Regionalt flyg kan snart vara hållbart

Långdistansflyg har långt kvar till hållbarhet och måste troligtvis begränsas kraftigt om vi ska få en reduktion som ligger i linje med vad som krävs för att nå 1,5-gradersmålet. Regionalt flyg ligger betydligt närmare hållbarhet, med eldrift, som beräknas kunna kommersialiseras inom ett decennium. För att kunna hävda hållbarhet krävs att flygplanstillverkare och dess underleverantörer samt flygbolag och flygplatser investerar i produktionskapacitet av hållbar el och att problematiken kring sällsynta metaller till batterierna lösts, både miljömässigt och socialt.

Bakgrund

Flygande är, som bekant, problematiskt ur ett klimatperspektiv. Flygplan drivs i princip uteslutande på fossila bränslen och dessutom är tillväxttakten i flygandet globalt betydligt större än de tekniska framsteg som görs med bränslesnålare flygplan. Svenskarnas flygande är fem gånger större än snittet i världen, med utsläpp på ett ton per svensk och år, inklusive den så kallade höghöjdseffekten. Ska vi klara 1,5-gradersmålet så måste allt fossilt bränsle bort, omedelbart, inklusive flygets. Vi måste till noll, snabbt. Grafen nedan pekar med all tydlighet på det.

Flygandet minskade under 2020 tack vare pandemin, men nu när vaccin är på gång så har flygresebokningarna inför sommarens semestrar tagit fart igen.

Status på förändringsarbetet mot hållbart flygande

Det pågår ett arbete att öka andelen biobränsle i flygbränslet, men de ansträngningarna har än så länge burit lite frukt och även med de marginella mängder som produceras idag så har tillverkarna svårigheter att hävda att bränslet är hållbart producerat. Till exempel har en av de mest framträdande tillverkarna av förnybara bränslen, Neste, ännu inte kunna frikoppla sig från råvara från palmoljeträdet, med dess väldokumenterade problematik kring biologisk mångfald. Svensk skogsråvara är en möjlig källa till förnybara bränslen, men i Sverige är mindre än 10 % av skogen skyddad och resten brukas i princip uteslutande med kalhyggesteknik. Vi vet samtidigt att död ved i skogen är oerhört viktigt för biologisk mångfald -och att förlust av biologisk mångfald är ett minst lika stort hot som klimathotet. Ett minskat tryck på skogen, t.ex. kraftigt utökat skydd av skogen eller en förändring av hur skogsbruket bedrivs, eller någon annan ny råvara med stor potential (t.ex. alger) måste till först om det ska gå att tala om hållbart biobränsle. Idag finns inte många tecken på att utvecklingen snabbt går åt det hållet.

Elektrobränslen (t.ex. vätgas och ammoniak producerad av förnybar energi) till jetmotorer har diskuterats ett tag men används inte i någon nämnvärd omfattning ännu. 

Utöver utsläppen av koldioxid så genererar dessutom jetmotorer en annan form av klimatpåverkan, genom den så kallade höghöjdseffekten, där avgaserna från motorerna ger en extra klimatpåverkande effekt som är lika stor som den från koldioxiden, dock med kortare livslängd. Men så länge vi har jetflyg i luften så är denna faktor relevant, och den gäller också för bio- och elektrobränslen.

Eftersom tiden är så knapp att nå nollutsläpp så är det troligaste att flygandet generellt måste begränsas kraftigt om vi ska lyckas nå 1,5-gradersmålet, och att det generella svaret på frågan i rubriken är nej, det går inte att flyga hållbart än.

Det finns dock ett möjligt undantag till alla svåra utmaningar nämnda ovan, en liten del av flyget som ligger närmare ett tekniskt genombrott för kraftigt minskade utsläpp. Det är det regionala flyget, t.ex. mellan regioner som inte ligger alltför långt från varandra eller större regioner som sträcker sig över flera länder, där elflyg med batterier nu snabbt rycker fram som en lösning som snart når marknaden. Små elflygplan med kort räckvidd är redan i luften, färdigcertifierade för kommersiellt bruk, och ett flertal aktörer utvecklar nu flygplan med tillräcklig räckvidd och passagerarkapacitet för att vara aktuellt för regionalt flyg. Det regionala flyget står inte för någon större del av flygets totala utsläpp, men låt oss ändå se om det skulle gå att hävda att det går att flyga hållbart, regionalt!

Hur jämföra elflyg, elbil och tåg för regionalt resande?

Om vi jämför elflygplan med elbil och tåg på samma sträcka, hur ser klimatpåverkan ut för respektive systemlösning? Tåg brukar anses vara ett hållbart resealternativ och även elbilar ser många som en transportlösning med nollutsläpp. “Zero emission” har blivit ett standardbegrepp när elbilar kommer på tal, dock gravt missvisande. Hur står sig elflyg mot dessa alternativ?

Vad ska vi inkludera i jämförelsen? Elförbrukningen är självklar att ta med, tillverkningen av fordonet, inklusive batteri, likaså. Sen är frågan om vi ska inkludera infrastrukturen som krävs för att fordonen ska gå att använda? För elflyget så handlar det om flygplatser, för elbilar om vägar och för tåg om järnväg.

Å ena sidan så kommer inte infrastrukturen förändras nämnvärt på kort sikt, och vi pratar ju om endast 10 år som vi har på oss att få bort utsläppen för att nå 1,5-gradersmålet. Å andra sidan så diskuteras omfattande järnvägsinvesteringar (t.ex. snabbtåg Göteborg-Stockholm) och underhåll av väg och järnväg är en stor källa till utsläpp, som iaf delvis är beroende på hur hårt infrastrukturen utnyttjas. Och det känns också orättvist att elbilens och tågets klimatpåverkan från dess nödvändiga infrastruktur inte ska tas med i jämförelsen, så jag väljer att ta med den.

Alla trafikslag behöver såklart också infrastruktur för eldistribution -denna får jag dock tyvärr begränsa bort i jämförelsen då jag inte hittat någon användbar data. Men här borde tåget prestera sämst på grund av det omfattande behovet av ledningar och flyg bäst tack vare endast ett fåtal laddplatser.

Resultat: Elflyg är jämförbart med eltåg och båda är betydligt bättre än elbil

Utsläpp per transportslag i g CO2/personkilometer, inklusive produktion, drift och infrastruktur

Utsläpp per transportslag i kg CO2 för en resa ToR Torsby-Stockholm (jag bor i Torsby), inklusive produktion, drift och infrastruktur

Det första som slår mig med resultaten är elbilens relativt höga klimatbelastning, vilket framförallt är en konsekvens av dess relativt korta sträcka som den körs under sin livslängd och dess låga beläggning (30% om man räknar med fyra platser). Flygplanet och tåget har betydligt fler kilometer att slå ut utsläppen från tillverkningen på och bättre beläggning (50 %).

Det andra intressanta är att eltåget och elflyget hamnar i princip helt lika. Anledningen att elflyget hamnar bättre i reseexemplet än i jämförelsen av CO2/pkm är att flyget har en kortare sträcka att färdas, då det kan åka fågelvägen. Skulle jag dessutom varit noggrannare och tagit med det faktum att delsträckan Torsby-Karlstad trafikeras med dieseltåg -ja, då vinner elflyget över tåget.

Beräkningarna återfinns i slutet av artikeln. Jag välkomnar ifrågasättande av antaganden samt beräkningskontroller! 

Är det hållbart med elflyg?

Elflyg verkar alltså ha jämförbara utsläpp med eltåg. Är det då hållbart att flyga elflyg (och åka eltåg)? Det är en knepig fråga att svara på. Egentligen är inte en enda aktivitet hållbar, eftersom var och en av oss har förbrukat upp vår årliga koldioxidbudget med råge innan vi ens tagit ett andetag, eftersom de offentliga utsläppen i Sverige, som vi alla måste dela på, uppgår till ca. 2 ton CO2/person och år och allt över noll är för mycket i pågående klimatkris. Dessutom kan man hävda att vi har en klimatskuld till länder som inte har släppt ut lika mycket koldioxid per capita historiskt, och alltså inte i samma utsträckning varit med och skapat krisen.

Även om ovanstående synsätt är korrekta så gör de det också svårt att prata om att åstadkomma någon förändring, eftersom det är oerhört svårt att gå från dagens ca. 10 ton CO2 per svensk och år till noll direkt, eller till och med minus. Därför väljer jag här att utgå från att en hållbar utsläppsnivå per person är 1 ton, och att de offentliga utsläppen snabbt kapas med 90 % och når 200 kg per person och år istället för dagens 2000 kg, och att vi kan ha en resebudget på 200 kg CO2 per person och år. Resten av budgeten går till mat, boende och shopping. 

Med en budget på 200 kg CO2 per år så kan jag, om jag inte reser något annat överhuvudtaget (utöver att gå och cykla med försumbara utsläpp), så kan jag då antingen åka tåg 10 gånger ToR Torsby-Stockholm på ett år, flyga 9 gånger eller åka bil 3 gånger.

I verkligheten lär jag nog behöva lite andra transportslag i vardagen, så mer realistiskt är nog hälften så många regionala resor. Så kanske en flyg- eller tågresa till Stockholm varannan månad, och väljer jag elbil så blir det blott en resa per år. Detta gäller om jag inte gör en enda längre resa, i så fall äts hela budgeten upp direkt och det blir inget över.

Det är alltså rätt så svårt att hävda att det är hållbart med regionalt elflyg, jag måste göra en del ganska orealistiska antaganden om hur snabbt staten kan få ner sina offentliga utsläpp och även att det fortfarande skulle kunna vara möjligt att släppa ut viss mängd koldioxid. Och även med dessa antaganden så blir resandet begränsat i omfattning.

Rekyleffekt

Rekyleffekten, eller på engelska, Rebound effect, tas det sällan hänsyn till i miljöjämförelser trots att den är högst relevant ur ett systemperspektiv. Rekyleffekten innebär att om någon ny teknik införs som har någon miljöfördel och att den samtidigt har någon annan fördel som gör att den inte bara kommer ersätta det sämre alternativet utan användas mer, så kan delar eller hela miljövinsten gå förlorad. Det kan till och med bli en värre situation efter att den nya, effektivare tekniken införs om användandet ökar kraftigt.

Elflyg har en risk att ge en rekyleffekt eftersom tidsvinsten är stor jämfört med tåg och eftersom de lägre kostnaderna för elflyg jämfört med jetflyg (lägre bränsle- och underhållskostnader) kan innebära att fler flyglinjer öppnas. Det kan t.ex. bli fler som väljer att bosätta sig på landet, jobba hemifrån och göra några regionala resor i månaden till kontoret i storstaden, när man tidigare bodde så nära att man kunde åka kollektivtrafik.

Ett annat exempel är att den som tidigare veckopendlade med bil eller tåg kan få en möjlighet att dagpendla istället. Det kan också ge ett ökat nöjesresande, där man oftare åker från landet till storstaden över helgen, eller vice versa.

Risken för rekyleffekt är alltså påtaglig med elflyg, och måste hanteras. Fossil elproduktion måste beskattas mycket hårt för att hindra ett alltför omfattande elfordonsresande när det fortfarande är mycket fossilt i elmixen. Ett mycket högt pris på fossil elproduktion höjer sannolikt också priserna på förnybar el på marknaden tack vare marknadsmekanismer och håller då resandet nere, så länge som det finns en betydande mängd fossilt i elmixen.

Så kan omfattande elflygande bli hållbart snabbare

Det finns dock ett sätt för elflygplanstillverkarna och flygbolagen att relativt snabbt kunna hävda hållbart regionalt flygande även vid omfattande användning, i alla fall klimatmässigt. Lösningen är att underleverantörerna, flygplanstillverkanen, flygbolagen och flygplatserna alla bygger ut egen hållbar elproduktion, tillräcklig för produktion och drift, så är saken klar -då kommer man verkligen till nollutsläpp, eller nära-nollutsläpp, och ingen kan ha särskilt mycket att invända, inte ens jag! :)  

Detta är möjligt redan idag, till exempel med vindkraft eller en kombination av vindkraft och solceller. Enbart solceller är inte tillräckligt eftersom deras produktion är så låg på vinterhalvåret. För att det ska bli hållbart behöver naturligtvis också de miljömässiga och sociala frågetecknen kring sällsynta jordartsmetaller i batterierna rätas ut.

Anledningen att jag hävdar att man inte kan deklarera nollutsläpp om man köper någon form av miljömärkt el för att tillverka och ladda flygplanen är att det inte är ger den effekten ur ett systemperspektiv, i alla fall inte på kort sikt. Om man köper “grön” el av en begränsad mängd på en marknad så innebär det att någon annan, som inte känner samma press att nå hållbarhet som flyget, inte kommer köpa den och ur ett systemperspektiv är då på kort sikt ingenting vunnet. Det blir då fortfarande mest rättvisande att räkna på elmixen i den elhandelsregion där flygplansdelen tillverkats eller flygplanet laddats. Man måste alltså invänta en hållbar elmix innan det går att hävda klimatmässig hållbarhet om man köper av befintlig elmix, vilket ser ut att ta decennier. Även om kolkraften nu avvecklas relativt snabbt så finns det ännu inga tecken på samma utveckling för naturgasen. I Europa ligger elmixen idag på ungefär 250 gram CO2/kWh. Genom egna investeringar i produktion av förnybar el tillförs systemet ny kapacitet och det går att utan invändningar om dåliga systemeffekter hävda mycket låga utsläpp, kanske till och med noll om vindkraftverket, solcellerna eller vad som nu används är producerade med hållbar energi.

Beräkningar

Elförbrukning och utsläpp från elproduktion

Tågets elförbrukning är väldokumenterad och t.ex. SJ2000 (tidigare X2000) ligger på 0,07 kWh per passagerarkilometer. https://www.sj.se/sv/om/om-sj/klimatsmart.html

En Tesla Model 3 drar i verklig förbrukning 0,166 kWh/km. I Sverige sitter det i snitt 1,2 personer i bilarna, vilket ger en förbrukning på 0,14 kWh per passagerarkilometer.

Ett Eviation Alice har en räckvidd på 1050 km, kan ta 9 passagerare och har ett batteripack på 900 kWh. Med en kabinfaktor på 50 % och en batterireserv på 33 % så ger det 900*0,67/(9*0,5)/1050=0,13 kWh per personkilometer. Ett Pipistrel Alpha Electro har en räckvidd på 150 km, 21 kWh batterikapacitet och kan ta en passagerare. Med 33 % batterireserv blir det 21*0,67/1/150=0,09 kWh per personkilometer. Tyvärr har jag inte kunnat hitta några preliminära siffror på batterikapacitet eller energiförbrukning på svenska Heart Aerospace ES-19.

Sammanställning elförbrukning (kWh per personkilometer):
SJ2000: 0,07
Pipistrel Alpha Electro: 0,09
Eviation Alice: 0,13
Tesla Model 3: 0,14

Vad är då CO2-utsläppen från el? Ska vi räkna på svensk, nordisk eller EU-elmix? Eller blir det noll om man betalar något öre extra för någon sorts grön el? Den som känner mig vet att jag argumenterar för EU-mix, tvärtemot de flesta andra. Vad är anledningen? Jo, att vi har ett akut klimatproblem, vi har en begränsad mängd relativt hållbar el i elmixen och vi handlar med el i Europa. När någon använt en ren kWh i Sverige så kan den inte längre användas för att ersätta en smutsig i ett annat land. Därför blir det ur ett systemperspektiv logiskt att räkna på EU-mix när man ska bedöma klimatpåverkan från ett transportslag som drivs av el. Enda undantaget är om den som använder fordonet själv har byggt ut produktion av hållbar el och inte använder sig av befintligt utbud.

EU-mixen ligger idag på ungefär 250 gram CO2/kWh. Den sjunker just nu relativt snabbt eftersom kolkraften fasas ut, däremot verkar elproduktionen från naturgas ännu inte följa samma mönster.

Sammanställning CO2-utsläpp från elförbrukning:
SJ2000: 0,07*250=17,5 gram CO2/km
Pipistrel Alpha Electro: 0,09*250=22,5 gram CO2/km
Eviation Alice: 0,13*250= 32,5 gram CO2/km
Tesla Model 3: 0,14*250=35 gram CO2/km

Jag som bor i Torsby, hur stora utsläpp blir det av en resa ToR med eltåg, elflyg och elbil? Med bil är sträckan 407 km. Tåg har jag ingen uppgift på men järnvägen följer vägen ungefär, så vi räknar med 407 km där också. Flyget tar fågelvägen så där blir sträckan bara 280 km, plus 35 km eltåg från Arlanda till Stockholms central. Jag räknar med siffror från Eviation Alice.

Utsläpp från drift:
Eltåg: 2*407*17,5=14,2 kg
Elflyg: 2*280*32,5+2*35*17,5=18,2+1,2=19,4 kg
Elbil: 2*407*35=28,5 kg

Tillverkning

När det gäller utsläpp från tillverkning så blir jag tvungen att göra en hel del antaganden, eftersom det finns så ont om data. Låt oss börja med elbil, som jag trots allt vet mest om. 

Tesla Model 3: 11 ton CO2
Volkswagen ID.3: 11,5 ton CO2
Polestar 2: 24 ton CO2
Volvo XC40 Recharge: 24 ton CO2

Låt oss räkna på lägsta siffran, 11 ton för en Tesla Model 3 som väger 1,6 ton. Den har CO2-intensiteten 11000/1600=6,9 kg CO2/kg material. En normal livslängd på en bil är 225 000 km. Det ger 11000/(225000*1,2)=0,04 kg CO2 per km från tillverkningen.

Ett SJ2000 väger 316 ton och kan ta 360 passagerare. Medelbeläggningen är 50 %, vilket ger 316000/(360*0,5)=1756 kg tåg per passagerare. För en Tesla Model 3 med litet batteripack och 1,2 passagerare i är motsvarande siffra 1,6/1,2=1333 kg bil per passagerare. Det är alltså lite mer material per passagerare i tåget, men bilen har å andra sidan en stor andel batterier med höga utsläpp, som inte tåget har. Ett tåg kan vara i drift i 40 år. Om det går fram och tillbaks till Stockholm tre gånger per dag, 300 dagar per år i 40 år så blir körsträckan 3*500*2*300*40=36 miljoner kilometer, (160 ggr längre än elbilen). Om vi räknar på att tåget har samma CO2-intensitet per kg material som elbilen har (vilket är orättvist gentemot tåget pga att det saknar batterier), så släpper tillverkningen av ett tågsätt ut 6,9*316000=2180 ton CO2. Det ger i sin tur 2 180 000/(36 000 000*360*0,5)=0,0003 kg CO2/pkm.

Ett Eviation Alice väger 5,7 ton och tar 4,5 passagerare med 50 % medelbeläggning. Det blir 5,7/4,5=1,27 ton per passagerare, i princip samma som för elbilen, men här är andelen batteri större så det bör bli större utsläpp än elbilen, säg 50 % större. Isf blir flygplanets utsläpp av CO2 från tillverkningen ungefär 11*1,5=16,5 ton, givet att det är ungefär samma material som används för att bygga fordonen. Även här lär det bli oerhört stora skillnader på körsträckorna för flygplanets livslängd. Eftersom flygplanet går med högre hastighet än tåget och flygplan generellt har minst lika lång livslängd som tåg så lär körsträckorna kunna bli längre än för tåg. Men det finns en viktig skillnad, tåget behöver inga batterier medan flygplanet kan behöva byta ut sina batterier uppåt en gång per år eftersom de används så frekvent, jämfört med bilen, där batteripacket förväntas hålla hela bilens livslängd. Därför kommer tillverkningsutsläppen bli betydligt större för flygplanet än tåget och är värt att räkna på. I Eviation Alice så utgörs 60 % av vikten av batterier, vilket med tidigare antagande ger att batteripacket släpper ut 0,6*16,5=10 ton. Då kan vi räkna på vad tillverkningsutsläppen blir per kilometer om vi kan anta hur stor flygsträckan är på ett år. Säg att ett elflygplan kör Torsby-Stockholm ToR fyra ggr per dag, 300 dagar per år. Det blir då 4*280*2*300=672 000 km. Produktionsutsläppen per km för batterierna blir då 10000/672 000/(9*0,5)=0,003 kg/pkm, motsvarande en sjuttondel av elbilens produktionsutsläpp.

Sammanställning CO2-utsläpp från tillverkning:
SJ2000: 0,3 gram CO2/pkm
Eviation Alice: 3 gram CO2/pkm
Tesla Model 3: 40 gram CO2/pkm

Om vi tar och räknar på samma reseexempel igen, Torsby-Stockholm ToR, vad blir då utsläppen från tillverkningen?

Eltåg: 2*407*0,0003=0,2 kg
Elflyg: 2*280*0,003+2*35*0,0003=1,7 kg
Elbil: 2*407*0,04=32,6 kg

Infrastruktur

Här trodde jag att jag skulle få problem att komma fram till någon siffra, men hittade den här rapporten, där jag utläser cirka 7 g CO2/pkm för räls och 4 g CO2/pkm för väg. För flyg är det försumbart.
https://uic.org/IMG/pdf/carbon_footprint_of_railway_infrastructure.pdf

Sammanställning CO2-utsläpp från infrastruktur:
SJ2000: 7 gram CO2/pkm
Eviation Alice: försumbart
Tesla Model 3: 4 gram CO2/pkm

Då räknar vi på samma resa igen, denna gång på infrastruktur:
Eltåg: 2*407*0,007=5,7 kg
Elflyg: försumbart
Elbil: 2*407*0,004=3,3 kg

Totala utsläpp

Eltåg: 17,5+0,3+7=24,8 g CO2/pkm
Elflyg: 32,5+3+0=35,5 g CO2/pkm
Elbil: 35+40+4=79 g CO2/pkm

Om vi räknar på min resa ToR Torsby-Stockholm får vi:

Eltåg: 14,2+0,2+5,7=20,1
Elflyg: 19,4+1,7+0=21,1
Elbil: 28,5+32,6+3,3=64,4

Kul! Jag tror lågprisflygets intåg på 2000-talet bidrog till att luckra upp bilnormen, eftersom folk kunde resa längre, billigare och snabbare med flyg än med bil. Billiga elflyg skulle nog utvidga denna effekt till att även omfatta glesbygd.

Jag skrev om det här:

Kan elflyg ersätta bilar i glesbygden?

Där låg du 1,5 år före mig! :)

Du nämner resor till Stockholm. Stockholm är en vacker och spännande stad med bra kommunikationer. Det tar mindre tid att åka från Göteborg till Stockholm än till Eskilstuna eller Nyköping, trots att Stockholm ligger längre bort. Det är för att Stockholm har fin infrastruktur i form av Arlanda, snabbtåg och bra vägar.

En effekt som ny teknik kan ha är decentralisering. Internet är ett bra exempel. Kanske är det samma sak med elflyg? I så fall har mindre orter mer att vinna på elflyg än vad Stockholm har. Folk i Norrlands inland kanske hellre tar elflyget till Umeå för en stadshelg, än till Stockholm, om elflyget är billigare eller ger andra fördelar framför fossilflyg eller tåg till Stockholm.

Eller om elflygen klarar Torsby-Oslo men inte Torsby-Stockholm, så kanske Oslo framstår som en roligare destination än Stockholm för torsbybor.

Här är en video på ämnet:

Miljöpåverkan från elflyg och tåg -en jämförelse