Vaihtoehtoiset energialähteet ja auto Sähköä liikenteeseen! 17.10.2009 AlumniWeekend, Otaniemi Petra Lundström, CTO, Fortum Oyj

Sisältö Liikenteen monet vaihtoehdot Fortumin sähköauto – ohjelma Sähköntuotannon tulevaisuus

TULEVAISUUDEN ”PAALUTUS” EU on viitoittanut kehityksen vuoteen 2020 asti varsin yksiselitteisesti 10 % uusiutuvaa energiaa (biopolttoaineet + uusiutuva sähkö) liikenteessä vuonna 2020 sähköautot eivät välttämättömiä vielä vuoden 2020 ilmastotavoitteiden saavuttamiseen Kansainvälinen energiajärjestö IEA on tehnyt projektioita vuosiin 2030 ja 2050 pitkällä aikavälillä henkilöautojen CO2-päästöjen tulee olla alle kolmannes nykyisestä, ja tähän tarvitaan välttämättä myös sähköautoja Nils-Olof Nylund/VTT, Suomalaisen Energian päivä 9.9.2008

IEA:N PITKÄN AIKAVÄLIN PROJEKTIO Eri henkilöautotyyppien osuudet progressiivisessa BLUE Map -skenaariossa Fulton et al./IEA 2009 Nils-Olof Nylund/VTT, Suomalaisen Energian päivä 9.9.2008

BIOPOLTTOAINEET SÄHKÖÄ MERKITTÄVÄMPI TEKIJÄ LIIKENTEESSÄ IEA:N 2050 PROJEKTIOISSA, Raskas liikenne, lentoliikenne, merikuljetukset… Fulton et al./IEA 2009 Nils-Olof Nylund/VTT, Suomalaisen Energian päivä 9.9.2008

SÄHKÖAUTOJEN LUOKAT Kaupunkiautot Supersähköautot eivät ehkä vastaa kuluttajien odotuksia uskottavia kun suuret valmistajat lähtevät mukaan kisaan Supersähköautot eivät sovi jokamiehen kukkarolle Tulevaisuuden perheautot vasta tällä autoluokalla tullaan saavuttamaan läpimurtoja Nissan Leaf plug-in hybridi vaikuttaa lupaavalta vaihtoehdolta Nils-Olof Nylund/VTT, Suomalaisen Energian päivä 9.9.2008

VAATIMUKSET AKUILLE Hybridiauto Akkusähköauto Plug-in hybridi tyypillinen akkukapasiteetti 1 - 2 kWh ”lyhytaikainen” tehovarasto käytetään vain osaa kapasiteetista Akkusähköauto tyypillinen kapasiteetti 15 – 30 kWh tärkein ominaisuus energian varastointikyky puretaan tyhjäksi tai melkein tyhjäksi standardoidut akkupaketit ja akkujen pikavaihto ei kovinkaan todennäköinen kehityspolku Plug-in hybridi tyypillinen kapasiteetti 5 – 15 kWh tarvitaan sekä energian varastointikykyä että tehon luovutuskykyä teknisesti haastavin ja kallein akkusovellus Nils-Olof Nylund/VTT, Suomalaisen Energian päivä 9.9.2008

Sähkö on mitä houkuttelevin “polttoaine”vaihtoehto tulevaisuuden kasvavilla automarkkinoilla Alhaiset CO2 päästöt Pohjoismainen sähköenergian tuotantorakenne on erittäin hyvä (vähäinen hiilen käyttö) Alhaiset ajokustannukset Edulliset kustannukset / kWh ja korkea hyötysuhde sähkömoottorissa “Polttoainetta” (sähköä) on saatavilla laajassa mittakaavassa Useimmat vaihtoehtoiset polttoaineet (esim. etanoli, biokaasu) ovat käyttökelpoisia vain pienelle osalle maailman autokannasta Jakeluverkosto (sähköverkko) on jo valmiina Vaihtoehtoiset polttoaineet esim. biokaasu vaatii maankattavaa kuljetusverkostoa tai putkilinjastoja sekä varastointia päästäkseen lähelle kuluttajia. Sähköverkko vaatii vain muutamin paikoin pieniä parannuksia. Sähkö mahdollistaa “polttoaineen” omavaraisuuden EU tuo nykyään valtavat määrät polttoainetta, josta suurin osa on öljyä, mutta voisi olla omavarainen sähköntuotannossa Vaadittava teknologia on jo olemassa Suuri määrä autoja on tulossa markkinoille lähiaikoina. Akkuteknologia, tämän hetken pullonkaula, kehittyy valtavin harppauksin. Suuret kehityspanokset nopeuttavat saatavuutta. 8 8

Paljon ladattavia automalleja tulossa markkinoille 2008 2009 2010 2011 2012 A/B segment Think City Subaru R1E Mitsubishi i-MiEV Tata Indica Vista Nissan EV-02 Tata Nano Smart ED VW Twin Drive Mercedes A-class? Toyota IQ? VW UP? Kewet Buddy Nice Cars Zero Bolloré Bluecar Heuliez/Orange/ Michelin Will C/D segment, SUV BYD F3DM Miles XS500 BYD F6DM Toyota Prius PHEV BYD F3E GM Volt Opel Ampera Saturn Vue PHEV BYD F6E Tesla Model S Fiat Doblo (Micro-Vett) ZAP X Mini E G segment Tesla Roadster Fisker Karma 9

Sähkö pystyy vastaamaan sekä päästö- että mittakaavavaatimuksiin Päästöjen kannalta sähköauto on erittäin kilpailukykyinen vaihtoehtoihin nähden… …ja sähkö on ainoa voimanlähde, jonka saatavuus on riittävä Ajoneuvon kasvihuonekaasupäästöt (g CO2-ekvivalenttia per km(1)) Vaihtoehtoisten voimanlähteiden potentiaali (%-osuus jota voisi korvata EU-25-alueen autoista) 85 -91% 53 42 32 15 Bensiini Bio-dieselBio-diesel Etanoli (3) Sähköauto (4) Sähkö Etanoli 2.sukupolvi Etanoli viljasta Bio-diesel Biokaasu Diesel Ladattavat hybridit (2) Biokaasu Notes: (1) Assumes vehicle life time of 240,000 km. (2) Assumes electrical range of 30 km with EV operation 70% of the time; Nordic electricity mix used to charge vehicle (90 g CO2-eq./kWh) (3) Ethanol produced from sugar cane from Brazil (90% of ethanol used in Sweden) and blended with 15% regular gasoline (4) Assumes EV with 150 km range, using 32kWh Lithium-ion battery; Nordic electricity mix as for (2) Source: Joint Research Council/EUCAR/concawe Well-To-Wheel analysis; Center for Transportation Research, Argonne Labs; Environmental Systems Analysis of Biogas Systems; Energimyndigheten; Nordel; A.T. Kearney analysis

Sisältö Liikenteen monet vaihtoehdot Fortumin sähköauto – ohjelma Sähköntuotannon tulevaisuus

Fortumissa aktiivinen sähköauto-ohjelma: Yhteistyötä kuntien ja muiden toimijoiden kanssa, koekohteita on asennettu Latauspisteitä on asennettu Tukholmaan, Espooseen, Helsinkiin ja Pudasjärvelle Yhteistyötä Ruotsissa ja Suomessa Neljä erilaista autotyyppiä FEVT / ELCAT Prius (PHEV) Th!nk City (EV) Tukholma Karlstad Tukholma (Hidas) Helsinki (Hidas ja puolinopea) Espoo (Hidas ja puolinopea) Espoo Pudasjärvi Fiat Doblo (EV) VW Passat (EV) Tukholma (Hidas) Tukholma (Maksu) 12

Sähköyhtiöt kehittävät latausverkostoja, jotta ladattavat autot olisivat houkutteleva vaihtoehto Autojen lataaminen – Visio 2015 Slow Exclusive Retail locations €-mart Hidas lataus on hyvä vaihtoehto noin 85%:iin asiakastarpeista Rinnalle tarvitaan nopeaa latausta (6 - 10 min) Parking Work place Slow Exclusive Parking houses Slow Shared Street-side parking Single-dwelling Ultra fast Public Slow Shared Fast charging station Multi-dwelling 13

Latausaika tyhjästä täyteen 1) Hitaan ja nopean latauksen yhdistelmä tarjoaa tyypillisiin ajotottumuksiin soveltuvan, kustannustehokkaan ratkaisun. Asiakkaan näkökulma Lataustekniikan tämänhetkiset mahdollisuudet Latausteho kW Latausaika tyhjästä täyteen 1) Ultra fast Vastaa nykyistä tankkausta huoltoasemalla Erittäin nopea DC lataus auton ulkopuolisella laturilla Swap Vastaa nykyistä tankkausta huoltoasemalla Akun vaihto 6 min 250 Fast Selvästi hitaampi kuin nykytankkaus huoltoasemalla DC lataus auton ulkopuolisella laturilla 15-30 min 50-75 Medium Rajalliset hyödyt suhteessa peruslataukseen 400V 3-vaiheinen AC lataus 10 3h Slow Hidaslataus on perusvarustuksena kaikissa ladattavissa autoissa 230V 1-vaiheinen AC lataus 3 10-12h Huomio: (1) Aika kun ladataan 30kWh akku tyhjästä täyteen 14

Sähköyhtiöiden, autonvalmistajien ja viranomaisten yhteistyötä tarvitaan Sähköyhtiöt Autonvalmistajat Teknologiakehitys (auto, akku) Alempi valmistuskustannus Latausverkoston kehittäminen ja käyttöönotto Standardointi Ladattavien autojen laajamittainen käyttöönotto Veropolitiikka Investointi/ostokannustimet Lainsäädäntö Viranomaiset 15

Sähköautojen vaikutus sähköverkkoon ja kulutukseen Jos kaikki Suomen henkilöautot kulkisivat täysin sähköllä sähkön vuotuinen kulutus lisääntyisi noin 7-9 TWh vastaavasti polttonesteitä säästyisi 27 TWh Olemassa oleva jakelu- sekä siirtoverkosto ja rakennusten sähkönjakeluasennukset voivat mukautua huomattaville määrille sähköautoja ilman mitään suurempia investointeja Lataustavalla on merkittävä vaikutus jakeluverkoston huippukuormatasoon Jos latausjärjestelmä ei ole älykäs, sähköautojen lataus voi jopa kolminkertaistaa jakeluverkkojen huipputehon nykyiseen KJ- linjan huipputasoon verrattuna. Älykäs järjestelmä voi sovittaa latauksen matalan kuormituksen hetkeen, jolloin vältetään olemassa olevan huippukuorman ja latauksesta aiheutuvan lisäkuormituksen yhtäaikaisuus.

Sisältö SÄHKÖ – Seuraava “liikennepolttoaine” ? Fortumin sähköauto – ohjelma Sähköntuotannon tulevaisuus

Energiajärjestelmän haasteet Voimakkaasti kasvava globaali energian kysyntä IEA World Energy Outlook 2008 Kysyntä nyt 2030: +47%* Kysyntä nyt 2050: +102%* IEA Energy Technology Perspectives 2008 Kasvihuonekaasupäästöjen aiheuttama ilmastonmuutos CO2 -päästöt nyt 2030: +55%* CO2 -päästöt nyt 2050: +130%* Ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi päästöjen pitää kääntyä selvään laskuun vuoteen 2050 mennessä; EU 60 – 80%, IPCC 50 – 85% päästövähennystä Energiaturvallisuus, riippuvuus fossiilisista polttoaineista * Nykykehityksen jatkuessa

Teknologioiden vaikutukset päästöjen vähenemiseen vuonna 2050 Lähde: IEA Energy Technology Perspectives 2008

Lähes päästötön sähköjärjestelmä 2050! Lähde: IEA Energy Technology Perspectives 2008

Näkymä USA:sta Lähde: Electric Power Research Institute: ”The Power to Reduce CO2 Emissions The Full Portfolio” Discussion paper updated 2009

Fortumin pitkän aikavälin visio energiajärjestelmästä 2100 2050 Järjestelmä perustuu puh-taaseen sähköön ja energia-kantajaan, esim. vetyyn Vety energiaksi poltto-kennoilla Uusiutuvat laajasti käytössä Biomassa pääasiassa ravintona, rakennusmateriaa-lina, teollisuuden raaka-aineena Fuusiovoima kaupallisessa käytössä Kehittyneet fissioteknologiat integroitu vedyntuotantoon Uusiutuvilla lähes puolet sähköstä – ydinvoimalla neljännes Aurinkoenergia saavuttaa tuulen, aaltoenergia yleistyy, bioenergian osuus pienen-tynyt CCS laajasti kaupallisessa käytössä Energiatehokkuus Liikenteessä fossiiliset polttoaineet korvattu sähköllä, vedyllä ja biopolttoaineilla 2020 Nykyinen infrastruktuuri Ydinvoiman lisäraken-taminen Tuulivoima ja bio-energia kasvanut reilusti, aurinkoenergia kohtalai-sesti CCS-teknologia testattu, kaupallistuminen Sähköautoilu yleistyy

Taustaa

ARVIO SÄHKÖAUTOJEN MYYNNIN KEHITYKSESTÄ 2020: 2 milj. EV ja 5 milj. PHEV kokonaismyynti 90 milj./a sähköautojen osuus 8 % edellyttää PHEV:n osalta: 30 mallia joita myydään vuodessa yli 150.000 kappaletta 2030: 9 milj. EV ja 25 milj.PHEV kokonaismyynti 120 milj./a sähköautojen osuus 28 % Fulton et al./IEA 2009 Nils-Olof Nylundin/VTT, Suomalaisen Energian päivä 9.9.2008

Missä automme oikein ovat? Valtaosa autoistamme seisoo suuren osan vuorokaudesta. Auton käyttö yleisintä lyhyillä työmatkoilla, ostosreissuilla ja harrastuksissa. Paikka Paikallaanolo Työpaikka 8-16 t Omakotitalot 10-14 t Kerrostalot Parkkitalot 5 min-4 t (väliaik) 10-14 t (asukas) Katupaikoitus Kaupat, ostoskeskukset 5 min-4 t Huoltoasema 5-10min

Latauksen vaatimukset ajoneuvojen ja kiinteistöiden näkökulmasta Autonäkökulma Hidas lataus vaatii 1~ 16A sulakkeen / auto Virransyöttö pitää olla katkeamaton latauksen ajan Sisälämmitystä varten tarvitaan autoon kuormienvuorotteluohjaus Kiinteistön näkökulma Vaatii lämmityspistokeverkoston vahvistamisen / saneerauksen Poistettava kiinteät kellokytkimet, lämpötilarajoittimet yms. Voidaan käyttää perinteisissä autopaikoissa erillistä kellokytkintä, tai paikat jaettava uudelleen perinteiset / sähköautot, jos saneeraus tehdään portaittain Kasvatettava kiinteistön pääsulakkeiden kokoa tai rakennettava ”älyä” sähköautojen lataamiseen, jotta saadaan hallittua kuormitusta paremmin. Pistokekohtainen kWh-mittaus osakkaiden tasapuolisen kohtelun kannalta Lisäpalveluna hälytys / info asiakkaille, jos latauksessa ongelmia / keskeytyksiä

Maailmanlaajuinen keskiarvo: 24% Maailmanlaajuisten automarkkinoiden odotetaan kasvavan eniten ns. kolmansissa maissa Maailmanlaajuinen automäärän kasvu 2010-2020 (kumulatiivinen kasvu) +11% Pohjois- Amerikka +13% Eurooppa Tyynenmeren OECD +54% Ei OECD Maailmanlaajuinen keskiarvo: 24% Lähde: J.D. Power