Assessment of PHEV potential to reduce fuel use in Sweden using GPS data for car movements

Diskussionsledare under seminariet var Anders Grauers (SHC, Chalmers).

Licentiatavhandlingen är baserad på tre artiklar, som alla diskuterar relevanta frågeställningar för att kunna svara på potentialfrågan och det går att lära sig något om potentialen i Sverige från detta arbete men något kortfattat svar finns inte.

Laddhybridbilar (PHEV) kan ersätta en stor andel av bränslet med el från nätet och kan på så sätt minska utsläppen av växthusgaser och lokala föroreningar.  Men andel elmil för en given batteristorlek beror på den enskilda bilens rörelsemönster.

En unik del i licentiatavhandlingen är att frågan bedöms genom att använda en omfattande datamängd av svenska personbilsrörelser loggad med hjälp av av GPS. Datan är insamlad i projektet bilrörelsedata.

I bilrörelsedataprojektet har flera hundra personbilar blivit studerade med hjälp av loggning med GPS. Bilarna är valda för att representera den svenska bilflottan. De har inte gjort mätningarna på laddhybrider utan bilarna är vanliga förbränningsmotorbilar. Antagandet är att laddhybridbilar kommer ha samma rörelsemönster som de vanliga bilarna.

Den första artikeln undersöker vad den optimala batteristorleken är för varje bils enskilda rörelsemönster. En tydlig slutsats är att den optimala batteristorleken skiljer sig mycket mellan olika bilars rörelsemönster.

Om de ekonomiska förhållanden är gynnsamma för laddhybrider som t ex billigare batterier leder det till fler bilar med större batterier som ger fler elmil.

Om det finns fler laddningsmöjligheter än enbart i hemmet så kommer fler bilar kunna vara ekonomiskt lönsamma laddhybrider. En viktigt antaganden i den slutsatsen är att kostnaden för den extra laddinfrastrukturen inte betalas av bilägaren.  Det är möjligt att den extra kostnaden inte blir så stor, men den ingår inte i den nuvarande kostnadsanalysen.

En viktig slutsats var att pendlare har ett körmönster som gör att deras bilar är i majoritet bland de bilar som kan bli lönsamma som laddhybrider. Pendlarnas bilar har goda möjligheter till uppladdning, regelbundenhet i rörelsemönster och i allmänhet högre årlig körsträcka.

Den andra artikeln är en explorativ studie som undersöker konsekvenser av olika målfunktioner på vad den optimala batteristorleken är för laddhybrider.

De tre målen som jämförs, med avseende på optimal batteristorlek, är:

* att få så många elmil som möjligt i Sverige,

* att det ska vara så lönsamt som möjligt för slutkunden,

* samt att så många som möjligt laddhybrider säljs.

Målet att få så många elmil som möjligt skulle kunna vara ett samhällsmål. Det skulle kunna leda till större reduktion av t ex växthusgaser.

Analysen tyder på att för att sälja många laddhybrider så ska bilarna ha mindre batterier. Det leder i sin tur att det blir färre elmil totalt även om det blir fler laddhybrider.

Resultat från andra artikel tyder på att olika mål kan leda till mycket olika optimala batteristorlekar.

Den tredje artikeln undersöker hur mycket bromsenergin som kan återföras från den svenska bilflottan.

Egna funderingar

Den var en intressant diskussion på seminariet. Det var en tankeväckande avhandling.

Resultatet tyder på för att få upp elmil för laddhybrider så är bl a arbetsplatsladdning för pendlare en effektiv strategi. Det är lurigt att fundera kring vad som är bäst mellan ett större batteri och mer laddmöjligheter.

Antagandet i analysen är att batteriet laddas upp helt när bilen står stilla 10 timmar. Det finns dock studier som tyder på att ägarna inte alltid laddar upp hemma när de har laddhybridbil som går att köra även utan ett laddat batteri.  Det är ett argument för trådlös laddning hemma. Det kan ske automatiskt och ägarna behöver inte ta eget beslut. Hur det skulle påverka analysen att ta hänsyn till att ägarna inte ladda upp hemma är jag lite osäker på.

Det är spännande att tänka på vad målet egentligen är. Det blir olika resultat på vilken den optimala batteristorleken är om vi vill ha mycket elmil eller om vi vill ha många sålda laddhybrider.

Eftersom batteriproduktionen är begränsad skulle ett annat mål vara att maximera antal elmil per kWh. Hur stora batterier skulle det vara då?

Många länder har mål på antal sålda laddelbilar, men egentligen är de ute efter många elmil. Det är betydligt svårare att mäta elmil, men det skulle vara kul att se nationsmål som var antal elmil eller kanske fossil bränslebesparing.

De flesta bilföretagen har valt en batteristorlek som ger en elräckvidd på ca 50-60 km. Enligt Lars-Henrik är det möjligt att det är lite stora batterier för att ge en optimal kostnadsbesparing för kunderna, men anledningen är nog bilföretagen vill ge lite extra prestanda till de första kunderna som troligtvis är beredda att betala för det extra.

Undantaget bland bilföretagen är Toyota. De har gjort en laddhybrid med kortare elräckvidd, men de kan dela kostnaden på många komponenter med de 1 miljon fullhybrider de gör per år.

Källor

[1] Lars-Henrik Björnsson. Assessment of PHEV potential to reduce fuel use in Sweden using GPS data for car movements. Licentiatavhandling. länk (fulltext finns av kappan)

[2] Karlsson S, 2013. The Swedish car movement data project: Final report. PRT Report 2013:1, Chalmers University of Technology, Gothenburg. länk