2022-11-17 El- & Elhybridfordon

Under arbete....

Urban Kristiansson höll 2022-11-17 ett mycket intressant föredrag för Saabveteranerna på temat elektriska och hybridelektriska fordon om

utvecklingen sedan 1960-talet, den nuvarande och möjliga tendenser fram till cirka 2060, alltså över ett 100-årsspann.

Urban, som är uppvuxen i Trollhättan och pensionerad civilingenjör och teknologie doktor,har arbetat med strategier och utvecklingsanalyser hos Volvo Cars och Chalmers.

Med utgångspunkt i det material Urban presenterade och diskussion med åhörarna samt hans artikel i Ny Teknik 2020-02-26 följer här ett referat som försöker belysa utvecklingstendenserna och på vilka sätt resultat kan uppnås och styras med politiska medel.

En översikt över de drivsystem som är aktuella för elektrifierade fordon och de bilder Urban visade vid föredraget finns i slutet av referatet.

Utvecklingen från 1963 fram till idag

Från 1963 till 1992 kom luftföroreningarna att bli alltmer besvärande och framförallt i Kalifornien införde man lagstiftning och åtgärder som gav märkbara resultat som här i Los Angeles.

Fil:Bild 1.1.1043.jpg Mellan 1992 och 2022 försökte lagstiftarna att få biltillverkarna att successivt öka andelen elektrifierade fordon vilket möttes med både seriösa koncept (t.ex. Volvo ECC 1992, seriehybrid) och med förslag som nog egentligen var avsedda att bevisa att detta inte var realistiskt (tex GM EV1 1997, elbil). Mot slutet av perioden hade dock flera tillverkare lanserat fullgoda bilar (Toyota Prius 1997, Tesla S 2012 och BMW i3 2013). Generellt erbjöd alla biltillverkare tunga premiumbilar, antingen som parallellhybrider eller rena elbilar. Flera med onödigt mycket motoreffekt. Undantaget var Toyota Mirai 2014, en seriehybrid där en bränslecell laddar batteriet som matar elmotorn.

Idag (2022) präglas den allmänna opinionen av polariserade ståndpunkter. Optimisterna tycker om att helelektriska bilar har mycket bättre acceleration än bensin- och dieselbilar vilket av pessimisterna bemöts med att detta utgör en trafiksäkerhetsrisk och ger ökade partikelutsläpp från däckslitage.

Behovet av lång räckvidd för helelektriska bilar klaras med stora och tunga batterier (500 kg) mot vilka ett argument är att den kobolt som behövs delvis utvinns genom barnarbete i Kongo. Tunga batterier driver i sig utvecklingen mot stora bilar som kräver mer energi och därmed ännu större batterier. Vissa anser att batteriutvecklingen är snabb och intecknar redan nu ett fossilfritt elkraftsystem som gör att utsläppen från batteriproduktionen minskar, medan andra anser att utsläppen kommer att vara höga under överskådlig framtid.

Tesla har etablerat en laddinfrastruktur, primärt för sina kunder, men totalt sett kommer publik laddning länge att vara otillräcklig. Bättre då att ge förutsättningar för en enkel bostadnära laddning. Flera av dessa motsättningar skulle kunna lösas upp genom ett bonus-malus system (istället för det som nyligen avskaffats) så att det är de mest miljövänliga, trafiksäkra och ekonomiskt hållbara bilarna från ett helhetsperspektiv som får högst bonus.

Viktigt ur miljösynpunkt är att beakta CO2-utsläppen från ett livscykelperspektiv, dvs utsläppen i hela produktions-, användnings- och återvinningskedjan. De flesta batterier kommer under överskådlig framtid att tillverkas i Asien. Ett stort batteri till en helelektrisk bil kan vid tillverkningen släppa ut cirka 18 000 kg mer koldioxid än ett litet batteri för en hybridbil.

Om hybridbilar med det mindre batteriet används av kunder i Sverige som kör cirka 1400 mil/år erhålls i stort sett samma koldioxidbelastning vid körningen som med en ren elbil med det större batteriet trots att dessa måste kompletteras med förbränningsmotor eller bränslecell.

Det primära målet för framtiden bör därför vara att premiera en minimering av CO2 utsläppen sett från ett livscykelperspektiv snarare än att tillfredsställa politiska, tillverkares eller köpares särintressen men samtidigt försäkra sig om en bred marknadsacceptans för elektriska fordon genom möjlighet till användning i glesbebyggda områden inom ramen för den energiförsörjningsstruktur som finns tillgänglig (laddplatser och tankställen). Nya bilar måste också kunna erbjudas till priser som är acceptabla.

Bild

Ett elbilsbonussystem likt det som gällde fram till regeringsskiftet premierar främst rena elfordon utan CO2 utsläpp (alltså inget livscykelperspektiv) vilket är kontraproduktivt ur miljösynpunkt. Det fördröjer införandet av bilar som verkligen sänker utsläppen av koldioxid, i synnerhet om bilkundernas räckviddsångest driver upp batteristorleken.

Det bästa för miljön är en seriehybrid om bränslet i förbränningsmotorn, vilken är en liten motor dimensionerad för en fast driftspunkt motsvarande fordonets medeleffektbehov, initialt är HVO-diesel (hydrerad vegetabilisk olja). I framtiden kan förbränningsmotorn enkelt bytas mot en bränslecell och bränslet bytas mot vätgas framställd genom fossilfri elektrolys.

I en parallellhybrid måste motorn dimensioneras för körfallet att batteriet är urladdat och för momentana kallstarter när effektbehovet överstiger elmotorns kapacitet. Motorn för en parallellhybrid är cirka 3 gånger dyrare än en motor för en seriehybrid men merkostnaden är ändå signifikant lägre än för den extra batterikapacitet som fordras för en ren elbil. Ett litet batteri kan med fördel laddas vid bostaden då energiinnehållet hinner fyllas med den laddeffekt som finns tillgänglig utan att vara tidskritisk (ladda på natten med 11 kW istället för på 30 min med 200 kW under påtvingad fikapaus längs vägen).

Utveckling i perspektivet 2022 till 2063

• Är elektriska bilar den enda lösningen?

Baserat på energimix (el från icke-fossil/fossil källa), fordonsvikt, batteristorlek, bränsletyp och drivsystem kan man visa att det inte är tillräckligt att favorisera enbart rena elbilar på grund av att batteriproduktionen skapar mer CO2 än vad bilen släpper ut under cirka 24 000 mil.

• Ett bonus-malus system som minimerar CO2?

Genom att styra bonus-malus mot en livscykelanalys kan systemet göras kostnadsneutralt för staten.

Bild

• Vätgas som bränsle – är ledtiderna realistiska?

EU har ett mål att alla nya bilar skall vara fossilfria till 2035. Genom att från myndigheterna styra mot enkel teknik och CO2 minimering utan särintressen, uppmuntra lokal produktion av vätgas H2 och ge incitament för bränsleceller borde det vara möjligt att i 5-års etapper bygga upp en acceptans och infrastruktur för begränsad volym inför 2035 för att till 2063 ha en helt fossilfri fordonsflotta i Europa.

Bild

• Drivaggregat i förhållande till trafiksäkerhet och miljöpåverkan?

Bild

• Seriehybrider och elbilar reducerar CO2 mest och passar volymmarknaden bäst

Bild

Översikt över aktuella drivsystem

Bild

[2022]