Bild
Nästa artikel
Reportage

Elbilar - många problem kvar att lösa

Publicerad 17 maj 2010 (uppdaterad 21 september 2010)
Batteriernas livslängd, energitäthet och laddtid måste förbättras avsevärt.<br />2010 är året då tillverkare börjar lansera elbilar och laddhybrider som vanliga konsumenter kan köpa. Men hur miljövänlig är egentligen eldriften och vilka tekniska problem återstår att lösa?


I år är det dags för en mindre revolution inom bilvärlden.

Efter att man under snart tio år kunnat köpa traditionella hybridbilar, kommer vi i år även att kunna beställa både rena elbilar och uppladdningsbara hybridbilar, även kallade laddhybrider eller plug-inhybrider.

Hos dagens hybrider kommer den huvudsakliga delen av framdrivningskraften från en helt vanlig bensinmotor med något så när vanlig växellåda.

30 % lägre bränsleförbrukning
Bilens batterier laddas huvudsakligen av bromskraft och eldriften kan bara användas i låg fart under korta sträckor eller som hjälp till bensinmotorn.

- Tekniken ger runt 30 procent lägre bränsleförbrukning jämfört med motsvarande icke-hybridiserad bil i stadstrafik, berättar Mats Alaküla, professor på Lunds Tekniska Högskola. På landsväg ger hybriderna inte några nämnvärda förbrukningsfördelar.

Sparpotentialen är mycket större för elbilar och laddhybrider, vars batterier kan laddas från elnätet och ensamma kan driva bilen under flera mils körning.

- En eldriven bil förbrukar, beroende på storlek, mellan en och två kilowattimmar elenergi per mil, fortsätter Mats Alaküla. I dagsläget kostar en kilowattimme el ungefär en krona, att jämföra med kanske 0,8 liter bensin eller diesel som kostar ungefär en tia.

Siktar på 50 kilometer
Eldrift ger alltså en  bränslekostnad på mellan en femtedel och en tiondel av bensin eller diesel. Men en betydande del av besparingen riskerar att ätas upp av batterikostnader, mer om det senare. 

För att eldrift ska vara meningsfull behöver de nya bilarna betydligt större batteripaket än dagens hybridbilar.

- Dessa kan bara köra några kilometer på ren eldrift, medan man i plug-in-fallet kommer att sikta på runt 50 kilometer, enligt Mats Alaküla. Den stora fördelen är att runt tre fjärdedelar av allt bilresande i världen är just sträckor under 50 km, vilket gör att en stor del av den bensin och diesel som går åt faktiskt kan ersättas med el.

0-100 på fyra sekunder
Men de flesta nylanseringar under 2010 är faktiskt rena elbilar, inte plug-in-hybrider.

Den mest spektakulära är kanske den redan släppta Tesla Roadster, en elsportbil med kapacitet att nå 100 km/tim på fyra sekunder och i bästa fall komma runt 30 mil på en laddning.

Eldrift kan tyckas udda för en sportbil, men faktum är att elmotorn ger fullt vridmoment redan från start, vilket gör att de flesta bilförare som första gången provar en elbil överraskas av den pigga accelerationen, i alla fall i de lägre fartregistren.

Jämfört med plug-in-hybriden är elbilens stora fördel ett lägre pris eftersom den bara har en drivlina till skillnad från laddhybridens två, medan det stora minuset är den begränsade aktionsradien.

I praktiken blir elbilen ett fordon för pendling och körning av kortare sträckor i stan.

Småbilar dominerar
Utöver Teslan kommer bland andra Mitsubishi och Peugeot ut med eldrivna småbilar under året och flera andra tillverkare följer efter under 2011-2012. Och det är just småbilarna som förväntas dominera.

- Det kommer alltid att vara mest intressant att konvertera en liten, lätt bil eller en skoter till ren eldrift, säger Mats Alaküla. Orsaken är att fordonsvikten snabbt tilltar med ökande storlek, vilket till slut medför att vikt, storlek och kostnad för batteripaketen gör eldrift ointressant.

Men många problem återstår att lösa innan elbilen och plug-in-hybriden verkligen kan bli var mans egendom.

Pontus Svens, Mats Leksell och Mikael Hellgren, samtliga forskare på KTH (Kungliga Tekniska Högskolan), talar om tre huvudsakliga problemområden:

1. Batteriernas energitäthet

Batteriernas energitäthet är en utmaning, även om utvecklingen har gått framåt de senaste åren.

Ett modernt litiumjon-batteri kan komma upp till runt 0,15 kilowattimmar per kilo, det vill säga runt en kilometers körsträcka per batterikilo.

En normalstor bil som ska klara att köra fem mil på batteridrift behöver i teorin 50 kg battericeller.

Men sedan tillkommer det faktum att frekventa, fulla urladdningar förkortar litiumjonbatteriernas livslängd avsevärt, vilket gör att man i praktiken behöver dubbla kapaciteten till cirka 15 kilowattimmar.

Lägg till detta vikten av inkapslingar och styrelektronik och batteripaketets totalvikt hamnar runt 150 kg - fortfarande en vikt som är acceptabel att ta med i dagens fordon.

Dessutom kan det placeras på ett bra ställe i fordonet, vilket innebär långt ner och nära mitten, för att påverka köregenskaperna så lite som möjligt.  

2. Batteriernas livslängd
Batteriernas livslängd och kostnad är andra stora problem. För att räcka en bils livslängd på 30 000 mil kanske ett batteri måste klara kanske 20 000 cykler av upp- och urladdningar. 

Om detta ska vara möjligt måste man vara mycket försiktig med hur djupt batteriet laddas ur, annars kan livslängden snabbt förkortas till bara några tusental cykler!

Eftersom batteritillverkning är en känslig process, som bland annat kräver renrum, är batterierna också dyra. En tumregel är att batteripaketet i kundledet kostar 10 000 kronor per kilowattimme idag och vid storskalig tillverkning nedåt 3 000 kronor per kilowattimme.

För paketet ovan är det alltså frågan om först 150 000 kronor och på sikt runt 50 000.

Om vi räknar på en livslängd på 10 000 mil, belastas bilkalkylen med batterikostnader på fem till 15 kronor milen! Därför är just livslängden den faktor som tillverkarna arbetar hårdast på att förbättra.

3. Energipåfyllning
Att ladda ett batteri är att likna vid att tanka bilen genom ett sugrör. Ett vanligt 220 V-uttag i ett hus, där några hushållsmaskiner samtidigt körs, kan kanske ladda bilen med effekten två kilowatt.

För att fulladda ett halvfullt 15 kilowattimmarsbatteri (det vill säga med 7,5 kilowattimmar) krävs då runt fyra timmars laddtid eller en knapp timmes laddning för varje mil man vill kunna köra.

Om man kan uppgradera till ett trefasuttag med 16 amperes säkring kan man ladda med effekter runt elva kilowatt, vilket förkortar laddtiden av samma batteri från fyra timmar till en timme, en laddtid på runt tio minuter för varje mil man vill kunna köra.

Sedan är gränsen för dagens teknik nästan nådd, eftersom det inte heller är möjligt för ett batteri att ta emot vilka strömmar som helst.

Jämför man denna snabbare batteriladdning med en bensinpåfyllning, där man på ungefär tre minuter kan fylla en tank på 60 liter, talar vi ändå om snigelfart.

Dessa tre faktorer tillsammans med det faktum att elenergi måste komma någonstans ifrån gör att lanseringen av elbilar och plug-in-hybrider sannolikt kommer att ske ganska långsamt.

Volkswagen bedömer till exempel att knappt två procent av alla sålda bilar i världen år 2020 kommer att vara el-bilar. 


FAKTA:
Så här långt kommer man på en laddnings/fyllningstimme.
Elbil 220 V-uttag 1 mil
Elbil snabbladdning med 400 V-uttag 5 mil
Bensin 1 500 mil 

Kommentarer

#1 • 2010-05-17 11:55
Tenna (not verified)

Så länge mobiltelefonen och elbilen är körklara på morgonen är det fullständigt ointressant hur stor del av nattens timmar de använde för att bli laddade. Att bensinkramande rednecks avfärdar elbilen pga laddtiden är kanske både förståeligt och förlåtligt, men journalister och "experter" bör inte låtsas att alla bilresor är långresor. Problemet finns inte! Däremot är det helt sant att lanseringen av elbilar kommer att bli vansinnigt sen och långsam, speciellt i Sverige, eftersom motståndet här är så kompakt! Vi ligger för närvarande minst 5 år efter jämförbara länder.

#2 • 2010-05-17 14:35
Jag (not verified)

Jag förstår forfarande inte varifrån elen kommer?
Hur den på något magiskt sätt, utan miljöpåverkan, hamnar i eluttagen? Kärnkraftsel är ju tabu, kol- och olje el likaså. Vattenkraftsutbyggnad är "hemskt". Sol- och vindkraft ger för lite...
Hur går det till?
Jag

#3 • 2010-05-17 14:54
Tobbe (not verified)

JAG: Precis samma tänker jag...

#4 • 2010-05-17 15:28
Jarl (not verified)

Här har ni svaren:
http://sv.wikipedia.org/wiki/Aluminiumfolie

#5 • 2010-05-17 15:39
Tenna (not verified)

"JAG och TOBBE": Elen kommer från vind- sol- och vågkraft som byggs ut MINST 10 gånger snabbare än antalet elbilar KAN öka (i praktiken kommer elbilarnas antal att öka mycket saktare än så eftersom de flesta svenskar är som ni) och från effektivisering av annan elanvändning. Om exempelvis hälften av alla glödlampor byttes till LED skulle vi spara mer el än alla Sveriges bilar skulle dra om de var elektriska. Var inte rädda! Ni får fortsätta krama era bensinbilar länge än! Även om det skulle bli förbjudet att sälja bränslebilar imorgon skulle den svenska bilparken inte vara helt elektrifierad före 2030. I verkligheten blir det naturligtvis MYCKET senare än så!

#6 • 2010-05-17 15:43
mythbuster (not verified)

Under 2009 byggdes förnyelsebar el ut med 2.2 TWh per år. Med en elförbrukning på 2 kWh per mil (något högt) och 1500 mil per år skulle detta räcka till 730 000 elbilar. Detta var alltså utbyggnaden under ett år. Vad 2010 ger återstår att se.
http://www.energimyndigheten.se/sv/Press/Pressmeddelanden/Rekordstor-utbyggnad-av-fornybar-el-i-elcertifikatsystemet---biokraftvarmen-okar-mest/

#7 • 2010-05-17 15:46
Previa (not verified)

För oss som inte driver taxirörelse står nog bilen parkerad större delen av dygnets timmar, och då blir laddningstiden inget problem. Enligt Volvo kör åtta av tio bilister mindre än tio mil per dag i Sverige vilket betyder att bilen är parkerad 23 timmar per dygn ca. Stänger man av två stycken handdukstorkar på hundra watt var så kan man i stället ladda sin elbil för att kunna köra ca 3 mil per dag för samma förbrukning av el var dag.
I framtiden kommer det säkert att göra elbilar med batterier som håller i hela bilens livslängd, som i den här bilen från början på tjugohundratalet.
http://www.youtube.com/watch_videos?more_url=%2Fmy_favorites&video_ids=x3UpBKXMRto%2C4xul-H4HsMw&type=7&index=1&no_autoplay=1
Om alla våra bilar var elbilar går det åt 10 Twh per år, våra vattenmagasin varierar 30 Twh mellan lågvattenår och år med god vattentillgång och det tycks vi klara även hårda vintrar som nyligen trots att hälften av kärnkraftverkens reaktorer var ur bruk hela vintern.
http://www.youtube.com/watch_videos?more_url=%2Fmy_favorites&video_ids=NMSZy1N3u_Y%2C62fGYEtZ1gA%2C4xul-H4HsMw%2Cx3UpBKXMRto&type=7&no_autoplay=1

#8 • 2010-05-17 15:53
A-J (not verified)

TENNA // "Elen kommer från vind- sol- och vågkraft som byggs ut MINST 10 gånger snabbare än antalet elbilar KAN öka"
Jag håller med dig till viss del men samtidigt kommer protesterna mot vind- sol- och vågkraft öka för varje ny anläggning som byggs. Ge det några år så ska du se att det kommer bli allt svårare att bygga dessa alternativ. Då sitter vi i skiten igen.

#9 • 2010-05-17 16:30
Mattias Goldmann Gröna Bilister (not verified)

Intressant sammanställning, som dock inte alls har med konsumentbeteendet; vi behöver förstå att vi inte behöver mer än 5-10 mils räckvidd en normaldag och därmed räcker också ganska små batterier och ganska "trög" hushållsladdning.Utifrån detta är jag skeptisk till hur kostnadseffektiva satsningarna på laddstolpar och snabbladdningssystem är. Det är också intressant att se hur det blir med acceptans för ett system där man byter batterier - det blir lite likt ett tvättstugesystem, med alla dess potentialla falluckor - och samordningsfördelar.
ViB lyfter också fram den låga rörliga milkostnaden, som i sig är ett potentiellt problem - hur beter vi oss som bilister när milkostnaden uppfattas vara försumbar? Blir det mer trängsel och fler olyckor - eller har alla de som ropar "nu är smärtgränsen nådd" så fort bensinpriset stiger helt fel, så att vi inte alls kör mer när milpriset sjunker 90 %?

#a • 2010-05-17 17:18
Roy (not verified)

Låt mig - inte tro, tycka eller gissa - utan konstatera att elproduktionen lugnt räcker till för bilismen. I synnerhet som utvecklingen fortsätter på alla fronter.
Problemet är dock räckvidden. Tenna har förvisso rätt, men är bilägarna beredda att avstå från möjligheten till helg- och semesterresor med bil även om de till 90 % skulle klara sig utmärkt med elbilens räckvidd? Kanske kan batterikassettsystemet vara en räddning. Laddning så långt möjligt, men byte när nöden så kräver. Visst, det blir en klumpigare installation som också är dyrare, men alltså mer flexibel. Eller kanske ändå laddhybriderna är den bästa kompromissen. (Sen kan man alltid diskutera om det ska vara parallell- eller seriehybrider - själv tror jag mest på parallellhybriden.)
Det roligaste och viktigaste är att det ju faktiskt utvecklas på alla fronter.

Missa inget från Vi Bilägare

Genom att anmäla dig godkänner du OK-förlagets personuppgiftspolicy.