The effects of electrification of passenger vehicle transport in Finland : evaluating the transition from a life cycle perspective

Abstract

Fossil fuels used in traffic inflict greenhouse gas emissions. The electrification of traffic, i.e., replacing vehicles using fossil fuels with vehicles using electricity, is presented as a solution to decrease greenhouse gas emissions in the future. In 2022 there were 44 000 full-electric passenger vehicles in Finland, and it is estimated to increase to over 2.5 million by 2045. Comparing the emissions of passenger vehicles is often based on tailpipe emissions, when the emissions of vehicle manufacturing, end-of-life and emissions from fuel production are left outside of the comparison. Comparing the emissions may not consider other environmental impacts of vehicle manufacturing and use, such as the formation of particulate matter and the possible harms to human health by toxic substances.

In this thesis the environmental impacts of the electrification of passenger vehicle traffic are assessed from the life cycle perspective of the vehicles and fuels. The study considers traditional internal combustion engine vehicles using petrol or diesel, and battery electric vehicles. The calculations utilize the projections of total annual driving distance for the years 2030, 2045 and 2060. Assessing the future environmental impacts of internal combustion engine and battery electric vehicles, the data from literature is utilized. As a result, replacing internal combustion engine vehicles with electric vehicles can decrease the climate change impact about 18 – 48 percent from 2022 to 2045 and 18 – 53 percent from 2022 to 2060. However, electrification of passenger vehicles will increase the human toxicity impact by 119 – 960 percent from 2022 to 2045 and 142 – 1 100 percent from 2022 to 2060. In addition, the particulate matter formation impact from passenger vehicle transport will increase 17 – 34 percent from 2022 to 2045 and 24 – 43 percent from 2022 to 2060.

Liikenteessä käytetyt fossiiliset polttoaineet aiheuttavat kasvihuonekaasupäästöjä. Tulevaisuuden kasvihuonekaasujen päästöjen pienentämiseksi on esitetty liikenteen sähköistämistä, eli fossiilisia polttoaineita hyödyntävien ajoneuvojen korvaamista sähkökäyttöisillä ajoneuvoilla. Vuonna 2022 Suomessa oli noin 44 000 täyssähköistä henkilöautoa, ja määrän ennustetaan kasvavan yli 2,5 miljoonaan täyssähköautoon vuoteen 2045 mennessä. Henkilöautojen päästöjen vertailu perustuu usein ns. pakoputkipäästöihin, jolloin vertailussa tarkastelun ulkopuolelle jää autojen valmistuksesta, käytön jälkeisestä hävittämisestä ja kierrätyksestä sekä polttoaineen tuotannosta aiheutuvat päästöt. Päästövertailu ei myöskään huomioi muita ajoneuvojen valmistuksesta ja käytöstä aiheutuvia ympäristövaikutuksia, kuten muodostuvien pienhiukkasten määrää ja myrkyllisten aineiden aiheuttamia haittoja ihmisten terveydelle.

Tässä diplomityössä tarkastellaan liikenteen sähköistymisen ympäristövaikutuksia autojen ja polttoaineiden elinkaarinäkökulmasta. Tarkasteluun on valittu perinteinen bensiiniä tai dieseliä polttoaineena käyttävä polttomoottorihenkilöauto ja täyssähköinen, ladattava henkilöauto. Laskennassa hyödynnetään ajoneuvojen ajosuorite-ennusteita vuosille 2030, 2045 ja 2060, ja elinkaarivaikutusten arviossa käytetään kirjallisuudesta saatavilla olevaa tietoa polttomoottoriautojen ja täyssähköautojen elinkaarivaikutuksista. Tulosten mukaan polttomoottorihenkilöautojen korvaaminen täyssähköautoilla voi pienentää kasvihuonekaasupäästöjä 18–48 prosenttia vuonna 2045 ja 18–53 prosenttia vuonna 2060. Henkilöautoliikenteen sähköistyminen tulee kuitenkin lisäämään myrkyllisten aineiden aiheuttamia haittoja ihmisten terveydelle jopa 119–960 prosenttia vuonna 2045 ja 142–1 100 prosenttia vuonna 2060 verrattuna vuoden 2022 tasoon. Myös liikenteestä aiheutuvien pienhiukkasten määrä tulee kasvamaan 17–34 prosenttia vuonna 2045 ja 24–43 prosenttia vuonna 2060.