Uitdagingen voor elektrische mobiliteit Rapport over de kansen en bedreigingen van en voor de elektrische mobiliteit in Vlaanderen (executive summary) “If I’d asked my customers what they wanted, they’d asked me a faster horse” Henry Ford.
1 Elektrische mobiliteit is veelbelovend en heeft een groot potentieel om onze maatschappij beter te maken. • •
Ze maakt gebruik van de meest energie-efficiënte technologie die vandaag beschikbaar is. Bovendien biedt deze technologie ook op milieuvlak vele voordelen.
De elektrische wagen is tussen 20 en 50% energie-efficiënter dan de klassieke wagen, vandaag en in de toekomst. Hoofdreden hiervoor is, dat een elektriciteitscentrale efficiënter omgaat met energie dan een verbrandingsmotor. De energie-efficiëntie zorgt er ook voor dat de elektrische wagen de beste technologische oplossing is om de klimaatuitdaging aan te gaan. Dit is reeds het geval indien vertrokken wordt van de huidige Belgische elektriciteitsmix. Elektriciteit op basis van hernieuwbare energie verbetert deze prestatie nog gevoelig. Onderstaande figuur illustreert dit perfect voor een gezinswagen. De figuur neemt de emissies over de gehele levenscyclus van de wagen in beschouwing, van de fabricage over het gebruik tot en met de schroothoop.
1
Figuur 1: broeikasgassen van verschillende voertuigtechnologieën in combinatie met brandstof over hun volledige levenscyclus (VUB, 2010) De oranje emissies zijn de emissies tijdens het rijden en hebben de grootste impact. De negatieve waarden zijn vermeden emissies door bijvoorbeeld recyclage. De emissies van de brandstofproductie zijn de blauwe emissies. Deze overwegen bij voertuigen op elektriciteit of waterstof (links). In de figuur zijn ze sterk negatief voor Zuid Amerikaanse ethanol (biobrandstof, midden) omdat (indirecte) wijzigingen in landgebruik niet meegenomen worden. Wijzigingen in landgebruik betekenen dat mensen rechtstreeks of onrechtstreeks nieuwe gronden in gebruik nemen om biobrandstoffen te telen. Dit kan bijvoorbeeld door het kappen van regenwoud. Als we deze effecten in rekening brengen zijn biobrandstoffen slechts in uitzonderlijke gevallen een valabel alternatief. De elektrische wagen draagt verder bij aan een betere levenskwaliteit, vooral in stedelijke omgevingen. De elektrische wagen stoot immers rechtstreeks geen stikstofoxiden (NOx) en fijn stof (PM) uit. De elektrische wagen is ook stil in stedelijke omgevingen. Hij veroorzaakt enkel rolgeluid geen motorgeluid. Vanaf snelheden rond 50 km/h overheerst het rolgeluid en heeft een elektrisch voertuig geen voordeel meer naar geluidsemissies in vergelijking met een klassiek voertuig.
2 Uitdagingen en vragen over elektrische wagens. • • • • •
Het is onzeker of de consument elektrische voertuigen accepteert, ze zijn duur en hebben een kleinere actieradius. Batterijgrondstoffen, gevaarlijke producten,… Onduidelijk of elektrische wagen ook in praktijk energie-efficiënt is. Vlaanderen haalt een deel van zijn milieuobjectieven niet. Het elektriciteitsdistributienet is lokaal nog onaangepast om nieuwe toepassingen en decentrale elektriciteitsproductie mogelijk te maken.
2
2.1 Accepteert consument beperkte actieradius en hoge prijs? Elektrische wagens zijn vandaag nog duur en hebben een actieradius die kleiner is dan de huidige wagens. Dit brengt onzekerheid mee over de acceptatie van elektrische voertuigen door de consument. De batterij is hier de oorzaak van. Er bestaan wel verschillende pistes om de prijs te laten dalen en de actieradius van de batterij gevoelig te verhogen. Het is eerst en vooral belangrijk te stellen dat een beperkte actieradius niet noodzakelijk een probleem is; we gebruiken onze auto’s vooral voor korte afstanden. De elektrische wagen maakt 99% van onze dagelijkse verplaatsingen mogelijk. Bovendien is 1 auto op 4 een tweede wagen die nooit lange verplaatsingen maakt. Daarnaast bestaan er technologische en organisatorische oplossingen om de actieradius omhoog en/of de prijs omlaag te krijgen. De belangrijkste technologische oplossingen zijn het toevoegen van een verbrandingsmotor aan de batterij en toekomstige technologische evoluties. • •
Het toevoegen van een verbrandingsmotor (range extender of plug-in hybride) levert een actieradius op vergelijkbaar met die van verbrandingsmotoren. Het verhoogt wel de prijs van de wagen. De toekomstige technologische evoluties zullen zowel de actieradius als de prijs van de batterij verbeteren, respectievelijk met een factor 3 en 10 op lange termijn.
De belangrijkste organisatorische maatregelen zijn aanpassingen in ons mobiliteitsgedrag zonder daarom aan comfort of mobiliteit in te boeten, voorzien in oplaadinfrastructuur en hergebruiken van de afgedankte autobatterij. • •
Het belang van oplaadinfrastructuur mag niet overschat worden omdat 90% van het opladen thuis en eventueel op het werk zal gebeuren. Een gepast hergebruik van de afgedankte autobatterij geeft een restwaarde aan de batterij. Deze restwaarde verlaagt uiteindelijk de kost van het elektrisch voertuig over zijn volledige levensloop. Toepassingen bestaan, maar over hun economische levensvatbaarheid bestaat onduidelijkheid.
Ook de overheid kan direct of indirect op de prijs van elektrische voertuigen inspelen door fiscaal beleid of het uitvaardigen van strenge CO2 emissienormen voor elektrische voertuigen. • •
Fiscaal beleid zal een goede mix zijn van subsidies en belastingen of accijnzen (op diesel) om de overheidsfinanciën niet te laten ontsporen. Ook een toekomstig systeem van slim rekeningrijden kan elektrische voertuigen voordelig behandelen. De EU legt de emissienormen vast voor nieuwe voertuigen. Vlaanderen kan daar indirect op wegen en er voor zorgen dat deze streng zijn.
Experts gaan er van uit dat de prijzen van batterijen en elektrische wagens gevoelig zullen dalen en dat elektrische wagens dus op termijn zullen doorbreken. Onderstaande figuren illustreren dit. Ze geven respectievelijk een indicatie over: • •
De evolutie in batterijprijzen. De sector hoopt op een daling van de prijs met een factor 10. Een inschatting over het verschil van de kilometerprijs tussen verschillende types elektrische voertuigen en voertuigen met een verbrandingsmotor. De inschatting maakt het duidelijk dat op lange termijn elektrische voertuigen een interessant alternatief zijn voor klassieke wagens. Ze zijn interessanter naarmate ze meer kilometers rijden en een kleinere batterij (actieradius) hebben.
3
•
Het marktaandeel van elektrische voertuigen in nieuw verkochte voertuigen op verschillende tijdstippen tussen vandaag en 2050. In 2020 gaat men uit van een aandeel van elektrische voertuigen dat schommelt tussen 5 en 20% van de nieuw verkochte voertuigen. Het aantal afgelegde kilometers met elektrische voertuigen zal daar op dat ogenblik slechts een fractie van zijn.
Figuur 2: evolutie van de kosten van de batterij van elektrische voertuigen (EEA,2009).
Figuur 3: de meerkosten van verschillende vormen van elektrisch rijden afhankelijk van de batterijcapaciteit en het aantal afgelegde kilometer per jaar in 2050 (PBL, 2009).
4
Figuur 4: toekomstige penetratie van elektrische voertuigen volgens verschillende scenario’s; aandeel zuiver en plug-in elektrische voertuigen in totaal voertuigverkoop (EEA literatuur onderzoek, 2009).
2.2 Een batterij is opgebouwd uit een heleboel gevaarlijk stoffen… De batterij zorgt gedurende haar hele cyclus, vanaf de ontginning van de basismaterialen tot en met het afdanken, voor potentieel gevaar voor milieu en gezondheid. Bij ontginning is milieuaftakeling om en rond de grondstofontginning een aandachtspunt. Bovendien zijn die grondstoffen eindig. Experts gaan er wel voorzichtig van uit dat er voldoende grondstoffen zouden zijn om lithiumbatterijen op grote schaal te maken. Aan het einde van de levenscyclus moet de cyclus “gesloten” worden. Afgedankte batterijen moeten daarom ook correct verzameld en behandeld worden. Dit is ook een basisvoorwaarde om ze nadien te kunnen hergebruiken.
2.3 Elektrische wagen ook energie-efficiënt in de praktijk? Het is onzeker of elektrische wagens ook in de praktijk hun energie-efficiëntie realiseren. Ze zijn immers nog niet beschikbaar op grote schaal. Er is bijvoorbeeld onduidelijkheid over effecten van temperatuurschommelingen of gebruik van verwarming in elektrische auto’s. Ook zouden consumenten mogelijk sportiever rijden met elektrische wagens omdat elektrische wagens zich daar zeer goed toe lenen. Lessen uit andere landen of de Vlaamse proeftuin kunnen hier een antwoord brengen.
5
2.4 We halen een aantal milieuobjectieven niet Het is wel zeker dat we een aantal milieuobjectieven niet halen door alleen maar onze huidige wagens te vervangen door elektrische wagens. De elektrische wagen alleen zal de klimaatuitdaging in de transportsector niet oplossen. Zelfs met een ambitieuze introductie van elektrische wagens halen we de objectieven die de milieuadministratie vooropstelde niet. Onderstaande figuur illustreert dit. De stippellijn in de figuur geeft het objectief weer in het duurzame MIRA-scenario.
Figuur 5: evolutie in de emissies van de transportsector met een ambitieuze introductie van elektrische wagens op hernieuwbare elektriciteit (MIRA toekomstverkenning, 2030). De kans is ook reëel dat Vlaanderen een deel van de Europese luchtkwaliteitsdoelstellingen niet zal halen in 2020. Een deel van de emissiedoelstellingen haalt Vlaanderen in 2020 zeker ook niet. Luchtkwaliteit geeft een toestand weer en is niet enkel afhankelijk van Vlaamse emissies. Emissies zijn toe te schrijven aan Vlaanderen en eventueel aan een sector. Aanpassingen in ons mobiliteitsgedrag zonder daarom aan mobiliteit of comfort in te boeten zullen nodig zijn om de objectieven toch te halen. De positieve bijdrage aan stilte van elektrische voertuigen komt in het gedrang op plaatsen waar niet-elektrische brommers, motors, scooters en zwaar vervoer aanwezig zijn.
2.5 Het elektriciteitsdistributienet is lokaal nog onaangepast Het elektriciteitsdistributienet is lokaal nog onaangepast om nieuwe toepassingen zoals elektrische voertuigen en decentrale productie mogelijk te maken. Het is wel zo dat de elektriciteitsproductiecapaciteit volstaat om de introductie van elektrische wagens zonder probleem aan te kunnen. De vraag naar elektriciteit neemt toe door nieuwe toepassingen bij particulieren zoals warmtepompen en elektrische auto’s. Een elektrische auto verdubbelt bijna het
6
elektriciteitsverbruik van een gezin. Dit kan voor lokale ongewenste pieken in het elektriciteitsverbruik zorgen. De productie van elektriciteit vandaag en in de toekomst heeft meer decentraal plaats (of centraal maar dan wel op niet traditionele plaatsen) dan in het verleden. Hernieuwbare energie wordt typisch decentraal gewonnen. Offshore windparken zijn eerder centraal, maar dan wel op een niet traditionele plaats. Het huidig distributienet is niet gebouwd om een antwoord te bieden op deze situaties. Aanpassingen aan het net en sturing van de vraag zijn lokaal daarom op korte termijn nodig. De huidige elektriciteitsvoorziening volstaat globaal wel tot we 20% elektrische wagens in Vlaanderen hebben, ook zonder sturing van de vraag. 20% elektrische wagens verwachten experts ten vroegste in de periode 2025 – 2030. Vanaf dan zullen bestaande pieken in elektriciteitsvraag te veel versterkt worden. Sturing van de vraag is dus noodzakelijk op korte termijn voor het distributienet en op langere termijn ook om de elektriciteitsproductie niet onnodig duur te maken. Wat betreft elektriciteitsproductie is het ook belangrijk te weten dat elektrische voertuigen interessant zijn voor elektriciteitsproducenten. De batterij zorgt immers voor een elektriciteitsvraag die kan ingevuld worden wanneer het de producent best uitkomt binnen bepaalde grenzen. De producent kan daarvoor dus in de meeste gevallen zijn “goedkope” elektriciteit van buiten de pieken benutten, de zogenaamde baseload elektriciteit. Er bestaat vandaag nog onduidelijkheid over wat verschillende marktpartijen al dan niet mogen en kunnen wat betreft elektriciteitslevering binnen het Europese, Belgische en Vlaamse kader vandaag. In Vlaanderen deed de VREG voorstellen om de situatie te verduidelijken.
3 Kansen maximaal benutten en uitdagingen aanpakken • • •
Inzetten op slimme mobiliteit. Inzetten op een slim en groen elektriciteitsnet. Economisch weefsel veiligstellen door overgang van voertuig naar mobiliteitsindustrie.
Elektrische mobiliteit biedt grote kansen maar levert ook een aantal grote uitdagingen. De kunst zal erin bestaan de kansen maximaal te benutten en de uitdagingen aan te pakken door elektrische mobiliteit op een doordachte manier vorm te geven. Zo zal Vlaanderen ook maximaal zijn VIA-objectieven realiseren. Het is daarom belangrijk in te zetten op slimme mobiliteit, een slim elektriciteitsnet en een goede industrieeleconomische innovatiestrategie.
3.1 Slimme mobiliteit, afstemmen van vervoermiddel op transportbehoefte, winst op alle vlakken Slimme mobiliteit betekent dat we voertuigen kiezen die perfect zijn afgestemd op de behoefte vanuit persoonlijk en maatschappelijk standpunt. Enkele voorbeelden Om een meubel te vervoeren gebruik je bijvoorbeeld een bestelwagen.
7
In de stad gebruik je dan weer een voertuig dat geen parkeerproblemen heeft en geen file veroorzaakt. Om alleen te reizen gebruik je een klein efficiënt comfortabel compact voertuig al dan niet in combinatie met openbaar vervoer. In een concept van slimme mobiliteit hebben openbaar vervoer en individueel vervoer hun plaats. Ze vervlechten tot een goed presterend gebruiksvriendelijk systeem op maat van de consument. • • •
Goed comfortabel openbaar vervoer vinden we vooral terug in steden, voorsteden en tussen knooppunten van openbaar vervoer. (Licht) individueel vervoer blijft een belangrijke rol spelen om knooppunten van openbaar vervoer te bereiken en voor verplaatsingen waar goed openbaar vervoer ontbreekt. Een mobiliteitsabonnement vervangt de individuele auto als symbool van moderne mobiliteit. Het garandeert individuele vrijheid en comfortabele en snelle mobiliteit.
Individueel vervoer wordt in dit concept dikwijls ingevuld met lichtere voertuigen. Elektrische aandrijving (al dan niet in combinatie met menselijke kracht) levert hier een belangrijke kans en meerwaarde voor slimme mobiliteit. Het maakt het mogelijk lichte voertuigen proper en zuinig aan te drijven. Een licht elektrisch voertuig is alles tussen een elektrische fiets en een elektrische auto. Ze combineren energie-efficiëntie van een elektrische fiets met het comfort van bescherming tegen regen en wind. Ze zijn 2 tot 20 maal efficiënter dan de elektrische auto zoals onderstaande tabel illustreert. Tabel 1: de energie efficiëntie van lichte elektrische voertuigen in perspectief (UGent A Van den Bossche en eigen berekeningen) incl. brandstof rijden productie relatief
klassieke gezinswagen EV SUV normaal elektrische auto speciaal licht 4 persoonsvoertuig (max 70km) ultralicht overdekt eenpersoonsvoertuig elektrische fiets exclusief menselijke energie
t.o.v. huidige gezinsauto kwh/100km kwh/100km 66 82 1 25 68 0,82 20 54 0,66 10
27
0,33
3
8,1
0,10
1
2,7
0,03
fiets
3
?
stappen
9
?
Een andere manier waarop elektrische wagens kansen bieden aan slimme mobiliteit is hun hoge prijs. Slimme mobiliteit biedt immers de kans om elektrisch mobiel te zijn zonder een auto te kopen en te bezitten. De consument van de toekomst vindt zich perfect terug in dit beeld blijkt uit internationale studies (IBM, Arthur D Little). De studies geven aan dat de consument van de toekomst absoluut mobiel wil zijn zonder daarom bezitter van een auto te zijn. Hij hecht ook veel belang aan milieu.
8
Bovendien levert slimme mobiliteit een zeer grote bijdrage aan de maatschappelijke objectieven uit VIA. Slimme mobiliteit zorgt voor: • • • • • • •
meer leefbaarheid in de steden dankzij autoarme en op termijn autovrije steden, een bevolking in betere gezondheid dankzij properdere lucht en meer fysieke activiteit, een betere bereikbaarheid en minder files dankzij de efficiënte inzet van transportmiddelen, minder CO2 uitstoot door de inzet van efficiëntere transportmiddelen, minder problemen in het elektriciteitsnet omdat elektrische voertuigen geladen worden op openbare vervoerknooppunten voorzien van een elektriciteitsdistributienet met een hoge capaciteit, een lagere prijs van elektrische mobiliteit omdat voertuigen met kleinere batterijen aan de mobiliteitsbehoeften voldoen, opportuniteiten voor de creatie van toegevoegde waarde in een innovatieve economie via nieuwe mobiliteitsdiensten, financiële diensten, communicatie technologie, batterijtechnologie,…
De belangrijkste knelpunten op de weg naar slimme mobiliteit is onze autogerichte ruimtelijke ordening in combinatie met een beperkt capaciteit van het openbaar vervoer. De belangrijkste vereiste om tot slimme mobiliteit te komen zijn investeringen in aangepaste infrastructuur voor openbaar vervoer en lichte voertuigen om de veiligheid voor iedereen te waarborgen.
3.2 Groene stroom en elektrische mobiliteit versterken elkaar indien gekoppeld aan een slim, versterkt net. Een slim (versterkt) elektriciteitsdistributienet maakt dat voor de combinatie elektrische wagen/hernieuwbare elektriciteit geldt 1+1=3. Elektrische mobiliteit maakt het immers mogelijk hernieuwbare stroom beter te gebruiken. De reden is dat de batterij, die binnen bepaalde grenzen, het toelaat elektriciteit op te nemen wanneer die beschikbaar is. Dit is essentieel voor wind- en zonne-energie die niet beschikbaar zijn op bestelling. Het aandeel hernieuwbare elektriciteit kan dus toenemen enkel en alleen door de introductie van de elektrische wagen. Dit is ook de conclusie van een studie van de EREC, de European Renewable Energy Council (EREC, 2010). Hoewel er vandaag dus nog onvoldoende groene stroom beschikbaar is om ons volledig elektriciteitsverbruik te dekken winnen we er toch bij om elektrische wagens (deels) op groene stroom te laten rijden. Groen stroom (in combinatie met slimme mobiliteit) moet het ook mogelijk maken milieuobjectieven op lange termijn te halen en de elektrische auto dus echt groen te laten zijn. De aanpassing/versterking van het distributienet moet ervoor zorgen dat productie (decentrale hernieuwbare energie) en vraag (elektrische voertuigen) van elektriciteit, op plaatsen waar deze tot vandaag niet bestaan mogelijk worden. Het is daarom belangrijk de voorziene aanpassingen van het net en de elektriciteitsproductie zo snel mogelijk door te voeren om de opportuniteiten maximaal te benutten. Om de symbiose tussen elektrische wagens en groene energie maximaal te benutten is het belangrijk dat de baseload van het elektriciteitsnet evolueert naar een gemakkelijk afkoppelbare load.
9
3.3 Van voertuigindustrie naar mobiliteitsindustrie; basis van een industrieeleconomische innovatieve strategie. De auto-industrie is een belangrijke economische sector in Vlaanderen en Europa. Zijn belang neemt echter af vooral wat betreft werkgelegenheid. De hoofdreden is de verzadiging van de West-Europese markten en de toenemende productiviteit in de sector. Het produceren van elektrische auto’s zou volgens een Franse studie arbeidsintensiever zijn dan de bouw van klassieke auto’s, in elk geval in de beginfase. Dit zal de tendens van dalende werkgelegenheid in de autosector echter niet fundamenteel ombuigen omdat hun marktaandeel beperkt zal zijn, zeker de eerste jaren. Opdat elektrische mobiliteit perspectieven zou openen voor de Vlaamse economie is het belangrijk te zien dat de auto-industrie ingebed is in een groot “ecosysteem”. Onderstaande figuur illustreert dit.
Figuur 6: de auto-industrie ligt ingebed in een groter ecosysteem Agoria en Flanders Drive baseerden zich onder andere hierop om hun strategie “van voertuig- naar mobiliteitsindustrie” uit te werken. Onderstaande figuur geeft op een andere manier aan dat heel wat innovatie en toegevoegde waarde van de elektrische wagen niet direct met de productie verbonden is, op de batterij na dan. Het zwaartepunt van de batterijproductie ligt vandaag in Azië, maar ook Vlaanderen beschikt over een zekere batterij knowhow.
10
Figuur 7: wijzigende opbrengsten gedurende levensduur van een elektrisch voertuig vergeleken met een klassiek voertuig met verbrandingsmotor (Roland Berger Consultants,2010). Slimme mobiliteit is een eerste instantie een uiterst belangrijke bron voor economische innovatie en ontwikkeling. Hieronder de belangrijkste: • Financiële diensten om de hoge batterijprijs betaalbaar te houden. • Communicatietechnologie die bijvoorbeeld een perfecte vervlechting van openbaar vervoer en privé vervoer mogelijk maakt. • Mobiliteitsdiensten die je comfortabele milieuvriendelijke mobiliteit garanderen in een voertuig afgestemd op de behoefte. • Donkergroene voertuigen; bussen en lichte voertuigen; Vlaanderen heeft wereldspelers voor het bouwen van bussen en heeft een cultuur van lichte voertuigen (fietsen). • Oplaadtechnologie via allerlei soorten laadpalen of innovatieve manieren van opladen zoals inductief laden. Daarnaast mogen we ook de kansen om een graantje mee te pikken van de boom in de batterijmarkt niet verwaarlozen. Vlaanderen heeft met Umicore immers een grote speler op dat gebied. Umicore ontwikkelde een procedé voor het winnen van batterijgrondstoffen uit de batterijen. We kunnen ook hopen dat via deze activiteit ook andere activiteiten naar Vlaanderen komen. Dit is belangrijk want het zwaartepunt van alles wat batterijen betreft ligt in Azië. Natuurlijk bieden ook de aanpassingen en de omvorming van het elektriciteitsnet tot een smart grid economische opportuniteiten. Een groot demonstratieproject dat de verschillende aspecten rond slimme mobiliteit, slimme elektriciteitsnetten integreert kan een uithangbord worden voor de Vlaamse mobiliteitsindustrie van de toekomst. Het zou best verder bouwen op de huidige Vlaamse projecten en sterktes van de Vlaamse industrie. Ook een Europese dimensie zou interessant zijn voor zo een project. Dit garandeert een bredere Europese uitstraling.
11
Elektrische mobiliteit biedt enorme kansen voor economie, milieu, energievoorziening en mobiliteit. Laat ons ze samen grijpen…. slim en doordacht. Laat ons samen veranderen…. slim en doordacht.
12
