BEV:s vs PHEV:s

Baserat på verkliga UF-värden så kan de årliga elektrifierade medelkörsträckorna för de 73 000 PHEVs beräknas och tillsammans med de årliga medelkörsträckorna för 49 000 BEVs i USA och Tyskland så erhålls följande graf. Som synes så ökar de elektriskt körda kilometrarna med ökad elräckvidd. PHEVs med elräckvidd på ungefär 60 km implicerar en årlig elkörsträcka på 12 000 – 15 000 km, vilket är ungefär lika mycket som BEVs som har en årlig (el)körsträcka på12 000 – 17 000 km, se grafen. Dock, PHEVs har enbart halva batterikapaciteten jämfört med BEVs. Följaktligen, batterianvändning mätt i årligt körda elkilometrar är mycket högre för PHEVs än BEVs. För en given batteristorlek så körs årligen ungefär dubbelt så mycket elektrifierade elkilometrar med PHEv än med BEVs. Anledningen till detta är att PHEVs kör en anmärkningsvärt stor andel av sin dagliga körning på el medan BEVs utnyttjar hela elkörsträckan bara några dagar om året.

Riktigt intressant blir det när författarna räknar ut de olika fordonstypernas livscykelutsläpp av koldioxidekvivalenter. Den högre batterikapaciteten för BEV implicerar mer utsläpp under konstruktionsfasen men PHEVs har mer utsläpp under användarfasen. Författarna räknar med att ett batteri per kWh medför utsläpp på ungefär 100 kg CO2-ekvivalenter i konstruktionsfasen. PHEVs ger ett utsläpp i medel på ungefär 600 kg CO2-ekvivalenter medans BEVs i medel ger 2600 kg CO2-ekvivalenter. För PHEVs tillkommer förbränningsmotor och växellåda vilket leder till ytterligare ungefär 600 kg CO2-ekvivalenter i konstruktionsfasen. Sålunda summerar PHEVs till 1200 kg CO2-ekvivalenter, vilket är ungefär 1400 kg CO2-ekvivalenter lägre än BEVs i konstruktionsfasen.
I användarfasen räknar författarna med att elenergiproduktionen medför ett utsläpp på 500 g CO2-ekvivalenter/kWh, som är bra mycket högre än nordiska utsläpp. Med en antagen energiåtgång för fordonen på 0,2 kWh/km, innebär detta ett utsläpp på 100 g CO2-ekvivalenter/km i eldrift. I fossildrift antas bilarna dra 4,6 liter/100 km, vilket implicerar ett utsläpp på 120 g CO2-ekvivalenter/km. Över bilarnas livslängd, om utsläppen i konstruktionsfasen och användarfasen summeras, fås liknande värden, givet insamlade data. PHEVs har därmed lika stor potential att minska koldioxidutsläppen som BEVs enligt författarna, vilket är ett intressant resultat.
Egna kommentarer
Som ansvarig forskningsledare för Electromobilityområdet på RISE Viktoria har jag alltid sagt att för min del så är det ointressant om bilen är en PHEV eller BEV eftersom det intressanta är att få till elektrifierade elmil oavsett biltyp. Helst skall ju förstås förbränningsmotorn gå på förnybara drivmedel. Jag blir inte ofta synad i min uppfattning, men argumenterar i så fall att PHEVs innebär att bilen kan användas på samma sätt som en förbränningsmotorbil, vilket gör att fler och fler kan köra på el i takt med att prisskillnaden mellan förbränningsmotorbilar och PHEVs minskar. BEVs däremot innebär antingen att du inte kan använda elbilen som en vanlig fossilbränslemil eftersom räckvidden är kortare, eller är mycket dyrare för samma räckvidd. Det är därmed naturligare och mindre osäkerheter för de flesta att bekanta sig med eldrift via PHEVs och därmed få bättre förståelse för eldrift och hur de körs, för att så småningom kanske våga satsa på en BEV. Bilpooler kan påskynda omställningen genom högre omsättningshastighet på fordonen och därmed minskad risk att satsa på BEVs.
Numera kan jag och andra luta oss på att det finns en något sånär stor mängd empiriska data som ger någon form av svar på frågan huruvida en PHEV eller BEV är bäst. Svaret är alltså att de är lika bra i Tyskland och USA i nuläget, i alla fall om ”bäst” avser förmågan att minska koldioxidutsläppen. Visst, PHEVs släpper ut fossilbränslen under drift, men BEVs släpper ut mer vid konstruktionen av större batterier och på det hela taget jämnar det ungefär ut sig.
Intressant i rapporten är att författarna utgår från verklig drift och verkliga förbrukningssiffror. Det finns ju en viss skepsis hos allmänheten att siffrorna inte stämmer, vilket exempelvis påpekas i [2] där speciellt PHEVs är svåra att skatta. Det är väl inte jättetydligt i artikeln hur UF m.fl. parametrar räknas ut framförallt i hybridmod (både fossilbränsledrift och elmaskintillskott), men det finns hänvisningar till andra artiklar (jag har inte läst dem).
Några (ytterligare) brasklappar kan vara på sin plats. Noterbart är att studien är gjord på insamlade data i USA och Tyskland. Datainsamlingen har gjorts via registrerade användare som frivilligt tillhandahåller sin bildata, i USA enbart från Chevrolet Volts (noterbart) insamlade via  [3] från bilar i USA och Canada och i Tyskland via webtjänsten [4] som innehåller data bl.a. från flera olika PHEVs. Den senare tjänsten har visats vara en bra representation av den tyska bilflottan. Inget kommenteras i artikeln huruvida USA-data är en bra representation. Tesla med sin långa elräckvidd är medräknad i artikeln som jag tolkar det, men i graferna som presenteras så syns de inte. Författarna har valt att medelvärdesbilda och det är inte möjligt att uttyda hur lång som körs hos PHEVs för olika batteristorlekar.
Noterbart är också att när författarna i artikeln uttalar sig om koldioxidutsläppen så ligger naturligtvis en massa antaganden under huven, vilket delvis framgår i artikeln. För att estimera klimatpåverkan så delas utsläppen in i de som uppstår under produktionsfasen och de som kommer från användandet av fordonen. I produktionsfasen ingår utsläppen vid batteritillverkningen, och det går att skriva många fler artiklar om det. Vid eldrift så uppstår ju också frågan hur elen gjorts, och det vet vi ju skiljer sig ju mellan länder, regioner etc. Det nämns inget om utsläppen vid fossilbränsledriften, men är troligen försumbart eftersom artikeln ändå ger en ganska grov uppskattning. Olika förutsättningar driver svaret åt än det ena och än det andra hållet.
Det finns antaganden om livslängd på fordonen i artikeln. Kort livslängd innebär en fördel för PHEVs jämfört med BEVs, avseende koldioxidutsläppen, och tvärtom så innebär en lång livslängden fördel för BEVs. Antagandet i artikeln bygger på en bil och batterilivslängd på 12 år, vilket för ett batteri troligen vara lite optimistiskt, vilket kommenteras av författarna. BMW batterichef har ju dock nyligen pratat om batterierna kan hålla längre än bilen [6].
Slutligen, resultatet hur mycket eldrift som fås i förhållande till fossildrift bygger även på vilken tillgång till laddning som finns. En ren elbil går bara på el men hur mycket en PHEV kör på el beror på t.ex. laddfrekvens och körsträcka. Möjligheter att ladda på jobbet och inte bara hemmaplan ökar potentiellt andelen eldrift. Automatisk laddning som induktionsladdning kan även det öka andelen eldrift. Förutsättningarna varierar mellan länder och regioner.
Jag passade på att skicka artikeln till Urban Kristiansson, tidigare strateg på Volvo Cars (Senior Technical Advisor), som kommenterade:
”De [författarna i artikeln, min kommentar] har via mätningar bekräftat det som Stanford-professorerna (*1) (och Volvo Cars) drev visavi CARB i ZEV-debatten i mitten av 1990-talet. Dessvärre vann ”elbilskramarna hos CARB” över hybridförespråkarna i den interna striden hos CARB och därmed fördröjdes utvecklingen mot ”elektrifierade mil avsevärt – säkerligen 10–20 år.”
Jag frågade även Robert Eriksson, electromobilityguru på Volvo Cars (Senior Technical Leader, Electrical Propulsion Architecture) vad han anser om artikeln och han sa följande:
”Slutsatserna stämmer väl överens med analyser på Volvo Cars population av rullande laddhybrider. Vi ser att majoriteten av alla laddhybridförare pluggar in sina bilar och använder energin för elektrisk drift. Snittet för hela populationen ligger på 0,85 laddningstillfällen/dygn vilket får anses högt med nuvarande laddinfrastruktur.  Beräkningar visar att extern tillförd elektrisk energi räcker till ca 35%-40% andel helelektrisk drift av total körsträcka. Om samtliga användare kunde ladda 2 ggr per dygn skulle andelen eldrift närma sig 80% av hela behovet och självklart skulle även större batterier ge ett bidrag till fler elektriska km.”
Jag gillar personligen artikeln och den triggar igång en del funderingar och frågor, t.ex. vad skulle motsvarande studie och resultat bli i Sverige? Politikerna har utformat ett subventioneringssystem som skiljer på biltyper och ger privatpersoner en premie på 40 000 kronor för en BEV och 20 000 kronor för en PHEV som klarar utsläppskravet på högst 50 gram koldioxid per kilometer blandad körning  [5]. En PHEV som enbart kör på fossilbränslen bör inte subventioneras alls men kör den enbart på el så bör den få samma subvention som en BEV, kan jag tycka. Jag förstår dock problematiken att det är omöjligt att på förhand avgöra detta, men det kan inte vara så svårt att få retroaktiv skattesubvention baserat på verkligt utfall, där de som kör mycket på el för mer subventioner än de som kör mycket på fossilbränslen.
Referenser
[1] P. Plötz, S. A. Funke, P. Jochem, M. Wietschel. CO2 Mitigation Potential of Plug-in Hybrid Electric Vehicles larger than expected. Scientific Reports 7, Article number: 16493 (2017). https://www.nature.com/articles/s41598-017-16684-9https://www.nature.com/articles/s41598-017-16684-9.pdf
[2] Laddhybriderna ger enormt stor osäkerhet i hur mycket utsläppen minskar. Recharge. 8 dec 2017. länk
[3] www.voltstats.net
[4] www.spritmonitor.de
[5] https://www.transportstyrelsen.se/sv/vagtrafik/Miljo/Klimat/Miljobilar1/supermiljobilspremie1/
[6] BMW batteries to have 15-year lifecycle. Car Advice. länk
*1 Dr. Donald A. Dunn (som dog 2011 vid en ålder av 85 år) samt Dr. John S. Reuyl.