasu- ja biokaasuasemia on Suomessa 79 (Eurogas 2024). Vetyasemia on ollut Mäntyharjulla ja Vuosaaressa, mutta nykyään ne on vähäisen kysynnän vuoksi lakkautettu. Tulevina vuosina Suomeen ollaan kuitenkin perustamassa uusia vetytankkausasemia. Ensimmäinen niistä on tulossa Jyväskylään, kun kaupungissa otetaan käyttöön vedyllä kulkevia busseja (Jyväskylä 2024).
Kehitys- ja tutkimushankkeita
Suomessa on käynnissä useita hankkeita, joiden tavoitteena tai osatavoitteena on liikennesektorin päästöjen vähentäminen. EU-rahoitteinen ACE-hanke (Accelerating Climate Efforts) tukee Suomea näissä tavoitteissa edistämällä hiilensidonnan toimenpiteitä sekä irtautumista fossiilisista polttoaineista.
Lisäksi hanke pyrkii parantamaan Suomen huoltovarmuutta ja energiaomavaraisuutta. ACE-hankkeessa investoidaan vaihtoehtoisten käyttövoimien infrastruktuuriin ja kuljetuskalustoon, jotta niiden päästövähennyspotentiaalia voidaan tutkia Suomen olosuhteissa.
Suomen Akatemian yhteydessä toimivan Strategisen tutkimuksen neuvoston PHOENIX-hanke (Pathways Out of Energy Crises to a Resilient and Just Energy System) rahoittaa puolestaan vaihtoehtoisten käyttövoimien tutkimusta. Hankkeessa tutkitaan energiajärjestelmän ja vihreän energiamurroksen vaikutuksia sekä uusia ratkaisuja resilienssin vahvistamiseksi.
ACE- ja PHOENIX-hankkeiden puitteissa on tutkittu myös akunvaihtoteknologiaan perustuvan raskaan kaluston kustannuksia. Simulaatiomallinuksen avulla optimoitiin akunvaihtoaseman sijainti, vaihdettavien akkujen lukumäärä ja kapasiteetti sekä laturien lukumäärä ja teho. Vaihdettavat akut ladattiin mahdollisimman halvalla sähköllä, jotta energiakustannukset saatiin alhaiseksi.
Tutkimuksessa skenaariot optimoitiin käyttäen kolmea eri akkupaketin hintaa (mat=100 €/kWh, kesk=200 €/kWh ja kork=300 €/kWh) (kuva 3). Tarkastelussa käytettiin aiempien vuosien sähkön hintoja Suomen sähkömarkkinoilta vuosilta 2020–2023. Kuljetusten kokonaiskustannukset optimoinnin jälkeen on esitelty kuvassa 3.
Kuten kuvasta 3 nähdään, on akunvaihtoteknologiaa hyödyntävä yhdistelmäajoneuvo (AV-yhd.) kustannuksiltaan halvempi vaihtoehto verrattuna diesel-käyttövoimaan. Alempi kokonaiskustannus perustuu sähköisen voimalinjan energiatehokkuuteen ja mahdollisuuteen ladata vaihtoakkuja silloin, kun sähkön hinta on alhainen.
Tutkimuksessa sähkön hinta vuosilta 2020–2023 kerrottiin käsittämään viiden vuoden tutkittavaa ajanjaksoa. Laskentametodit, oletukset ja tarkemmat tulokset on esitelty julkaisussa Simulation tool to model the levelized cost of driving of battery swapping heavy duty vehicles (Tuviala ym. 2024).
Vaikka akunvaihtoteknologiaa hyödyntävä raskas kalusto on ollut käytössä lähinnä Kiinassa, on tilanteeseen tulossa muutos, sillä CATL, Trailer Dynamics ja DB Schenker kehittävät jo yhteistyössä akunvaihtoteknologiaa hyödyntävää sähköperävaunua (DB Schenker 2024).
Siirtymä vaihtoehtoisiin käyttövoimiin on välttämätön, jos raskaan liikenteen päästöjen vähentämistavoite halutaan saavuttaa. Se tuo pitkällä aikavälillä myös kustannussäästöjä verrattuna dieselin kustannuksiin.
Siirtymän toteuttaminen ei kuitenkaan ole yksinkertaista, sillä vaihtoehtoisten käyttövoimien tekniikka kehittyy edelleen jatkuvasti, eikä Suomessa ole juurikaan vielä olemassa vastaavaa raskaan kaluston lataus- tai tankkausinfrastruktuuria.
Lähteet
Booto ym. 2021. Comparative life cycle assessment of heavy-duty drivetrains: A Norwegian study case. Transportation Research Part D. https://doi.org/10.1016/j.trd.2021.102836
DB Schenker. 2024. DB Schenker, Trailer Dynamics and CATL start Study for Battery Swapping in eTrailers. https://www.deutschebahn.com/en/presse/press_releases/DB-Schenker-Trailer-Dynamics-and-CATL-start-Study-for-Battery-Swapping-in-eTrailers-13070182
Eurogas. 2024. Stations map. [verkkosivu].
Jyväskylä. 2024. Suomen ensimmäinen käyttöön tuleva vetytankkausasema rakennetaan Jyväskylään – Mahdollistaa vetybussien käyttöönoton ensimmäisenä Suomessa. https://www.jyvaskyla.fi/uutinen/2024-09-26_suomen-ensimmainen-kayttoon-tuleva-vetytankkausasema-rakennetaan-jyvaskylaan-mahdollistaa
Statistics Finland. 2023. Greenhouse Gas Emissions in Finland 1990 to 2021.
Finland’s National Inventory Report 2023. https://stat.fi/media/uploads/tup/khkinv/fi_nir_eu_2021_2023-03-15.pdf
Tuviala ym. 2024. Simulation tool to model the levelized cost of driving of battery swapping heavy duty vehicles. https://dx.doi.org/10.2139/ssrn.4947306
Vengatesan ym. 2024. FCEV vs. BEV — A short overview on identifying the key contributors to affordable & clean energy (SDG-7). Energy Strategy Reviews. https://doi.org/10.1016/j.esr.2024.101380
Ympäristöministeriö. 2023. Ilmastovuosikertomus 2023. https://julkaisut.valtioneuvosto.fi/handle/10024/165065
Teksti: Esa Tuviala/LUT-yliopisto
Kuva: Shutterstock