VTI rapport 1091 Utgivningsår 2021 vti.se/publikationer
Klimat- och miljöeffekter av att
flytta godstransporter från väg
Beräkningar för år 2017, 2030 och 2040
Magnus Johansson Inge Vierth Kristina HolmgrenVTI publikation 1091
Klimat- och miljöeffekter av att flytta
godstransporter från väg
Beräkningar för år 2017, 2030 och 2040
Magnus Johansson
Inge Vierth
Kristina Holmgren
Författare: Magnus Johansson (VTI), Inge Vierth (VTI), Kristina Holmgren (VTI, RISE sedan 1 april 2021)
Diarienummer 2018/0090-7.4 Publikation: VTI rapport 1091 Utgiven av VTI, 2021
Publikationsuppgifter – Publication Information
Titel/Title
Klimat- och miljöeffekter av att flytta godstransporter från väg – beräkningar för år 2017, 2030 och 2040 / Effects on climate and environment of shifting freight transports from road – calculation for 2017, 2030 and 2040
Författare/Author
Magnus Johansson (VTI, www.orcid.org/0000-0001-6520-3253) Inge Vierth (VTI, www.orcid.org/0000-0001-6401-6536) Kristina Holmgren (VTI, http://orcid.org/0000-0003-2080-7947)
Utgivare/Publisher
VTI, Statens väg- och transportforskningsinstitut/
Swedish National Road and Transport Research Institute (VTI) www.vti.se/
Serie och nr/Publication No.
VTI rapport 1091
Utgivningsår/Published
2021
VTI:s diarienr/Reg. No., VTI
2018/0090-7.4
ISSN (gäller endast VTI rapporter//only applies to VTI rapporter)
0347–6030
Projektnamn/Project
MOSEL – Modal Shift for an Environmental Lift
Uppdragsgivare/Commissioned by
Naturvårdsverket / Swedish Environmental Protection Agency
Språk/Language
Svenska / Swedish
Antal sidor inkl. bilagor/No. of pages incl. appendices
Kort sammanfattning
I denna rapport studeras hur styrmedel för överflyttning av långväga godstransporter med start och/eller mål i Sverige, från väg till järnväg och sjöfart, påverkar transportarbetets fördelning på de olika trafikslagen och deras direkta utsläpp av växthusgaser, kväveoxid, svaveldioxid, flyktiga organiska föroreningar samt avgas- och slitagepartiklar till luft. Det görs även en bedömning av huruvida det svenska klimatmålet för inrikes transporter 2030 förväntas uppnås. Analysen görs i två steg. I ett första steg jämförs hur transportarbete och utsläppsnivåer kan komma att utvecklas till 2030 och 2040 jämfört med ett nuläge som speglar situationen 2017. Detta görs genom att alternativa prognoser tas fram och analyseras med hjälp av den nationella godstransportmodellen Samgods. I ett andra steg studeras effekterna av två hypotetiska överflyttningsstyrmedel på transportarbetets fördelning över de olika trafikslagen och relaterade effekter på utsläpp till luft. Styrmedelseffekterna testas i nuläget (2017) samt i de prognoser som tagits fram för 2030 respektive 2040. För att kunna genomföra denna analys har emissionsfaktorer per tonkilometer tagits fram för Samgodsmodellens sex lastbilsvarianter, elva tågtyper och 22 varianter av fartyg.
Givet de förutsättningar som antas i prognoserna beräknas transportarbetet öka med 31 till 53 procent mellan 2017 och 2040; ökningen är över lag störst för sjötransporter, näst störst för vägtransporter och minst för järnvägstransporter. Trots den kraftiga ökningen av transportarbetet beräknas
växthusgasutsläppen minska med 50 till 60 procent. Den antagna tekniska utvecklingen beräknas således kunna bära den prognosticerade tonkilometer-tillväxten givet att en hög inblandning av biodrivmedel kommer till stånd. Enligt beräkningarna kan de växthusgasutsläpp som inrikes
godstransporter ger upphov till reduceras med som mest cirka 57 procent mellan 2010 och 2030.
Detta innebär att godstransportsegmentet inte klarar sin del av målet att under perioden reducera utsläppen med 70 procent. Kväveoxidutsläppen beräknas minska med 60 till 75 procent,
svaveldioxidutsläppen minska med mellan 41 och 50 procent, utsläppen av flyktiga organiska föroreningar öka med 8 till 30 procent och de samlade partikelutsläppen (både avgas och slitage) öka med mellan 13 och 33 procent. Att använda styrmedel för att flytta transporter från väg till järnväg och sjöfart som ett sätt att reducera utsläpp av växthusgaser beräknas få sämre effekt över tid, eventuellt även en omvänd effekt år 2040. Detta på grund av en ökad grad av elektrifiering av vägtransporterna och framför allt en allt högre inblandning av biodrivmedel i lastbilsdiesel. Styrmedel för överflyttning kan dock underlätta möjligheterna att uppnå miljömålet till 2030. Styrmedel för överflyttning beräknas leda till att de samlade partikelutsläppen minskar, vilket bidrar till uppfyllandet av miljökvalitetsmålet
Frisk luft. Reduktionen beräknas till mellan 1,1 och 4,3 procent. Förklaringen är att mängden
slitagepartiklar minskar när godstransportarbetet på väg minskar. I samtliga fall beräknas implementeringen av styrmedlen dock leda till en större mängd utsläpp av kväveoxider, svaveldioxider och lättflyktiga organiska ämnen.
Nyckelord
Godstransporter, modal split, trafikslagsföredelning, transportarbete, utsläpp till luft, klimatmål, miljökvalitetsmål, emissionsfaktorer, godstransportprognos, styrmedelsanalys.
Abstract
The purpose of this report is to study how policy instruments for a modal shift of long-haul freight transport movements with a point of origin and/or destination in Sweden, from road to rail or sea, affects the distribution of freight tonne-kilometres across the different modes of transport and their direct emissions of greenhouse gases, nitrogen oxides, sulphur dioxides, volatile organic compounds and particulate matter to air. The report also analyses whether the Swedish climate objective for domestic transport in 2030 can be expected to be fulfilled. The analysis is conducted in two steps. First, possible developments of freight tonne-kilometres and emission levels until 2030 and 2040 are compared to current figures reflecting 2017. This is done by developing a set of alternative prognoses and analyzing these using the national freight transport model Samgods. Second, the effects of two hypothetical modal shift policy instruments are analyzed with respect to modal split and emissions to air. The effects of policy instruments are evaluated for the present (reflecting 2017) and for the 2030 and 2040 prognoses. To conduct the analysis, emission factors per tonne-kilometre have been
developed for each of the Samgods model’s six road freight vehicles, eleven freight train variants and 22 ship types.
Given the conditions that are assumed in the prognoses, the amount of freight tonne-kilometres is calculated to increase by between 31 and 53 percent between 2017 and 2040. The increase is generally largest for maritime transport, followed by road transport and smallest for rail transport. Despite the large increase of freight tonne-kilometres, emissions of greenhouse gases are calculated to decrease by 50 to 60 percent. The assumed technological development is thus calculated to be able to carry the prognosticated growth in tonne-kilometres, given a high rate of biofuel blending. According to the calculated results, greenhouse gas emissions from domestic freight transport can be reduced by 57 percent at most between 2010 and 2030. This means that the freight transport segment cannot achieve its share of emissions reductions to reach the objective of a 70 percent reduction over the period. Emissions of nitrogen oxides are expected to reduce by between 60 and 75 percent, emissions of sulphur dioxides to reduce by between 41 and 50 percent, emissions of volatile organic compounds to increase by 8 to 30 percent and emissions of particulate matter (from exhaust and tyre/road wear) are calculated to increase by between 13 and 33 percent. Using modal shift policy instruments to achieve greenhouse gas reductions is calculated to achieve worse results over time, in some cases even counterproductive results in the prognoses for 2040. This is due to an increasing degree of
electrification within the road sector and a high degree of biofuel being used by 2040. Modal shift policies are calculated to contribute positively to the realization of Swedens climate objective for 2030. Using modal shift policies are calculated to lead to reduced emissions of particulate matter, which contributes to the fulfillment of the Swedish environmental quality objective Clean air. The reduction is expected to be between 1,1 and 4,3 percent. In all calculations, the introduction of the policies is however expected to lead to greater emissions of nitrogen oxides, sulphur dioxides and volatile organic compounds.
Keywords
Freight transport, modal split, transport work, emissions, climate, climate goals, environmental quality objectives, emission factors, freight transport forecast, policy analysis.
Sammanfattning
Projektet Modal shift for an environmental lift? (MOSEL) fokuserar på den politiska ambitionen om överflyttning av godstransporter från väg till järnväg och sjöfart och överflyttningens roll i förhållande till miljökvalitetsmålen Begränsad klimatpåverkan, Frisk luft, Ingen övergödning och Bara naturlig
försurning. Syftet med denna delrapport är att studera hur styrmedel för överflyttning av långväga
godstransporter med start och/eller mål i Sverige, från väg till järnväg och sjöfart, påverkar transportarbetets fördelning på de olika trafikslagen och deras direkta utsläpp av växthusgaser, kväveoxid, svaveldioxid, flyktiga organiska föroreningar samt avgas- och slitagepartiklar till luft. Även huruvida det svenska klimatmålet för inrikes transporter 2030 förväntas uppnås analyseras. Endast trafikens direkta utsläpp analyseras. Livscykelperspektivet behandlas inte.
Analysen görs i två steg. I ett första steg jämförs hur transportarbete och utsläppsnivåer kan komma att utvecklas till 2030 och 2040 jämfört med ett nuläge som speglar situationen 2017. Detta görs genom att alternativa prognoser tas fram och analyseras med hjälp av den nationella godstransportmodellen Samgods. I ett andra steg studeras effekterna av två hypotetiska överflyttningsstyrmedel på
transportarbetets fördelning över de olika trafikslagen och relaterade effekter på utsläpp till luft. Styrmedelseffekterna testas i nuläget (2017) samt i de prognoser som tagits fram för 2030 respektive 2040. För att kunna genomföra denna analys har emissionsfaktorer per tonkilometer tagits fram för Samgodsmodellens sex lastbilsvarianter, elva tågtyper och 22 varianter av fartyg.
Prognostiserat transportarbete och utsläpp
Följande godsprognoser till 2040 har använts: Trafikverkets prognos, som förutsätter effektiviseringar
i form av en (i) 35 procent lägre bränsleförbrukning för lastbilstransporter, (ii) att 30 procent av lastbilarnas körda kilometer kommer att ske med eldrift och (iii) en inblandning av biobränslen på 70 procent. MOSEL 1-prognosen, som utgår från Trafikverkets prognos med följande skillnader i
antaganden: (i) väg: den 35 procentiga effektiviseringen gäller även för eldrivna lastbilar, (ii) järnväg: tio procent lägre elförbrukning, (iii) sjöfart: upp till 25 procent lägre bränsleförbrukning för fartyg och en ökad användning av alternativa bränslen inom vissa segment. MOSEL 2-prognosen (original), som utgår från MOSEL 1-prognosen med följande skillnader i antaganden: (i) väg: tio procent (i stället för 30 procent) av vägtrafikarbetet kan lösas med eldrift. Bränsle- och elförbrukningen minskar med 15 procent i stället för med 35 procent mellan 2017 och 2040; (ii) järnväg: oförändrad driftskostnad jämfört med Nuläget 2017; (iii) sjöfart: samma antaganden som i MOSEL 1. För MOSEL 2 har ytterligare två varianter tagits fram: MOSEL 2 + lägre tillväxt, som antar en 50 procent lägre tillväxt av godstransportefterfrågan än i Trafikverkets prognos och MOSEL 2 + 74 ton lastbilar, som antar att lastbilar med en totalvikt på upp till 74 ton (i stället för 64 ton) är tillåtna på större vägar i Sverige. I övrigt antar dessa varianter samma utveckling som i prognos MOSEL 2.
Givet de förutsättningar som antas i prognoserna beräknas transportarbetet öka med 31 till 53 procent mellan 2017 och 2040; ökningen är över lag störst för sjötransporter, näst störst för vägtransporter och minst för järnvägstransporter. En viktig förklaring till sjöfartfartens ökade andel av transportarbetet 2040 är den av Trafikverket mycket större efterfrågan på internationella transporter och
bulktransporter som vanligtvis fraktas till sjöss och inte att sjöfartens konkurrensförmåga gentemot övriga trafikslag har förbättrats. Trots den kraftiga ökningen av transportarbetet beräknas
växthusgasutsläppen minska med 50 till 60 procent.
Den antagna tekniska utvecklingen beräknas således kunna bära den prognosticerade tonkilometer-tillväxten givet att en hög inblandning av biodrivmedel kommer till stånd. Beräkningsresultaten indikerar att den tekniska utvecklingen inom vägtransportsektorn innebär att de genomsnittliga växthusgasutsläppen per tonkilometer från vägtrafiken kan komma att närma sig den genomsnittliga emissionsfaktorn för sjötransporter år 2040. Givet en hög andel biodrivmedel, en hög andel eldrift och
en hög andel alternativa drivmedel inom sjöfarten blir det inte heller lika viktigt att begränsa godstransportefterfrågan till 2040 även om det naturligtvis ger ett bidrag till minskade utsläpp. Enligt beräkningarna kan de växthusgasutsläpp som inrikes godstransporter ger upphov till reduceras med som mest cirka 57 procent mellan 2010 och 2030. Detta innebär att godstransportsegmentet inte klarar sin del av målet att reducera utsläppen med 70 procent och att persontransportsegmentet därmed behöver reducera sina utsläpp mer än 70 procent för att målet ska uppnås.
Kväveoxidutsläppen, som framför allt sjötransporter ger upphov till, beräknas minska med 60 till 75
procent. Detta påverkas dels av den Internationella sjöfartsorganisationens (IMO) krav på nya fartyg, som sätter skarpare gränser för kväveutsläpp, dels av en förväntad ökad användning av LNG (liquid natural gas). Svaveldioxidutsläppen, som likt utsläppen av kväveoxider i huvudsak kan kopplas till sjötransporter, påverkas framför allt av vilka bränslen som används. Utsläppen beräknas öka med 50 procent i Trafikverkets prognos (som inte antar alternativa bränslen eller effektiviseringar för sjöfarten) och minska med mellan 41 och 50 procent i MOSEL-prognoserna. Utsläppen av flyktiga
organiska föroreningar beräknas öka i samtliga prognoser (8 till 30 procent) förutom i prognosen som
antar en 50 procent lägre tillväxt av godstransportefterfrågan. För den sistnämnda prognosen beräknas en treprocentig minskning.
De samlade partikelutsläppen (avgaspartiklar och slitagepartiklar från väg- och däckslitage) beräknas öka med mellan 13 och 33 procent i samtliga prognoser förutom prognosen som antar en 50 procent lägre tillväxt av transportefterfrågan. För den sistnämnda prognosen beräknas en fyraprocentig minskning. För väg- och sjötransporter minskar mängden avgaspartikar tack vare övergången till högre Euroklasser och en ökad användning av eldrivna lastbilar respektive en (ökad) användning av alternativa marina bränslen. Den dominerande delen av utsläppen är dock slitagepartiklar som ökar i samtliga prognoser till följd av ett ökat trafikarbete på väg.
Effekter av styrmedel som ska främja överflyttningen
Två hypotetiska styrmedel för överflyttning av godstransporter har studerats. Dels ett införande av en ”Ekobonus+” som reducerar omlastningskostnaderna i svenska hamnar och järnvägsterminaler med 30 procent, dels en slitageskatt för lastbilar på det svenska vägnätet på upp till 1,32 kronor per
fordonskilometer beroende på lastbilens storlek. Effekterna av styrmedlen har studerats både i Nuläget (2017) och i tre prognoser för 2040: Trafikverkets prognos samt MOSEL 1 och MOSEL 2. Båda styrmedlen gör det mer attraktivt att utnyttja järnväg och sjöfart och beräknas leda till de
förväntade/önskade omfördelningseffekterna mätt i tonkilometer.
Att införa styrmedlen i dag (2017), ger relativt stora reduktioner i utsläppen av växthusgaser (1,9 respektive 3 procent). Om styrmedlen införs i Trafikverkets prognos till 2040 beräknas de däremot leda till ökade utsläpp av växthusgaser, med 1,8 respektive 0,6 procent. I MOSEL 2-prognosen ger styrmedlen reducerade utsläpp av växthusgaser, men endast med 0,1 respektive 0,7 procent. I MOSEL 1-prognosen leder införandet av Ekobonus+ till en ökning med 0,6 procent medan en slitageskatt ger en minskning på 0,1 procent. Att använda styrmedel för överflyttning som ett sätt att reducera utsläpp av växthusgaser beräknas därmed få sämre effekt, eventuellt även en omvänd effekt, i prognoserna för 2040. Om vägtrafiken elektrifieras, effektiviseras och kan använda biodrivmedel i den utsträckning som antas i prognoserna behöver sjöfarten uppnå liknande förbättringar för att en
överflyttning av transporter från väg ska vara eftersträvansvärt ur ett klimatperspektiv 2040.
Överflyttning till järnväg kommer fortsatt att vara bra för klimatet, men effekten beräknas inte att vara lika stor 2040 som idag.
Både Ekobonus+ och Slitageskatten beräknas bidra till en förbättrad möjlighet att uppnå Sveriges klimatmål 2030. Reduktionen av växthusgaser beräknas bli ungefär 0,6 respektive 1,2 procentenheter större om Ekobonus+ alternativt Slitageskatten införs. Totalt sett beräknas ändå växthusgasutsläppen
som mest kunna reduceras med knappt 59 procent (i MOSEL 1 prognosen). Styrmedlen lämnar därmed ett bidrag, men det leder inte till att klimatmålet uppnås i godstransportsegmentet. Båda styrmedlen beräknas leda till att de samlade partikelutsläppen minskar, vilket bidrar till uppfyllandet av miljökvalitetsmålet Frisk luft. Reduktionen beräknas till mellan 1,1 och 4,3 procent. Förklaringen är att mängden slitagepartiklar minskar när godstransportarbetet på väg minskar. I samtliga fall beräknas implementeringen av styrmedlen dock leda till en större mängd utsläpp av kväveoxider, svaveldioxider och lättflyktiga organiska ämnen.
Styrmedel för att uppnå miljökvalitetsmålen
Våra analyser visar att styrmedel för att främja en överflyttning av godstransporter från väg till järnväg och sjöfart inte är gångbart för samtliga miljökvalitetsmål. Styrmedel för överflyttning är i första hand effektivt för att reducera slitagepartikelutsläpp från vägtrafiken, men kan också ha positiva effekter för klimatet. Den reduktion av växthusgasutsläpp som kan uppnås 2040 beräknas bli lägre än vad som kan uppnås idag. Den effekt som kan uppnås påverkas naturligtvis av i vilken utsträckning sjöfarten respektive vägtrafiken lyckas effektivisera trafiken och öka användningen av el och alternativa bränslen. För övriga miljökvalitetsmål beräknas styrmedel för överflyttning ha negativa effekter. Överflyttningen av gods från väg till järnväg har en stor potential att minska godstransporternas utsläpp till luft även med de antaganden som görs för vägtrafiken till 2040. Även beräknat med en inblandning på 70 procent biodrivmedel beräknas vägtrafiken i genomsnitt ge 5,5 gånger högre utsläpp av växthusgaser per tonkilometer jämfört med järnvägstransporter. Idag beräknas växthusgasutsläppen per tonkilometer från vägtrafiken vara 32 gånger högre än för järnvägstransporter. Det är dock inte lätt att avgöra i vilken utsträckning det är och kommer att vara möjligt att öka godstransportarbetet på järnväg på grund av kapacitetsproblem. I det avseendet blir det viktigt att undersöka möjligheterna att använda den befintliga spårkapaciteten bättre.
Beträffande sjöfarten behöver i så fall styrmedel för överflyttning kombineras med styrmedel som ger sjöfarten incitament att byta till alternativa bränslen och påskynda investeringar i nya fartyg alternativt uppgraderingar. Framför allt är detta viktigt i relation till miljökvalitetsmålen ”Bara naturlig
Summary
The project Modal shift for an environmental lift? (MOSEL) is focused on the political ambition to shift freight transport volumes from road to rail and sea. It is also focused on the role of a modal shift with regard to the Swedish environmental quality objectives Reduced climate impact, Clean air, Zero
eutrophication and Natural acidification only. The purpose of this report is to study how policy
instruments for a modal shift of long-haul freight transport movements with a point of origin and/or destination in Sweden, from road to rail or sea, affect the distribution of freight tonne-kilometres across the different modes of transport and their direct emissions of greenhouse gases, nitrogen oxides, sulphur dioxides, volatile organic compounds and particulate matter to air. The report also analyses whether the Swedish climate objective for domestic transport in 2030 can be expected to be fulfilled. The analysis of emissions is limited to direct emissions. A life cycle perspective is not included. The analysis is conducted in two steps. First, possible developments of freight tonne-kilometres and emission levels until 2030 and 2040 are compared to current figures reflecting 2017. This is done by developing a set of alternative forecasts and analyzing these using the national freight transport model Samgods. Second, the effects of two hypothetical modal shift policy instruments are analyzed with respect to modal split and emissions to air. The effects of policy instruments are evaluated for the present (reflecting 2017) and for the 2030 and 2040 forecasts. To conduct the analysis, emission factors per tonne-kilometre have been developed for each of the Samgods model’s six road freight vehicles, eleven freight train variants and 22 ship types.
Prognosticated freight tonne-kilometres and emissions
The following freight forecasts for 2040 have been used: the Swedish Transport Administration’s, which assumes efficiency improvements in the form of (i) 35 percent lower fuel consumption for trucks, (ii) 30 percent of the truck kilometres covered by trucks powered by electricity and (iii) a 70 percent blending rate of biofuels. The MOSEL 1-forecast, which is based on the Swedish Transport Administration’s forecast but with the following differing assumptions: (i) road: the 35 percent efficiency improvement also applies to electrically powered trucks, (ii) rail: ten percent lower
consumption of electricity, (iii) maritime: up to 25 percent lower fuel consumption for vessels and an increased use of alternative fuels within certain segments. The MOSEL 2-forecast (original) is based on the Mosel 1-forecast but with the following assumptions: (i) road: ten percent (instead of 30 percent) of truck-kilometres) can be electrified. Fuel and electricity consumption is reduced by 15 percent instead of 35 percent between 2017 and 2040; (ii) rail: unchanged operating costs compared to current (2017) costs; (iii) maritime: same assumptions as MOSEL 1. Within MOSEL 2, two additional variants have been developed: MOSEL 2 + lower growth, which assumes a 50 percent lower growth of freight transport demand than the Swedish Transport Administration’s forecast, and MOSEL 2 + 74-tonne trucks, which assumes that trucks with a total weight of up to 74 tonnes (instead of 64 tonnes) can be used on larger roads in Sweden. In all other regards, these variants assume the same developments as in the MOSEL 2-forecast.
Given the conditions that are assumed in the forecasts, the amount of freight tonne-kilometres is calculated to increase by between 31 and 53 percent between 2017 and 2040. The increase is generally largest for maritime transport, followed by road transport and smallest for rail transport. An important explanation for the increased share of maritime transport in the forecasts is the Swedish Transport Administration’s assumption of a large increase in international transport volumes and bulk transport volumes, rather than having to do with increased competitiveness of maritime transport compared to other modes. Despite the large increase of freight tonne-kilometres, emissions of greenhouse gases are calculated to decrease by 50 to 60 percent.
The assumed technological development is thus calculated to be able to carry the forecasted growth in tonne-kilometres, given a high rate of biofuel blending. The calculated results indicate that the
technological development in the road freight sector will bring average greenhouse gas emissions per tonne-kilometre closer to the average emission factor for maritime transport in 2040. Assuming a high rate of biofuel blending, a high rate of electrification and a large share of alternative fuels in maritime transport, limiting the growth in freight transport demand until 2040 will not be as important, though a growth reduction naturally contributes towards reducing emissions.
According to the calculated results, greenhouse gas emissions from domestic freight transport can be reduced by 60 percent at most between 2010 and 2030. This means that the freight transport segment cannot achieve its share of emissions reductions to reach the objective of a 70 percent reduction of domestic transports that is the target for all domestic transports in Sweden, meaning that the emissions reduction in passenger transport needs to be greater than 70 percent for the objective to be reached. Emissions of nitrogen oxides, which are primarily caused by maritime transport, are expected to reduce by between 60 and 75 percent. This development is caused in part by the International Maritime Organization’s requirements for new vessels, which stipulate stricter limits on nitrogen emissions. Another part is an increased use of liquid natural gas (LNG). Emissions of sulphur
dioxides, which are also primarily related to maritime transport, are primarily affected by the usage of
different fuels. The emissions are calculated to increase by 50 percent in the Swedish Transport Administration’s forecast (which does not assume alternative fuel usage or efficiency improvements in maritime transport) and reduce by between 41 and 50 percent in the MOSEL-forecasts. The emissions of volatile organic compounds are calculated to increase in all forecasts (8 to 30 percent) except in the scenario where 50 percent lower freight transport demand growth is assumed. In the latter scenario, a three percent reduction is calculated.
The collected emissions of particulate matter (from exhaust and tyre/road wear) are calculated to increase by between 13 and 33 percent in all forecasts except in the low-growth scenario. In the latter scenario, a four percent reduction is calculated. For road and maritime transport, the amount of exhaust particles is reduced due to a transition to cleaner trucks (higher Euro classes), increased electrification and an increased use of alternative marine fuels. The bulk of particulate matter
emissions is however made up of wear particles, which increase in all scenarios due to increased road freight traffic.
Effects of policy instruments to promote a modal shift
Two hypothetical policy instruments for a modal shift have been studied. First, the introduction of an “Ecobonus +”, which reduces the transfer costs in Swedish ports and railway terminals by 30 percent. Second, a road wear tax on trucks on the Swedish road network of up to 1,32 SEK per vehicle
kilometre. The effects of the policy instruments have been calculated both for current conditions (2017) and in three forecasts for 2040: the Swedish Transport Administration’s and MOSEL 1 and 2. Both policy instruments make the use of rail and maritime transport more attractive and are calculated to generate the expected/desired redistribution of freight modal split in tonne-kilometres.
Introducing the modal shift policies today (2017) would lead to relatively large reductions of greenhouse gases (1,9 and 3 percent respectively). If the policies were introduced in the Swedish Transport Administration’s forecast for 2040 however, the effect in terms of greenhouse gases would be an increase of 1,8 and 0,6 percent, respectively. In the MOSEL 2-forecast, the policies would lead to reductions of greenhouse gases, but only by 0,1 and 0,7 percent. In the MOSEL 1-forecast, the introduction of Ecobonus+ would lead to an increase of greenhouse gases by 0,6 percent while a road wear tax would lead to a reduction of 0,1 percent. Using modal shift policy instruments to achieve greenhouse gas reductions is therefore calculated to achieve worse results, in some cases even counterproductive results, in the forecasts for 2040. If road freight transport is electrified, made more efficient and subject to biofuel blending to the extent that is assumed in the forecasts, maritime transport needs to achieve similar improvements in order for a modal shift to be desirable from a
climate perspective by 2040. Shifting freight volumes to rail will still be beneficial in terms of climate impact, but the effects will not be as large as today.
Both Ecobonus+ and the road wear tax policies are calculated to contribute positively to the realization of Swedens climate objective for 2030. The reduction of greenhouse gases is calculated to be around respectively 0,6 and 1,2 percentage points higher if the Ecobonus+ or the road wear tax are introduced. In total, the calculated greenhouse gas emissions can at most be reduced by 59 percent (in the MOSEL 1-forecast). The policies thus represent a contribution, but do not lead to the fulfillment of the climate objective for the freight transport segment.
Both policy instruments are calculated to lead to reduced emissions of particulate matter, which contributes to the fulfillment of the environmental quality objective Clean air. The reduction is expected to be between 1,1 and 4,3 percent. The explanation is that the amount of wear particles is reduced when the amount of road freight tonne-kilometres is reduced. In all calculations, the introduction of the policies is however expected to lead to greater emissions of nitrogen oxides, sulphur dioxides and volatile organic compounds.
Policy instruments for the fulfillment of environmental quality objectives
Our analyses show that policy instruments designed to promote a modal shift of freight transport from road to rail and sea are not effective with regard to all environmental quality objectives. Policies for a modal shift are primarily effective for reducing wear particles from road traffic but might also have positive effects in terms of climate impact. The reduction of greenhouse gases which can be achieved in 2040 is calculated to be lower than the corresponding impact of policies being introduced today. The effect that can be realized is naturally affected by the extent to which the maritime and road transport sectors are successful in enhancing transport efficiency and increase their use of electricity and alternative fuels. Regarding other environmental quality objectives, the policy instruments for a modal shift are calculated to have negative impacts.
A modal shift of freight transport from road to rail has a large potential to reduce the freight transport sector’s emissions to air, even with the assumptions made for the road transport sector’s development until 2040. Even assuming a 70 percent rate of biofuel blending, road transport is calculated to cause 5,5 times higher emissions of greenhouse gases per tonne-kilometre compared to rail. Today, the greenhouse gas emissions per tonne-kilometre is calculated to be 32 times higher for road compared to rail. However, it is difficult to assess the extent to which rail freight transport can be increased, due to capacity problems in the Swedish rail network. In this regard, it is important to further investigate the possibilities of better utilizing the existing railway capacity.
Concerning maritime transport, policies for a modal shift would have to be combined with policies which incentivize the transition to alternative fuels and expedite investments in new vessels or retrofits in order to contribute positively to several of the stated objectives. This is primarily important in relation to the environmental quality objectives “Natural acidification only” and “Zero
Förord
Projekt MOSEL (Modal shift for an environmental lift) finansieras av Naturvårdsverket och
genomförs av VTI och Göteborgs universitet. Denna rapport analyserar hur styrmedel som ska främja överflyttningen av godstransporter från väg till järnväg och sjöfart kan minska godstransporternas utsläpp till luft. Utöver denna rapport levererar MOSEL-projektet tre working papers som analyserar olika överflyttningsstyrmedlen ur olika perspektiv och en sammanfattande rapport som kommer att publiceras i Naturvårdsverkets rapportserie. MOSEL-projektet pågår sedan 2018 och avslutas vid halvårsskiftet 2021.
Denna rapport har tagits fram av Magnus Johansson, Kristina Holmgren och Inge Vierth (samtliga på VTI, Kristina arbetar på RISE sedan 1 april 2021). Magnus Johansson har genomfört simuleringarna med den nationella godstransportmodellen Samgods. Kristina Holmgren har bidragit med kunskap om förväntade effektiviseringar och byten till miljövänligare energibärare. Inge Vierth har varit
projektledare. Författarna tackar även Nina Svensson (VTI), Magnus Swahn (NTM) och Veronica Eklund (SCB) för deras bidrag i beräkningen av fordonsspecifika emissionsfaktorer.
Stockholm, juni 2021
Inge Vierth Projektledare
Granskare/Examiner
Jonas Westin, Umeå Universitet.
De slutsatser och rekommendationer som uttrycks är författarens/författarnas egna och speglar inte nödvändigtvis myndigheten VTI:s uppfattning./The conclusions and recommendations in the report are those of the author(s) and do not necessarily reflect the views of VTI as a government agency.
Innehållsförteckning
Publikationsuppgifter – Publication Information ...5
Kort sammanfattning ...6 Abstract ...7 Sammanfattning ...8 Summary ...11 Förord ...14 1. Inledning ...16
2. Bakgrund och upplägg ...19
2.1. Transportarbetets och utsläppens fördelning på trafikslagen idag ...19
2.2. Antaganden bakom studerade godstransportprognoser ...19
2.3. Analys i två steg ...24
3. Metod och modell ...25
3.1. Godstransportmodellen Samgods ...25
3.1.1. Fordon och driftskostnader i Samgodsmodellens nuläge (2017) ...26
3.2. Beräkning av utsläpp – emissionsfaktorer 2017, 2030 och 2040 ...29
3.3. Framtagande av alternativa prognoser 2030 och 2040 ...36
3.3.1. Framtida godstransportefterfrågan ...36
3.3.2. Antaganden om effektivisering av fordon och byte av energibärare och bränslen ...37
3.3.3. Antaganden angående fordonspriser ...49
4. Transportarbete och utsläpp i olika basprognoser ...51
4.1. Effekter på transportarbete ...51
4.2. Effekter på utsläpp ...55
4.2.1. Utsläpp av växthusgaser ...55
4.2.2. Utsläpp av kväveoxid ...59
4.2.3. Utsläpp av svaveldioxid ...60
4.2.4. Utsläpp av lättflyktiga organiska föreningar ...61
4.2.5. Utsläpp av partiklar ...62
4.3. Diskussion basprognoser ...63
5. Klimat- och miljöeffekter av styrmedel för överflyttning ...65
5.1. Effekter på transportarbetet ...66
5.2. Effekter på utsläpp ...68
5.3. Diskussion styrmedel ...71
6. Diskussion och slutsatser ...73
Referenser ...78
1.
Inledning
Transporternas direkta utsläpp till luft påverkar både klimatet och miljön, klimatet genom
växthusgasutsläpp och miljön genom utsläpp av försurande, gödande och ozonbildande ämnen. För att hantera utsläppen fastställde riksdagen 1999, genom ett antal nationella miljökvalitetsmål, de riktlinjer som ska gälla för en hållbar utveckling. De som berörs i denna studie är Begränsad klimatpåverkan,
Frisk luft, Ingen övergödning och Bara naturlig försurning.
Inom godstransportsegmentet i Sverige står väg- och sjötransporter för nästan samtliga
växthusgasutsläpp (utsläpp av koldioxidekvivalenter (CO2e)). Järnvägstransporterna är i huvudsak eldrivna och har därför mycket låga växthusgasutsläpp.1 Miljökvalitetsmålet Begränsad
klimatpåverkan stipulerar att utsläppen av växthusgaser från inrikes transporter (exklusive flyg) ska
vara 70 procent lägre 2030 jämfört med 2010 och som ett övergripande etappmål anges att Sverige år 2045 inte ska ha några nettoutsläpp av växthusgaser till atmosfären, (Regeringen, 2017).
För de övriga tre miljökvalitetsmålen finns inte samma allmänt kända nationella mål. Vägtransporter ger framför allt upphov till utsläpp av kväveoxider (NOX), kolväten, flyktiga organiska föroreningar (HC/VOC) samt avgas- och slitagepartiklar (PM 2.5 och PM10)) och sjötransporter till utsläpp av kväveoxid (NOX), svaveldioxid (SO2), koldioxid (CO2) och avgaspartiklar. Järnvägstransporter ger upphov till mycket låga utsläpp av avgaser och slitagepartiklar. Målet Frisk luft är antaget av Sveriges regering och bygger på att ”luften ska vara så ren att människors hälsa, samt djur, växter och
kulturvärden inte skadas”. Luftkvaliteten utomhus regleras genom EU:s miljökvalitetsnormer (Luftkvalitetsförordning, 2010). Normerna för kvävedioxid (NO2) överskrids i nuläget i flera tätorter och för PM10 överskrids värdet i en tätort; luftkvaliteten påverkas även negativt av tätortsnära hamnar, (Naturvårdsverket , 2019). Den största antropogena källan av kväve är jordbruk, men en del kommer också via atmosfärisk transport från sjötransporternas NOX-utsläpp. För målet Ingen övergödning finns fyra preciseringar som avser havet, landmiljön, sjö- och vattendrag och grundvatten. Eldning med svavelhaltiga bränslen, som används framför allt i sjöfarten, ger utsläpp av svaveldioxid (SO2) som omvandlas till svavelsyra som vid nedfall ger upphov till försurning. Avseende målet Bara naturlig
försurning finns fyra preciseringar som avser atmosfäriskt nedfall, påverkan på skogsbruk, försurat
sjö- och vattendrag och mark. EU:s takdirektiv om minskning av nationella utsläpp av vissa
luftföroreningar, innehåller sedan december 2016 nya detaljer och bestämmelser som medlemsstaterna ska genomföra (EU 2016/2284). Sverige har åtagit sig att minska utsläppen av SO2, NOX, flyktiga organiska ämnen exklusive meta (NMVOC), ammoniak (NH3) och PM2.5 (Regeringen, 2019), och klarar taken 2020 och 2030 förutom för NOX ochNH3 (Naturvårdsverket, 2021).
Generellt kan miljökvalitetskvalitetsmålen för transportsektorn nås genom en förbättrad transport- och/eller energieffektivitet, byte till miljövänligare energibärare, överflyttning till mer miljövänliga trafikslag samt en reduktion av transportefterfrågan. I MOSEL-projektet (Modal shift for an environmental lift) ligger tyngdpunkten på godstransporter och överflyttningen från väg till järnväg och sjöfart. Bakgrunden är att järnvägstransporter och vattenburna transporter kan antas utföra samma transportarbete med en lägre energiförbrukning och/eller lägre utsläpp till luft.
I EU:s Vitbok ”Färdplan för ett gemensamt europeiskt transportområde – ett konkurrenskraftigt och resurseffektivt transportsystem” finns en målsättning att till 2030 föra över 30 procent av de långväga (över 300 km) godstransporterna som nu går på väg till järnväg eller vattenburna transporter. Till 2050 ska mer än 50 procent av dessa transporter vara flyttade till järnväg och sjö (European Commission, 2011). Sverige har inte motsvarande kvantitativa överflyttningsmål, men den Nationella
Godstransportstrategin ska bidra till att de transportpolitiska målen nås, stärka näringslivets konkurrenskraft och främja en överflyttning av godstransporter från väg till järnväg och sjöfart,
1 I denna rapport beaktas endast direkta utsläpp från användning av fordon. Utsläpp från produktion av el eller
(Regeringskansliet, 2018). Trafikverket har tagit en Färdplan för överflyttning av godstransporter
från väg till järnväg och sjöfart (Trafikverket, 2020a); i samband med infrastrukturplaneringen
konstateras dock att ”Vägtransporter kommer fortsatt vara viktiga för att upprätthålla tillgängligheten i hela landet och för att transportera gods där sjöfart eller järnväg inte är ett alternativ”, (Trafikverket, 2020b), s.30. Både på EU- och nationell nivå implementeras också styrmedel som ska effektivisera lastbilstransporterna och/eller minska deras utsläpp till luft. Ett exempel i Sverige är planen att utöka andelen statliga vägar som tillåter trafik med lastbilar med max 74 ton i stället för max 64 ton totalvikt, (Trafikverket, 2020c). Ett exempel på EU-nivå är förordningen som reglerar att CO2 -utsläppen från nya tunga fordon ska minskas med 15 procent till 2025 och med 30 procent till 2030 jämfört med referensperioden 1 juli 2019 - 30 juni 2020, (EU 2019/1242, 2019).
Syftet med denna rapport är att studera hur styrmedel som kan främja överflyttningen av långväga godstransporter med start och/eller mål i Sverige från väg till järnväg och sjöfart påverkar
transportarbetets fördelning på de olika trafikslagen och deras direkta utsläpp av CO2e, NOX, SO2, HC/VOC och PM till luft på Sveriges territorium.2 Även huruvida klimatmålen förväntas uppnås analyseras. Målsättningen är i första hand att kunna redovisa procentuella effekter på transportarbete och utsläppsnivåer och inte exakta absoluta värden. Absoluta nivåer redovisas för att tydliggöra storleksordningar på olika utsläpp och för att kunna jämföra mängden utsläpp från respektive trafikslag. Kostnadsnyttoanalyser ingår inte i projektet, men skulle kunna vara en del av en kompletterande analys. Denna rapport är en av fem leveranser från MOSEL-projektet. Övriga leveranser är:
• Takman, J. and M Gonzalez-Aregall. A review of policy instruments to promote freight modal shift in Europe: evidence from evaluations. (Forthcoming VTI working paper)
• Björk, L. and I Vierth. Potential for freight modal shift in Sweden (Forthcoming VTI working paper)
• Gonzalez-Aregall, M., Cullinane, K. and Vierth, I. (2021) A review of port initiatives to promote freight modal shift in Europe: Evidence from port governance systems Sustainability 2021, 13(11), 5907; https://doi.org/10.3390/su13115907
• Modal shift for an environmental lift? MOSEL-slutrapport, I Vierth och L Björk (kommande Naturvårdsverket rapport)
I kapitel 2 presenteras utgångspunkterna och de planerade analyserna översiktligt.
I kapitel 3 följer en detaljerad beskrivning av de tillämpade metoderna och indata. Den nationella godstransportmodellen Samgods används för att beräkna effekter på transportarbetet och dess
fördelning på de olika trafikslagen i nuläget (2017) och i basprognoser för kommande år (se kapitel 4) samt vid implementeringen av styrmedel som ska främja överflyttningen från väg till järnväg och sjöfart (se kapitel 5). Baserat på resultaten i tonkilometer beräknas hur mycket CO2e, NOX, SO2, HC/VOC och PM-utsläpp de betraktade godstransporterna ger upphov till. Transportkostnader och emissionsfaktorer anges för Samgodsmodellens olika fordons- och fartygstyper. Utsläpp i hamnar och terminaler inkluderas inte. Läsare som inte är intresserade i detaljerade antaganden och beräkningar kan hoppa över detta kapitel.
I kapitel 4 presenteras resultat i form av transportarbete och utsläpp av CO2e, NOX, SO2, HC/VOC och PM per trafikslag och totalt i olika basprognoser jämfört med nuläget 2017, därutöver diskuteras huruvida de uppsatta klimatmålen uppnås. Bidraget till klimatmålet för inrikes transporter (exkl. flyg) både för 2030 och 2040.
2 Effekter på havsmiljön av att flytta över godstransporter från väg till sjöfart, som beskrivs i (Hassellöv,
I kapitel 5 analyseras hur styrmedel som ska främja överflyttningen från väg till järnväg och sjöfart påverkar transportarbetet och utsläppen per trafikslag och totalt om de införs i idag (studerat mot Samgodsmodellens basår 2017) eller i framtiden (studerat mot de prognosscenarier som tagits fram för år 2030 och 2040).
2.
Bakgrund och upplägg
I följande avsnitt redovisas den bakgrund mot vilken projektet tagit sin form och hur denna bakgrund format upplägget för studien.
2.1. Transportarbetets och utsläppens fördelning på trafikslagen idag
År 2017 stod vägtransporter för cirka 48 procent av godstransportarbetet på svenskt territorium, se Tabell 1. Järnvägstransporter stod för cirka 19 procent och sjötransporter för cirka 33 procent.
Vägtransporterna gav, enligt statistiken, upphov till utsläpp av 3,3 miljoner ton koldioxidekvivalenter, eller 76 procent av de totala växthusgasutsläppen från inrikes godstransporter. Järnvägstransporterna stod för cirka 1 procent och sjötransporterna för cirka 23 procent. Hur utsläppen från godstransporter med sjöfart har beräknats beskrivs i avsnitt 3.2. De genomsnittliga växthusgasutsläppen per
tonkilometer var därmed högst för vägtransporterna (0,0648 g per tonkilometer), näst högst (0,0286 g per tonkilometer) för sjötransporterna och lägst för järnvägstransporterna (0,0020g per tonkilometer), se Tabell 2.
Tabell 1. Transportarbete (inrikes och utrikes) samt utsläpp till luft på Sveriges territorium (för sjöfarten är utsläppen som kan kopplas till godstransporter beräknade i enlighet med avsnitt 3.2).
Trafikslag (miljarder) Tonkm (kton) CO2e (ton) NOX (ton) SO2 HC/VOC (ton) Avgas-PM (ton)
Väg 51,5 3 337 11 611 8,2 266,6 251,7
Järnväg 20,8 42 497 0,1 40,9 19,1
Sjöfart 35,6 1 017 23 346 634,6 951,8 317,3
Totalt 107,9 4 396 35 454 643,9 1 259,3 588,1
Källor: (Trafikanalys, 2021), (SCB, 2021a), (SCB, 2021b), egna beräkningar för godstrafikens andel av sjöfartens utsläpp.
Tabell 2. Genomsnittliga emissionsfaktorer per trafikslag 2017. Trafikslag (kg/tkm) CO2e (g/tkm) NOX (g/tkm) SO2 HC/VOC (g/tkm) Avgas-PM (g/tkm)
Väg 0,065 0,226 0,0002 0,005 0,0049
Järnväg 0,002 0,024 0,0000 0,002 0,0009
Sjöfart 0,029 0,656 0,0178 0,027 0,0089
Totalt 0,041 0,329 0,0060 0,012 0,0054
Beräknade växthusgasutsläpp per tonkilometer är lägre för sjötransporter än för vägtransporter eftersom sjöfarten är mer energieffektiv. Utsläppen av SO2, NOX, HC/VOC och avgaspartiklar per tonkilometer beräknas dock genomgående högre för sjötransporter än för vägtransporter. Detta förklaras av att det har funnits successivt skärpta utsläppskrav för nya lastbilar i form av miljöklasser (Euroklasser) sedan över 30 år (EU, 1987) och att motsvarande regleringar för fartyg och sjöfartens bränslen har implementerats mycket senare. IMO:s skarpare krav för svavelinnehåll i bränslen, framför allt inom det utpekade Sulphur emission control areas där Östersjön och Nordsjön ingår, gäller sedan 2015. Skarpare krav för utsläpp av kväveoxider gäller från och med 2021, (IMO, 2021). De i tabellen angivna utsläppsnivåerna för järnväg avser dieseldrivna person- och godståg. Med hänsyn till att järnvägens utsläpp är så pass mycket lägre än de utsläpp som väg- och sjötransporter ger upphov till antas nedan, för enkelhetens skull, noll utsläpp från godstransporter på järnväg.
2.2. Antaganden bakom studerade godstransportprognoser
Den ursprungliga planen i detta projekt var att testa styrmedel mot Trafikverkets basprognos för godstransporter 2030 (Trafikverket, 2015). Denna prognos var uppbyggd med beaktande av implementerade och beslutade styrmedel samt påbörjade och beslutade infrastrukturåtgärder som
enligt plan skulle vara färdiga innan 2030. År 2020 publicerade emellertid Trafikverket nya basprognoser för person- och godstransporter för år 2040 som, till skillnad från tidigare prognoser, utgår ifrån att klimatmålen 2030 och 2045 uppnås. I regeringens uppdrag till Trafikverket att ta fram inriktningsunderlag till infrastrukturpropositionen angavs att prognosen ska ”baseras på ett scenario
som innehåller redan beslutade och aviserade styrmedel och åtgärder inom transportsektorn, samt därtill antaganden om ytterligare styrmedel och åtgärder som hållbart och kostnadseffektivt leder till att växthusgasutsläppen från inrikes transporter (utom inrikes luftfart) minskar med minst 70 procent senast år 2030 jämfört med år 2010 och bidrar till att Sverige senast år 2045 inte har några
nettoutsläpp av växthusgaser till atmosfären. … De ytterligare styrmedel och åtgärder som antas för att nå klimatmålen förutsätts ta rimlig hänsyn till möjligheterna att nå andra samhällsmål”,
(Regeringen , 2020).
Trafikverkets val av prognosår 2040 styrs av infrastrukturplaneringen och prognosåret i
Långtidsutredningen.3 Inom ramen för kompletterande analyser, kopplade till Trafikverkets nya godstransportprognos till 2040, (Trafikverket, 2020h) har Trafikverket beräknat att
växthusgasutsläppen från hela vägtrafiken - lätta fordon, tunga lastbilar och bussar – kan minska med cirka 90 procent till 2040 och med cirka 70 procent till 2030 om deras ”Scenario B” förutsätts. ”Scenario B” skiljer sig jämfört med ett ”Scenario A” (som utgår ifrån beslutade styrmedel) på följande punkter; 1) att det införs ett förstärkt bonus-malussystem, vilket har tolkats som en CO2 -reduktion med 50 procent från år 2021 till 2030 för nya personbilar och 30 procents -reduktion för nya tunga lastbilar mellan år 2019 och 2030 och 2) att reduktionsplikten utökas så att klimatmålen bedöms kunna nås. Trafikverkets ”Scenario B” tar inte hänsyn till någon begränsning av tillgången till
biodrivmedel.
För de tunga lastbilarna som år 2010 stod för cirka en fjärdedel av hela vägtransportsektorns växthusgasutsläpp har Trafikverket har inte gjort specifika utsläppsberäkningar till 2040.
Förutsättningarna enligt ”Scenario B” antas i princip kunna uppnås i Trafikverkets basprognos för
godstransporter 2040 (Trafikverket, 2020d).4,5 Basprognosen innefattar styrmedel, åtgärder och antaganden om den tekniska utvecklingen för fordon, men endast för vägtransportsektorn. Detta antas
leda till att 30 procent av den tunga trafikens trafikarbete kan utföras med eldrift 2040 och att dieseln till 70 procent består av biodrivmedel till följd av reduktionsplikten. Ingen begränsning för andelen eller tillgången på el och biodrivmedel antas.
För att uppnå klimatmålen enligt ”Scenario B” antas enligt Trafikverket (2020e) att
energianvändningen för hela vägtransportsektorn (person- och godstransporter) ökar till 12 TWh el, 22 TWh biodrivmedel och 7 TWh fossila drivmedel till 2040, vidare innebär prognosen att
biodrivmedelsanvändningen behöver öka från dagens 20TWh (2020)6 TWh till 29 TWh (2030) (Trafikverket, 2020g). Det innebär alltså att biodrivmedelsanvändningen skulle behöva öka med cirka 10 TWh de närmsta tio åren. Se Tabell 3. Idag är den inhemska produktionen av biogas cirka 2 TWh och det finns en produktionskapacitet för biodrivmedel (utöver biogasen) om cirka 6 TWh. Merparten av de använda biodrivmedlen är importerade och cirka 80 procent av de flytande biodrivmedlen (exklusive biogas) baseras på utländsk råvara, (Energimyndigheten, 2021c). (Energimyndigheten, 2021c) uppskattar att man skulle kunna producera totalt sett cirka 30 TWh biodrivmedel år 2030, men det skulle kräva omfattande utbyggnad av produktionskapaciteten på mycket kort tid.
3 Se s.14 i prognosrapporten (Trafikverket, 2020d).
4 Muntlig information från Carsten Sachse, Trafikverket 2021-02-18.
5 På sidan 12 i (Trafikverket, 2020d) anges att ”miljömålen för transportområdet” ska nås; vi utgår ifrån att det
ska vara ”klimatmålen”
Tabell 3. Prognosticerad behov av biodrivmedel och el i transportsektorn för att uppnå klimatmålen (TWh), enligt scenario B (Trafikverket, 2020h).
2020 2030 2040 Biodrivmedel i inrikes transporter 20 29 22
El i transportsektorn 3,1 5 12
När det gäller elanvändningen i inrikes transportsektorn är den idag (2020) cirka 3,1 TWh och Trafikverkets scenario B som innebär uppfyllandet av klimatmålen innebär en ökning om cirka 9 TWh. Se Tabell 3. Det ökade elbehovet kan ses som begränsat i förhållande till den totala
energianvändningen i Sverige som under perioden 1985 till 2020 har varierat mellan 120 och 140 TWh årligen. Dock pågår även en omfattande elektrifiering av t.ex. industrisektorn. Sverige har sedan 2011 varje år nettoexporterat el, även om el importeras under vissa tidpunkter. Exporten har varit i storleksordningen 10 till 25 TWh årligen de senaste åren. Den inhemska elproduktionen uppgår årligen till cirka 150 till 160 TWh, (Energimyndigheten, 2021b)
En energieffektivisering för de tunga lastbilarna (över 3,5 ton) om 35 procent antas i scenario B motsvarande en reduktion i bränsleförbrukningen per fordonskilometer på 35 procent mellan 2017 och 2040. Förutsättningarna för elektrifiering bedöms variera över lastbilars storlek (Trafikverket, 2020e) vilket gör att de distansberoende kostnaderna för lastbilar under 25 ton i totalvikt bedöms kunna vara fem till tolv procent lägre 2040 jämfört med 2017 (i fasta priser). I det tyngre segmentet där
elektrifieringen inte bedöms komma lika lång bedöms de distansberoende kostnaderna kunna bli fyra till åtta procent högre 2040 (i fasta priser) på grund av att biodrivmedlen förväntas driva upp
kostnaden för diesel. Trafikverket behandlar inte trafikslagen lika, utan fokuserar framför allt på utvecklingen inom vägtransportsektorn.
För järnvägs- och sjötransporter antas i Trafikverkets basprognos för 2040 inga effektiviseringar, detta trots vissa beslutade styrmedel och trots att inriktningsunderlaget (Trafikverket, 2020b) understryker att det är viktigt att godstransporter med alla trafikslag blir mer kostnadseffektiva. Vidare antas samma bränslemix trots en pågående ökning av förnybara bränslen inom sjöfarten. För sjöfart innebär detta att de distansberoende kostnaderna i fasta priser ökar med knappt 35 procent (i fasta priser), framför allt beroende på att bränslepriserna antas öka. För järnväg beräknas högre banavgifter samt ökade elpriser leda till cirka 64 procent högre kostnader per kilometer. I de prognoser som tas fram inom MOSEL revideras antagandena gällande både järnväg och sjöfart. Även för vägtrafiken antas alternativ till Trafikverkets prognos.
Både för att behandla alla trafikslag lika med avseende på beslutade styrmedel och den förväntade tekniska utvecklingen och för att bredda analysmöjligheterna har MOSEL-projektet tagit fram egna basprognoser för 2030 och 2040 som baseras på antaganden om att det sker energieffektiviseringar och/eller en övergång till el, biobränslen samt andra alternativa marina bränslen7 även för järnväg och sjöfart. De prognoser som har beaktats är följande:
Basprognos TRV (2040) motsvarar Trafikverkets basprognos som beskrivs i (Trafikverket, 2020d),
denna prognos replikeras helt och hållet. Prognosen utgår ifrån ”Nuläget 2017”.
Basprognos MOSEL 1 (2040) utgår i princip ifrån samma förutsättningar som Trafikverkets
basprognos 2040 för vägtrafiken; en skillnad utgörs av att den 35 procentiga effektiviseringen antas gälla även för eldrivna lastbilar. För tågtrafiken antas tio procent lägre elförbrukning och upp till 25 procent lägre bränsleförbrukning för fartyg beroende på fartygssegment. För sjöfarten antas även en
7 Andra alternativa marina bränslen kan vara till exempel LNG (Liquified natural gas), CNF (carbon neutral
ökad användning av alternativa bränslen inom vissa segment, framför allt mindre fartyg och fartyg som går i linjetrafik.
Basprognos MOSEL 2 (2040) antar samma utveckling för sjötrafiken, men utgår ifrån en långsammare
teknikutveckling inom vägtransportsektorn och förutsätter att tio procent (i stället för 30 procent) av vägtransportarbetet går på el och att bränsle- och elförbrukningen minskar med 15 procent (i stället för med 35 procent) mellan 2017 och 2040. Järnväg antas uppnå hälften av effektiviseringen i MOSEL 1. Till MOSEL 2 har två varianter tagits fram.
• Varianten (MOSEL 2 (2040) + lägre tillväxt) antar en 50 procent lägre tillväxt av
godstransportefterfrågan än i Trafikverkets basprognos 2040. Trafikverkets godsprognos 2040 räknar med en 51 procent högre godstransportefterfrågan 2040 jämfört med 2017, vilket motsvarar en årlig tillväxt på 1,8 procent. Detta är högre än den historiska utvecklingen på cirka 1,0 procent per år.8 Den av Trafikverket prognosticerade stora tillväxt av
godstransportefterfrågan och därmed godstransportarbetet har ifrågasatts både för vägtransporter (Kågeson, 2019) och sjötransporter (Lloyd's List Intelligence, 2020)
• Varianten (MOSEL 2 (2040) + 74 ton lastbilar) tillåter att lastbilar med en totalvikt på upp till 74 ton (i stället för 64 ton) är tillåtna på Europavägar och större riksvägar i Sverige.9
En översikt över antaganden för de olika trafikslagen i de olika basprognoserna finns i Tabell 4 nedan. Bakgrunden för de specifika antaganden förklaras i avsnitt 3.3.
Tabell 4. Översikt över antaganden avseende elektrifiering, bränslebyten och effektiviseringar av för de olika trafikslagen i basprognoserna 2040.
Basprognos Väg Järnväg Sjöfart
Trafikverket (2040)
30% elektrifiering Ej relevant Som 2017
70% biodrivmedel Ej relevant 0% biodrivmedel
35% lägre bränsleförbrukning Som 2017 Som 2017
MOSEL 1 (2040)
30% elektrifiering Ej relevant 10% elektrifiering (ropax färjor)
70% biodrivmedel Ej relevant 53% LNG och biodrivmedel
35% lägre bränsleförbrukning Som 2017 Upp till 25% lägre bränsle-förbrukning beroende på fartygssegment enligt IMO (2020)
35% lägre elförbrukning 10% lägre elförbrukning Upp till 25% lägre bränsle-förbrukning beroende på fartygssegment enligt IMO (2020)
MOSEL 2 (2040)
10% elektrifiering Ej relevant 10% elektrifiering (ropax färjor)
70% biodrivmedel Ej relevant 53% LNG och biodrivmedel
15% lägre bränsleförbrukning Som 2017 25% lägre bränsleförbrukning 15% lägre elförbrukning Samma driftskostnad som
2017
Till de basprognoserna som tas fram för 2030, MOSEL 1 (2030) och MOSEL 2 (2030), har godstransportefterfrågan mellan 2017 och 2030 antagits ha samma årliga tillväxttakt som godstransportefterfrågan mellan 2017 och 2040 i Trafikverkets godstransportprognos. Övrig
8 I Trafikverkets motsvarande känslighetsanalys för utvecklingen av godstransportefterfrågan antas en cirka
enprocentig tillväxt per år (i stället för en 1,8-procentig tillväxt per år).
utveckling som effektivisering och inblandning antas vara ungefär till hälften uppfyllda till 2030, se detaljer i avsnitt 3.3.
Antaganden om övriga transportkostnader
Bortsett ifrån antaganden i Tabell 4 utgår MOSEL-basprognoserna 2040 ifrån de transportkostnader och den infrastruktur som används i Trafikverkets basprognos för 2040. Transportkostnaderna
(exklusive skatter och avgifter) 2017 och 2040 motsvarar kostnaderna (i 2017 års prisnivå) som anges i ASEK 7.0 (Trafikverket, 2020f). Energiskatten antas höjas med 79 procent, CO2-skatten med 32 procent och el-skatten med 86 procent till 2040 jämfört med 2017. För väg- och sjötransporternas avgifter antas inga förändringar utöver indexuppräkningarna. Banavgifter antas vara (beroende på tågtyp) 50 till 80 procent högre 2040 än 2017; banavgifterna höjs för att täcka en större del av de infrastrukturrelaterade marginalkostnaderna, (Trafikverket, 2020d). Många kostnader antas vara realt oförändrade mellan 2017 och 2040, men i de fall kostnadsförändringar ska antas enligt ASEK 7.0 har de för basprognoserna MOSEL 1 (2030) och MOSEL 2 (2030) räknats upp enligt en linjär
kostnadsutveckling mellan 2017, 2030 och 2040.
Samgodsmodellen använder kostnader per fordonskilometer som indata; lastfaktorer (ton/fordon) och kostnader per tonkilometer beräknas endogent. Utnyttjandet av skalfördelar modelleras genom att beräknas genom att använda lastbils-, tåg- och fartygstyper av olika storlek.
Antaganden och infrastrukturen
Den i Trafikverkets basprognos för 2040 antagna infrastrukturen bygger på ”Planen för perioden 2018–2029”. När det gäller vägar ingår högre hastigheter på befintliga vägar och nya sträckningar. Några av järnvägsinvesteringarna tillåter trafikeringen av längre tåg; höghastighetsbanorna ingår inte i det för 2040 antagna järnvägsnätet. Sjöfartsprojekten innefattar bland annat förbättringar av farlederna i Luleå, Stockholm och Göteborg och i Södertäljeslussen.10 Utanför Sverige ingår bland annat den fasta förbindelsen över Fehmarn Belt mellan Tyskland och Danmark. I basprognoserna MOSEL 1 (2030) och MOSEL 2 (2030) antas samma infrastruktur som 2040.11
Antaganden om emissionsfaktorer
Genom modellering uppskattas hur stor mängd av följande utsläpp som Samgodsmodellens sex lastbilstyper, elva tågtyper och 22 fartygstyper ger upphov till per tonkilometer CO2e, SO2, NOX, HC/VOC och PM. Växthusgasutsläppen anges i CO2e och innehåller utsläpp av CO2 och metan (CH4). Metanutsläpp uppstår framför allt vid fartygens användning av LNG. Att emissionsfaktorerna relateras till transportarbete (tonkilometer) i stället för trafikarbete (fordonskilometer) följer av att
Samgodsmodellen ger mer stabila resultat för transportarbete. Samgodsmodellen är i huvudsak kalibrerad mot statistik över transportarbete. För vägtrafik har jämförelser gjorts för att undersöka om ett användande av emissionsfaktorer per tonkilometer ger avvikande resultat mot en beräkning som utgår ifrån fordonskilometer. Denna visade att det blev små skillnader i resultat. En jämförelse för järnvägs- och sjötrafik är svårare att genomföra och här är det också vanligt att emissionsfaktorer
10 ”Sjöfartsinvesteringarna har inte kodats in i Samgodsmodellen. Bedömningen har varit att de inte skulle
påverka resultatet eller slutsatserna i rapporten på ett avgörande sätt. Den nya hamnen i Norvik räknas på grund av närheten till Nynäshamn in i denna hamn (som finns med i modellen sedan tidigare)”, (Trafikverket, 2020d), s.32.
11 Anledningen till detta är att det inte funnits tid inom projektet att ta fram en bedömning av
infrastruktursituationen för järnvägstrafiken till 2030 samt göra beräkningar av hur denna alternativa situation påverkar kapaciteten på olika banavsnitt.
anges i förhållande till tonkilometer, se exempelvis Europeiska Kommissionens handbok för externa kostnader12.
2.3. Analys i två steg
Analysen av effekterna av styrmedlen som ska främja överflyttningen från väg till järnväg och sjöfart görs i två steg. I första steget jämförs transportarbetets och utsläppens nivå och fördelning på de olika trafikslagen i olika basprognoser för 2030 och 2040 med nuläget 2017. (Se kapitel 4.) I andra steget studeras effekterna av överflyttningsstyrmedlen på transportarbetets och utsläppens nivå och fördelning på de olika trafikslagen genom att jämföra utfallet med och utan dessa
överflyttningsstyrmedel i nuläget 2017 och basprognoserna 2030 och 2040. (Se kapitel 5.) När det gäller sjöfartens utsläpp begränsas dessa till utsläpp som sker på svenskt territorium alternativt utsläpp från inrikes trafik (mellan svenska hamnar). Detta är en följd av att klimatmålet 2030 gäller för inrikes transporter och att statistiken över transportarbete på sjö tas fram för trafik på svenskt territorium. I Samgodsmodellen kan olika regionala avgränsningar studeras, även transporter på internationellt vatten, men de beräkningar som görs avgränsas till de som gäller för målstyrning och officiell statistik.
3.
Metod och modell
För att kunna studera hur styrmedel ska främja överflyttningen av gods från väg till järnväg och sjöfart och andra styrmedel påverkar utsläpp vid olika antaganden om utveckling av fordon och bränslen, enligt de basprognoser som beskrivits i Tabell 4, används Trafikverkets godstransportmodell Samgods. Följande avsnitt innehåller därför följande:
1) En kort översiktlig beskrivning av Samgodsmodellen.
2) En beskrivning av de fordons- och fartygstyper som ingår i modellen och hur fordonens kostnader per körd kilometer respektive timme har räknats fram i modellens basår 2017. 3) En beskrivning av de emissionsfaktorer som används och hur de har beräknats eller anpassats
för att kunna användas tillsammans med Samgodsmodellens utdata. Utsläpp i hamnar och terminaler beaktas inte i denna rapport.
4) En detaljerad beskrivning av de antaganden som gjorts i de olika basprognoserna för 2040 och hur dessa antaganden påverkar fordons- och fartygstypernas kostnader per körd kilometer respektive körd timme.
De indata som använts för Samgodsmodellens basår 2017 och i Trafikverkets basprognos för 2040 (Trafikverket, 2020d) finns beskrivna i ASEK-rapporten (Trafikverket, 2020f). Innehållet beslutas av Trafikverket medan beslutsunderlagen tas fram med stöd i en samrådsgrupp och ett vetenskapligt råd. ASEK står för Analysmetod och samhällsekonomiska kalkylvärden för transportsektorn.
3.1. Godstransportmodellen Samgods
Samgods är ett modellsystem som tagits fram för trafikslagsövergripande analyser och för att kunna göra trafikprognoser för godstrafik. Modellsystemet ägs av Trafikverket och Sjöfartsverket, men det är Trafikverket som ansvarar för att förvalta och vidareutveckla systemet. Nuvarande modellversion och den version som använts till detta projekt har benämningen 1.2.13
Eftersom Samgods är ett modellverktyg för systemstudier av svenska godstransporter är det särskilt lämpligt att använda för studier av infrastrukturinvesteringar, styrmedel eller omvärldsförändringar som är tillräckligt omfattande för att inverka på balansen mellan trafikslagen. Modellen söker efter optimala transportkedjelösningar för att så kostnadseffektivt som möjligt lösa behovet av transporter mellan svenska kommuner samt mellan svenska kommuner och regioner utomlands. Transportbehovet beräknas utifrån uppgifter om produktion och konsumtion i enligt nationalräkenskaperna,
varuhandelsstatistiken, industrins varuproduktion, industrins insatsförbrukning samt
sysselsättningsstatistik. Funktioner för geografisk fördelning har skattats med hjälp av information från bland annat varuflödesundersökningar. Prisnivån i version 1.2 motsvarar år 2017.
Transportbehovet beräknas som den godsvolym i ton som efterfrågas till transport mellan zonerna i modellen. Beräkningarna som görs i systemets efterfrågemodell tar fram efterfrågematriser för 16 varugrupper för ett basår (2017) och ett prognosår (2040). Till prognosåret används bland annat information om ekonomisk tillväxt från senast tillgänglig Långtidsutredning som tas fram av Finansdepartementet.
I Samgodsmodellens logistikmodul beräknas optimala sändningsstorlekar, sändningsfrekvenser, transportkedjor, val av terminaler och liknande. Valet påverkas av möjligheten till samlastning i terminaler. Logistikmodulen skapar därmed O/D-flöden14 (start- och målpunktsflöden) för fordon med utgångspunkt i P/C-flöden15 mellan företag (relationen mellan produktionsvolymer och efterfrågade
13 Beskrivningar av systemet finns på www.trafikverket.se/Samgods. 14 Origin/destination-flöden.
volymer). I en nätverksmodell beräknas sedan vilka rutter som ger lägst tids- och avståndskostnader för fordonen. Andelen transportarbete (tonkilometer) som produceras av olika fordons- och
fartygstyper påverkas av godstransportefterfrågans fördelning på varugrupper, eftersom grupperna har olika genomsnittliga varuvärden per viktenhet och har mer eller mindre inslag av bulk.
Transportuppläggen görs så att transport- och logistikkostnaderna minimeras på systemnivå. Begränsningar i järnvägskapaciteten hanteras via en särskild modul som vid överbelastning på vissa sträckor söker alternativa transportupplägg som avlastar sträckorna till minsta möjliga
alternativkostnad. Samgodsmodellen beräknar tonkilometer, fordonskilometer och transportkostnader per sändning, länk samt start och -målkommunspar. Modellens basår kalibreras så att modellen med givna efterfrågematriser producerar transportarbete, genomströmning i hamnar och flöden på utvalda stråk som stämmer mot tillgänglig transportstatistik. De kalibreringsfaktorer som används i basåret tillåts även påverka utfallet i de prognoser som tas fram.
3.1.1. Fordon och driftskostnader i Samgodsmodellens nuläge (2017)
Samgodsmodellen har möjlighet att beakta 6 varianter av lastbilsekipage, 11 godstågskonfigurationer och totalt 22 olika fartyg. En central del av det som styr utfallet av en modellberäkning är hur dessa fordonsvarianter kostnadssätts i kronor per körd kilometer samt kostnad per körd timme. Dessa kostnader räknas fram via genomsnittlig bränsleförbrukning, kostnader för drivmedel, förarlöner och andra personalkostnader, inköpspriser, drift- och underhållskostnader, skatter och avgifter med mera. I detta avsnitt presenteras en översikt över de fordon som ingår i modellen och vilka kostnader som används i modellens kalibrerade bas (nuläge) som ska representera situationen år 2017. Samtliga operativa kostnader som används till Trafikverkets nulägesscenario för år 2017 och Trafikverkets prognos till 2040 finns beskrivna i ASEK 7 (Trafikverket, 2020f). Till de alternativa prognoser som tagits fram inom detta projekt (MOSEL 1 och MOSEL 2) görs egna beräkningar av fordonens operativa kostnader. Beräkningarna följer då det upplägg som används av Trafikverket vid beräkning av kostnader till nulägesscenariot 2017 och Trafikverkets prognos till 2040. I Bilaga 1 lämnas därför en detaljerad beskrivning av tillvägagångssättet och det går att från bilagan spåra hur olika
underliggande data, skattade parametrar och antaganden ligger till grund för de fordonskostnader som används.
Väg
De lastbilsvarianter som Samgodsmodellen arbetar med och deras operativa kostnader för basår 2017 finns beskrivna i Tabell 5. De tre minsta varianterna representerar en genomsnittlig konfiguration inom segmenten närområdestrafik, lokal-, respektive regional distribution. Dessa är lastbilar med upp till tre axlar som körs utan släp. Typen Närområdestrafik i Samgodsmodellen fångar inte all godstrafik med lätta lastbilar under 3,5 ton i statistiken, exempelvis post- och paketdistribution. I modellen hanterar denna kategori endast vissa inomkommunala rörelser för uppsamling av gods som rör sig till och från kommuner. De större varianterna ska representera genomsnittliga lastbilsekipage inom segmenten fjärrdistribution, tung transport och extra tung transport. Den extra tunga lastbilen används inte i modellens basår eftersom den inte är tillåten på allmän väg, men används i en av de alternativa prognoser som tas fram till år 2040 (MOSEL 2 + 74 ton).
