KETENANALYSE HYBRIDE RANGEERLOCOMOTIEF; TOEPASSING BIJ RANGEERACTIVITEITEN

Transcriptie

1 KETENANALYSE HYBRIDE RANGEERLOCOMOTIEF; TOEPASSING BIJ RANGEERACTIVITEITEN Reference number 49/DIV/002 Project number N10028 Version : 3.1 Date : Utrecht, Auteur: Jolt Oostra (Alstom Transport BV/Technisch Projectleider) Nagezien door: Christine Wortmann (Primum/adviseur Primum) Erik Bronsvoort (De Groene Draad van Morgen/adviseur) Versie: 3.1 ALSTOM Transport B.V. Alle rechten voorbehouden. Niets mag worden verveelvoudigd, opgeslagen, gebruikt of openbaar gemaakt zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van ALSTOM Transport B.V. Page 1/30

2 VERSIEBEHEER Author Version Date Remarks F. van der Wind Alle J. Oostra Alle Update obv nieuw onderzoek J. Oostra Alle Update obv nieuw onderzoek leverancier batterijen J. Oostra , 3.3, bijlage 2 Update met gebruiksgetallen J. Oostra tbc Introductie Prima H3 en update met Prima H3 gebruiksgetallen S. Porcu Update getallen Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 2/30

3 Table of Content 1 INLEIDING HYBRIDE LOCOMOTIEF DOELSTELLING LEESWIJZER IDENTIFICEREN VAN PARTNERS BINNEN DE WAARDEKETEN VASTSTELLEN SYSTEEMGRENZEN KETENPARTNERS KWANTIFICEREN VAN DE CO 2 -EMISSIES DATAVERZAMELING KARAKTERISATIE METHODE UITGANGSPUNTEN PRODUCTIEFASE GEBRUIKERSFASE RESULTATEN CO 2 -REDUCTIEMOGELIJKHEDEN DISCUSSIE CONCLUSIE BRONVERMELDING BIJLAGE I: DATA UIT SIMAPRO BIJLAGE 2: EVOLUTIE VAN GEBRUIKSGETALLEN Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 3/30

4 1 INLEIDING Alstom Transport is als leverancier van duurzame railoplossingen wereldwijd actief. Met rollend materieel producten zoals metro, tram en trein, en treinbeveiligingssystemen is Alstom Transport een promotor van duurzaam transport en heeft duurzaamheid in haar bedrijfsvoering verankerd. Onze innovatieve, milieuvriendelijke technologieën vormen een benchmark op het gebied van spoortransport. We zetten ons in om de meest energie-efficiënte producten en technologieën met zo laag mogelijk emissie te leveren. Tevens zetten we ons in om onze eigen bedrijfsvoering zo schoon en zuinig mogelijk te maken. Het CO 2 -management systeem van Alstom Transport is sinds 2010 gecertificeerd met een CO 2 -bewust certificaat niveau 4. Onderdeel van deze certificering is het inzicht krijgen in CO 2 -emissies in de waardeketen van het bedrijf en het realiseren van reducties in deze keten door samenwerking met ketenpartners en/of aanpassingen in de producten van Alstom. Dit zijn de zogenaamde Scope 3 emissies. Alstom Transport heeft hiervoor destijds twee onderwerpen gekozen: de vermogenselektronica module en de hybride rangeer locomotief, daarna aangevuld met HESOP, het onderstation dat remenergie vanuit de bovenleiding terugvoedt in het 10 kv/ac net.. De afgelopen jaren is gewerkt aan het verbeteren van deze ketenanalyses door meer onderzoek te doen en is volgens de eisen voor de CO 2 -Prestatieladder versie 2.1 onderzoek gedaan naar de zogenaamde Meest Materiële Emissies in Scope 3 van het GHG-protocol, welke zijn verwerkt in de Memo Alstom Transport MME. Dit document laat zien dat de gebruiksfase van de producten van Alstom de belangrijkste bijdrage levert aan de Scope 3 emissies. 1.1 HYBRIDE LOCOMOTIEF De hybride locomotief is een relatief nieuw product van Alstom, dat langzaam maar zeker aan marktaandeel wint. Sinds de eerste testen in 2009 zijn er inmiddels 11 locomotieven van dit 4-assig type operationeel. Voor de nieuwe ontwikkeling van de 3-assige locomotieven heeft Alstom Transport NL 13 modules geleverd, zijn er 11 in opdracht en worden in de nabije toekomst grotere aantallen verwacht. Toelating van de Prima H3 Loc is afgerond voor een snelheid tot 60 km/u. De volledige toelating van deze locomotieven op het openbare net wordt snel verwacht. Op termijn is de verwachting dat hiervan 20 locomotieven per jaar zullen worden gebouwd. De markt laat dus zien dat deze ontwikkeling niet alleen een CO 2 -besparing oplevert, maar ook een goede investering is voor de vervoerders die de locomotief inzetten. In 2007 heeft Alstom voor het eerst een test uitgevoerd met een nieuw type locomotief die wordt aangedreven door een hybride concept. De daaropvolgende praktijktest die werd uitgevoerd in het Rotterdamse havengebied liet zien dat er een reductie in dieselverbruik en daarmee samenhangende CO 2 -emissies van ongeveer 40% kon worden gerealiseerd in de verbruiksfase. Om een goede vergelijking van de CO 2 -emissies te maken tussen een standaard diesel en een hybride aandrijving is het noodzakelijk om naar de hele levensduur van de locomotief te kijken en niet alleen de emissies in de gebruiksfase te vergelijken. Deze levenscyclus analyse is gedaan in versie 1.0 van deze Ketenanalyse in Sindsdien is er door overleg met ketenpartners en het uitvoeren van metingen tijdens gebruik meer inzicht verkregen in de emissies tijdens de levensduur, wat heeft geleidt tot deze versie 2.0 van de ketenanalyse. De belangrijkste wijziging is de toegenomen Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 4/30

5 kennis over het verbruik van de locomotief. Sinds 2012 zijn er vier hybride locomotieven operationeel op de Mitteldeutsche Eisenbahn en wordt de performance van de locomotieven gemonitord. De resultaten van deze testen zijn meegenomen in de update van deze ketenanalyse. Afbeelding 1: Alstom Hybride locomotieven in kleuren van de Mitteldeutsche Eisenbahn Dit document beschrijft de CO 2 -emissies gedurende de levensduur van de locomotief. Het is een vernieuwde versie van de ketenanalyse die in 2010 is uitgevoerd. In de ketenanalyse 2.0 zijn ten opzichte van versie 1.0 twee belangrijke aanpassingen gedaan, te weten het werkelijke verbruik van de hybride locomotieven op basis van metingen van het verbruik van 4 locomotieven gedurende de periode april december 2012 en de emissies die worden veroorzaakt door de productie van de batterijen, welke een belangrijke component zijn in de productiefase. In versie 2.2 is een volgende locomotief toegevoegd en zijn de verbruikscijfers tot en met maart 2014 opgenomen, terwijl in versie 3 de eerste ervaringsgetallen van de nieuwe Prima H3-loks zijn meegenomen. De uitgevoerde analyses leidde onder andere tot het inzicht dat de batterijen een belangrijke bijdrage leveren aan de CO 2 -uitstoot in de levenscyclus. Er was echter tot nu toe geen goede informatie beschikbaar over de exacte CO 2 - uitstoot van de batterijen en de mogelijkheden om deze terug te dringen. Alstom Transport heeft daarom besloten om samen met de leverancier te werken aan het verbeteren van het inzicht in CO 2 -emissies van batterijen gedurende de levensduur. Hiermee zijn sinds begin 2013 al enkele stappen gemaakt, wat heeft geleid tot een update van de ketenanalyse tot versie 2.1 om de nieuwe informatie te verwerken in de analyse. De ketenanalyse versie 2.1 is net als versie 1.0 en 2.0 in samenwerking met duurzaamheidsadviesbureau Primum opgesteld. De aanpassing naar versie 2.2 is door Alstom gedaan, op basis van getallen, die door MEG zijn aangeleverd. Versie 3.0 is aangepast met de eerste resultaten ten aanzien van de brandstofbesparing, die tot nu met de Prima H3-locomotieven door eindklanten zijn gerapporteerd. 1.2 DOELSTELLING De doelstelling van deze ketenanalyse is het verhogen van het inzicht in de CO 2 -uitstoot binnen de waardeketen van Alstom Transport. Met deze kennis kan vervolgens worden gewerkt aan het reduceren van CO 2 -emissies binnen de keten. Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 5/30

6 De doelgroep van deze ketenanalyse bestaat uit Alstom Transport alsmede sectorgenoten die vanuit hun vergelijkbare activiteiten ook vergelijkbare CO 2 -emissies veroorzaken binnen de keten. 1.3 LEESWIJZER Volgens het GHG-protocol dient een ketenanalyse de volgende stappen te doorlopen [GHG, 2004]: 1. Beschrijving van de waardeketen 2. Bepalen van relevante scope 3 emissie categorieën 3. Identificeren van de partners binnen de waardeketen 4. Kwantificeren van de scope 3 emissies Stap 1 en 2 zijn beschreven in de Memo MME en worden niet verder behandelt in dit document. Stappen 3 en 4 zijn hieronder terug te vinden. Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 6/30

7 2 IDENTIFICEREN VAN PARTNERS BINNEN DE WAARDEKETEN Ten eerste worden de systeemgrenzen vastgesteld om duidelijk te maken welke processen wel en niet meegenomen worden binnen de analyse. Hierna worden de activiteiten en de partners geïdentificeerd. 2.1 VASTSTELLEN SYSTEEMGRENZEN De hybride rangeerlocomotief wordt in de ketenanalyse vergeleken met een reguliere rangeerlocomotief. In een vergelijkende LCA is het van belang de verschillen tussen de twee producten te identificeren en te wegen. De onderdelen van de twee producten die gelijke orde grote zijn kunnen buiten beschouwing worden gelaten, dit heet stroomlijnen (Brask Klapwijk et al, 2009). Een hybride rangeerlocomotief wordt op dit moment vervaardigd uit een bestaande 4-asige rangeerlocomotief tijdens het grootschalig onderhoud wat plaatsvindt na 40 jaar dienst. De rangeerlocomotief zal na dit grootschalig onderhoud nog 20 jaar dienst te doen. Tijdens de onderhoudsbeurt wordt de rangeerlocomotief omgebouwd tot een hybride rangeerlocomotief. De 4-assige hybride rangeerlocomotief maakt gebruik van dezelfde chassis. De chassis zal derhalve niet worden meegenomen binnen de systeemgrenzen. Tabel 2 presenteert de onderdelen die verschillend zijn tussen de twee typen locomotieven. Hybride locomotief: 4-asser resp. 3-asser Kleine dieselmotor (200 kw) idem (350 kw) Batterijen idem Kleine tandwielkast + 2 elektromotoren /3 elektromotoren + 3 tandwielkasten (1 per as) Rangeerlocomotief Grote dieselmotor ( kw) Grote tandwielkast Ballast Ballast 1 brandstof tank à 1500/2000 l 2 brandstof tanks à 1500 l Aux supply module Aux supply module Tabel 2 De verschillen tussen de hybride locomotief en de rangeerlocomotief In een interview met Alstom Transport is aangegeven dat de batterijen en de dieselmotoren de grootste verschillen bepalen tussen de twee locomotieven (Alstom Transport, 2010). Zo gaan er 5800kg batterijen in een Hybride locomotief en is de dieselmotor van de rangeerlocomotief 4900 kg zwaarder dan de kleinere variant in de hybride rangeerlocomotief. De brandstoftank en de aux supply module zijn qua massa veel kleiner dan de batterijen en de dieselmotoren. De brandstoftank betreft een hol lichaam waardoor het gewicht gering zal zijn in verhouding met haar inhoud van 1500 resp liter voor de 4-asser en de Prima H3. Het gezamenlijke gewicht van de kleine tandwielkast en de twee resp. 3 elektromotoren zijn vergelijkbaar met het gewicht van de grote tandwielkast in de diesel-rangeerlocomotief. Deze relatief kleine verschillen worden niet meegenomen in dit onderzoek. Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 7/30

8 De ballast wordt ingezet om de trekkracht van de locomotief zo efficiënt mogelijk in te kunnen zetten, dat wil zeggen met de maximale toegestane aslast. De ballast voor een 4-assige hybride rangeerlocomotief is 8177 kg tegen 7408 kg op een reguliere rangeerlocomotief. Dit geeft een verschil van 769 kg ballast. Tijdens het uitvoeren van de analyse bleek dat de CO 2 -uitstoot veroorzaakt door deze 769 kg stalen ballast tijdens de grondstofwinning- en productiefase relatief klein is t.o.v. de uitstoot van de batterijen en de verschillende dieselmotoren, rond de 1,3 ton CO 2 [EcoInvent]. Aangezien het type staal dat als ballast wordt ingezet niet precies bekend is en het om een relatief kleine hoeveelheid gaat is deze niet verder binnen de analyse meegenomen. Voor de Prima H3-locomotief zijn de getallen vergelijkbaar. Het verschil in CO 2 -uitstoot tussen de twee locomotieven tijdens de productie fase wordt voornamelijk bepaald worden door de batterijen en de verschillende dieselmotoren. Deze twee grote verschillen tussen de hybride locomotief en de rangeerlocomotief vormen daarmee de basis voor het bepalen van het verschil in CO 2 -uitstoot tijdens de grondstofwinning- en productiefase. Voor de 4- en de 3-asser wordt daarbij vrijwel dezelfde batterij gebruikt (504 resp. 520 cellen) en is het dieselvermogen 200 kw resp. 350 kw. Figuur 2 geeft de systeemgrenzen weer. De productie van de componenten wordt meegenomen binnen de afbakening. De CO 2 -uitstoot ten gevolge van de transport activiteiten worden niet meegenomen omdat, zoals uit tabel 1 is op te maken, het energieverbruik gering zal zijn. De assemblage van de 4-assers vindt plaats tijdens een groot onderhoud, terwijl de 3-asser een volledig nieuw gebouwd product is. Uitgangspunt is, dat de werkzaamheden vergelijkbaar zijn voor een klassieke- en een hybride locomotief, waarmee de assemblage van de producten en het transport van de producten naar de gebruiker niet worden meegenomen. Het gebruik van verschillende onderdelen leidt tot een verschil in brandstofgebruik tijdens de gebruikersfase. De emissies tijdens deze fase vormen dan ook onderdeel van de ketenanalyse. Na de gebruikersfase worden de producten verwerkt tot afval. Gezien de lange levensduur van de producten is hier nog geen data voor handen. Deze fase valt dan ook buiten de systeemgrenzen. De processen die binnen de gestippelde lijnen vallen worden meegenomen binnen de ketenanalyse. Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 8/30

9 Winning van grondstoffen Winning van grondstoffen transport transport Productie Batterijen Productie dieselmotor transport transport Assemblage hybrid loc transport Gebruikersfase transport Afvalverwerking Figuur 2: Afbakening van de ketenanalyse Het doel van deze ketenanalyse is nu als volgt te omschrijven: Het verschil in CO 2 -uitstoot tussen een hybride- en een reguliere locomotief bepalen tijdens de toeleveringsketen van de voornaamste onderdelen en de gebruikersfase. Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 9/30

10 2.2 KETENPARTNERS De ketenpartners van Alstom Transport bestaan uit leveranciers van componenten, gebruikers en tot slot de afvalverwerkers. Een gedeelte van de leveranciers zijn vestigingen van Alstom Transport. De leverancier van componenten heeft toeleveranciers van grondstoffen. Deze zijn onbekend en worden daarom niet in dit onderzoek genoemd. De afvalverwerkers zijn tevens onbekend en worden niet in dit onderzoek benoemd. Hoppecke Produceert en levert de batterijen voor de hybride rangeerlocomotief aan Alstom Transport. Hoppecke heeft ook andere verbintenissen met Alstom, die samen te vatten zijn als gezamenlijk zoeken naar een oplossing voor de vraag wat de exacte lading en conditie van een batterij is, zodat een kleiner batterij en één lader voor meer batterijen toegepast kan worden. Dit leidt tot energiebesparing, enerzijds omdat de lader afschakelt, wanneer de batterij vol is en anderzijds doordat er minder massa, van batterijcellen en laders, aan boord van de trein meegenomen moet worden. Kirsch (dieselgenerator) Kirsch is een grote onafhankelijke producent van dieselgeneratoren, noodstroom aggregaten enz.. Kirsch produceert en levert het dieselaggregaat aan Alstom transport. Daarbij wordt gebruikgemaakt van een moderne dieselmotor, ontworpen voor het wegverkeer, die voldoet aan de EU rail emissie norm 2004/26 stage IIIB. De generator heeft een hoog rendement door de permanent magneet bekrachtiging, (Potentiële) gebruikers De potentiële gebruikers bestaan uit spoorvervoerders, spoorbouwers en bedrijven met grote productielocaties. Potentiële gebruikers zijn grote industriële bedrijven als BASF (chemie, in Ludwigshafen), de auto industrie (VW, Audi), staalbedrijven als TATA Steel (IJmuiden, VPS (Salzgitter), havenregio s Rotterdam, Hamburg, Magdenburg en andere Rijnhavens), Autofabrikanten, vervoerders en rail-onderhoudsbedrijven (Strukton, VolkerRail). In totaal zijn er nu 24 hybride locs operationeel. In Duitsland zijn sinds begin 2012 vijf Hybride Locomotieven operationeel bij DB Schenker dochtermaatschappij Mitteldeutsche Eisenbahngesellschaft (MEG), waar ze worden ingezet voor rangeerwerkzaamheden. Deze gebruiker heeft gedurende een lange periode het verbruik bijgehouden. Deze resultaten zijn gebruikt om deze ketenanalyse te verbeteren. Daarnaast zijn met de Prima H3-loks in gebruik bij een aantal operators en zijn bij verschillende potentiele eindgebruikers praktijkproeven van een aantal weken gedaan. Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 10/30

11 3 KWANTIFICEREN VAN DE CO 2 -EMISSIES Nadat de bronnen, karakteristieke methode, afbakening en uitgangspunten zijn beschreven wordt er een kwantitatief overzicht gegeven van de scope 3 emissies in de verschillende ketenprocessen. 3.1 DATAVERZAMELING De data die is gebruikt is afkomstig van de volgende bronnen: Jolt Oostra, Project Manager, voor de informatie over de hybride rangeerlocomotief. Rapportage: Groen rangeren met een hybride locomotief; een pratijkproef in het Rijnmondgebied, Havenbedrijf Rotterdam, Alstom Transport, Rotterdam Rail Feeding, Bertschi, 2009 Presentatie 4+1 Hybride rangeerlomotives, Technical aspects, ProRail CO 2 -prestatieladder handboek versie 1.1 [ProRail, 2010] en versie 2.1 [SKAO, 2012] Mitteldeutsche Eisenbahn GmbH, Auswertung Hybridlokeinsatz Hoppecke, Abschätzung der Energiebilanz (CO 2 -footprint) von FNC-Zellen, Presentaties van de resultaten bij potentiele klanten in Duitsland en Zwitserland: Alstom Prima H3 Rangier- und Streckenlokomotive_ pptx De aanwezige data is aangevuld d.m.v.: De EcoInvent 2.0 database [EcoInvent] Argonne National Laboratory, A Review of Battery Life-Cycle Analysis: State of Knowledge and Critical Needs, European Commission, Comparative Life-Cycle Assessment of nickelcadmium (NiCd) batteries used in Cordless Power Tools (CPTs) vs. their alternatives nickel-metal hydride (NiMH) and lithium-ion (Li-ion) batteries, KARAKTERISATIE METHODE Er is waar mogelijk gebruik gemaakt van de CO 2 -uitstoot gegevens uit primaire bronnen. Waar conversie naar CO 2 - emissie nodig was, bijvoorbeeld vanuit het aantal liters verbruikte diesel, zijn de conversiefactoren zoals genoemd in het Handboek CO 2 -Prestatieladder versie 2.1 van 18 juli Gegevens afkomstig uit de Ecoinvent database zijn omgerekend naar CO 2 -uitstoot door gebruik te maken van de Greenhouse Gas Protocol v1.00 / CO2 eq (kg) karakterisatie methode. 3.3 UITGANGSPUNTEN De resultaten worden gegenereerd vanuit een vergelijking tussen de Hybride rangeerlocomotief en een gewone rangeerlocomotief. De aanvankelijke hybride rangeerlocomotief kan worden vervaardigd uit een bestaande diesel locomotief. Tijdens deze renovatie wordt de trein omgebouwd tot een hybride rangeerlocomotief. Na de uitgebreide renovatie heeft de trein nog een gemiddelde levensduur van 20 jaar. Er wordt daarom uitgegaan van een gebruikersfase van 20 jaar. De Prima H3 locomotief is een volledig nieuwbouwproduct met een levensduur van minimaal 30 jaar. Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 11/30

12 Een eerste stap is het in kaart brengen van de CO 2 -uitstoot voor de productie van de belangrijkste gebruikte onderdelen waarin de hybride rangeerlocomotief verschilt van de rangeer locomotief. Dit zijn respectievelijk de batterijen en de dieselmotor. Vervolgens wordt de hoeveelheid benodigde brandstoffen tijdens de gebruikersfase door de hybride rangeerlocomotief vergeleken met de benodigde brandstoffen voor een rangeer locomotief. Uit de vergelijking kan vervolgens een conclusie worden getrokken omtrent het productiepotentieel op bij de potentiële gebruikers. 3.4 PRODUCTIEFASE Productie Batterijen Het bedrijf Hoppecke levert de batterijen voor de Hybride rangeerlocomotief. Een hybride rangeerlocomotief heeft een installatie van 5800 kg nikkelcadmium (NiCd) batterijen nodig. Gestandaardiseerde informatie over de CO 2 -impact van NiCd batterijen is niet/nauwelijks beschikbaar. De NiCd batterij komt standaard niet voor in de EcoInvent database. In versie 1.0 en 2.0 is daarom uitgegaan van een NiMH batterij uit de EcoInvent database met vergelijkbare eigenschappen waarbij de positieve elektrode is vervangen door cadmium. Inmiddels is in samenwerking met leverancier Hoppecke meer informatie verzameld over de uitstoot van NiCd cellen. Aangezien deze informatie significant afwijkt van de gesimuleerde NiCd batterij uit de EcoInvent database (gebaseerd op een NiMH batterij), 1 is er aanvullend (literatuur)onderzoek gedaan naar beschikbare informatie over de uitstoot van NiCd batterijen om de aangeleverde informatie te verifiëren. Op basis van de huidige informatie zijn de volgende verklaringen voor de significant lagere uitstoot van de batterijcellen ten opzichte van de EcoInvent waarde waarschijnlijk: Ongeschikte waarde EcoInvent: De EcoInvent waarde is gebaseerd op een NiMH batterij voor toepassing in een laptop geproduceerd volgens de gemiddelde wereldwijde stand der techniek in Dit is niet een representatief en/of verouderd productieproces. Recycling van batterijen: In de oorspronkelijke berekening met de EcoInvent waarde werd geen rekening gehouden met de mogelijkheid om batterijen te recyclen en is steeds uitgegaan van batterijen met nieuw gewonnen grondstoffen. De batterijen worden aan het einde van de levensduur verwerkt door erkende verwerkers zoals SNAM en Accurec. Hoppecke geeft aan dat 98% van de nikkel en cadmium uit de batterij wordt herwonnen, wat de CO 2 -uitstoot per batterij sterk beïnvloed. In de door Hoppecke aangeleverde informatie over de CO 2 -uitstoot van de batterij-cellen is deze recycling wel meegenomen. Een scan van literatuur op het gebied van de levenscyclus van NiCd en NiMH batterijen laat bovendien zien dat: de waarde in de Ecoinvent database voor NiMH batterijen relatief hoog is hoge recyclingpercentages worden behaald voor de nikkel en cadmium componenten NiCd batterijen waarschijnlijk in verhouding minder CO 2 -uitstoot veroorzaken dan NiMH batterijen. De geadapteerde waarde die in de oorspronkelijke analyse is gehanteerd voor NiCd is echter hoger dan de 1 De oude waarde resulteerde in een uitstoot van 945 ton CO 2. Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 12/30

13 NiMH waarde uit de Ecoinvent database. Dit zou erop kunnen wijze dat de gemaakte aannames in de geadapteerde waarde voor NiCd niet kloppen en/of dat de NiMH waarde niet een goed uitgangspunt is geweest. Gezien het bovenstaande en het feit dat de informatie van de leverancier specifieker, recenter en geografisch relevanter is dan de EcoInvent gegevens, is besloten om vanaf nu de informatie van de leverancier als basis te hanteren voor de analyse. De productie van cellen voor cadmium nikkel batterijen veroorzaakt volgens de leverancier 63 kg CO 2 per kwh. De productie van 6220 kg batterijen inclusief omkasting veroorzaakt een totale uitstoot van 6,5 6,7 ton CO 2. kwh kg CO 2 per kwh totaal ton CO 2 uitstoot Batterijcellen 102/ ,426 resp. 6,678 Koper 330 kg x 0,001 Staal 1000 kg x 0,003 Totaal per batterijpakket 6,5 6,7 Tabel 3: Totale CO 2 -uitstoot batterijen De levensduur van de batterijen ligt tussen de 6 & 7 jaar. De totale gebruikersfase van de gerenoveerde loks duurt 20 jaar, tijdens deze periode moeten de batterijen 2 keer worden vervangen. Bij de gebruiksduur van de Prima H3 lok dient de batterij in die periode 4 x vervangen te worden. In totaal is kg NiCd batterijen benodigd voor de 4- asser en kg voor Prima H3 tijdens de gebruikersfase van de hybride rangeerlocomotief. De totale uitstoot voor de benodigde batterijen is 19,5 resp. 33,5 ton CO 2 over de gehele levensduur gemeten. Tabel 3 en 4 geven een samenvatting van de berekeningen. kg ton CO 2 totale batterijen totaal CO 2 uitstoot vervangingsratio gebruikersfase Hybride rangeerlocomotief 4-asser ,5 2 19,5* Hybride rangeerlocomotief Prima H ,7 4 33,5* Tabel 4: Totale CO 2 -uitstoot batterijen *Verschil ontstaat vooral door de langere levensduur van een nieuwbouwlok t.o.v. een gerenoveerde-. Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 13/30

14 Productie dieselmotor De dieselmotor die wordt gebruikt in de hybride rangeerlocomotief is kleiner dan de dieselmotor die wordt gebruikt in reguliere rangeerlocomotieven. Dit vertaalt zich in een lager vermogen (236 kw en 900 kw) en een lager gewicht van de motor ( 1400 kg om 6300 kg). De hoofdbestanddelen in een dieselmotor voor de trein zijn: gietijzer, koper en aluminium. De database van Ecoinvent geeft een indicatie voor de uitstoot die vrijkomt bij de productie van het materiaal en de uitstoot die vrijkomt tijdens de bewerking van het materiaal tot een product. Tabel 4 geeft de uitstoot van de productie en bewerking van koper, aluminium en gietijzer. In bijlage 2 wordt de achterliggende data van EcoInvent getoond. Productie Bewerking Totaal Gietijzer (kg CO 2 per kg) 1,5 1,82 3,3 Aluminium (kg CO 2 per kg) 1,9 1,8 3,7 Koper (kg CO 2 per kg) 8,5 3,3 11,8 Tabel 5 totale CO 2 -uitstoot productie en bewerking materialen (EcoInvent, 2010) De waardes uit EcoInvent representeren een mondiaal gemiddelde uitstoot. De database van Ecoinvent geeft aan dat er per kg bewerkt gietijzer gemiddeld 3,3 kg CO 2 wordt uitgestoten, voor koper is dit 3,7 kg CO 2 en voor aluminium 11,9 kg CO 2. Alstom Transport (2010) heeft aangegeven dat in een gemiddelde kleine dieselmotor 100 kg koper en 26 kg aluminium zit verwerkt. Vermenigvuldigd met de waardes uit Ecoinvent geeft dit een CO 2 -uitstoot van 4,8 ton CO 2 veroorzaakt door de productie van de dieselmotor voor de hybride rangeerlocomotief. De dieselmotor van de rangeerlocomotief is in verhouding 4,5 keer zo zwaar als de kleine dieselmotor van de hybride rangeerlocomotief. Er wordt uitgegaan dat de verhouding van de primaire materialen hetzelfde blijft. De CO 2 -uitstoot van de productie van de dieselmotor voor de rangeerlocomotief is 21,8 CO 2. Dit is 17 ton CO 2 meer dan de hoeveelheid CO 2 die vrijkomt met de productie van kleine dieselmotor. Tabel 5 presenteert de berekeningen. kg onderdelen EcoInvent kgco2 per kg totale ton CO2 Kleine dieselmotor totale ton CO2 dieselmotor Gietijzer ,3 4,2 18,7 Koper 100 3,7 0,4 1,7 Aluminium 26 11,9 0,3 1,4 Totaal ,8 21,8 Tabel 6: CO 2 -uitstoot tijdens de productie van de motoren. De CO 2 uitstoot van de 410 kg wegende dieselmotor voor Prima H3 bedraagt op dezelfde manier al hierboven berekend, 8,2 ton CO 2. 2 De bewerking van gietijzer was niet aanwezig in de database van EcoInvent. Derhalve is uitgegaan van de uitstoot voor de bewerking van staal. Deze bewerking is in grote lijnen vergelijkbaar met die van gietijzer. Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 14/30

15 3.5 GEBRUIKERSFASE De activiteiten van de hybride rangeerlocomotief bestaat tijdens de gebruikersfase met name uit trekwerkzaamheden en stationair draaien. Tijdens het stationair draaien wordt er gebruik gemaakt van de hybride applicatie waardoor er geen brandstof wordt verbruikt. Figuur 3 geeft een voorbeeld van een cyclus van een hybride locomotief die 5 keer een vracht van 600 ton vervoerd. Figuur 3 de cyclus van een hybride locomotief De blauwe lijn geeft de capaciteit van de batterijen weer. De roze grafiek geeft het gebruik van de dieselmotor aan. De dieselmotor wordt gebruikt voor het op snelheid brengen van de trein. Tijdens het gebruik laden de batterijen zich op. Als de batterijen zijn opgeladen stopt de dieselmotor en daarmee ook de CO 2 -uitstoot. De batterijen leveren genoeg vermogen om de trein driekwart uur draaiende te houden. Tijdens deze periode legt de hybride locomotief hetzelfde traject af en blijft actief in stationaire toestand. Na een proef in 2009 in het Rotterdamse havengebied zijn er in 2012 langdurige metingen uitgevoerd over het brandstofverbruik van 4 hybride locomotieven in operatie. Hieronder zijn de resultaten van deze metingen terug te vinden. Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 15/30

16 Werkelijke verbruiken Hybride en Diesel Locomotieven Testlocatie Rotterdam Mitteldeutsche Eisenbahn Datum April-Mei 2009 April-December 2012 September Oktober 2015 Hybride Aantal gemeten uren 5, ,00 780,3 Totaal Verbruik (L) 47, , ,5 Verbruik/uur (L/u) 8,40 7,54 8,88 Diesel Langjarig gem (L/u) 14,71 Aantal gemeten* uren 5,17 780,3 Totaal Verbruik (L) 95, ,8 Verbruik/uur (L/u) 18,39 Verschillen Reductie 54,32% 48,76% 62,8 % Bron: SGS - Results of comparative emission measurement carried out on the Alstom hybrid Mitteldeutsche Eisenbahn GmbH - Auswertung Hybridlokeinsatz Alstom H3 Rangier- und Streckenlokomotive_ pptx lcomotive and a regualr diesel-hydraulic locomotive April- May 2009 Rotterdam Gedurende deze proeven werden diverse metingen uitgevoerd, onder andere van het brandstofverbruik van de hybride rangeerlocomotief en een standaard locomotief. De proeven gaven een dieselverbruik van gemiddeld 8,43 liter/uur voor de hybride rangeerlocomotief en 18,60 liter/uur voor de rangeerlocomotief (SGS, 2009). Tijdens de proeven is er uitgegaan van een standaard rangeeropdracht waarin dagelijks 4 beladen en samengestelde goederentreinen over een vast traject moest worden gerangeerd (SGS, 2009). In totaal is er per voertuig een kleine 6 uur metingen uitgevoerd, waardoor de metingen relatief onbetrouwbaar zijn. Mitteldeutsche Eisenbahn Naar aanleiding van de proef zijn er 4 locomotieven in gebruik genomen door vervoerder Mitteldeutsche Eisenbahn die de locomotieven inzet voor rangeerwerk. Deze locomotieven zijn gedurende de periode april december 2012 nauwkeurig gemonitord, waardoor dit een reëel beeld geeft van het daadwerkelijke verbruik van de hybride locs (Mitteldeutsche Eisenbahn, 2012). Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 16/30

17 In totaal is er ruim uur gemeten. Het daadwerkelijke verbruik van de Hybride locomotief komt hier nog lager uit dan tijdens de proef in Rotterdam, namelijk 7,54 liter/uur. Het langjarig gemiddelde verbruik van diesel locomotieven van dezelfde vervoerder komt echter ook duidelijk lager uit, namelijk 14,71 liter/uur. Proeven bij verschillende potentiele klanten voor de Prima H3 locomotief in 2015 In de maanden augustus, september en oktober 2015 hebben een aantal potentiele klanten een Prima H3-lokomotief in hun specifieke toepassing getest, gedurende in totaal 780 bedrijfsuren. De meeste uren daarvan zijn tijdens een rangeertoepassing in een Duits havengebied gemaakt. De brandstof besparing is berekend op basis van de werkelijk gemeten hoeveelheid verbruikte brandstof in die periode in vergelijking met de ervaringsgetallen, in liter per uur, van de betreffende operator en bedroeg 62,8 % als gemiddelde over die hele periode. Verbruik per jaar Het aantal draaiuren van een gemiddelde rangeerlocomtief is 4500 uur per jaar (CE 2006). Aangenomen wordt dat een locomotief een gebruiksfase van 20 jaar totdat een volledige revisie plaats vindt. Onderstaande tabel maakt een vergelijking tussen het dieselverbruik en de CO2 uitstoot van de Hybride Locomotief en de Diesellocomotief. Hierbij is het gemeten verbruik van de Mitteldeutsche Eisenbahn aangehouden. Totale gebruiksfase Jaarlijks (20 jaar) Totaal aantal draaiuren g CO 2 per liter Diesel Hybride Dieselverbruik hybride rangeerlocomotief Totale ton CO 2 -uitstoot hybride rangeerlocomotief Diesel Dieselverbruik rangeer locomotief Totale ton CO 2 -uitstoot rangeer locomotief Verschillen Verschil in liters Verschil totaal ton CO Percentage CO 2 -reductie 48,8% Tabel 7 de CO 2 -uitstoot tijdens de gebruikersfase De hybride locomotief heeft een 48% lager dieselverbruik dan de standaard diesel uitvoering. Op de totale levensduur van 20 jaar bespaart de hybride loc daarmee liter diesel en ruim ton CO 2. De resultaten tijdens de beproevingen in 2015 met de nieuwe Prima H3-lokomotief laten nog hogere besparingsgetallen zien. In Bijlage 2 is de evolutie in tijd en aantal loks opgenomen, waaruit blijkt dat de in tabel 7 opgenomen verbruik en de daaraan gekoppelde CO 2 uitstoot ten gevolge van een experiment enigszins verslechterde, van in deze tabel genoemde 48,8 % naar 45,0 %. Deze verslechtering in de praktijk is veroorzaakt doordat met 1 lok langdurig in een vaste bedrijfstoestand gereden is, juist om aan te tonen zien welk effect dat op het brandstofverbruik heeft. Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 17/30

18 3.6 RESULTATEN De CO2-uitstoot tijdens de productie van de specifieke onderdelen van de hybride rangeerlocomotief en het verbruik tijdens de gebruikersfase, is in kaart gebracht. Nu is het mogelijk om een vergelijking tussen de hybride rangeerlocomotief en de rangeer locomotief uit te voeren. Tabel 7 presenteert de vergelijking. Productie onderdelen (ton CO 2 ) Uitstoot gebruiksfase (ton CO 2 ) Totaal Scope 3 emissies (ton CO 2 ) Hybride rangeerlocomotief Totale gebruikersfase Rangeerlocomotief Totale gebruikersfase Verschil Tabel 8: Overzicht CO 2 -uitstoot van al de verschillende fases van de keten van de hybride rangeerlocomotief. Het nieuwe inzicht in de uitstoot tijdens de winning en productie van batterijen laat zien dat de ordergrootte van de uitstoot in deze fase ongeveer gelijk is bij de hybride rangeerlocomotief en de rangeerlocomotief. De hybride rangeerlocomotief stoot minder uit tijdens de gebruikersfase in vergelijking met de rangeerlocomotief. Dit wordt veroorzaakt door de brandstofbesparingen. Bij de berekeningen is uitgegaan het gebruik van de Mitteldeutsche Eisenbahn. Uit de beproevingen in 2015 blijkt, dat de vermindering van de uitstoot bij de nieuwe Prima H3 locomotief nog hoger ligt, bij een levensduur 30 jaar. In totaal wordt er over de gehele levensduur van de gerenoveerde hybride rangeerlocomotief ton CO 2 bespaard en bij de toepassing van een nieuwe Prima H3-lokomotief, in 30 jaar als afgeronde benadering 2025 x 3/ ton CO 2. Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 18/30

19 3.7 CO 2 -REDUCTIEMOGELIJKHEDEN Productie batterijen De productie van de NiCd batterijen veroorzaakt CO 2 -uitstoot. Er kan op dit moment nog geen gebruik worden gemaakt van andere typen batterijen zonder dat de prestaties van het product omlaag gaan. In 2013 zijn belangrijke stappen gezet om meer inzicht te krijgen in de uitstoot tijdens de winning en productie. De huidige informatie is een eerste inventarisering door de leverancier en kan nog verbeterd en aangevuld worden. Alstom Transport voert de dialoog met Hoppecke om meer informatie over het productie en recycling proces van de batterijen te krijgen om indien mogelijk alternatieven toe te passen. Reductiedoelstelling: 1. In 2013 verbeteren inzicht in CO 2 -emissies van batterijen gedurende de levensduur in samenwerking met de leverancier. 2. In 2014 de CO 2 -uitstoot van benodigde batterijen voor de hybride rangeerlocomotief met 5% te verlagen. Product Rangeerlocomotief Uit de resultaten bleek dat over de gehele gebruikersfase gezien de hybride rangeerlocomotief een reductiepotentieel heeft van ruim ton CO 2 per loc. Op dit moment zijn er in Nederland 200 locs actief waarvan 40 activiteiten uitvoeren die tevens door hybride rangeerlocomotieven kunnen worden uitgevoerd [Alstom Transport, 2010]. Een grote concentratie van deze rangeerlocomotieven is actief in de Rijnmond (20 stuks). Dit wordt veroorzaakt door de bedrijfsactiviteiten in deze regio. Tijdens een inventarisatie bleek dat 8 locs in de Rijnmond regio konden worden vervangen door een hybride rangeerlocomotief. Over de gehele gebruikersfase leidt dit tot een reductie van ton CO 2. Doorvertaald naar de situatie in Nederland zouden er totaal 20 locs kunnen worden vervangen door de hybride rangeerlocomotief. Dit leidt tot een potentiële besparing van ton CO 2. Tabel 8 presenteert de berekeningen. Proef R dam Proef MDE Rijnmond Nederland aantal locs Potentiele CO 2 reductie (ton) Tabel 9: CO 2 -reductie. Reductiedoelstelling: De reductie doelstelling in 2010 was dat Alstom Transport in Europa voor 2014 vijf rangeerlocomotieven zou vervangen door hybride rangeerlocomotieven. Dit doel is bereikt omdat sinds begin 2012 zijn er 5 hybride locomotieven ingezet bij de Mitteldeutsche Eisenbahn. Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 19/30

20 Product Spoorwegmaterieel De technologie die wordt toegepast in de hybride rangeerlocomotief is mogelijk ook toepasbaar in andere krachtvoertuigen die worden gebruikt voor bijvoorbeeld spooronderhoud. Net als bij rangeer locomotieven zijn dit soort krachtvoertuigen niet de volledige tijd aan het werk, maar staan ze regelmatig stationair te draaien. Het gaat om bijvoorbeeld: Ballastafwerk Machines Stopmachines Meettreinen MFS-wagons Kettinghor Krol (Spoorkraan) Overige speciale werkvoertuigen Deze potentiële kans dient verder onderzocht te worden. Dit zou bijvoorbeeld kunnen door aan te sluiten bij het initiatief van VolkerRail om binnen de branche samen te werken om de CO 2 -emissie van dit type voertuigen te reduceren. Reductiedoelstelling: In 2013 onderzoek doen naar de mogelijkheid om hybride technologie toe te passen in andere krachtvoertuigen dan rangeer locomotieven. Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 20/30

21 4 DISCUSSIE Er zijn ook in deze versie 2.1 van de ketenanalyse nog onzekerheden in de gebruikte data. De metingen die bij de Mitteldeutsche Eisenbahn, aangevuld met metingen bij potentiele klanten, zijn uitgevoerd hebben er voor gezorgd dat de grootste bron van de emissies, het brandstofverbruik tijdens de gebruiksfase, een stuk betrouwbaarder zijn geworden. De bronnen van de overige emissiebronnen zijn nog steeds beperkt, en de informatie is in veel gevallen gebaseerd op waardes vanuit de EcoInvent 2.0 database en interviews. De data onzekerheden, oftewel de onzekerheden binnen de gebruikte gegevens van EcoInvent is relatief laag, aangezien de kengetallen binnen de EcoInvent database gebaseerd zijn op relatief betrouwbare literatuur. Echter zijn er in sommige gevallen zijn er noodgedwongen schattingen gemaakt: Voor de productie van de batterijen wordt er gebruik gemaakt van informatie van de leverancier. De leverancier geeft aan dat de informatie gebaseerd is op kleine enkele cellen en dat randprocessen niet zijn meegenomen. Er is uitgegaan van een productie in Duitsland met een hoge mate van hergebruik. Om het inzicht in de productie van de batterijen te blijven verbeteren zal Alstom Transport blijven samenwerken met de leverancier om deze gegevens aan te vullen. De informatie over de batterij-cellen is aangevuld met een inschatting van de overige materialen in de batterij-trays. De invloed hiervan is verwaarloosbaar ten opzichte van de uitstoot van de cellen en eventuele onzekerheden in deze inschatting heeft naar verwachting geen invloed op de uitkomst van de analyse. Voor de productie van de dieselmotoren is er gebruik gemaakt van een schatting in de gebruikte materialen van de dieselmotor. Op basis van deze schatting is er data uit de EcoInvent database gebruikt voor de berekeningen. De werkelijke CO 2 -uistoot kan dan ook afwijken van de gekozen waarde. Echter, aangezien de belangrijkste conclusies gebaseerd zijn op de orde van grootte van de resultaten en niet op zeer specifieke CO 2 -uitstoot gegevens hebben de onzekerheden naar verwachting geen invloed op de conclusies van deze analyse. Met betrekking tot het reductiepotentieel zijn schattingen gemaakt voor het vervangingspotentieel van de hybride rangeerlocomotieven. Dit is omdat het onbekend was hoeveel rangeerlocomotieven waren te vervangen door hybride rangeerlocomotieven doordat de activiteiten niet 100% duidelijk zijn. Tot slot zijn niet alle processen binnen de keten meegenomen. De afvalverwerking fase viel niet onder het bereik van dit onderzoek. Hier kan een verschil in uitstoot zitten tussen de verwerking van de verschillende onderdelen. In een vervolg onderzoek zou hier inzicht in kunnen worden gegeven. Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 21/30

22 5 CONCLUSIE Het doel van dit onderzoek is om meer inzicht te krijgen in de CO 2 -uitstoot die in scope 3 valt. Dit is gedaan door een vergelijking te trekken tussen een hybride- en een reguliere locomotief tijdens de toeleveringsketen van de voornaamste onderdelen en de gebruikersfase. Over de gehele levensduur genomen stoot de hybride rangeerlocomotief resp ton CO 2 minder uit dan de reguliere rangeerlocomotief (de gerenoveerde lok versus de nieuwbouwlok Prima H3). De uitstoot van Alstom Transport BV bedroeg 1068 ton CO 2 in De gerealiseerde reductie in scope 3 emissies door de productie van 1 rangeerlocomotief ligt daarmee boven de orde grootte van de scope 1 en 2 emissies van een geheel jaar en is daarmee significant te noemen. Alstom Transport heeft het doel om 5 hybride rangeerlocomotieven voor 2014 op de markt te hebben gebracht reeds gehaald. Dit brengt een reductie van ton CO 2 in scope 3. De komende jaren zullen er meer hybride locomotieven worden geleverd en zal deze Scope 3 reductie verder oplopen. Door actief te communiceren over de reductiepotentie van de hybride locomotief richting opdrachtgevers wordt het bewustzijn in de keten over de mogelijke besparingen verhoogd. Door samen met de producent van de batterijen te zoeken naar meer informatie over de uitstoot van de productiefase van de loc en te zoeken naar alternatieven zal Alstom Transport de uitstoot ten gevolge van de productie van batterijen naar verwachting met 5% verminderen in Het nieuwe inzicht in de uitstoot tijdens productie van batterijen laat zien dat onder andere het recyclen van materialen uit de batterijen en het toepassen van een efficiënt productieproces waarschijnlijk een zeer grote positieve invloed heeft op de CO 2 -uitstoot. Verdere verbetering van het productieproces, door recycling en gebruik van duurzame energie, kan deze uitstoot nog verder terugdringen. Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 22/30

23 6 BRONVERMELDING [GHG, 2004] The Greenhouse Gas Protocol, A corporate Accounting and Reporting Standard, revised edition. [SKAO, 2015] Handboek CO 2 -prestatieladder, versie 3.0, SKAO, 10 juni 2015, [Simapro, 2008] M. Goedkoop, A. de Schrijver, M. Oele Introduction to LCA with SimaPro 7, Pré Consultants, februari 2008 [Brask-Klapwijk et al] / druk Heruitgave (digitaal boek) R.M. Bras-Klapwijk, R. Heijungs & P. van Mourik Nederlands - Levenscyclusanalyse voor onderzoekers, ontwerpers en beleidsmakers, 2009 [EcoInvent, 2010] Ecoinvent database, 2010 [Alstom Transport, 2010] Interviews met de project manager. [Argonne, 2010] Argonne National Laboratory, A Review of Battery Life-Cycle Analysis: State of Knowledge and Critical Needs, [Europese Commissie, 2011] European Commission, Comparative Life-Cycle Assessment of nickelcadmium (NiCd) batteries used in Cordless Power Tools (CPTs) vs. their alternatives nickel-metal hydride (NiMH) and lithium-ion (Liion) batteries, Alstom H3 Rangier- und Streckenlokomotive_ pptx Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 23/30

24 BIJLAGE I: DATA UIT SIMAPRO Figuur 1 CO 2 -uitstoot tijdens de productie van gietijzer. Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 24/30

25 Figuur 2: CO 2 -uitstoot tijdens de bewerking van staal Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 25/30

26 Figuur 3: CO 2 -uitstoot tijdens de productie van koper Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 26/30

27 Figuur 4: CO 2 -uitstoot tijdens de bewerking van koper Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 27/30

28 Figuur 5: CO 2 -uitstoot tijdens de productie van aluminium Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 28/30

29 Figuur 6: CO 2 -uitstoot tijdens de bewerking van aluminium Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 29/30

30 BIJLAGE 2: EVOLUTIE VAN GEBRUIKSGETALLEN Figuur 1: gebruiksgegeven tot en met December 2012 Figuur 2: Gebruiksgegevens tot en met Februari 2014 Ketenanalyse Hybride rangeerlocomotief Blz 30/30