Laddinfra och Co-tillgång avgörande för EVs

skrivet av Helena Berg

2029 kostar elbilen lika mycket som bil med förbränningsmotor

Fordonstillverkarna är pressade att introducera elbilar främst på grund av CO2-lagstiftningen, luftkvaliteten i städer, incentives och Kinas New Energy Vehicle-program. Idag finns det ca. 1,7-1,8 miljoner BEV; 21% av dessa finns i 6 kinesiska städer.

Det finns ca. 160 olika elbilsmodeller att välja mellan och om fyra år tror Bloomberg att det finns 289. Kina leder omställningen och där hälften av alla sålda elbilar 2025 kommer säljas just i Kina (som skulle utgöra 19% av Kinas nybilsförsäljning).

Bloomberg spekulerar kring att även privatpersoner kommer intressera sig för totalkostnaden av att äga en elbil. Men än så länge är inköpspriset viktigast. Redan 2024 tros en elbil vara konkurrenskraftig, och att 2029 är priserna för en elbil i paritet med bilar med förbränningsmotorer. 2040 kommer elbilar och elbussar att minska behovet av olja motsvarande 7,3 miljoner fat per dag, vilket motsvarar 47 årsförbrukningar för Sverige (baserat på totala konsumtionen av bensin och diesel i Sverige 2017 enligt statistik från Svenska Petroleum och Biodrivmedel Institutet).

Stadsbussar på el

Försäljningen av elbussar kommer ta fart snabbare än elbilar med högre marknadsandelar, det anser i alla fall Bloomberg. Drivkraften är luftkvalitet, CO2-minskning och potentialen för lägre driftskostnader. Den senare beror på årlig körsträcka, batteriets storlek, laddstrategier och affärsmodell.

På grund av högre inköpskostnad har ett antal olika affärsmodeller utvecklats: batterileasing, delad upphandling, bussdelning (bus sharing), etc. Den största utmaningen är andrahandsvärdet: livslängden på batterierna och hur ansvaret ser ut vid end-of-life. Bloomberg anser att ansvarsfördelningen borde vara tydligare.

2030 tros priset för en elbuss (utan subventioner) vara i paritet med en dieselbuss. Då kommer batterikostnaden motsvara 8% av totalkostnaden; för två år sedan var det 26%.

Inom vissa områden, och med ett anpassat batteripack, är total cost of ownership (TCO) idag lägre än för en dieselbuss. Ett exempel som Bloomberg presenterar är en buss som kör 166 km/dag (100 miles/dag) och med ett batteri på 250 kWh som laddas över natt är totalkostnaden $0,99/km, vilket ska jämföras med $1,05/km för en dieselbuss och $1,19/km för en CNG-buss). Men med ett batteri på 350 kWh är detta det dyraste alternativet.

Givetvis är dieselpriset och den årliga körsträckan avgörande för beräkningarna. Men Bloomberg tror ändå att i de flesta länder kommer elbussar att ha en konkurrenskraftig TCO. Elbussar med stora batterier (350 kWh) med nattladdning eller med små batterier (110 kWh) med trådlös hållplatsladdning kommer redan i år att vara konkurrenskraftiga (om de kör mer än 60.000 km/år).

Det som hämmar utvecklingen av elbussar är underutvecklade leverantörskedjor och att det inte finns tillräckligt många modeller för att täcka behoven. Ifjol fanns 99% av alla elbussar (av totalt 385.000) i Kina. De största kinesiska busstillverkarna är Yutong, BYD och Zhontong.

Städer som Shanghai och Shenzhen köper nu enbart elbussar. Totalt är 17% av Kinas stadsbussar elbussar, vilket ska jämföras med 1,6% i Europa. Luftkvaliteten i städerna är en drivkraft, men en anledning till att det går så fort i Kina är att de anlägger helt ny kollektivtrafik. I Europa ska elbussar inkorporeras i redan befintlig infrastruktur.

Hur elbussar laddas har Bloomberg analyserat. De fann att den sammantagna kostnaden är högst för lösningar med enbart snabbladdning vid terminal och/eller hållplats, även om batterikostnaden är lägst för dessa lösningar. Utmaningarna med enbart depot-/nattladdning är utrymme, antalet laddare, effektkapacitet och behovet av större batterier.

Batteripriset och framtida teknologier

En viktig parameter i omställningen till elbil är olika bildelningstjänster, men även hur tillgången på råmaterial till batterierna och hur laddinfrastrukturen utvecklas. I början av 2020-talet kommer prisutvecklingen på batterier att stanna av på grund av bristen på kobolt.

Bloomberg har studerat hur batteripriserna utvecklats och ifjol kostade ett batteripack i medel $209/kWh, en minskning med 79% sedan 2010. Arthur D. Little räknar med $190-250/kWh för både fordon och nätapplikationer. Förutom effekter av storskalig produktion, högre efterfrågan och automatiseringar i produktionsanläggningarna har batterierna förbättrats. Energitätheten (kWh/kg) har ökat med 5-7% per år sedan 2010 (red. anm: oklart om de menar cell eller pack).

Produktionen av batterier till elbilar och elbussar var 2017 på 43,2 GWh. Idag finns produktionskapacitet motsvarande 131 GWh av fordonsbatterier; en överkapacitet finns. Med alla annonserade produktionsanläggningar (nya och uppgraderingar) finns en kapacitet på 400 GWh år 2021, och 73% kommer då att produceras i Kina. Arthur D. Little presenterar att batterirelaterade investeringar under 2016-2017 var på över 13,7 miljarder USD.

Om man följer antalet patent inom batteriområdet har det skett en trefaldig ökning sedan 2010. Flest patent (25% år 2015) rör den konventionella flytande elektrolyten, fastfaselektrolyter 18%, men under 1% avser återvinning.

När det kommer till framtida batterier så anser både Arthur D. Little och Bloomberg att det är Li-jonbatterier som kommer dominera i ytterligare 10-15 år, men att NiMH kommer finnas kvar åtminstone lika länge.

Batteriindustrin är konservativ och har långa utvecklingscykler vid varje steg längs värdekedjan; långa avbetalningstider och långsam uppskalning när det kommer till nya material. I och med att kostnaden sjunker för Li-jonteknologin blir det svårare för nya teknologier att slå sig in på marknaden, vilket hämmar den långsiktiga forskningen/innovationen som en batteridriven marknad behöver.

LFP är den kemi som kommer dominera för elbussar, enligt Bloomberg. Arthur D. Little är mer försiktiga och tror att det är förbättrade Li-jonbatterier i stort som kommer vara det vinnande konceptet i ytterligare 10-15 år (dvs. detta uttalande täcker in LFP). Att det är något helt nytt koncept som når fordonsmarknaden till 2030 ser de som högst osannolikt. Det enda alternativet för fordon är bränsleceller.

Arthur D. Little har även studerat flera användningsområden för batterier. När det kommer till ’high-end consumer electronics’ tror de att fastfas Li-batterier kan vara en möjlig teknologi. Konsumenterna är villiga att betala extra för produkter med kortare utvecklingscykler och där reservdelslagret inte ska finnas länge (jämfört med fordon…)

De batteritillverkare som överlever är de som har en bra kostnadsbild, utvecklar Li-jonbatterierna ytterligare och som samtidigt är aktiva inom kommande teknologier.

Egna kommentarer

Koboltpriset kommer att öka, vilket alla analytiker visar. Det kommer troligtvis göra att mindre aktörer byter till järnbaserade LFP-celler. Jag tror vi kommer se en utveckling av LFP-celler för både prestanda och pris. Mycket kan göras med celldesign.

Även NiMH-batterier kan få en renässans med ökad livslängd, minskat koboltinnehåll och med förbättrade styrenheter.

Jämfört med Avicenne (OmEV 24/4 2018) och Total Battery Consulting (dvs. Anderman OmEV 23/11 2017) är det inget revolutionerande nytt i som presenterats av Bloomberg och Arthur D. Little. Du kan läsa mer om dessa uttalanden i våra tidigare nyhetsbrev.

Detta nyhetsbrev baseras på följande källor:

[1] Electric Vehicle Outlook. Bloomberg New Energy Finance. länk

[2] Future of batteries. Arthur D Little. länk (pdf)

[3] Electric Buses in Cities Driving Towards Cleaner Air and Lower CO2. Bloomberg New Energy Finance. 2018. länk (pdf)