Raskaan liikenteen sektorin kasvihuonekaasujen päästövähennyspotentiaali vaihtoehtoisia käyttövoimia hyödyntäen

Abstract

Tämän kandidaatintyön tavoitteena on selvittää raskaan liikenteen sektorin päästövähennyspotentiaalia vaihtoehtoisilla käyttövoimilla. Työssä keskitytään sähköisen voimalinjan lisäksi uusiutuvaan dieseliin, biokaasuun ja vetyyn. Verrokkina tutkitaan myös dieselöljyä käyttövoimana. Työssä tutustutaan eri voimalinjojen hyötyihin, haittoihin, ja ominaisuuksiin.

Työ on jaettu johdantoon, raskaan kaluston voimalinjaratkaisuja tutkivaan kirjallisuuskatsaukseen, laskennalliseen tapaustutkimukseen, tuloksiin ja pohdintaan, sekä johtopäätöksiin ja yhteenvetoon. Johdannossa pohjustetaan työn tavoitteet ja taustoitetaan tutkimuksen merkitys. Raskaan kaluston voimalinjaratkaisuja tutkitaan monipuolisesti kirjallisuuskatsauksena. Tapaustutkimuksessa lasketaan esimerkkitapaukselle päästökertymiä ISO 14083-standardin mukaisesti. Lopussa esitellään tuloksia ja vertaillaan käyttövoimia sekä käytännöllisyyden että päästövähennysten näkökulmasta.

Tapaustutkimuksen laskennallisen osuuden perusteella sähkökäyttöisellä kalustolla saavutettiin suurimmat päästövähennykset, mutta kirjallisuuskatsauksen perusteella tekniikka todettiin vielä puutteelliseksi esimerkiksi kaukokuljetuksiin. Toiseksi suurimmat päästövähennykset saavutettiin uusiutuvalla dieselillä, joka ei vaadi kompromissia toimintamatkan suhteen, eikä sen käytölle ole esteitä nykyisellä dieselkäyttöisellä kalustolla. Biokaasulla saavutettiin lähes yhtä suuret päästövähennykset, mutta tankkausinfrastruktuuri ei ole kovin tiheää esimerkiksi Lapissa ja Itä-Suomessa. Vetykäyttöisellä kalustolla päästöt olisivat olleet vedyn tämänhetkisen tuotantotavan takia suuremmat kuin dieselkäyttöisellä kalustolla. Lisäksi vetykäyttöisen kaluston hankinta, sekä käyttö on hintavampaa verrattuna muihin vaihtoehtoihin.

The objective of this bachelor’s thesis is to examine the emission reduction potential of the heavy-duty transport sector using alternative power sources. In addition to electric drivetrains, the study focuses on renewable diesel, biogas and hydrogen. Diesel fuel is also examined as a reference fuel. The thesis explores the benefits, drawbacks, and characteristics of different drivetrain solutions.

The study is divided into an introduction, a literature review on heavy-duty drivetrain solutions, a case study, results and discussion, and conclusions and summary. The introduction outlines the objectives and the significance of the research. The literature review provides a comprehensive analysis of various heavy-duty drivetrain solutions. In the case study, emissions for a sample case are calculated in accordance with the ISO 14083 standard. Finally, the results are presented, and different power sources are compared in terms of both practicality and emission reduction potential.

Electric vehicles achieved the biggest emission reductions, however, based on the literature review, the technology was found to be inadequate for certain applications such as long-haul transport. The second highest emission reductions were achieved with renewable diesel, which does not require compromising the operating range and can be used without modifications in current diesel trucks. Biogas achieved nearly similar emission reductions, but the refueling infrastructure is relatively sparse, especially in Lapland and Eastern Finland. Hydrogen-powered vehicles would have resulted in higher emissions than diesel powered ones due to the current production method of hydrogen. Additionally, the acquisition and operating costs of hydrogen-powered vehicles are higher than other alternatives.