Bild
Nästa artikel

Elbilar - många problem kvar att lösa

Reportage

Batteriernas livslängd, energitäthet och laddtid måste förbättras avsevärt.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 

Taggar: Reportage
Elbilar - många problem kvar att lösa

Kommentarer

#1
Tenna
2010-05-17 11:55

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.

#1
Jag
2010-05-17 14:35

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

#1
Tobbe
2010-05-17 14:54

JAG: Precis samma tänker jag...

#1
Jarl
2010-05-17 15:28

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

#1
Tenna
2010-05-17 15:39

"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!

#1
mythbuster
2010-05-17 15:43

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/

#1
Previa
2010-05-17 15:46

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

#1
A-J
2010-05-17 15:53

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.

#1
Mattias Goldmann Gröna Bilister
2010-05-17 16:30

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 %?

#1
Roy
2010-05-17 17:18

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.

#1
Realisten
2010-05-17 20:53

Bilisterna behöver helt enkelt något att se fram emot. Långt, långt fram. Och vem är så naiv att tro att Staten behåller samma elskatt som idag om det nu skulle bli så att bensin / dieselkonsumtionen minskarlmotorer har visserligen bättre verkningsgrad än framförallt bensin men det kan kompenseras med högre elskatt. Ekonomiska argument för eldrift kan man alltså bortse från. Någon kassako måste ju finnas.

#1
Jarl
2010-05-18 00:05

När jag kör min Toyota Prius, iförd en staniol-hatt, så tuggar jag tuggumi frenetiskt och därigenom laddar jag batterierna!

#1
Saabnisse
2010-05-18 00:26

Finns det inga möjligheter att få bort denna "JARL" som inte tillför något annat än floskler?
Har inte ViB någon moderator?

#1
Sune S
2010-05-18 01:14

Ur ett globalt perspektiv får elbilarna i huvudsak energin från kolkraft. Elbilar löser därmed inte ev. klimatproblem eller problem med framtida brist på bränslen. I bästa fall minskar elbilarna problemen genom att använda energin effektivare och från flera primära källor.
För den som inte har råd med två bilar (den ena en svindyr elbil) är någon form av hybrid den enda rimliga elbilen. En laddhybrid med ett relativt litet batteri är en möjlig lösning.
En bränslemotordriven generator ger större delen av energin till elmotorn. Batteriet ger i huvudsak extra kraft vid fartökning och lagrar återvunnen energi från inbromsning. Vid låg hastighet i köer skulle batteriet också ensamt kunna klara framdrivningen.

#1
KENNTEH
2010-05-18 02:18

SAABNISSE: "Jarl" är inte Jarl, utan nån idiot som snor nick.

#1
Roy
2010-05-18 12:00

Det kan tänkas att Kennteh har rätt, för Jarl har skrivit vettigare saker tidigare. Vet inte i vilken ordning det nu än en gång tjatas om denna staniolhatt. Det är lika roligt att läsa varje gång! (Ironi - vilket väl alla andra än den skribentetn fattar.) Råkade förresten själv ut för att någon använde min signatur, men endast vid ett tillfälle.
Det Sune S beskriver är Prius och flertalet av Lexus modeller.
Intressant detta, att så fort någon målar fan på väggen och beskriver en pessimistisk framtid gärna kombinerad med lite konspiratoriska tankar, så anser denne sig vara realist!

#1
Sune S
2010-05-18 13:44

Roy:
Det jag beskriver är snarare laddhybriden Volt men med ett betydligt mindre och billigare batteri. När det är dags att byta batteri kanske det finns mycket bättre och billigare batterier. Då kan man välja ett batteri med betydligt större kapacitet.

#1
Roy
2010-05-18 18:54

Hej Sune!
Eftersom du skriver att batteriet i huvudsak ger extra kraft vid fartökning, så tyder det på en parallellhybrid där ju förbränningsmotorn också driver hjulen. Bilen Volt är väl en seriehybrid?

#1
Sune S
2010-05-19 00:57

Hej Roy!
Bara elmotorn driver bilen men elen kommer antingen från en bränsledriven generator eller från batteriet eller båda två. Med ett större batteri kan all energi kommer från batteriet vid hastigheter under 70 km/h och körsträckor på högst några få mil. Vid högre hastighet och längre sträckor kommer nästan all el från den bränsledrivna generatorn. Batteriet används då i huvudsak vid fartökning.

#1
Roy
2010-05-19 14:17

OK, Volt är alltså en seriehybrid.
När elmotorn drivs direkt från generatorn kan man ju undra lite över verkningsgraden. Förbränningsmotorn kan förvisso optimeras för ett konstant varvtal och här borde alltså en Sterlingmotor kunna användas. Men ändå - att ha en förbränningsmotor snurrande konstant och gå omvägen över en generator - även om nu elmotorer i sig själva är myket effektiva - tja, kanske kan det ändå totalt sett löna sig.

Hej!

Vi har förståelse för att du använder adblocker, men hoppas att du kan stänga av den för vår sajt. Annonser är en förutsättning för att vi ska kunna fortsätta att driva sajten.