Ruotsi ja USA ylittivät TWh:n rajan liikennebiokaasun kulutuksessa vuonna 2014

10.02.2015 15:07

Vuonna 2014 Ruotsi ja USA ylittivät ensimmäisinä maina 1 TWh:n haamurajan jäteperäisen biokaasun kulutuksessa ajoneuvopolttoaineena. Se on erittäin merkittävä rajapyykki biokaasun ja uusiutuvan metaanin liikennekäytön kehityksessä. Ja se on osittain seurausta näiden maiden yhteistyöstä. Ruotsi saavutti sen hitaasti (kasvu vuonna 2014 oli 8 %), mutta USA:ssa on kolmen viime vuoden aikana tapahtunut raju hyppäys (100 % kasvu vuonna 2014).

Näiden maiden liikennebiokaasusektoreillla on paljon eroja, mutta niillä on myös runsaasti yhteisiä piirteitä. Ne ovat jo pitkään tehneet yhteistyötä tällä alalla varsinkin Kaliforniassa, josta USA:n biokaasubuumi on lähtöisin ja joka edelleen dominoi USA:n liikennebiokaasukäyttöä. Muodollisen yhteistyön esimerkkejä ovat California-Sweden Biogas Initiative vuonna 2003 sekä vuonna 2006 solmittu Ruotsin ja Kalifornian hallitusten välinen biometaaniyhteistyösopimus. Kun presidentti Obama vuonna 2013 vieraili Ruotsissa, ilmastopolitiikka oli pääteema ja sen sisällä biokaasun, etanolin ja vedyn liikennekäyttö olivat keskeisiä asioita. Kaikessa tässä yhteistyössä on pääasiallisesti kysymys Ruotsin tietotaidon ja politiikan viennistä Kaliforniaan. Oheisissa kuvissa presidentti Obama julkistaa vuonna 2014 uudet raskaiden autojen energiatehokkuustandardit supermarkettiketju Safewayn LBG-käyttöisen Volvon edessä. Paitsi että Volvon polttoaine valmistetaan kaatopaikkakaasusta, myös Volvon USA:n tehtaan energia tulee kaatopaikkaasusta.

Molemmissa maissa tämä menestys on pääasiassa kunnallisen politiikan ansiota, mutta USA:ssa kolmen viime vuoden aikana tapahtunut kulutuksen nelinkertaistuminen on seurausta liittovaltiotason ja osavaltiotason politiikan kehityksestä. Presidentti Obaman ja Kalifornian kuvernööri Brownin toiminta puhtaiden liikenteen käyttövoimien (eli UE-metaanin, UE-vedyn ja UE-sähkön) edistämisessä on pitkälti samanlaista kuin presidentti Carterin ja samaisen Kalifornian kuvernööri Brownin toiminta oli puhtaan sähkön (eli tuuli- ja aurinkosähkön) edistämisessä 1970-luvun lopussa ja 1980-luvun alussa lähes nollatasolta lähtien. Kalifornian vuoden 2014 tuulisähkön (25 TWh) ja aurinkosähkön (12 TWh) kulutus antavat kuvan siitä, mitä puhtaiden liikenteen käyttövoimien kehitykseltä on lupa odottaa jo lyhyellä tähtäimellä. Pelkästään Kaliforniassa biojäteperäisen liikennebiokaasun kulutustavoite on 16 TWh vuonna 2020 ja sen tekniseksi potentiaaliksi arvioidaan 110 TWh/v. Se myös sopii yhteen tuulivoiman kanssa, kuten San Franciscon kaatopaikan kuvat alla kertovat: siellä tuotetaan 20 MW:n teholla sekä tuulisähköä että kaatopaikkakaasuperäistä LBG:tä. Vuonna 2009 alkanut vuosittainen 160 GWh:n LBG-tuotanto käytetään 300 LBG-jäteautossa sekä lisäksi muissa LBG- ja CBG-käyttöisissä autoissa.

Liikennebiokaasukehityksen kunnallispolitiittisesta ohjauksesta johtuen molemmissa maissa

  • tuotantoa dominoi kunnallisista biojätteistä valmistettu biokaasu (kaatopaikat, jätevedenpuhdistamot ja kiinteän biojätteen mädättämöt),
  • jakelussa suurilla yksityisillä tankkauspaikoilla on erittäin merkittävä rooli (kaupunkiliikenteen bussien, jäteautojen sekä kunnallisten autojen ja työkoneiden asemat), ja
  • kulutusta dominoi raskas tieliikenne (kaupunkibussit, jäteautot, jakelukuorma-autot).

 

Molemmissa maissa liikennebiokaasu on jäteperäistä (siis ei energiakasveista), mutta USA:ssa se valmistetaan lähes pelkästään kaatopaikkakaasusta ja Ruotsissa lähes pelkästään reaktorikaasusta (pääasiassa jätevedenpuhdistamoissa). Ruotsissa ei kaatopaikkakaasusta valmisteta liikennebiokaasua lainkaan, mutta siellä valmistetaan puujätteistä synteettistä biokaasua, joka USA:sta puuttuu (mutta synteettistä maakaasua USA:ssa tuotetaan 15 TWh/v vastaavalla teknologialla kivihiilestä). Ruotsissa liikenne on hallitseva biokaasun käyttökohde, mutta USA:ssa liikennekäytön osuus on erittäin pieni. Oheiset kuvat kertovat esimerkin Göteborgista: liikennebiokaasun tuotanto ja ensimmäinen tankkauspaikka avattiin kunnallisella jätevedenpuhdistamolla vuonna 1992. Paitsi, että se johti laajaan liikennebiokaasun jakeluun ja käyttöön (kuvassa julkinen LBG100- ja CBG100-asema) se myös mahdollisti paikalliselle autotehtaalle biokaasuajoneuvojen valmistuksen. Volvo alkoi valmistaa biokaasubusseja vuonna 1992 ja sekä biokaasukuorma-autoja että biokaasuhenkilöautoja vuonna 1996. Ensimmäinen käyttäjä niille oli Göteborgin kaupunki. Nykyinen jätevesiperäisen biokaasun tuotantokapasiteetti on 60 GWh/v, jonka lisäksi sen vieressä on joulukuussa 2014 käyttöön otettu kunnallinen 200 GWh:n vuosituotantokapasiteetin SBG-laitos. Molempien laitosten koko tuotanto kulutetaan ajoneuvoissa.

Molemmissa maissa kaikki uusiutuva metaani on biometaania eli muita UE-metaanilajeja (kuten tuuli- ja aurinkometaani) ei vielä hyödynnetä. Molemmissa maissa raskas tieliikenne hallitsee liikennebiokaasun käyttöä. Sen lisäksi biokaasua käytetään kevyessä tieliikenteessä ja liikkuvissa työkoneissa, mutta ei lainkaan muissa liikennevälineissä. Ruotsissa käytettiin aiemmin biokaasua myös raideliikenteessä ja oletettavasti myös tulevaisuudessa, mutta ei vuonna 2014. Biokaasun vesiliikennekäyttöä kummassakaan maassa ei vielä ole aloitettu.

Ruotsin liikennebiokaasun kulutuksessa paineistetulla biokaasulla (CBG) on ollut dominoiva rooli koko historian ajan ja niin on edelleen, mutta myös nesteytettyä biokaasua (LBG) käytetään. USA:ssa puolestaan LBG:n rooli on ollut historiallisesti erittäin merkittävä ja sitä on useina vuosina kulutettu CBG:tä enemmän.

Alla olevaan taulukkoon on koottu eräitä tunnuslukuja näistä maista.

  Ruotsi USA Kärkimaa
Liikennebiokaasun kulutus 2014 > 1 TWh > 1 TWh Ruotsi ja USA
Jäteperäinen osuus kulutuksesta > 99 % 100 % Monissa 100 %
Liikennekäytön osuus tuotetusta raakabiokaasusta 60 % 1 % Islanti 90 %
Reaktorikaasun osuus kulutuksesta 99,5 % 5 % Monissa 100 %
Kaatopaikkakaasun osuus kulutuksesta 0 % omasta tuotannosta (mutta sitä on ulkomailta tuodussa) 95 % Islanti 100 %
Synteettisen biokaasun osuus kulutuksesta 0,5 % 0 % Itävalta ja Ruotsi
Jalostetun biokaasun tuotanto 1 TWh (huom. osa kulutuksesta katetaan tuonnilla) 4 TWh Saksa 8 TWh
Biokaasujalostamoiden lukumäärä 55 (54 BG, 1 SBG) 40 Saksa 170
Reaktorilaitosten lukumäärä 2013 204 1500 Kiina 50 miljoonaa
Kaatopaikkakaasulaitosten lukumäärä 2013 60 640 USA
BG-laitosten lukumäärä yhteensä 2013 264 2140 Kiina 50 miljoonaa
SBG-laitosten lukumäärä 2014 1 0 Ruotsi ja Itävalta
UE-osuus tieliikenteen metaanin kulutuksesta 66 % 10 % Islanti 100 %
UE-osuus kaikesta metaanin liikennekulutuksesta 55 % 0,3 % Islanti 100 %
100 % UE-metaanin tankkausasemia 200 70 Saksa 700
Julkisia metaanitankkausasemia 155 876 Kiina 6400
Puhtaana (100 %) myydyn biokaasun osuus 20 % 100 % Monissa 100 %
Puhtaana (100 %) tai korkeaseoksina (väh. 50 %) myydyn biokaasun osuus 100 % 100 % Monissa 100 %
Metaaniajoneuvoja 50.000 150.000 Iran 4 miljoonaa
Raskaiden ajoneuvojen osuus liikennebiokaasun kulutuksesta 70 % 95 % Englanti ja USA

 

USA:ssa kaikki biokaasu myydään puhtaana CBG100- ja LBG100-asemilta (70 vuonna 2014, osassa saatavilla sekä LBG100 että CBG100). Sekoitustuotteita, joissa biokaasua on sekoitettu fossiilimetaanin kanssa jokin minimimäärä (kuten CBG10, jossa vähintään 10 % on biokaasua) on aiemmin markkinoilla ollut, mutta ei enää vuonna 2014. Suurin osa julkisista asemista on vapaasti kaikkien käytettävissä olevia kylmäasemia, joissa maksetaan luottokorteilla. Osa julkisista asemista edellyttää sopimusta operaattorin kanssa ja maksu tehdään tankkauskortilla: kaikki LBG100-asemat ovat sellaisia ja myös osa CBG100-asemista. Kaikki julkiset CBG100- ja LBG100-asemat sijaitsivat vuonna 2014 Kalifornian ja Nevadan osavaltioissa, mutta yksityisiä asemia on monissa osavaltioissa. Fossiilimetaania myyviä CNG- ja LNG-asemia on paljon enemmän: julkisia on yli 800 ja yksityisiä yli 700 ja niiden lisäksi 5000 kotitankkausasemaa. USA:n fossiilimetaani on ympäristölaadultaan erittäin heikkoa lähes kaikkiin muihin maihin verrattuna, koska ei-tavanomaisten fossiilisten metaanilajien ja synteettisen maakaasun (SNG) markkinaosuus on selvästi yli puolet. Maakaasun (joka fossiilimetaanilajeista on ympäristölaadullisesti parasta) osuus on laskenut jo kauan. Siksi fossiilimetaanin korvaaminen UE-metaanilla aiheuttaa USA:ssa suuremman positiivisen ympäristövaikutuksen kuin maissa, joissa fossiilimetaani on maakaasua.

Ruotsissa suurin osa biokaasusta kulutetaan sekoitettuna maakaasun kanssa. Yleisin tuote on CBG50, jossa taataan vähintään 50 % biokaasuosuus, mutta se voi olla jopa 100 %. Matalaseoksina (kuten CBG10) biokaasua ei myydä. CBG100 ja/tai LBG100 ovat saatavilla lähes kaikilta Ruotsin biokaasua myyviltä julkisilta asemilta, mutta useimmilla edellytetään sopimusta ja operaattorin tankkauskorttia (näillä asemilla käteisellä tai luottokortilla saa vain CBG50:a). Kuka tahansa voi tehdä sopimuksen, myös ulkomaalaiset, mutta käytäntö vähentää merkittävästi puhtaana myydyn biokaasun osuutta kaikesta biokaasun myynnistä. Ruotsissa on paljon liikennebiokaasua myyviä yrityksiä. Useimmat asemat ovat erilliskylmäasemia, joissa kaikissa käyvät myös kansainväliset luottokortit. Mutta biokaasua on saatavissa myös monien huoltoasemaketjujen palveluasemilta, joissa on kaikki maksutapavaihtoehdot, myös käteinen. Ruotsissa ei ole pelkästään fossiilimetaania myyviä CNG-asemia, mutta LNG-asemia siellä on.

Molemmissa maissa biokaasun liikennekäytön kehitys on ollut voimakasta jo pitkään. Ruotsin tilastot (graafi alla) kertovat kehityksen vuosina 2000-2013 tieliikenteen osalta. Ruotsissa on historiaa paljon enemmänkin, sillä CBG-käyttöä oli jo 1940-luvulla ja uudestaan 1980-luvun lopulta alkaen. CNG-käyttö alkoi 1980-luvun lopulla ja sen osuus oli yli puolet liikennemetaanin käytöstä vuoteen 2005 asti. Sen jälkeen biokaasua on käytetty maakaasua enemmän. Vuoteen 2009 asti metaania käytettiin vain CBG:nä ja CNG:nä, mutta vuodesta 2010 alkaen myös LBG:nä ja LNG:nä. LBG-tuotanto aloitettiin demonstraatiolaitoksessa vuonna 2010 ja kaupallisessa laitoksessa vuonna 2012. Vuonna 2014 noin 5 % liikennebiokaasusta tuotettiin LBG:nä ja siitä noin puolet kulutettiin LBG-autoissa ja puolet CBG-autoissa. Vuonna 2014 liikennebiokaasusta noin 97 % kulutettiin CBG-autoissa ja 3 % LBG-autoissa. Synteettisen biokaasun (SBG) tuotanto puujätteistä ja sen kulutus aloitettiin joulukuussa 2014, joten sen osuus jäi vähäiseksi (0,5 %) vuonna 2014. Vuonna 2015 sen ennakoidaan nousevan yli 10 %:n osuuteen. Aiemmin kaikki liikennebiokaasu Ruotsissa on ollut perinteistä biokaasua (BG) kokonaan reaktorikaasusta jalostettuna (siis ei kaatopaikkakaasua). Ruotsissa on 205 CMG- ja 7 LMG-asemaa, joista useimmista on saatavissa CBG100:aa tai LBG100:aa.

Vuodesta 2012 alkaen osa biokaasun myynnistä on sijoitettu maakaasun puolelle, koska kaasuputken kautta ulkomailta tuotua biokaasua ei Ruotsissa luokitella kestävyyskriteerit täyttäväksi bioenergiaksi eli se luokitellaan maakaasuksi ja myös verotetaan maakaasuna (siis siihen ei sovelleta biokaasun verovapautta). Mutta hiilijalanjälkeään seuraavat kuluttajat luokittelevat sen todellisuuden mukaisesti biokaasuksi. Sitä tuodaan Ruotsiin varsinkin Hollannista, koska hinta on on Ruotsin biokaasua alempi (vaikka siinä on maakaasuvero). Hollannin kaasuverkon biokaasusta suurin osa on kaatopaikkakaasua. Hollanti on Euroopan maista ensimmäinen, joka aloitti biokaasun siirron kansallisessa kaasuverkossa (1986) ja nimenomaan kaatopaikkakaasun. Biokaasun määrä ja sen osuus liikennemetaanista on siis vuodesta 2012 alkaen suurempi kuin alla olevassa Ruotsin tilastokeskuksen lukuihin perustuvassa diagrammissa ilmenee. Esimerkiksi vuonna 2013 tälläistä liikennebiokaasua kulutettiin 97 GWh, joten vuonna 2013 biokaasun kulutus oli todellisuudessa 970 GWh ja maakaasun 500 GWh. Biokaasun todellinen osuus tieliikenteen metaanin kulutuksesta vuonna 2013 oli 66 % diagrammin 59 % sijaan. Mutta diagrammi ei sisällä laivaliikennettä, jossa LNG:n käyttö alkoi Ruotsissa vuonna 2013. Se on kokonaan maakaasua (300 GWh), joten biokaasun osuus kaikesta metaanin liikennekäytöstä oli 54 %. Kuitenkin tälläiset vertailut lähes aina rajoittuvat tieliikenteeseen.

Ruotsi on koko graafin kuvaaman ajan ollut maailman johtava maa liikennebiokaasun kulutuksessa ja vuonna 2014 se jakaa ykkössijan USA:n kanssa. Mutta on epätodennäköistä, että Ruotsi säilyisi ykkösenä enää vuonna 2015, vaikka kulutuksen ennakoidaan kasvavan. Syynä on se, että useilla mailla on vielä suurempia suunnitelmia. Kuitenkin Ruotsissa on arvioitu, että vuoteen 2020 mennessä metaanin ajoneuvokäyttö voisi kasvaa yli 60 TWh:n.

Alla olevassa USA:n energiaministeriön julkaisemassa graafissa on tieliikenteen vaihtoehtoisten käyttövoimien energiankulutuksen kehitys USA:ssa vuosina 1995-2011 (mittarina on miljoona bensiiniekvivalenttia gallonaa, joka on 33,4 GWh). Metaani (CMG + LMG) nousi vuonna 2005 nestekaasun (LPG) ohi eniten käytetyksi vaihtoehtoiseksi tieliikenteen polttoaineeksi. Vaihtoehtoisten käyttövoimien ajoneuvojen (AFV = Alternative Fuel Vehicles) lukumäärässä metaaniautot (CMG + LMG) ohittivat LPG-autot vuonna 2012, mutta tässä tilastossa E85-autot ovat olleet ykkösenä vuodesta 2004 alkaen (kaikki E85-autot ja lähes kaikki LPG-autot ovat keveitä, mutta metaaniautoista raskaiden osuus on lähes puolet). USA:ssa sekä CNG:tä että LNG:tä on käytetty tieliikenteessä paljon kauemminkin kuin vuodesta 1995. CBG:n käyttö alkoi vuonna 1993 ja LBG:n käyttö vuonna 2006. Kaikki LBG on aina ollut kaatopaikkakaasuperäistä ja myös valtaosa CBG:stä. Kuitenkin osa CBG:stä on ollut reaktorikaasusta valmistettua vuodesta 2007 alkaen. USA:ssa oli vuoden 2014 lopussa 18 LBG100-asemaa, joista puolet julkisia. Julkisia CBG100-asemia oli 41. Biokaasuautoilijoiden käytettävissä on myös 800 julkista CNG-asemaa ja 60 julkista LNG-asemaa.

USA:ssa biokaasua käytetään liikenteessä hieman myös muilla tavoilla kuin CBG:nä ja LBG:nä. Sitä käytetään kaupallisesti hytaanina (HCBG) eli sekoituksena vedyn kanssa sekä demonstraatiokäytössä adsorboituna biokaasuna (ABG). Sitä käytetään myös epäsuorasti biokaasusta valmistettujen liikennepolttoaineiden (vety ja DME) kautta.

USA saattaa tulla yksin maailman johtavaksi jäteperäisen liikennebiokaasun käyttäjäksi jo vuonna 2015, jolloin tavoitellaan 2 TWh:n kulutusta. On mahdollista, mutta epätodennäköistä, että Ruotsissa päästäisiin siihen. Tuon määrän toteutuminen ei kuitenkaan välttämättä merkitse USA:lle ykkösmaan asemaa, koska ainakin Englannissa, Saksassa, Italiassa ja Hollannissa on mahdollista ylittää se.

USA:n vuoden 2020 tavoite jäteperäisen biokaasun 17 TWh:n kulutuksesta tarkoittaa suurta harppausta, mutta sekään ei takaa ykkösasemaa, koska ainakin Kiinalla, Intialla ja Saksalla olisi potentiaalia vieläkin suurempaan kulutukseen. Nykyisellä metaanin tieliikennekäytön infrastruktuurilla yli 10 maata pystyisi ylittämään tuon 17 TWh/v jo tänä vuonna, jos vain biokaasua käyttöön haluttaisiin, mutta useimmat niistä ovat niin omistautuneita fossiilimetaaniin, että merkittävä UE-metaanin käyttö ei ole näköpiirissä.

USA:ssa on arvioitu myös pitemmän tähtäimen mahdollisuuksia. Pelkästään Kaliforniassa jäteperäisen biokaasun (BG ja SBG) tekniseksi potentiaaliksi on arvioitu 140 TWh/v ja koko USA:ssa 1400 TWh/v. Ja se on vain 0,1 % UE-metaanin teknisestä potentiaalista. Kulutuksen osalta on arvioitu, että 2020-luvun loppuun mennessä metaanin ajoneuvokäyttö voisi nousta 570 TWh:iin vuodessa (poislukien lentoliikenne ja kansainvälinen meriliikenne).

Seuraavaan haamurajaan (10 TWh/v) jäteperäisen liikennebiokaasun käytössä olisi monissa maissa mahdollista yltää jo vuoteen 2020 mennessä, mutta sitä seuraavan (100 TWh/v) pystyisi niin halutessaan vain Kiina vuoteen 2020 mennessä saavuttamaan. Se johtuu suurista marginaaleista: jo nyt raakabiokaasua tuotetaan siellä paljon enemmän, liikennemetaania kulutetaan paljon enemmän ja olemassaoleva infrastruktuuri (ajoneuvot, tankkausasemat, siirto) on vaadittavaa suurempi.