Liikenteen ympäristövaikutusten alentaminen Kaliforniassa

Teksti: Ari Lampinen, CBG100 Suomi, huhtikuu 2015

 

Kalifornia saavutti vuonna 2014 liikennebiokaasun kulutuksessa 1 TWh:n rajan (ja vei samalla USA:n ensi kertaa yli tuon rajan). Se on yksi konkreettinen välitulos puhtaiden liikenteen käyttövoimien (eli metaanin, vedyn ja sähkön) edistämispolitiikassa. Se on samanlaista toimintaa, jota EU:n lokakuussa 2014 julkaistu puhtaiden liikenteen käyttövoimien infrastruktuuridirektiivi edellyttää tehtäväksi Suomessa ja kaikissa muissakin jäsenmaissa. Kalifornian toiminta tarjoaa erinomaisen esimerkin Suomen kansalliselle ohjelmalle infrastruktuuridirektiivin toteuttamiseksi. Kansallinen ohjelma on laadittava ja toimitettava komissiolle viimeistään vuonna 2016 kattaen vuosiin 2020, 2025 ja 2030 mennessä toteutettavat toimenpiteet.

 

Sisältö

A) Johdanto

B) Liikenteen ympäristövaikutusten alentaminen

  1. KHK-päästöjen vähentäminen
  2. Lähipäästöjen vähentäminen
  3. Raakaöljyn käytön vähentäminen
  4. Uusiutuvan energian lisääminen
  5. Puhtaan sähkön määrän ja osuuden lisääminen
  6. Puhtaiden käyttövoimien osuuden lisääminen
  7. Energian käytön vähentäminen

C) Biokaasun liikennekäyttö

 

 

A) Johdanto

Kalifornian osavaltiossa puhtaiden liikenteen käyttövoimien edistämisellä on pitkä historia, mutta siihen tarvittiin uutta potkua, joka saatiin vuonna 2011 kuvernöörin vaihtuessa. Virkaan palasi Jerry Brown, jonka 1970-luvun lopulla toteuttamat edistämismekanismit veivät Kalifornian globaaliksi johtajaksi aurinko- ja tuulisähkön tuotannossa: termisen aurinkosähkön vuosituotannon nostaminen nollasta (sekä Kalifoniassa että globaalistikin) 1 TWh:iin ja tuulivoiman vuosituotannon nostaminen lähes nollasta 3 TWh:iin (10.000 tuuliturbiinia 4 vuodessa ja 17.000 turbiinia 10 vuodessa) vuosikymmenessä kuuluvat maailman uusiutuvan energian historian suurimpiin menestystarinoihin.

Nyt samanlaista on tapahtumassa puhtaille liikenteen käyttövoimille osana liikenteen kasvihuonekaasupäästöjen, lähipäästöjen ja raakaöljyn kulutuksen voimakasta vähentämispolitiikkaa. Vuonna 2014 liikennebiokaasun kulutus saavutti 1 TWh:n rajan, vuoden 2020 tavoite on 16 TWh ja tekniseksi jäteperäisen liikennebiokaasun tuotantopotentiaaliksi on arvioitu 140 TWh/v. Lisäksi muiden puhtaiden liikenteen käyttövoimien eli sähkön ja vedyn tieliikennekäyttöä edistetään voimakkaasti. Vuoden 2015 aikana julkisten CBG100-asemien määrä kaksinkertaistetaan 80 asemaan, julkisten LBG100-asemien määrä nousee 10:een (nyt 8) ja julkisten UE-vetyasemien (jotka myyvät 100 % UE-vetyä) määrä nelinkertaistetaan 12 asemaan. Julkisten UE-metaania tai UE-vetyä myyvien asemien määrässä päästään siis sataan, joiden lisäksi niitä käytetään monien yksityisten asemien avulla. Biokaasun käyttö on nousemassa 2 TWh:iin ja vieläpä siten, että kaikki myydään puhtaana (CBG100 tai LBG100) ja kaikki on biojäteperäistä (suurin osa kaatopaikkakaasusta). UE-vetyasemista osa myy aurinkovetyä, osa tuulivetyä, osa biokaasuperäistä vetyä ja osa sekoituksia. Myös julkisten UE-sähkön latausasemien, jotka lähes kaikki myyvät aurinkosähköä, määrä kasvaa.

Vuoden 2020 tavoitteiden toteutuessa puhtaiden käyttövoimien kautta kulutetaan 20 % kaikesta liikenteen uusiutuvasta energiasta ja 99 % UE-polttoaineista (100 %:na myydyistä). Määrällisesti etanoli säilyy dominoivana lähteenä (50 TWh), mutta biokaasu nousee biodieselin ja synteettisen biodieselin ohi kakkoseksi. Nestemäisiä biopolttoaineita käytetään lähes pelkästään matalaseoksina (kuten E10 ja B5), hieman keskiseoksina (kuten B20 ja SB20) ja korkeaseoksina (kuten E85), mutta erittäin vähän puhtaina (kuten B100 ja SB100).

 

Kalifornian 1980-luvun kehitys nosti USA:n maailman johtavaksi maaksi termisen aurinkosähkön, kaiken aurinkosähkön ja tuulivoiman tuotannossa. Vaikka kaikkien näiden tuotanto on edelleen kasvanut, USA ei enää ole maailman johtava maa (Espanja, Saksa ja Kiina ovat). Mutta Kalifornian työ oli äärimmäisen tärkeää muualla maailmassa tapahtuneelle kehitykselle, mukaan lukien sille, että useat maat ovat ohittaneet Kalifornian. Toki on syytä huomata, että 25 TWh:n tuulisähkön ja 10 TWh:n aurinkosähkön kulutus vuonna 2014 on Suomesta katsoen häkellyttävää.

 

Puhtaiden liikenteen käyttövoimien alueella Kalifornia on toistamassa 1980-luvun ihmettä. Vedyn liikennekäytössä se oli pitkään johtavassa asemassa ja sen toiminta on ollut tärkeää muille maille, mukaan lukien nykyisin johtavalle Saksalle. Mutta vuodelle 2020 tavoitellut 100 julkista tankkausasemaa, 18.000 ajoneuvoa ja 50 GWh:n UE-vedyn kulutus saattavat palauttaa Kalifornian ykköseksi. Kalifornialla on johtava asema sähkön tieliikennekäytössä määrällisesti, mutta se on kaukana kärjestä (Norjasta) sähköautojen osuudessa autokannasta. Vuoteen 2025 mennessä on tavoitteena nostaa vety- ja sähköautojen sekä ladattavasta hybridien kanta 1,5 miljoonaan autoon, mikä merkinnee noin 2 TWh:n sähkönkulutusta. Kaikkein suurin merkitys on biokaasulla, koska sen avulla voidaan vaikuttaa raskaan liikenteen päästöihin. Raskaan liikenteen osuus metaanin liikennekäytöstä on Kaliforniassa yli 90 % ja biokaasun käytöstä raskaan liikenteen osuus on peräti yli 95 %.

Vuonna 2020 puhtaiden käyttövoimien maantiekäytöstä biokaasun suunniteltu osuus on 97 %. Sitä seuraa UE-sähkö 3 % osuudella ja UE-vety 0,3 % osuudella. Biokaasu kulutetaan pääasiassa raskaassa liikenteessä, kun taas sähkö ja vety kulutetaan pääasiassa kevyessä liikenteessä.

Kalifornia saattaa tulla maailman johtavaksi biokaasun käyttäjäksi jo vuonna 2015. Vuonna 2014 Ruotsi oli vielä edellä, mutta on epätodennäköistä, että jo kaksi vuosikymmentä jatkunut Ruotsin globaali johtoasema säilyisi vuonna 2015 (vaikka Ruotsissakin kasvu on voimakasta, etenkin joulukuussa 2014 kaupallisesti alkaneen SBG:n tuotannon ja käytön takia). Mutta on useita maita USA:n (Kalifornian takia) lisäksi, jotka voivat Ruotsin tilalle nousta. Vaikka Kalifornian ennakoitu kulutus vuonna 2015 on 2 TWh, ainakin Englannissa, Saksassa ja Hollannissa on mahdollista ylittää se. Vuoden 2020 tavoite 16 TWh:n kulutuksesta vuodelle 2020 tarkoittaa erittäin suurta harppausta, joka on verrannollinen 1980-luvun aurinko- ja tuulienergia-alan harppauksiin. Jos se toteutuu, Kalifornia on hyvin todennäköisesti maailman ykkönen, joskin joillakin mailla (ainakin Kiina, Intia, Thaimaa, Saksa ja Italia) olisi potentiaalia vieläkin suurempaan kulutukseen. Nykyisellä metaanin tieliikennekäytön infrastruktuurilla 11 maata pystyisi ylittämään biokaasun kulutuksessa 16 TWh/v, mutta useimmat niistä ovat niin omistautuneita fossiiliseen metaaniin, että merkittävä uusiutuvan metaanin käyttö ei ole näköpiirissä.

 

Kalifornian vuoden 2020 tavoite uusiutuvien primäärienergiamuojen osuudessa puhtaiden käyttövoimien lähteenä on 76 %. Se loistava, mutta aivan kärkeen sillä ei ole asiaa, sillä Islannissa nämä käyttövoimat ovat aina olleet 100 %:sti UE-pohjaisia. Näiden kolmen käyttövoiman kokonaisajoneuvokannassa (1,2 miljoonaa) ja niiden osuudessa koko ajoneuvokannasta Kalifornia jää vuonna 2020 vielä kauaksi maailman kärjestä. Mutta uusien autojen myynnistä näiden käyttövoimien tavoiteosuus on 60 %, joten ajoneuvokanta paranee voimallisesti. Vuoden 2020 tavoitteet ovat siis oikein hyvä alku. Pelkästään jäteperäisen liikennebiokaasun sekä tuuli- ja aurinkometaanin tekninen potentiaali Kaliforniassa on yli 10-kertainen liikenteen energiankulutukseen verrattuna, joten resurssien puolesta ei ole esteitä päästä lopulliseen maaliin.

USA:n kehitys tukee Kalifornian kehitystä. Metaani nousi vuonna 2005 nestekaasun ohi eniten kulutetuksi vaihtoehtoiseksi tieliikenteen polttoaineeksi. Vaikka se toistaiseksi on ollut valtaosin fossiilista, UE-metaanin käyttöä pyritään monin tavoin edistämään. Viime vuonna julkaistiin valkoisen talon maatalous-, energia- ja ympäristöhallinnolta tilaama biokaasutiekartta, jonka mukaisesti vuoteen 2030 mennessä voitaisiin jäteperäisen liikennebiokaasun kulutus nostaa valtakunnallisesti 100 TWh:iin. Vuonna 2014 metaania kulutettiin autoissa 9 TWh, jolla USA oli maailman maiden välisessä vertailussa sijalla 14. Kalifornian osuus tästä oli 54 %. Metaanin kokonaiskäyttö USA:n liikenteessä oli 290 TWh vuonna 2014, kun mukaan lasketaan myös putkiliikenne, vesiliikenne (myös kansainvälinen) ja raideliikenne.

 

Vaikka Suomessa on mahdotonta asettaa Kalifornian kaltaisia tavoitteita vuodelle 2020, niitä voi pitää hyvänä pohjana vuodelle 2030, johon EU:n puhtaiden käyttövoimien infrastruktuuridirektiivin portaittain asetettavat tavoitteet ulottuvat. Vuoteen 2050 mennessä Suomikin voi päästä kestävään liikennejärjestelmään, josta kerrotaan Suomen liikenteen kestävän kehityksen tiekartassa.

 

B) Liikenteen ympäristövaikutusten alentaminen

Liikenteen ympäristövaikutuksia alennetaan kasvihuonekaasuja (KHK), lähipäästöjä ja raakaöljyn kulutusta vähentävillä sekä uusiutuvan energian ja puhtaiden käyttövoimien kulutusta lisäävillä toimenpiteillä. Lähipäästöjen vähentämisen lainsäädännöllä on historiaa 1960-luvulta asti, mutta muu lainsäädännöllinen ohjaus on syntynyt viimeisen vuosikymmenen aikana. Kalifornialla on oikeus tehdä näitä toimenpiteitä riippumatta valtion toimenpiteistä, koska ilmansuojelulainsäädäntö syntyi siellä ensin ja USA:n ilmansuojelulainsäädäntöä luotaessa Kalifornialle myönnettiin oikeus jatkaa itsenäisesti kovempien vaatimustensa toteuttamista. Lisäksi muille osavaltioille myönnettiin oikeus niin halutessaan toteuttaa liittovaltion lainsäädännön sijaan Kalifornian kehittyneempää lainsäädäntöä. Kasvihuonekaasupäästöt eivät olleet alunperin ilmansuojelulainsäädännössä mukana, josta syystä liittovaltio on pystynyt estämään suurimman osan Kalifornian lainsäädäntöyrityksistä. USA:n politiikka on perinteisesti ollut heikkoa, mutta nykyisen presidentin kaudella siinä on otettu suuria myönteisiä askeleita, mukaan lukien KHK-lainsäädäntöoikeuksien myöntäminen Kalifornialle. Liittovaltiotasolla on toteutettu monia toimenpiteitä, jotka tukevat Kalifornian toimenpiteitä, vaikka liittovaltiotason tavoitteet ovatkin paljon vaatimattomammat.

Liikenne on selvästi suurin kasvihuonekaasupäästöjen lähde Kaliforniassa 40 % osuudella. Päätavoitteena on niiden alentaminen vähintään 80 %:lla vuoden 1990 tasosta vuoteen 2050 mennessä. Välitavoitteita on paljon ja erilaisia. Vuoteen 2020 mennessä liikennepolttoaineiden keskimääräistä kasvihuonekaasuintensiteettiä [gCO2eq/MJ] alennetaan 10 % vuoteen 2010 verrattuna. Raakaöljypohjaisten liikennepolttoaineiden käyttöä on tarkoitus vähentää vuoden 2003 tasolta 15 % vuoteen 2020 mennessä ja 50 % vuoteen 2030 mennessä. Se tarkoittaa, että vuoteen 2013 verrattuna raakaöljyn käyttöä vähennetään 46 TWh (11 %) vuoteen 2020 mennessä. Maakaasun käyttöä vähennetään 1 TWh (20 %) vuoden 2013 tasosta (5 TWh) vuoteen 2020 mennessä, mutta metaanin käyttö nelinkertaistetaan 20 TWh:iin nostamalla UE-metaanin käyttö 16 TWh:iin. Näitä tavoitteita toteutetaan erittäin monipuolisella keinovalikoimalla.

Yksi keinoista on rahoitus. Kuvassa kuvernööri Jerry Brown julkistaa vuonna 2013 asetuksen, jossa tarkoitukseen ohjataan vuoteen 2024 mennessä 1,5 miljardia dollaria osavaltion rahoitusta. Sillä rahoitetaan koko ketjua tuotannosta kulutukseen.

Sillä on jo rahoitettu mm. liikennebiokaasun tuotantolaitoksia (15 kpl), CBG100- ja LBG100-tankkausasemia (5 kpl) sekä niitä käyttävää ajoneuvokantaa (mm. yli 2700 kuorma-autoa) ja UE-vedyn tuotanto- ja tankkausasemia (10 kpl).

Liikennebiopolttoaineiden tuotantolaitosten rahoituksesta eniten on ohjattu biokaasujalostamoihin (keskimäärin 3,2 M$ laitosta kohti, noin 50 % kokonaisinvestoinnista). Investointitukia myönnetään vain kestävyyskriteerit täyttäville hankkeille. Ne mm. kieltävät energiakasvipohjaisen tuotannon tukemisen, joten investointituet kohdistuvat jäteperäisiin polttoaineisiin. Niissä myös edellytetään alhaista kasvihuonekaasuintensiteettiä verrattuna bensiiniin (99 gCO2eq/MJ). Alla olevassa taulukossa on tähän mennessä päätetyt tuet, mukaan lukien keskimääräinen tuotetun polttoaineen KHK-intensiteetti. Biometaanilla se on alle 0 eli sillä bensiiniä tai dieselöljyä korvatessa elinkaaripäästöt vähenevät yli 100 %. Hankkeiden valinnoissa otetaan huomioon myös monia muita ympäristövaikutuksia sekä terveysvaikutuksia.

 

Liikennebiopolttoaine Hankkeita Rahoitus Keskimääräinen KHK-intensiteetti  [gCO2/MJ]
Biometaani 15 50,9 M$ -10,6
Biodiesel 12 36,1 M$ 11,3
Synteettinen biodiesel 5 17,1 M$ 21,8
Selluloosa-etanoli 1 3,9 M$ 23,6
Etanoli 11 23,5 M$ 49,1

Tankkausasemat ovat yksi rahoituskohde ja niissä 100 % uusiutuvia myyvät asemat priorisoidaan. CBG100-tankkausasemille myönnetään enimmillään 0,3 M$:n investointituki, LBG100-asemille 0,6 M$ ja UE-vetyasemille 2,1 M$.

 

Kokonaisuudessaan työkalupakki on hyvin laaja ja monipuolinen. Käytössä on 63 osavaltiotason edistämismekanismia, joista 40 on lakisääteisiä. Niiden lisäksi on monenlaisia kunnallisia ja yritysten tarjoamia etuisuuksia. Nämä muodostavat erittäin monimuotoisen valikoiman keinoja edistää koko ketjua primäärienergian tuotannosta sen loppukäyttöön. Kalifornian toimenpiteet tarjoavat monenlaisia hyviä esimerkkejä EU:lle ja sen jäsenmaille puhtaiden liikenteen käyttövoimien infrastruktuuridirektiivin toteuttamiseksi. EU:n tapaan Kaliforniassakaan tämä ei rajoitu uusiutuviin, koska näiden käyttövoimien tankkausinfrastruktuuri on pitkän tähtäimen kestävyyden kannalta itseisarvoista ja koska ne tarjoavat lähipäästöjen vähennykset riippumatta primäärienergialähteestä. Mutta uusiutuvan primäärienergian osuuden kasvattamista edistetään monin tavoin. Vedyn osalta ollaan pisimmällä. Kaliforniassa on säädetty julkisille vetyasemille ja suurille yksityisille vetyasemille UE-osuuden minimivelvoite 33,3 %, jonka lisäksi kaikille osavaltion rahoittamille asemille (myös pienet yksityiset) 100 % UE-asemilla on voimakas priorisointi (niille on saatavissa 85 % investointituki). Sähköautojen latausasemille ei ole UE-erityisvelvoitetta, mutta kaikelle Kaliforniassa myydylle sähkölle on UE-osuuden minimivelvoite (ks. puhtaan sähkön edistämisestä alla). Metaaniasemille UE-osuuden minimivelvoite on suunnitteilla.

 

1. KHK-päästöjen vähentäminen

Liikenteen KHK-päästöjen vähentäminen perustuu Kalifornian vuoden 2006 ilmastolakiin ja sen perusteella vuonna 2012 tehtyyn asetukseen, jonka mukaan päästöjä on vähennettävä vuoteen 2050 mennessä vähintään 80 % vuoden 1990 tasolta. Se tehdään sekä alentamalla liikenteessä käytetyn energian elinkaaren KHK-päästöjä että alentamalla energian kulutusta.

Keskeisin edistämismekanismi on hiilistandardi (LCFS = Low Carbon Fuel Standard), jonka avulla varmistetaan liikennepolttoaineiden 10 % KHK-intensiteetin vähentäminen vuoteen 2020 mennessä. Se tarkoittaa, että vuonna 2020 liikennepolttoaineiden keskimääräiset elinkaaren KHK-päästöt energiayksikköä kohti ovat 10 % alemmat kuin vuonna 2010. Se on riippumaton liikenne-energian kokonaiskulutusta sekä sähköistä liikennettä koskevista toimenpiteistä. Johtuen polttoaineiden dominoivasta asemasta liikenteen energiankulutuksessa KHK-päästöjen alentamista ei voi varmistaa muuten kuin niihin kohdistuvilla laillisesti sitovilla toimenpiteillä.

Se on toteutettu tavalla, joka hyödyttää merkittävästi alhaisen KHK-intensiteetin polttoaineiden tuottajia LCFS-kredittimarkkinoiden kautta. Jokaiselle Kaliforniassa myytävien polttoaineiden tuotantoketjuille määritetään KHK-intensiteetit, joiden perusteella lain velvoitteiden täyttäminen ja kreditit määräytyvät. Esimerkkejä on alla olevassa taulukossa. Kaikilla polttoaineilla KHK-intensiteetti vaihtelee tuotantoketjusta riippuen, joskus hyvin paljon. Biokaasulla KHK-intensiteetti on joillakin tuotantoketjuilla jopa negatiivinen (vähennys 115 %). Tämä mekanismi on oleellisen tärkeä myös parannettaessa etanolin, biodieselin ja synteettisen biodieselin tuotantoketjujen hiilitasetta, joka nyt on erittäin huono (osalle etanolista päästöt ovat bensiiniä suuremmat).

Vuoden 2020 tavoite on tarkoitus toteuttaa lähes kokonaan neljällä biopolttoaineella (etanoli, biokaasu, biodiesel ja synteettinen biodiesel), joiden kulutus kasvaa 85 TWh:iin. Muiden biopolttoaineiden ja muiden uusiutuvien polttoaineiden rooli on marginaalinen. KHK-intensiteettiä voidaan vähentää myös vaihtoehtoisilla fossiilisilla polttoaineilla, joista vuonna 2013 olivat merkittäviä fossiilimetaani (4,7 TWh) ja nestekaasu (0,9 TWh). Mutta niiden käyttöä aiotaan alentaa siten että nestekaasun käyttö putoaa marginaaliseksi ja fossiilimetaanin käyttö alenee 4 TWh:iin. Nestekaasu alentaa päästöjä, mutta se on kokonaan raakaöljyperäistä, joten raakaöljyn käytön vähentämispolitiikka vaikuttaa siihen.

Vaihtoehtoisten polttoaineiden liikennekäytöstä vuonna 2020 on suunnitelmien mukaan 85 TWh biopolttoaineita ja 4 TWh fossiilimetaania. Puhtaina käytettävien osalta biokaasu (CBG100 ja LBG100) ja fossiilimetaani (CNG ja LNG) dominoivat, sillä lähes kaikki nestemäiset polttoaineet kulutetaan sekoituksissa bensiinin ja dieselöljyn kanssa.

 

2. Lähipäästöjen vähentäminen

Kasvihuonekaasupäästöjen synnyssä ajoneuvotekniikan vaikutus on hyvin pieni, mutta se dominoi lähipäästöjä. Lähipäästöjen alentamisessa Kalifornia on ollut globaali edelläkävijä jo 1960-luvulta alkaen ja siellä on edistetty monin tavoin vuodesta 1990 alkaen.

Se on vaikuttanut puhtaista käyttövoimista eniten metaanin liikennekäyttöön, joka on kasvanut 5000-kertaiseksi, 1 GWh:sta 5 TWh:iin (ks. graafi). Sähkön liikennekäytössä on menty alaspäin huolimatta siitä, että sen tieliikennekäyttö on merkittävästi kasvanut. Syynä on sähkön raideliikennekäytön vähentyminen, mikä on ympäristönäkökohdista erittäin kielteistä. Vedyn liikennekäytössä on saatu aikaan paljon, mutta määrällisesti se on edelleen vähäistä, samalla tasolla kuin metaani oli 1990-luvun alussa. Kaikissa on tehty paljon teknologista kehitystä, jolla on myös globaalia merkitystä.

Heikkoutena on ollut kasvihuonekaasupäästöjen ja lähipäästöjen yhdistäminen. Uusiutuvien osuus sekä sähköstä, vedystä että metaanista on ollut erittäin pieni. Siinä asiassa otettiin vuonna 2014 suuri harppaus ja vuoteen 2020 mennessä odotetaan tilanteen muuttuvan erinomaiseksi.

 

3. Raakaöljyn käytön vähentäminen

Raakaöljyn liikennekäytön vähentämistavoite on -15 % (90 TWh/v) vuoteen 2020 mennessä ja -50 % (300 TWh) vuoteen 2030 mennessä verrattuna vuoden 2003 tasoon.

KHK- ja lähipäästöjen vähentämisen mekanismit vaikuttavat myös raakaöljyn käytön vähentämiseen, mutta raakaöljyn kulutuksen vähentämistavoitteita toteutetaan myös edistämällä tarkoitukseen sopivien autoteknologioiden käyttöä neljällä tasolla.

Korkeimmalla tasolla ovat autot, jotka eivät pysty käyttämään bensiiniä tai dieselöljyä. Tämän vaatimuksen täyttäviä nestemäisiä polttoaineita käyttäviä autoja ei Kaliforniassa ole (poislukien kilpa-autot). Kaasumaisia polttoaineita käyttävistä löytyy metaaniautoja (monofuel-CMG) ja vetyautoja (FCEV) kevyiden autojen luokista ja lisäksi monofuel-LMG-, monofuel-LPG-, HCMG- ja DME-autoja raskaiden autojen luokista. Sähköä käyttävistä BEV-autot ovat sellaisia ja lisäksi PHEV-autot, joissa on kaasumaisen polttoaineen järjestelmä. Tämän tason henkilöauto on valittu USA:n vuoden ekoautoksi 13 kertaa kilpailun 18-vuotisessa historiassa: 8 kertaa MGV (monofuel-CMG) ja 5 kertaa BEV. 

Toisella tasolla ovat raakaöljyriippumattomat autot. Edellisten lisäksi niihin sisältyvät autot, jotka pystyvät toimimaan ilman raakaöljypohjaisia polttoaineita, mutta voivat toimia myös niillä. Silloin mukana ovat edellisten lisäksi tavanomaiset PHEV-autot (millä tahansa polttoaineella), bifuel-kaasuautot (vety, metaani, nestekaasu, puukaasu) sekä monenlaiset FFV-, trifuel- ja multifuel-autot, jotka on tyyppi- tai muutoskatsastettu kykeneviksi toimimaan 100 %:sti vähintään yhdellä muulla polttoaineella kuin bensiinillä tai dieselöljyllä (esimerkiksi B100, PPO100, E100). Kalifornian määrällisesti yleisimmät vaihtoehtopolttoaineautot eli E85-FFV-autot eivät sisällly mukaan, koska ne vaativat bensiiniä aina. Mutta Kaliforniassa on myös raakaöljyriippumattomia etanolikäyttöisiä autoja, erityisesti E85/CMG/bensiini-trifuel-autot, joista useita malleja tehdasvalmistetaan USA:ssa ja niitä tuodaan myös ulkomailta (Brasiliassa niitä valmistetaan eniten). Raskaan liikenteen dualfuel-autot (metaani-diesel) eivät toistaiseksi myöskään sisälly mukaan, koska kaikki vaativat fossiilidieseliä aina.

Kolmannella tasolla ovat muut vaihtoehtopolttoaineautot eli autot, jotka on tyyppi- tai muutoskatsastettu kykeneväksi käyttämään muita polttoaineita kuin standardoitu bensiini ja dieselöljy, sillä myös niiden avulla raakaöljyriippuvuutta voidaan vähentää. Edellisten lisäksi mukaan sisältyy autoja, jotka aina vaativat bensiiniä tai dieselöljyä. Niistä selvästi yleisimpiä ovat E85-FFV-autot kevyessä liikenteessä ja B20-FFV- sekä LMG/diesel-dualfuel-autot raskaassa liikenteessä.

Neljännellä tasolla ovat erityisen energiatehokkaat bensiini- tai dieselmonofuel-autot. HEV-autot ovat vallitseva esimerkki niistä. HEV-henkilöautojen edistäminen oli erittäin voimakasta yli 10 vuotta sitten, mutta nyt se on lopetettu. Mutta HEV-teknologiaa edistetään tavarakuljetukseen tarkoitetuissa autoissa pakettiautoista rekkoihin. Raskaassa liikenteessä HEV-autot ovat pääasiassa metaanikäyttöisiä (siis kuuluvat korkeimpaan tasoon), mutta löytyy myös HEV-dieselöljyautoja. Kevyissä HEV-autoissa bensiini ja dieselöljy dominoivat, mutta Kaliforniassa on myös E85- ja CMG-käyttöisiä HEV-autoja.


Raakaöljyn käytön vähentämiseksi on kansallisesti otettu käyttöön energy impact score, joka antaa kullekin automallille arvon raakaöljyn kulutuksena öljytynnyreinä vuodessa ottaen huomioon polttoaineen kulutuksen lisäksi tuotannon ja huollon kulutukset. Keskimääräinen arvo on alhainen CMG-autoilla (0,1), BEV-autoilla (0,2) ja FCEV-autoilla (0,3) eli puhtailla käyttövoimilla. Se on korkea PHEV-, E85-, LPG- ja HEV-autoilla (keskimäärin 5-10) ja erittäin korkea bensiini- ja dieselmonofuel-autoilla (keskimäärin 15).

 

4. Uusiutuvan energian lisääminen

Vuoteen 2030 mennessä on tavoitteena lisätä uusiutuvan energian käyttöä liikenteessä 100 TWh/v verrattuna vuoden 2013 tasoon (40 TWh), joten vuonna 2030 tavoitellaan 140 TWh:n UE-kulutusta liikenteessä.

Uusiutuvan energian määrää ja osuutta liikenne-energian kulutuksessa kasvatetaan monilla toimenpiteillä, joista tärkein on hiilistandardi. Tammikuussa 2015 julkaistujen viimeisimpien suunnitelmien mukaan KHK-intensiteetin alentaminen vuoteen 2020 mennessä tehdään lähes kokonaan biopolttoaineilla. Niiden kulutus nousee 85 TWh:iin, joka jakautuu seuraavasti:

  • Etanolia 50 TWh (59 %)
  • Biokaasu 16 TWh (19 %)
  • Synteettinen biodiesel 13 TWh (15 %)
  • Biodiesel 6 TWh (7 %)

Muiden biopolttoaineiden (kuten bio-DME) ja muiden uusiutuvien polttoaineiden (kuten UE-vety) rooli on vielä vuonna 2020 marginaalinen, mutta niistä ilmastoystävällisimpiä pyritään lisäämään. Nestemäisten biopolttoaineiden KHK-intensiteetti on nykyään erittäin huono, joten niiden sisällä toteutetaan merkittäviä parannuksia. 

Puhtaina käytetyistä UE-polttoaineista biokaasu (CBG100 ja LBG100) dominoi nykyään ja myös vuonna 2020. Nykyään biokaasu myydään vain puhtaana eli ei sekoituksina fossiilimetaanin (CNG ja LNG) kanssa. Oletettavasti ainakin valtaosa biokaasusta myydään puhtaana myös vuonna 2020. Sama pätee bio-DME:hen. UE-vedystä suurin osa kuitenkin oletetaan myytävän sekoituksina.

Nestemäisistä biopolttoaineista vain hyvin pieni osa myydään puhtaina (B100 ja SB100), mutta korkeaseoksina (kuten E85, B60, SB60) myytävä määrä kasvaa. Puhtaan käytön lisäksi myös korkeaseosten käyttö edellyttää vaihtoehtoisten polttoaineiden käyttöön tyyppi- tai muutoskatsastettua ajoneuvoa, ja myös useimmat keskiseokset (kuten B20) edellyttävät sitä. Tavallisissa bensiini- ja dieselajoneuvoissa voi käyttää vain matalaseoksia (yleisimmät E10 ja B5) ja joitakin keskiseoksia (kuten SB20).

Pääosa biopolttoaineista käytetään tieliikenteessä, mutta meneillään on pyrkimyksiä niiden roolin nostamiseksi raide- ja vesiliikenteessä, joissa potentiaali on suuri. Sähköisen liikenteen kulutus on pitkään pysynyt lähes samana ja se on ollut raideliikenteen dominoimaa. Taulukossa alla on yhteenveto suunnitellusta kehityksestä vuoteen 2020 mennessä koskien tie- ja raideliikennettä sekä kotimaista vesiliikennettä.

Energia [TWh/v] Määrä 2013 Osuus 2013 Määrä 2020 Osuus 2020 Määrällinen muutos
Raakaöljyperäiset (bensiini, diesel, LPG) 563 92,6 % 517 85 % -46
Fossiilimetaaniperäiset (CNG, LNG) 4,7 0,8 % 4 0,7 % -0,7
Fossiili- ja ydinsähkö 0,67 0,1 % 1,3 0,2 % +0,6
Uusiutumattomat yhteensä 568,6 93,5 % 522,3 85,9 % -46
Biopolttoaineet 39,8 6,5 % 85 14 % +45
UE-sähkö 0,17 0,0 % 0,7 0,1 % +0,5
Muut <0,001 0,0 % < 0,1 0,0 %  
Uusiutuvat yhteensä 40 6,6 % 85,7 14 % +46
Kaikki yhteensä 608   608   0

Puhtaiden käyttövoimien osuus uusiutuvan energian liikennekäytöstä on nousemassa 2 %:sta 20 %:iin.

 

5. Puhtaan sähkön määrän ja osuuden lisääminen

Nykyinen Kalifornian kuvernööri Jerry Brown oli johtavassa asemassa edellisellä kuvernöörikaudellaan, kun 1970-luvun lopussa Kaliforniassa ryhdyttiin edistämään puhtaan UE-sähkön tuotantoa ja kulutusta. Lähtötilanteessa tuulisähkön tuotanto oli lähellä nollaa ja termistä aurinkosähköä ei tuotettu globaalisti yhtään. Toimenpiteiden seurauksena 1980-luvun lopussa Kaliforniassa oli 17.000 tuuliturbiinia (3 TWh/v) ja termisellä aurinkosähköllä 1 TWh:n vuosituotantokapasiteetti. Tuulisähkön ja aurinkosähkön kehitys pysähtyi sen jälkeen pitkäksi aikaa, mutta alkoi uudestaan ilmastolain säätämisen aikaan 2000-luvulla.

Uusiutuvan energian minimiosuutta on säädelty vuodesta 2002. Vuonna 2013 lakisääteinen minimi oli 20 %. Vuonna 2020 minimi on 33 % ja vuonna 2030 se on 50 %. Velvoitteet kohdistuvat sähkön myyjiin, ei tuottajiin eikä kuluttajiin. Se tarkoittaa, että UE-sähkö voidaan tuoda Kalifornian ulkopuolelta. Suurvesivoima (yli 30 MW) on suljettu järjestelmän ulkopuolelle eli sitä ei oteta huomioon velvoitteiden toteuttamisessa. Alla on Kalifornian energiakomission graafi UE-sähkön kulutuksen kehityksestä (poislukien suurvesivoima) sekä kansallisen uusiutuvan energian laboratorion arvio UE-sähkön tuotannon tekniselle potentiaalille vuonna 2030.

Sekä tuotanto että kulutus on UE-muotojen sisällä kasvanut ympäristönsuojelumielessä parhaiden teknologioiden avulla ja niillä on myös suurin kasvupotentiaali. Sillä on myönteinen vaikutus myös sähköisen liikenteen elinkaaren KHK-päästöihin.

Vuonna 2013 UE-sähköä (suurvesivoima poislukien) kulutettiin 55,7 TWh ja siitä tuulienergian osuus oli 45,5 % (25,4 TWh). Tekninen potentiaali Kaliforniassa tuotettavalle tuulivoimalle on yli 100-kertainen (2750 TWh/v) ja tekninen UE-kokonaispotentiaali on lähes 1000-kertainen. Vesivoiman (sisältää myös suurvesivoiman) ja biovoiman potentiaali on marginaalinen. Kalifornian nykyisestä biovoimakapasiteetista (1100 MW) on huomion arvoista, että siitä puolet on biokaasua, pääasiassa kaatopaikkakaasua. Yhteenlaskettu UE-sähkökapasiteetti on 21.000 MW (suurvesivoima poislaskettuna).

 

6. Puhtaiden käyttövoimien osuuden lisääminen

Puhtaita käyttövoimia eli sähköä, vetyä ja metaania liikenteen sekundäärienergialähteinä edistetään sekä KHK-päästöjen, lähipäästöjen että raakaöljyn käytön vähentämiseksi. Kaikissa niissä myös fossiilinen primäärienergia johtaa parannuksiin. Mutta uusiutuvan primäärienergian osuutta pyritään lisäämään niiden tuotannossa. Puhtaiden käyttövoimien tilastoja löytyy vain tieliikenteestä ja sieltäkin vain autoista, mutta ne ovat Kaliforniassa käytössä myös vesi-, raide- ja ilma- ja avaruusliikenteessä, liikkuvissa työkoneissa, monenlaisissa erikoisajoneuvoissa ja kevytajoneuvoissa. Kuitenkin ainoastaan tieliikenne ja sähköinen raideliikenne on nykyään merkittävällä tasolla. Autojen puhtaiden käyttövoimien ryhmät ovat:

  • Sähköautot (EV) edustavat useaa teknologiatyyppiä: BEV (tavallinen akkusähköauto), PHEV (ladattava hybridi, jossa myös CMG:n, bensiinin tai dieselin käyttömahdollisuus), aurinkoautot (BEV-autoja, joiden energia tuotetaan autoon integroiduilla aurinkopaneeleilla), EV (johdinbussit, ei akkua) ja bussit, joissa sähkö on varastoitu muuten kuin akkuihin: kondensaattori- ja vauhtipyöräbussit.
  • Metaaniautot ovat metaanipolttoaineen (MG=methane gas on kaasuseos, jonka energiasisältö on pääasiassa metaanina) käyttöön tarkoitettuja ajoneuvoja (MGV = methane gas vehicle). Metaanin varastointitavan perusteella ne luokitellaan paineistettua (CMG), nesteytettyä (LMG) tai adsorboitua/absorboitua (AMG) metaanipolttoainetta käyttäviksi, mutta moottorin kannalta varastointitavalla ei ole väliä. Ne edustavat erittäin montaa teknologiatyyppiä tarjoten useita erilaisia polttoainejoustavuuden vaihtoehtoja. Näihin sisältyvät: monofuel, HEV, PHEV, FFV (CMG/HCMG), bifuel (CMG/bensiini, CMG/LMG,  CMG/LPG), dualfuel (CMG/diesel, LMG/diesel), trifuel (CMG/E85/bensiini, CMG/B100/diesel ym.) ja multifuel (CMG/GH2/E100/M100/bensiini, CMG/B100/SB100/PPO100/diesel ym.). Moottorivaihtoehtoja ovat otto, diesel ja kaasuturbiini sekä sähkömoottori (HEV- ja PHEV-autoissa).
  • Vetyajoneuvot ovat joko polttokennolla (FCEV) tai polttomoottorilla (otto ja wankel) varustettuja 100 % paineistetun (GH2) tai nesteytetyn (LH2) vedyn käyttöön tarkoitettuja. Myös adsorboitu/absorboitu vety (AH2) on mahdollinen, mutta se ei Kaliforniassa ole kaupallista teknologiaa. Polttomoottoriautoissa on myös muiden polttoaineiden (useimmiten bensiini, mutta myös CMG) käyttömahdollisuus. Vedyn ja metaanin sekoitusta eli hytaania (HCMG) käytetään CMG-autoissa (varsinkin bussit, mutta myös muun tyyppiset) ja myös polttomoottorivetyautot voitaisiin suunnitella hyödyntämään sitä (mutta sellaisia ei ole toteutettu). Osa niistä on FFV-autoja, joissa vedyn osuus on korkeampi kuin tehdasvalmisteisissa CMG-autoissa, aina 100 %:iin asti. Hytaania oli vuonna 2011 saatavilla 2 julkiselta tankkauspaikalta, mutta sen kulutus ei ole tiedossa (se on tilastoitu vedyn ja metaanin kulutukseksi).
  • Epäsuorasti sähköä käyttävät autot ovat teknologiaryhmä, jota Kaliforniassa edustaa vain paineilma-autot ja nekin vain demonstraatioina.
  • Suoraan uusiutuvaa energiaa käyttäviä autoja (tuulivaunut, mäkiautot) on Kaliforniassa harrastus- ja kilpakäytössä, mutta ne eivät sovellu normaaliin käyttöön. Aurinkoautot voitaisiin sijoittaa tähän ja ne soveltuvat normaaliin käyttöön, mutta ne on sijoitettu sähköautojen luokkaan, koska niitä ei erillään tilastoida ja koska ne teknisesti ovat BEV-autoja.

 

Viimeiset kattavat tilastot metaanin, vedyn ja sähkön autokäytöstä Kaliforniassa ovat vuodelta 2011: alla olevassa taulukossa on mukana myös Suomen ajoneuvoluokkakoodit.

Vuosi 2011: autot Kevytautot
(L4-7)
Henkilöautot
(M1)
Pakettiautot
(N1-2)
Kuorma-autot
(N3)
Linja-autot
(M2-3)
YHTEENSÄ
Metaani 0 18.794
42 %
4.389
10 %
10.451
23 %
11.613
26 %
45.247
 - kulutus [GWh] 0 236
6 %
127
3 %
587
15 %
3056
76 %
4.006
Vety 0 373
96 %
1
0 %
0 14
4 %
388
 - kulutus [GWh] 0 1,5
63 %
0 0 0,9
38 %
2
Sähkö 25.197
71 %
9.702
27 %
100
0 %
49
0 %
410
1 %
35.458
  - kulutus [GWh] 15
12 %
91
73 %
0,8
1 %
0,6
0 %
17
14 %
125
YHTEENSÄ 25.197 28.869 4.490 10.500 12.037 81.093
 - kulutus  [GWh] 15 329 128 587 3074 4133

 

BEV-teknologia hallitsee täysin kevytautojen luokkaa (tämän luokan CMG-autoja on globaalisti paljon, mutta ei Kaliforniassa). Suurin osa niistä on ns. NEV-autoja (neighborhood electric vehicle) eli kaupunkiliikenteen autoja, joiden ylin sallittu nopeus on 50 km/h tai 70 km/h. Ne ovat pääasiassa 2- tai 4-paikkaisia henkilöautoja, mutta osa on tavarakuljetukseen tarkoitettuja paketti- tai lava-autoja, joilla ei ole sallittua ajaa maanteillä. Näiden autojen pienestä energiankulutuksesta johtuen ne voidaan toteuttaa myös aurinkoautoina, joissa energia tuotetaan integroiduilla aurinkopaneeleilla (myös veneitä ja lentokoneita löytyy tällä teknologialla). Raskaammissa autoissa se ei ole mahdollista. Aurinkopaneelit sinänsä ovat yleisiä Kalifornian autoissa, mutta ne on tarkoitettu pääasiassa ilmastointiin, ei liike-energian tuotantoon. Esimerkkinä on Suomessa valmistettu Fisker Karma PHEV, jonka tuotannosta suurin osa myytiin Kaliforniaan (ei enää tuotannossa). PHEV:t ovat sähköautoteknologioista hallitsevia henkilöautoluokassa, mutta myös BEV-autoja on paljon. Osa niistä on profiloitunut aurinkosähkön käyttöön, varsinkin paikallinen tuote Tesla Roadster, joka myytiin pakettina kotiin asennettavan aurinkosähkölatausaseman kanssa (ei enää).

Vetyautoista suurin osa on polttomoottoriautoja, joissa yleensä on ottomoottori, mutta joissakin (Mazda) on wankel-moottori. Useimmat ovat bifuel-autoja, joissa on myös bensiinin käyttömahdollisuus. Niiden lisäksi löytyy muitakin vaihtoehtoja, mukaan lukien sellaisia, joissa on CMG:n käyttömahdollisuus. Noin neljäsosa on polttokennoautoja, joista useimmilla ei ole polttoainejoustavuutta, mutta joillakin on sähkön latausmahdollisuus. Vedyn muodoista paineistettu vety (GH2) on yleisin ja painevaihtoehtoja on useita (200 bar, 350 bar ja 700 bar). Myös nesteytettyä vetyä (LH2) käytetään. Vaikka vetyautoja on vähän, mallivalikoima on suuri ja ne edustavat montaa autonvalmistajaa. Kaliforniassa on myös joitakin tutkimuskäytössä olevia polttokennoautoja, jotka käyttävät muuta polttoainetta kuin vetyä (ne siis eivät ole vetyautoja).

Hytaaniautot (HCMG) ovat polttomoottoriautoja, joissa käytetään vedyn ja metaanin sekoitusta yhdessä polttoainejärjestelmässä. Kaikki tehdasvalmisteiset CMG-autot pystyvät käyttämään sitä alhaisilla vedyn osuuksilla (n. 10 %), mutta konversioiden kautta myös korkeampia vetypitoisuuksia (FFV-tekniikka, hytaanibussit ovat yleensä sellaisia). Hytaani on helpoin tapa vedyn liikennekäyttöön, koska kaikki maailman yli 20 miljoonaa CMG-autoa ovat siihen valmiita. Se on myös helppo tapa saattaa aurinko- ja tuulienergiaa tieliikenteeseen ja sen avulla voidaan vähentää metaaniautojen lähipäästöjä, varsinkin NOx-päästöjä.

 

Kaliforniassa on aiempia huonoja kokemuksia vedyn tankkausverkosta. Kuvernööri Swarzeneggerin vuonna 2004 käynnistämä vetyvaltatieohjelma oli tavoitteiltaan erittäin edistyksellinen ja sai hyvin laajaa huomiota kansainvälisesti. Se kuitenkin epäonnistui määrällisesti täysin: vuonna 2010 julkisia vetyasemia piti olla 100, mutta toteuma oli 8 (yksityiset asemat mukaan laskien asemien määrä kasvoi kolmella 16:sta 19:ään). Mutta laadullisesti sillä oli vaikutusta. Kaliforniassahan löytyy historiaa UE-vedynkin liikennekäytöstä (kuten UE-metaanin). Siellä avattiin vuonna 2000 maailman ensimmäinen julkinen aurinko- ja tuulivedyn tankkauspaikka ja samalla maailman ensimmäinen tuulihytaanin tankkauspaikka. Tässäkin kunnallinen politiikka oli takana. Palm Springsin kaupunki lopetti dieselbussien käytön kaupunkiliikenteessä jo vuonna 1994 (voi olla mahdotonta löytää kuntaa, joka olisi tehnyt sen vielä aiemmin). Aluksi siirryttiin kokonaan CMG-busseihin, jotka tankattiin CNG:llä. Vuonna 2000 niissä busseissa aloitettiin tuulihytaanin (HCNG) käyttö ja samalla hankittiin polttokennobusseja tuulivetyä varten. Ja asemat avattiin julkiseen käyttöön. Asema perustui lähellä jo vuodesta 1994 toimineeseen yliopiston yksityiseen aurinko- ja tuulivedyn tuotanto- ja tankkauspaikkaan. Vetyvaltatien toteuttaminen edellytti kuitenkin lähes kokonaan yksityisen sektorin asemia ilman yritysten kannalta riittäviä osavaltion rahallisia panoksia. Määrällinen kehitys epäonnistui myös FCEV-autokannassa, joka kasvoi 40:stä vain nykyiseen 130:een, kun tavoite oli 2000 kpl vuonna 2010. Laadullista kehitystä kuitenkin tapahtui: uusiutuvan vedyn asemien osuus kasvoi ja teknologinen diversiteetti kasvoi sekä UE-vedyn tuotantotavoissa että vetyautoissa.

Vuonna 2012 työ aloitettiin uudelleen, ja tällä kertaa yhdessä metaani- ja sähköautojen kanssa. Kalifornia aloitti juuri sellaisen työn, jonka puhtaiden polttoaineiden infratruktuuridirektiivi edellyttää toteutettavaksi jokaisessa EU-maassa eli näille kolmelle, potentiaalisesti kaikkein kestävimmälle käyttövoimalle on luotava tankkausverkosto.

 

Metaani on dominoiva vaihtoehto raskaassa liikenteessä, mutta sillä on rooli kaikissa muissakin autoluokissa kevytautoja lukuun ottamatta (kevytautoja on Kaliforniassa demonstraatiokäytössä). Bussit on selvästi suurin metaanin käyttäjäryhmä. Paineistetun metaanin (CMG) osuus vuonna 2011 oli 88 % metaanin autokäytöstä ja nesteytetyllä metaanilla (LMG) oli 12 % osuus. LMG:llä on suurin merkitys kuorma-autoissa, erityisesti pitkän matkan rekkaliikenteessä. Busseissakin LMG:tä käytetään, mutta siellä sen rooli ei ole suuri. Adsorboidun metaanin (AMG) käyttöä on vain demonstraatioina. Se tarkoittaa kiinteää varastointia, jolloin potentiaalisesti (mutta ei käytännössä ainakaan vielä) voidaan saavuttaa suurempi energiatiheys tankin tilavuusyksikköä kohti kuin dieselöljyllä. Käytännössä se on teknisesti mahdollista jo nykyään CMG-teknologialla nostamalla varastointipaine 800 bariin, mutta LMG-teknologialla dieselöljyn energiatiheyttä ei ole mahdollista saavuttaa. Vaikka nykyinen AMG-teknologia on sellaisesta energiatiheydestä vielä kaukana, se mahdollistaa tankkien poiston kokonaan, koska AMG-varasto voidaan toteuttaa minkä muotoisiin kappaleisiin tahansa ja siten toteuttaa se ajoneuvon sisällä muista syistä tarvittaviin rakenteisiin. Etuina on myös soveltuvuus kaikenlaisiin ajoneuvoihin, mukaan lukien kevytajoneuvoihin ja pieniin työkoneisiin, joista Kalifornian demonstraatiokäyttö on alkanut.

Metaaniautojen teknologinen diversiteetti on valtavan suuri, mutta monofuel- ja bifuel-teknologiat ovat johtavia. Autosovellukset lähtevät pienimmistä henkilöautoista ja ulottuvat maailman suurimpiin autoihin.

Vuodelle 2014 on saatavissa alustavia tilastoja, mutta ei yksityiskohtaisia, koskien liikennevälineiden kokonaiskulutusta poislukien lentoliikenne ja kansainvälinen vesiliikenne. Niitä on koottu alla olevaan taulukkoon. Metaanin ja vedyn osalta luvut oleellisesti tarkoittavat tieliikennettä, koska muu kulutus on marginaalista. Sähkön osalta suurin osa on raideliikennettä ja tieliikenteen osuutta ei vielä ole julkistettu. UE-myynti tarkoittaa myyntiä uusiutuvana energiana eli 100 %:na. Kaikki UE-metaani myytiin puhtaana CBG100- ja LBG100-asemilla. UE-vetyasemien ja UE-sähköasemien rooli on vielä toistaiseksi alhainen. Latauspisteitä julkisilla ja yksityisillä asemilla oli 7000. Lisäksi kodeissa on latauspisteitä ja CMG-kotitankkausasemia.

Vuosi 2014: tie-, raide- ja sisävesiliikenne Metaani Vety Sähkö YHT.
Yhteensä 4900 GWh 3 GWh 835 GWh 5738 GWh
Uusiutuva 1000 GWh 1 GWh 209 GWh 1210 GWh
UE-osuus 20 % 40 % 25 % 21 %
UE-myynti 1000 GWh 0,3 GWh 10 GWh 1010 GWh
Julkiset tankkausasemat 173 10 1984 2167
Yksityiset tankkausasemat 158 11 219 388

 

Kaliforniassa on asetettu vuodelle 2020 paljon tavoitteita puhtaille käyttövoimille. Julkisten vetyasemien tavoite (100) mahdollistaa noin 18.000 vetyauton kannan (180 autoa/asema). ZEV-tavoite vuodelle 2025 on 1,5 miljoonaa, jonka on arvioitu jakautuvan 210.000 FCEV-, 420.000 BEV- ja 870.000 PHEV-autoon. Se edellyttää jatkuvasti kasvavaa myyntiä, jonka arvioidaan merkitsevän vähintään 350.000 auton kantaa vuonna 2020 ja siitä 250.000 olisi PHEV-autoja. Latauspisteitä arvioidaan tarvittavan 1,2 jokaista BEViä ja PHEViä kohti (0,85 autoa/latauspiste). Sähkön UE-osuuden velvoite on 33,3 %. UE-metaanin kulutustavoite (16 TWh) merkitsee, että se säilyy selvästi merkittävimpänä puhtaana käyttövoimana.

Vuosi 2020 Metaani Vety Sähkö YHT.
Yhteensä 20.000 GWh 100 GWh 1.300 GWh 21,4 TWh
Uusiutuva 16.000 GWh 50 GWh 430 GWh 16,5 TWh
UE-osuus 80 % 50 % 33 % 76 %
Julkiset tankkausasemat   100    
Ajoneuvoja   18.000 380.000  
[GWh/v] Fossiilinen 2013 Uusiutuva 2013 Yhteensä 2013 Fossiilinen 2020 Uusiutuva 2020 Yhteensä 2020
Metaani 4700 700 5400 4000 16000 20000
Vety 2 1 3 65 45 110
Sähkö 668 167 835 1330 670 2000
YHT. 5370 868 6238 5395 16715 22110
Osuus 86 % 14 %   24 % 76 %  

 

7. Energian käytön vähentäminen

Liikenteen ympäristövaikutusten vähentämistoimet eivät ole edellyttäneet energian käytön vähentämistä. Tammikuussa 2015 sitä koskevat tavoitteet asetettiin ensimmäistä kertaa. Tavoitteena on vähentää liikenteen energiankulutusta 33,3 % vuoden 2014 tasosta vuoteen 2030 mennessä. Se tarkoittaa vuosikulutuksen pienentämistä 200 TWh:lla. Raakaöljyn käytön vähentämistavoite 50 % tarkoittaa 300 TWh:a, joten uusiutuvan liikenne-energian lisäämistavoitteeksi jää 100 TWh. 

Tavoitteiden toteutuessa vuonna 2030 liikenteessä käytetään 140 TWh uusiutuvaa ja 400 TWh fossiilienergiaa eli UE-osuus on 26 %. Tuo uusiutuvien määrä olisi helppo kattaa pelkästään puhtailla käyttövoimilla, sillä yksistään jäteperäisen liikennebiokaasun potentiaali Kaliforniassa on 140 TWh/v ja se on vain hyvin pieni osa kokonaispotentiaalista.

Liikenteen määrää ei kuitenkaan  edellytetä vähennettävän, vaan ainoastaan vähentää sen kasvua. Energian kulutuksen väheneminen toteutetaan energiatehokkuuden parantamisella. Se tarkoittaa sekä ajoneuvojen energiatehokkuuden [MJ/km] että henkilökuljetustehokkuuden [MJ/hkm] ja tavarakuljetustehokkuuden [MJ/tkm] parantamista. Raskaan liikenteen rooli kasvaa sillä henkilökuljetustehokkuus paranee siirrtyttäessä joukkoliikenteeseen ja tavarakuljetustehokkuus siirryttäessä pakettiautoista kuorma-autoihin ja edelleen sitä raskaampiin liikennevälineisiin. Raskaan liikenteen roolin kasvaessa niihin parhaiten soveltuvien uusiutuvien käyttövoimien, kuten UE-metaani, rooli kasvaa.

Ajoneuvojen energiatehokkuutta kehitetään kansallisen CAFE-standardin kautta. Siinä otetaan huomioon suoran energian kulutuksen lisäksi elinkaaren energiankulutus, raakaöljyriippumattomuus ja päästöjen vähentäminen.

 

C) Biokaasun liikennekäyttö Kaliforniassa

Biokaasun liikennekäyttö ei Kaliforniassa rajoitu vain suoraan käyttöön (CBG ja LBG), vaan biokaasusta myös valmistetetaan muita kaasumaisia liikennebiopolttoaineita (bio-GH2 ja bio-DME) sekä sähköä. Vuonna 2014 biokaasua käytettiin liikenteessä seuraavasti:

  • CBG100: 700 GWh
  • LBG100: 300 GWh
  • Bio-GH2 ja bio-DME: < 1 GWh
  • Sähköinen liikenne: 10 GWh

 

Kaikki Kaliforniassa liikenteessä käytetty UE-metaani on aina ollut biojäteperäistä biokaasua. Pääasiassa on jalostettu kaatopaikkakaasua, mutta myös reaktorikaasua, joka on peräisin yhdyskuntien jätevedestä, yhdyskuntien kiinteistä biojätteistä ja maatalousjätteistä (käytännössä pelkästään lannasta). Julkisilta asemilta biokaasuperäisiä polttoaineita on saatavissa kolmessa eri muodossa:

1) Maailman ensimmäinen kaatopaikkakaasun tankkausasema (CBG100) avattiin Los Angelesissa vuonna 1993. Se oli kaatopaikalla sijaitseva yksityinen asema jäteautoja varten. Sen voi tulkita olleen kaatopaikkakaasun liikennekäytön aloitus maailmassa. Kaatopaikkakaasun jalostus alkoi maailman ensimmäisenä New Yorkissa vuonna 1981 ja myös Hollannissa se alkoi 1980-luvulla, joten on mahdollista, että kaasuverkon kautta siirrettyä kaatopaikkakaasua on tankattu maakaasuasemilta jo 1980-luvulla.

2) Nesteytetty biokaasu (LBG100) otettiin liikennekäyttöön Kaliforniassa ensimmäisenä maailmassa. Vuonna 2006 aloitettiin kaatopaikkakaasuperäisen LBG:n tuotanto Los Angelesissa pääasiassa kaupunkibussien (200 kpl) tarpeisiin yksityista tankkauspaikkaa hyödyntäen. Vuonna 2009 avattiin tuotantokapasiteetitaan viisinkertainen (160 GWh/v) ja edelleen maailman suurin LBG:n tuotantopaikka ja yksityinen LBG100-tankkausasema San Franciscon alueella. Tämä kaatopaikkakaasusta valmistettu polttoaine käytetään pääasiassa jäteautojen (400 kpl) tarpeisiin. LBG:n tuotanto liikennepolttoaineeksi on myöhemmin aloitettu muutamassa maassa (Euroopassa ensimmäisenä Englannissa vuonna 2008, kaatopaikkakaasusta), mutta Kalifornian ansiosta USA on LBG:n käytössä edelleen maailman ykkösmaa. LBG:n käyttöä varten Kaliforniassa on varsin paljon ajoneuvoja johtuen pitkästä LNG-ajoneuvojen perinteestä: 1600 kuorma-autoa, 600 bussia sekä vetureita ja laivoja. LMG-teknologia soveltuu huonosti kevyille ajoneuvoille, mutta poikkeuksellisesti Kaliforniassa on käytössä joitakin LMG-henkilöautojakin.

3) Vuonna 2011 Los Angelesissa avattiin maailman ensimmäinen vetytankkausasema, jonka vety on valmistettu biokaasusta sähkökemiallisesti polttokennolla. Se on jätevedenpuhdistamon yhteydessä oleva julkinen paineistetun vedyn (GH2) asema, jossa kaikki myytävä vety on peräisin biokaasusta. Se ei ole maailman ensimmäinen biokaasuperäisen vedyn tankkausasema, mutta se on ensimmäinen ja edelleen ainut, jossa prosessina on vedyn, sähkön ja lämmön yhteistuotanto polttokennotekniikalla. Aiemmissa prosessi oli höyryreformointi ja kaksi siihen perustuvaa biokaasupohjaisen vedyn julkista tankkausasemaa avataan vuoden 2015 aikana.

Lisäksi biokaasusta termokemiallisesti valmistetun bio-DME:n valmistus aloitettiin ja yksityinen tankkauspaikka avattiin vuonna 2013 San Diegossa. Se on maailman ensimmäinen biokaasuperäisen DME:n tuotantopaikka (Ruotsissa bio-DME:tä on tuotettu vuodesta 2011, mutta siellä mustalipeästä).

 

Vuodesta 1993 alkaen liikennebiokaasua käytettiin pitkään vain raskaissa autoissa ja pelkästään yksityisten tankkausasemien avulla. Ensimmäinen julkinen CBG100-asema avattiin vasta vuonna 2007 ja ensimmäinen julkinen LBG100-asema vuonna 2013. Biokaasun liikennekäyttö aloitettiin kaatopaikkakaasulla ja se dominoi käyttöä edelleen. Mutta liikennebiokaasun tuotanto on aloitettu myös jätevedenpuhdistamoilla (2007), maatilajätteistä (2009) ja kiinteistä yhteiskuntabiojätteistä (2013). Suurin reaktorikaasupohjainen jalostamo (25 GWh/v) käynnistettiin vuonna 2013 Sacramentossa, jossa tuotettua CBG100:aa käytetään paitsi jäteautoissa, myös kaikenlaisissa ajoneuvoissa julkisen tankkausaseman kautta.

Pitkään tankattiin pelkästään paikallisesti tuotettua CBG:tä tai LBG:tä. Kuljetukset kauempana sijaitseville asemille alkoivat vasta vuonna 2007, LBG:n maantiekuljetuksina LBG-käyttöisillä säiliöautoilla. Siirrot kaasuverkon kautta aloitettiin vuonna 2008 ja myöhemmin myös rautateitse ja CBG:nä.

Oman tuotannon lisäksi biokaasua myös tuodaan osavaltion ulkopuolelta kaasuverkon kautta, mutta sekin on lähes kokonaan kaatopaikkakaasua ja kaikki on biojäteperäistä. Kaliforniassa tuotettu ja käytetty liikennebiokaasu on siis koko historiansa ajan vuodesta 1993 alkaen ollut biojäteperäistä (energiakasviperäistä ei ole markkinoilla).

 

Vuoden 2013 alussa tilanne oli se, että biokaasua käytettiin pääasiassa jäteautoissa ja lisäksi muissa kuorma-autoissa, busseissa, työkoneissa ja erikoisautoissa (kuten kadunlakaisukoneet), jotka tankattiin yksityisillä asemilla. Vielä vuonna 2012 julkisia CBG100-asemia oli vain yksi. Vuonna 2013 julkisten asemien määrä alkoi voimakkaasti kasvaa ja kahden vuoden sisällä julkisten CBG100-asemien määrä on kasvanut 1:stä 41:een ja julkisten LBG100-asemien määrä 0:sta 8:aan. CBG100-asemista julkisia on nyt suurin osa ja LBG100-asemista puolet.

Silti fossiilimetaaniasemat edelleen dominoivat. CMG-asemia on yhteensä 284 ja LMG-asemia 45, joten suurin osa on fossiilimetaaniasemia (ei pelkästään maakaasua vaan merkittävästi ei-konventionaalista fossiilista metaania myyviä).

Fossiilista metaania varten Kaliforniassa on otettu käyttöön paljon ajoneuvoja, jotka ovat valmiina biokaasulle. Kuten Ruotsissa, liikennemetaani kulutetaan yli 90 %:sti raskaissa autoissa. Ja Ruotsin tapaan kunnat ovat olleet päävastuussa tuon raskaan autokannan synnyttämisessä. Kunnat ovat hankkineet kaupunkibusseiksi, koulubusseiksi ja palvelulinjojen busseiksi yli 600 LMG-bussia ja 13.000 CMG-bussia sekä useita tuhansia näitä polttoaineita käyttäviä raskaita autoja, mm. jäteautoiksi.  Tämä on kaikille TV:n katsojille tullut tutuksi, koska elokuvat ja TV-sarjat on usein kuvattu Los Angelesissa ja sikäläiset CMG-bussit on helppo tunnistaa (LMG-busseja ei ulkoisesti tunnista): CMG-kaupunkibusseja on Los Angelesissa 2200 ja CMG-koulubusseja 500. Monet kunnat ovat kieltäneet kaupunkidieselbussit: Los Angelesissa ne kiellettiin vuonna 2011, mutta läheisessä Palm Springin kaupungissa jo vuonna 1994. Koko USA:ssakin suuntaus on samanlainen, sillä jo neljäsosa kaupunkibussikannasta koko maassa on metaanibusseja.

Kunnat ovat olleet merkittävässä roolissa myös metaanin tankkausasemaverkoston luomisessa. Kunnat operoivat 47 julkista ja 72 yksityistä CMG-asemaa sekä 5 julkista ja 11 yksityistä LMG-asemaa (osassa näistä tankataan biokaasua). Yksityiset asemat ovat kaupunkibusseja, jäteautoja, lakaisukoneita ym. kunnallisia ylläpitotehtaviä tekeviä koneita ja muita kunnallisia ajoneuvoja varten. Ja alussa mainitut pioneerityöt kolmen UE-liikennepolttoaineen ensimmäisestä käyttöönotosta koko maailmassa ovat myös kunnallisia saavutuksia.

Kuvassa alla on Kalifornian julkisten CMG-asemien kartta ja esimerkkeinä kunnallisesti operoitu julkinen CBG100-asema ja yksityisen operaattorin julkinen asema, jossa on saatavissa sekä CBG100 että LBG100.

Julkista biokaasun tankkausverkostoa kunnat eivät kuitenkaan saaneet pystyyn (Ruotsissahan ne onnistuivat siinä). Julkisen verkon synnyttämisen pääsyynä on osavalion ilmastopolitiikka ja sen seurauksena tehdyt monenlaiset lainsäädännölliset kehitysaskeleet. Merkittävää vaikutusta on myös USA:n ilmastopolitiikan seurauksena syntyneellä lainsäädännöllä. Näiden yhteisvaikutuksena yksityinen sektori saatiin toimimaan: lähes kaikki viimeisen 2 vuoden aikana avatut julkiset asemat ovat täysin yksityisten yritysten perustamia. Johtava liikennebiokaasun myyjä Kaliforniassa on Clean Energy, joka myy CBG100:aa ja LBG100:aa Redeem-tuotemerkillä sekä sopimusasiakkaille että avoimesti kaikille asiakkaille.

 

Biojäteperäisen liikennebiokaasun (BG) tekniseksi tuotantopotentiaaliksi Kaliforniassa on arvioitu 110 TWh/v. Siitä 30 TWh on kaatopaikkakaasusta ja 80 TWh reaktorikaasusta, joka tuotetaan biojätteistä. Puujäteperäisen SBG:n (tämä teknologia ei vielä ole Kaliforniassa käytössä) potentiaaliksi on arvioitu 30 TWh/v, joten jäteperäisen liikennebiokaasun yhteenlaskettu tekninen potentiaali on 140 TWh/v. Aurinkometaanin (ei vielä käytössä) tekniseksi tuotantopotentiaaliksi on arvioitu 5300 TWh/v ja tuulimetaanille (ei vielä käytössä) arvio on 830 TWh. Kestävän biometaanin, aurinkometaanin ja tuulimetaanin yhteenlaskettu tekninen tuotantopotentiaali on 6270 TWh, joka 11-kertainen Kalifornian liikenteen energiankulutukseen verrattuna ja 9-kertainen Kalifornian fossiilimetaanin kokonaiskäyttöön verrattuna. UE-metaanin kokonaispotentiaali on paljon suurempi.