Pohjoismaiden UE-metaanin liikennekäyttö

Teksti: Ari Lampinen, huhtikuu 2017

 

Uusiutuvaa metaania (UE-metaania*) käytetään liikennepolttoaineena kaikissa Pohjoismaissa. Tanska oli vuonna 2014 viimeinen, joka sen aloitti. Suomi ja Ruotsi puolestaan aloittivat jo 1940-luvulla. Pohjoismaiden välillä on suuria eroja resurssien ja teknologioiden hyödyntämisessä. Ruotsi on määrällisesti ja teknologiselta diversiteetiltään ylivoimainen, mutta ympäristölaadullisesti Islanti on ylivoimainen paitsi tässä vertailussa niin myös globaalisti.

 

*UE-metaanilla tarkoitetaan tässä UE-metaanipolttoainetta. Metaanipolttoaine tarkoittaa polttoainetta, jonka energiasisältö on kokonaan tai lähes kokonaan metaanina. Puhdasta metaania ei koskaan käytetä liikennepolttoaineena, vaan aina kaasuseosta, jossa mukana voi olla sekä muita energiakaasuja että inerttejä kaasuja. Uusiutuvan metaanin liikennekäyttö puukaasun osana alkoi yli vuosisata aiemmin kuin metaanipolttoaineena. Mutta puukaasussa biometaanin osuus energiakaasuista on vasta toiseksi tai kolmanneksi korkein ja se on aina alle kolmanneksen. Hiilimonoksidi on aina pääenergialähde, ja myös vetyä on joskus metaania enemmän. Kaikissa Pohjoismaissa puukaasun liikennekäyttö alkoi ennen biokaasun liikennekäyttöä, ja puukaasun liikennekäytön tekniikka helpotti biokaasun liikennekäytön aloittamista.

 

 

1. Historia

Taulukosta 1 löytyvät UE-metaanin liikennekäytön aloittamisajankohdat kussakin Pohjoismaassa eriteltynä käyttömuotokohtaisesti ja liikennemuotokohtaisesti. Käyttömuotoja on kolme:

  1. CBG: Paineistettua biokaasua (Compressed BioGas) käytetään kaikissa maissa. Se tarkoittaa myös laajemmin paineistettua UE-metaania niissä maissa, joissa biokaasun lisäksi muitakin UE-metaanilajeja on käytössä. CBG:n liikennekäyttö alkoi Suomessa vuonna 1941 toisena maana maailmassa.
  2. LBG: Nesteytetyn biokaasun (Liquefied BioGas) käyttö on toistaiseksi rajoittunut Ruotsiin ja Norjaan. Se tarkoittaa myös laajemmin nesteytettyä UE-metaania, kun sitä käyttöön tulee. Ruotsissa LBG:n liikennekäyttö alkoi vuonna 2010 neljäntenä maana maailmassa.
  3. HCBG: Paineistettu UE-hytaani (Hydrogen + CBG) on UE-vedyn ja UE-metaanin seos. Kaikki metaaniautot pystyvät käyttämään hytaania johonkin vetypitoisuuden ylärajaan (tyypillisesti 10 %) asti. Suurempia vetypitoisuuksia hyödynnetään hytaaniautoissa, jotka ovat tarkoitusta varten valmistettu. UE-hytaanin käyttö alkoi Ruotsissa vuonna 2003 sekä metaani- että hytaaniautoissa, mutta nykyään sitä kulutetaan vain metaaniautoissa.

Liikennemuotoja on myöskin kolme:

  1. Maantieliikenne taulukossa 1 tarkoittaa paitsi maantie- ja katuliikennettä, myös maastoliikennettä ja liikkuvia työkoneita. Se alkoi ensimmäisenä Suomessa vuonna 1941 ja viimeisenä Tanskassa vuonna 2014.
  2. Raideliikenteessä biokaasun käyttö alkoi Ruotsissa vuonna 2005 ensimmäisenä maana maailmassa.
  3. Vesiliikenteessä biokaasun hyödyntäminen on toistaiseksi rajoittunut Norjaan. Norja aloitti LBG:n vesiliikennekäytön ensimmäisenä maana maailmassa vuonna 2016. Sitä ennen vesiliikenteessä oli käytetty vain CBG:tä.

 

Taulukko 1. UE-metaanin liikennekäytön aloittaminen Pohjoismaissa.
  CBG LBG HCBG Maantie-
liikenne
Raide-
liikenne
Vesi-
liikenne
Suomi 1941 - - 1941 - -
Ruotsi 1942 2010 2003 1942 2005 -
Islanti 2000 - - 2000 - -
Norja 2001 2016 - 2001 - 2016
Tanska 2014 - - 2014 - -

 

Taulukkoon 2 on koottu UE-metaanilajien käyttöönoton historia:

  1. BG (BioGas) tarkoittaa taulukossa reaktoribiokaasua eli biokaasureaktoreissa mikrobiologisesti bioresursseista valmistettua UE-metaania. Yleisemmin BG voi kattaa myös LFG:n ja SBG:n. Reaktoribiokaasua hyödynnetään liikenteessä muissa maissa paitsi Islannissa.
  2. LFG (LandFill Gas) tarkoittaa kaatopaikkakaasua. Se on oleellisesti biokaasua eli mikrobiologisten prosessien kautta syntyvää, mutta kaatopaikkakaasun keräysjärjestelmien toiminta tuottaa siihen koostumuseron (typpikaasua) eli sen jalostaminen liikennepolttoaineeksi on vaikeampaa. Toistaiseksi vain Islannissa ja Ruotsissa hyödynnetään kaatopaikkakaasua liikenteessä. Islannissa se on ainut UE-metaanilaji.
  3. SBG (Synthetic BioGas) tarkoittaa termokemiallisesti bioresursseista valmistettua UE-metaania. Termokemiallinen prosessi on teknisesti paljon vaativampi kuin mikrobiologinen, mutta se sallii puun hyödyntämisen, mikä biokaasureaktoreissa ei onnistu. SBG-tuotantolaitokset ovat kokonaan tai pääasiassa puuresurssipohjaisia. Ruotsi aloitti SBG-tuotannon vuonna 2014 toisena maana maailmassa.
  4. UE-hytaani on UE-metaanin ja UE-vedyn seos. Pohjoismaista Ruotsi on ainut sitä hyödyntävä maa. Alunperin vety oli tuulivetyä, mutta nykyään biovetyä.
  5. UE-P2G (Power-to-Gas) tarkoittaa yleisesti UE-sähkön avulla valmistettuja kaasumaisia UE-polttoaineita, mutta tässä nimenomaisesti UE-metaania. Tämän teknologian hyödyntäminen alkoi vuonna 2016 Tanskassa tuulisähköllä, joten tuote on tuulimetaania.

 

Taulukko 2. UE-metaanilajien käyttöönotto liikennepolttoaineena Pohjoismaissa.
  BG LFG SBG UE-hytaani UE-P2G
Suomi 1941 - - - -
Ruotsi 1942 2015 2014 2003 2017
Islanti - 2000 - - -
Norja 2001 - - - -
Tanska 2014 - - - 2016

 

Pohjoismailla on globaalistikin merkittävä historia UE-metaanin liikennekäytön alueella. Taulukkoon 3 on koottu kaikkein tärkeimpiä pioneerisaavutuksia. Ruotsi on aivan omaa luokkaansa määrällisten ja teknologisten saavutusten osalta. Islannin saavutukset ovat ympäristölaadullisesti vertaansa vaille. Sekä Norja että Tanska aloittivat UE-metaanin liikennekäytön myöhään, mutta vuonna 2016 molemmat ansioituivat globaalisti huomattavilla pioneerisaavutuksilla.

Suomen asema on sikäli poikkeuksellinen, että biokaasun liikennekäyttö alkoi jopa hieman ennen Ruotsia, jo toisena maana maailmassa Saksan jälkeen. UE-vety ja UE-metaani ovat ainoat uusiutuvat liikennepolttoaineet ja myös ainoat uusiutuvat liikenteen käyttövoimat, jotka otettiin Suomessa käyttöön ennen Ruotsia.  UE-metaanin osalta Suomi oli myös ensimmäinen Pohjoismaa, mutta UE-vedyn ensikäyttäjä oli Norja. Globaalit kärkisaavutukset Suomen CV:stä kuitenkin edelleen puuttuvat.

 

Taulukko 3. Pohjoismaiden tärkeimmät globaalit pioneerisaavutukset UE-metaanin liikennekäytössä.
  Ensimmäinen
maailmassa
Toinen
maailmassa
Kolmas
maailmassa
Neljäs
maailmassa
Ruotsi 2003: Vuosikulutus yli 100 GWh

2005: Biokaasu raideliikenteessä

2014: Biohytaanin liikennekäyttö

2014: Vuosikulutus yli 1 TWh

2015: SBG:n kaupallinen liikennekäyttö

2015: UE-hytaanin kaupallinen liikennekäyttö
1997: Vuosikulutus yli 10 GWh

2003: Tuulihytaanin liikennekäyttö

2014: SBG:n liikennekäyttö


 
1942: Biokaasun liikennekäyttö (BG, CBG, maantieliikenne)

1942: UE-osuus 100% metaanin liikennekäytössä

2017: Tuulimetaanin liikennekäyttö
2010: LBG:n liikennekäyttö
Islanti 2003: Liikenteen UE-käyttö pelkästään puhtailla käyttövoimilla kattaen kaikki puhtaat käyttövoimat (UE-metaani, UE-vety, UE-sähkö)

2003: Kaikkien puhtaiden käyttövoimien UE-osuus 100% kaikissa liikennemuodoissa

2009: Biokaasun käytön ohjaaminen 100%:sti liikenteeseen
    2000: Kaatopaikkakaasun liikennekäyttö
Norja 2016: LBG:n vesiliikennekäyttö

2016: Biokaasun laivakäyttö
2016: Biokaasu vesiliikenteessä    
Suomi   1941: Biokaasun liikennekäyttö (BG, CBG, maantieliikenne)

1941: UE-osuus 100% metaanin liikennekäytössä
   
Tanska   2016: Tuulimetaanin liikennekäyttö    

 

Taulukossa 3 ei ole mukana uusien metaaniajoneuvoteknologioiden käyttöönotto: tästä kerrotaan taulukon 6 jälkeen.

Saksa on ainut maa, jonka globaalien pioneerisaavutusten CV nousee kaikkien Pohjoismaiden edelle. Mutta maailmasta löytyy useita maita, joiden globaalit pioneerisaavutukset ylittävät monien Pohjoismaiden ansiot. Näihin lukeutuvat Uusi-Seelanti, Hollanti ja USA. Muitakin maita, jotka eivät jää kaikkien Pohjoismaiden alapuolelle tällä mittarilla, muutama löytyy, mutta suuri valtaosa maailman maista joutuu katsomaan kaikkia Pohjoismaita korkealle ylöspäin.

 

 

2. Vuoden 2015 tilastot

Vuoden 2015 tilastotiedoista esitellään erikseen määrällisiä ja ympäristölaadullisia tilastoja. Ruotsi on määrällisesti sekä teknologisesti paras sekä Pohjoismaista että koko Euroopassa. Sekä määrällisesti että tekniseltä diversiteetiltään Ruotsi on maailman toiseksi paras maa. Ympäristölaadullisesti Islanti on ylivoimainen globaalisti.

Taulukoiden otsikoissa puhutaan yleisesti UE-metaanista, mutta vielä vuonna 2015 se kaikki oli biometaania. Tuulimetaanin tuotanto ja käyttö alkoi vuonna 2016. Biometaanin kokonaiskulutus liikennepolttoaineena oli 1,3 TWh vuonna 2015. Se jakaantui biometaanilajien osalta seuraavasti:

  • BG (reaktoribiokaasu): 96 %
  • SBG (synteettinen biokaasu): 2,3 %
  • LFG (kaatopaikkakaasu): 1,6 %

 

Biovedyn liikennekäyttö hytaanin osana (n. 0,3 GWh) sisältyy biometaanitilastoihin, koska sitä käytettiin pelkästään tavanomaisissa metaaniautoissa. Kulutusmuotojen osuudet vuonna 2015 olivat:

  • CBG: 96 %
  • LBG: 2 %
  • HCBG: 2 %

 

Vuoden 2015 määrällisiä tilastotietoja on koottu taulukkkoon 4. Tankkausasema tarkoittaa asemaa, josta on tankattavissa UE-metaania joko puhtaana eli 100 %:na (CBG100 tai LBG100) tai seoksena fossiilisen metaanin kanssa (mm. CBG33, CBG50, CBG95 ja LBG50). Mukana ovat sekä julkiset että yksityiset asemat poislukien ns. kotitankkausasemat (niiden määrät eivät missään maassa ole tiedossa). Taulukkoon eivät sisälly tankkausasemat, joista on saatavissa pelkästään 100 % fossiilista metaania (CNG tai LNG). Tuotantolaitokset tarkoittavat UE-metaanijalostamoita, joiden tuottamaa kaasua käytetään liikennepolttoaineena.

 

Taulukko 4. Pohjoismaiden UE-metaanin liikennekäytön määrälliset tilastot vuonna 2015.
  Kulutus Tankkaus-
asemia
Julkisia
tankkaus-
asemia
Julkisia
CBG100/LBG100-
asemia
Jalostamoita Tuotanto-
laitoksia
Ruotsi 1160 GWh 211 151 136 61 61
Norja 105 GWh 23 16 16 8 8
Suomi 23 GWh 26 24 24 10 10
Islanti 19 GWh 5 5 5 2 2
Tanska 0,2 GWh 1 0 0 12 1
YHT. 1,3 TWh 266 196 181 93 82

 

Taulukkoon 5 on koottu UE-metaanin ympäristölaadullisia tilastoja. Islanti on kaikin puolin ympäristölaadullisesti ylivoimainen globaalisti. Myös Ruotsi, Norja ja Suomi ovat globaalisti huippumaita. Tanskalla on hyvät mahdollisuudet päästä samaan joukkoon, mutta vielä vuonna 2015 se oli sekä määrällisesti että ympäristölaadullisesti heikko.

Biokaasu tarkoittaa taulukossa sekä reaktoribiokaasua, kaatopaikkakaasua että synteettistä biokaasua. Muita UE-metaanilajeja ei vuonna 2015 käytetty. Taulukko sisältää viisi ympäristölaatuindikaattoria:

  1. Liikenteen osuus biokaasun kulutuksesta on biokaasusektorin kestävän kehityksen pääindikaattori. UE-metaani on ainut puhdas liikenteen käyttövoima, joka pystyy korvaamaan raakaöljyn kaikissa liikennemuodoissa, liikennevälineissä ja moottorityypeissä. Se on moottoritekniseltä laadultaan (oktaaniluku 140) paras saatavissa oleva polttoaine valtaosaan maailman ajoneuvoista. Biokaasu on välttämätön osa kestävää liikenteen energiajärjestelmää, mutta sen potentiaali on marginaalinen sähkön ja lämmön tuotannon sektoreilla. Biokaasun kulutuksen ohjaaminen liikenteeseen kertoo resurssitehokkuudesta koko kestävän kehityksen kokonaisuudessa.
  2. Jätteiden osuus liikennebiokaasun tuotannossa on paras yleisindikaattori kertomaan koko elinkaaren ympäristövaikutuksista. Se johtaa erittäin alhaisiin elinkaaren kasvihuonekaasupäästöihin, mikä on liikenteen käyttövoimien vertailussa periaatteessa paras ympäristöindikaattori. Mutta sen merkitys on paljon laajempi, koska se luo pohjan kestävälle kiertotaloudelle sekä lannoitteiden että energian samanaikaisen kierrätyksen kautta.
  3. Biokaasun ajoneuvokäyttö fysikaalisena tarkoittaa, että biokaasua ei ole sekoitettu fossiilisen metaanin kanssa kuljetuksen tai muiden syiden vuoksi ennen sen päätymistä ajoneuvon tankkiin. Indikaattori kertoo siten fossiilienergiavapauden kehityksestä. Lisäksi sillä on terveysvaikutuksia, koska moottorin läpi palamattomana pääsevä biokaasu ei aiheuta mitään ilmanlaatuongelmia (yksikään jalostetun biokaasun komponenteista ei ole ilmansaaste). Maakaasua, ja siten myös maakaasun ja biokaasun sekoitusta, käytettäessä ilmaan pääsee ainakin etaania, mutta yleensä muitakin ilmansaasteita. 
  4. Maantieliikenne on täysin dominoivassa asemassa UE-metaanin liikennekäytössä, joten UE-osuus maantieliikenteessä on välttämätön ympäristölaadullinen indikaattori. Se kertoo kehityksestä kohti kestävää liikenteen energiajärjestelmää. Se ei kuitenkaan suoraan kerro uusiutuvan energian käytön lisääntymisestä tai fossiilienergiariippuvuuden vähenemisestä. Mutta se on erityisen kiinnostava, koska monet voivat siihen konkreettisesti vaikuttaa kuluttajina, tuottajina sekä organisaatioiden päätöksentekijöinä.
  5. UE-osuus kaikesta liikenteen metaaninkulutuksesta oli aiemmin hyvä indikaattori, mutta sen merkitys on kadonnut laivojen LNG-käytön voimakkaan kasvun takia. Laivakäytön ja maantieliikennekäytön päätöksenteko on lähes kokonaan toisistaan erillisiä. Fossiilisen polttoaineen täydellinen dominointi yhdessä voimakkaan kasvun kanssa vesiliikennesektorilla merkitsee, että edistyminen maantieliikennesektorilla peittyy, jos kaikki liikennemuodot yhdistetään. Poikkeuksena kaikista muista taulukon indikaattoreista, metaanin liikennekäytön UE-osuus ei ole tärkeä indikaattori sen harhaanjohtavuusominaisuuden vuoksi. Se on mukana vain tämän ongelma-alueen esiinnostamisen vuoksi.

 

Taulukko 5. Pohjoismaiden UE-metaanin ympäristölaadulliset tilastot vuonna 2015.
  Liikenteen osuus biokaasun kulutuksesta Jätteiden osuus liikennebiokaasun tuotannossa 100 % fysikaalisen biokaasun osuus kulutuksesta Metaanin
maantie-
liikennekäytön
UE-osuus
Metaanin liikennekäytön UE-osuus
Islanti 100 % 100 % 100 % 100 % 100 %
Ruotsi 63 % 99 % n. 10 % 74 % 63 %
Norja 53 % 100 % > 50 % 46 % 7 %
Suomi 4 % 100 % 8 % 54 % 32 %
Tanska 0,02 % 100 % 0 1 % < 0,1 %
YHT. n. 30 % n. 99 % n. 10 % n. 70 % n. 60 %

 

 

3. Ajoneuvojen tekninen diversiteetti

Taulukossa 6 on esitetty metaaniajoneuvokannan (MGV=Methane Gas Vehicle) tekninen diversiteetti. Sen yksityiskohdat ovat vain asiantuntijoita varten eli siinä olevia lyhenteitä ei tässä selitetä. Mutta taulukon koko on yleisesti kiinnostava asia. Se tarkoittaa ensinnäkin, että metaaniajoneuvojen teknologioita on hyvin paljon. Mutta tärkeintä on polttoainejoustavuus. Näillä teknologioilla voidaan tuottaa joustavuutta käyttää metaanin lisäksi mitä tahansa muuta liikenteen energianlähdettä. Se on oleellista varsinkin silloin, kun ajoneuvot liikkuvat myös alueilla, joissa metaanin tankkausmahdollisuutta ei ole. Taulukosta 6 voi päällisinkin puolin havaita, että tekninen diversiteetti Pohjoismaiden metaaniajoneuvokannassa on selvästi suurempi kuin Suomen metaaniajoneuvokannassa. Pohjoismaiden ulkopuolelta on kuitenkin löydettävissä monia muitakin teknologioita. Tällä hetkellä kaikkein ilmeisin puute on ilmaliikenteen metaaniajoneuvojen täydellinen poissaolo, mutta myös muissa ajoneuvoluokissa on tarjolla enemmän vaihtoehtoja kuin taulukosta löytyy.

 

Taulukko 6. Pohjoismaiden MGV-kannan tekninen diversiteetti.
MGV Monofuel FFV Bifuel Trifuel Dualfuel Multifuel PHEV
Kevyt-
ajoneuvot
    CMG//
E10
Otto
       
Henkilö-
autot
CMG
Otto
  CMG//
E10
Otto
CMG//
E85,E10
Otto
CMG/
diesel
Diesel
  CMG//
sähkö
Otto+
Sähkö
Paketti-
autot
CMG
Otto
  CMG//
E10
Otto
  CMG/
diesel
Diesel
   
Linja-
autot
CMG
Otto

CMG-HEV
Otto+
Sähkö


LMG
Otto
CMG+
HCMG
Otto
CMG//
E10
Otto
  CMG/
diesel
Diesel

LMG/
diesel
Diesel
CMG/
B100,SB100,diesel
Diesel
 
Kuorma-
autot
CMG
Otto

LMG
Otto
  LMG//
CMG
Otto
CMG/
B100,diesel
Diesel

CMG/
SB100,diesel
Diesel
  CMG/
B100,SB100,diesel
Diesel

LMG/
B100,SB100,diesel
Diesel
 
Liikkuvat
työkoneet
CMG
Otto
  CMG//
E10
Otto
  CMG/
diesel
Diesel
CMG/
B100,SB100,diesel
Diesel
 
Junat CMG
Otto
           
Veneet CMG
Otto
      LMG/
diesel
Diesel
   
Laivat LMG
Otto

LMG
FC
    LMG//
diesel//
HFO
ST

LMG/
diesel//
HFO
Diesel
LMG/
diesel
Diesel
   

 

Osa taulukon teknologioista otettiin ensimmäisenä maailmassa käyttöön Pohjoismaissa:

  • Metaanihybridiautot (Ruotsi)
  • Metaanipolttokennolaivat (Norja)
  • Ladattavat metaanihybridiautot (Ruotsi)
  • Metaani-multifueltyökoneet (Suomi)
  • Metaani-multifuelautot (Ruotsi)