Debattinlägg: Snabbaste vägen till fossiloberoende bilar och samtidigt ett säkrare transportsystem – del 1

skrivet av Urban Kristiansson

Svenska staten har en unik möjlighet att påverka bilarna så att de blir både miljövänligare och säkrare. Nyckeln är att nyttja bonus/malus för att stödja de bilar som ger flest elmil och samtidigt är säkrast.

Paradoxen är att rena elbilar inte är snabbaste vägen till fossiloberoende.

Frågan är om elbilar över huvud taget någonsin kommer att ersätta förbränningsmotorbilar p.g.a. sina höga priser, ”räckviddsångesten” och stora investeringarna i en fungerande laddningsinfrastruktur. Det kan rent av vara så att elbilskramarna i sin iver blir kontraproduktiva och driver förändringen mot elektrifiering så hårt att förbränningsmotorbilar får en renässans (på samma sätt som skedde i mitten av 1990-talet i Kalifornien då den positiva processen mot Zero Emission Vehicles mot 2003 i praktiken avbröts).

Det är mer effektivt att stödja laddhybrider för att få en snabbare omställning till elektrifierade transporter. Genom att stödja rätt elhybridbilsutveckling underlättar myndigheterna dessutom för fordonstillverkarnas produktutveckling samtidigt som vi får ett säkrare transportsystem. Tricket är att gradvis balansera om från förbränningsmotorer till eldrift genom hybridbilar. Om staten dessutom stödjer utveckling av en laddningsinfrastruktur som möjliggör enkel hemmaladdning får man sannolikt den absolut snabbaste omställningen till ett elektrifierat biltransportsystem.

Gröna transporter/miljö drivs primärt av staten genom lagkrav och bonus-malus. Statens agerande vid omställning till elektrifierade fordon kommer att få avgörande påverkan på hur fort vi uppnår fossiloberoende bilar och hur säkert framtidens transportsystem blir.

Problemet är att ”elektrifierade fordon” är ett vitt begrepp. Den nya tekniken ger ökat antal frihetsgrader avseende att konstruera ett ”elektrifierat fordon”. Ett ”elektrifierat fordon” kan vara en ren elbil eller en variant av elhybrid. Elhybrider kan vara som Toyota Prius som i princip inte har någon körsträcka alls på el, de kan vara varianter som kan köras en viss sträcka på el och som laddas via en förbränningsmotor, eller de kan vara plugin-hybrider som kan köras viss sträcka på el och som kan laddas från elnätet. Elhybriderna med viss körsträcka på el kan delas in i parallellhybrider respektive seriehybrider.

I parallellhybrider är elmotorn och förbränningsmotorn mekaniskt kopplade till framdrivningshjulen. Det är en komplex och dyr mekanisk installation av drivlinan. Dessutom blir denna variant relativt svår att emissionsoptimera pga. att förbränningsmotorns belastning i stort sett varierar med väglasten för framdrivning.

I seriehybrider är enbart elmotorn mekaniskt kopplad till framdrivningshjulen. Den lilla förbränningsmotorn kan placeras mer fritt i fordonet. Detta ger en enkel mekanisk installation av drivlinan. Dessutom är denna variant relativt enkel att emissionsoptimera pga. att förbränningsmotorn opereras vid relativt konstant varvtal och last. Ur en fordonstillverkares perspektiv är alltså en seriehybrid att föredra pga. sin signifikant lägre utvecklingskostnad.

Parallellhybrider har två framdrivningsanordningar och det är därför relativt enkelt (jämfört med att utveckla en motsvarande stor förbränningsmotor) att få en kraftfull framdrivning. T ex Volvo V60 Plugin-hybrid är ur drivlineperspektiv positionerad som en motsvarande 6–8 cylindrig förbränningsmotor. Volvo Polestar parallellhybrid är ett annat exempel där man åstadkommer 600 hästkrafter genom att kombinera elmotor och förbränningsmotor. Det är förståeligt att fordonstillverkare under ett övergångsskede mot fossiloberoende bilar väljer att favorisera parallellhybrider av den enkla anledningen att marknaden är villig att betala för många hästkrafter (traditionellt beteende). Det ger kostnadstäckning för de dyrare bilarna. Ur miljö- och säkerhetsaspekterna är det däremot förkastligt. Det är lätt att se körcykler där förbränningsmotorn upprepat startar vid hastiga gaspådrag och i princip fås en sekvens av kallstarter under vilka lejonparten av emissioner bildas. En annan effekt av parallellhybrider är att deras kraftfulla framdrivningsanordningar inbjuder till ett mer aggressivt körbeteende. Ur säkerhetssynpunkt torde det inte vara önskvärt att hela fordonspopulationen utrustas med framdrivningsanordningar som är relativt kraftfulla (hög fart och snabba förändringar orsakar väldigt många olyckor).

Om staten mha bonus-malus favoriserar seriehybrider där förbränningsmotorn först tillåts starta när batteriet är urladdat (dvs ett s.k. Range Extender-koncept) får man ett biltransportssystem som är praktiskt fungerande och där fler mil ”elektrifieras” jämfört med ett scenario med enbart elbilar (pga ”räckviddsångesten” kommer marknaden inte att våga använda elbilen i många transportbehov). Om dessutom förbränningsmotorn som är igång relativt sällan drivs av ett förnybart bränsle så har vi fått ett fossiloberoende biltransportssystem.

Utöver att ett seriehybridsystem elektrifierar många fler mil än ett elbilssystem så har det stora fördelar avseende behov av batterier. Lek med tanken att det räcker att en seriehybrid har batterier för att klara 10 mils körning, dvs klarar de allra flestas bilisternas dagliga behov av körning. En elbil bör nog ha batterier för att klara åtminstone 40 mils körning på en laddning. Förenklat går det alltså åt 4 gånger så mycket batteri till en elbil jämfört med en seriehybrid. Dessutom torde en enkel förbränningsmotor som Range Extender i en seriehybrid kosta avsevärt mycket mindre än vad de 30 milen extra batteri i elbilen kostar. Med andra ord, en seriehybrid blir väsentligt billigare än en elbil, den tarvar mycket mindre miljöbelastande batteriproduktion, samt den elektrifierar fler mil än en elbil pga. sin användbarhet. En klar vinst ur miljösynpunkt.

Hur bör bonus-malus vara utformat? Som nämnts tidigare bör de fordon som har lägst miljöpåverkan och som är säkrast favoriseras. En klassificering av fordonstyper utifrån dessa kriterier är (sämst först):

1. Konventionell förbränningsmotorbil
2. Elhybrid med ringa elkörsträcka (typ Prius)
3. Elbil (typ Nissan Leaf)
4. Parallellhybrid med möjlighet att ladda från nätet och en förbränningsmotor som drivs av bensin eller diesel (typ Volvo V60 Plugin-HEV)
5. Parallellhybrid med möjlighet att ladda från nätet och en förbränningsmotor som drivs av förnyelsebart bränsle
6. Seriehybrid med möjlighet att ladda från nätet och en förbränningsmotor som drivs av bensin eller diesel (typ BMW i3-REX)
7. Seriehybrid med möjlighet att ladda från nätet och en förbränningsmotor som drivs av förnyelsebart bränsle

Bonus-malus bör vara utformat så att koncept 1. drabbas mest av ”malus”, samt att koncept 7. får mest ”bonus”. För koncepten 2. till 6. görs en glidande övergång från ”malus” till ”bonus”.

Snabbheten i transferering till elektrifierade bilar är starkt beroende av hur bilarna kan laddas. De laddstationer vi ser idag är ofta onödigt dyra och komplicerade. De tjänar mest som marknadsföring för att lokala politiker vill visa miljöomsorg. Dessutom förefaller det finnas en skola som tror att vi kan ersätta bensinstationer ”ett-till-ett” med laddstationer längs vägarna. Ingendera av dessa dyra och komplicerade laddningsförfaranden kommer att vara tillfyllest i framtiden. Lek med tanken att vi har en laddningsstation längs en motorväg och att ett antal Tesla kommer in för laddning. Varje Tesla har ett batteripaket om 90 kWh och om du väldigt förenklat skall återladda batteriet i en Tesla under säg 15 minuter så måste laddningsstationen leverera 90/0,25 = 360 kW! Om fyra Tesla skall laddas samtidigt på samma sätt fås ett effektbehov om 4*360 = 1440 kW! En ordinär villa med 16 A säkring drar 3*0,220*16 = 10,6 kW. Dvs laddningsstationen enligt ovan bör vara utrustad med elförsörjning som motsvarar 1440/10,6 = 136 villor. Fortsätt leken med siffror och antag att det behövs 3000 laddstationer (ungefärligt antal bensinstationer i Sverige idag) så motsvarar behovet av installerad el 3000*136 = 408 000 villor eller med tre personer i varje villa att elförsörjningen till en stad med 3*408 000 = 1 224 000 invånare behöver byggas! Att realisera ett laddningsbehov som motsvarar dagens bensinstationer torde bli en signifikant hämsko för rena elbilar.

För att möta flertalets behov av daglig körsträcka krävs ett relativt litet batteri. Dessbättre, bilen står ju nästan alltid parkerad på samma plats större delen av dygnet. Att utforma denna parkeringsplats med en automatisk induktiv laddning gör att bilens batteri för det mesta är fulladdat. Detta borgar för att varje gång bilen nyttjas så körs den företrädesvis på elektrifierade mil. Rykten gör gällande att den induktiva laddning som BMW förväntas introduceras i början av 2018 kommer att kosta aningen mer än deras ”wallbox PRO”, dvs ca €900. Med andra ord har vi fått en förnämlig och bekväm laddningsanordning som för bilägaren är lätt att använda. Inget hanterande av smutsiga kablar för laddning, och risken att man glömmer att koppla in laddaren elimineras.

Om staten vill styra mot ett fossiloberoende transportsystem så torde det vara väl investerade medel att stödja introduktion av helautomatisk induktiv laddning på bred front.

Imorgon fortsätter jag med en skissartad beräkning av hur bonus-malus systemet skulle kunna se ut.