Litteraturstudie – Status och framtida förväntningar på laddbara fordon (del 2 av 2)

Creative commons license

Dagens nyhetsbrev är del två av sammanställningen av litteraturstudien ”The rise of electric vehicles – 2020 status and future expectations” [1]. Vi lämnar nu marknadsandelar, tunga fordon och drivlinor för att istället fokusera på aspekterna 4 – 7:

(4) Status för laddningsinfrastruktur med fokus på modellering av kravställning och ekonomi (5) Överblick på laddbara fordons påverkan på elnät

(6) Insikter inom livscykelkostnader och utsläpp

(7) Framtidsförväntningar och synergier mellan laddbara fordon och andra framväxande trender och teknologier

(4) Laddningsinfrastruktur – en svårmodellerad men kritisk faktor för laddbara fordon

Laddinfrastruktur (privat och publik) som både är kostnadseffektiv och strategiskt placerad är kritiskt för att stödja försäljningen av laddbara fordon. Det pågår omfattande forskning för att kartlägga och överbrygga de specifika utmaningar som utbyggnaden av laddinfrastrukturen innebär.

Forskningsstudier har påvisat att laddbara personbilar i huvudsak långsamladdas hemma (50 – 80 % av laddbehovet). Detta beteende reflekteras också i fördelningen av laddare. I slutet av 2019 fanns det 7,3 miljoner laddpunkter globalt, varav 900 000 var publikt tillgängliga laddare. Det globala genomsnittet för antal publika laddstationer per laddbara personbilar är ca 0,1. Det finns dock stora skillnader mellan olika länder. Kina har en särställning när det kommer till antalet publika snabbladdare (DC), hela 81 % av världens 264 000 DC snabbladdare fanns i Kina. Publika snabbladdare per laddbar personbil var i slutet av 2019 0,8 i Kina, vilket var högst i världen.

Det har gjorts ett stort antal modelleringsstudier för hur laddinfrastruktur kan byggas ut (typ, antal, placering och tidpunkt). Många av dessa studier bygger dock på data från användning och körmönster av förbränningsmotorbilar, vilket riskerar att ge icke representativa resultat för hur de faktiska behoven ser ut för brukare av laddbara personbilar. Tidiga användare av laddbara personbilar tenderade att bo i enfamiljshus med möjlighet till hemmaladdning. Allt mer forskningsresurser läggs nu på att utreda hur laddning ska lösas för boende i flerfamiljshus, i vilket utbyggnad av laddinfrastruktur kan vara mer komplext.

Tunga och medeltunga kommersiella laddbara fordon ställer en annan kravbild på laddinfrastrukturen jämfört med laddbara personbilar. Bland annat är batterierna större, laddtiden kan ha ett konkret ekonomisk värde (förlorad arbetstid) och belastningarna på elnätet kan vara betydande när flera fordon laddar samtidigt. Laddningsstationer med hög laddeffekt har också en hög kostnad. En studie från 2019 estimerar att en 20 MW station i Kalifornien skulle innebära en kostnad på 15 miljoner USD.

(5) Integration av laddbara fordon i elnätet – utmaningar och möjligheter

Introduktionen av stora volymer laddbara fordon i elnätet innebär både utmaningar och möjligheter. Utmaningarna inkluderar att på ett tillförlitligt sätt förse fordonen med nödvändig energi och effekt. Möjligheterna inkluderar smart laddning (flexibla laddtider och effektuttag) och V2G, vilket kan bidra till att öka stabiliteten och prestandan i elsystemet. Att överkomma dessa utmaningarna samt nyttja de möjligheter som finns är emellertid en komplex uppgift. Variabler som framtida efterfrågan på mobilitet, nya affärsmodeller, teknikutveckling, struktur på elmarknad, infrastruktur och regulatoriska spelregler kan alla påverka hur väl laddbara fordon kan integreras i elsystemet. Framgångsrik implementering av smart laddning kräver troligen både nya affärsmodeller och signalmekanismer för styrning. Suboptimering t ex att många brukare reagerar på samma signaler kan skapa negativa ”rebound peaks”.

(6) Bedömning av miljöprestanda blir allt mer heltäckande

Vid bedömning av miljöprestanda för fordon används ofta begreppet well-to-wheel (WTW) life-cycle analysis (LCA). Vilket kortfattat är en analys av miljöpåverkan för bränsleproduktion (gruvdrift, raffinering, transport osv) och användning av fordonet. LCA begrepp har på senare tid ibland breddats för att även inkludera tillverkningen och återvinningen av fordonet, så kallat ”cradle-to-grave analysis”. Helelektrifierade personbilar (BEV) har uppskattats släppa ut mellan 25 – 100 % mer från tillverkning och återvinning jämfört med förbränningsmotorbilar.

Om hela livscykeln inkluderas har flera studier estimerat att BEV generellt har mindre utsläpp av växthusgaser, beroende på kontext kan minskningen vara mellan 10 – 41 %. Prognoser för framtiden indikerar att skillnaden kan öka än mer, uppåt 90 % mindre utsläpp för BEV jämfört med en förbränningsmotorbil idag. Det kan dock vara stora nationella och regionala skillnader, mycket beroende på utsläppen från den lokala elproduktionen. Ett intressant resultat är att den procentuella påverkan på utsläppen för BEV på grund av laddinfrastrukturen kan vara högre (4 – 8 %) jämfört med tankstationer för bränslebilar (0,3 – 0,7 %).

(7) Elektrifiering + förnyelsebar elproduktion + nya mobilitetslösningar = >3

Elektrifieringen av transportsektorn kan ha betydande synergier med andra teknik- och samhällstrender. Allt mer förnyelsebar elproduktion och nya mobilitetslösningar är några exempel. Billig förnyelsebar el har en direkt inverkan både på laddbara fordons konkurrenskraft och miljöprestanda. Nya mobilitetskoncept som mikromobilitet är drivna av elektrifierade drivlinor och eko-system (reds. anm., hade bensindrivna sparkcyklar nått samma framgång som dagens elsparkcyklar?).

Automatiserade, uppkopplade och elektrifierade fordon nämns ofta tillsammans. Synergierna mellan elektrifierade drivlinor och automatisering och uppkoppling sägs vara enklare integration av sensorer och låga driftskostnader som möjliggör hög användning till låg marginalkostnad. Motargumentet är att sensorer är energikrävande och därmed kan ha en betydande påverkan på räckvidden.

Egen kommentar

Den här litteraturstudien gav mycket relevant information samlat på ett och samma ställe. Jag tvingades såklart göra ett urval, vill ni gräva djupare kan jag rekommendera er att läsa hela eller delar av litteraturstudien. En generell reflektion från resultaten är att elektrifieringen av transportsektorn har ett enormt momentum både industriellt och inom forskningen (kanske ingen överraskning). Men även att många utmaningar finns kvar att förstå och lösa. Till exempel finns det många intressanta forskningsfrågor rörande framtida laddinfrastruktur och laddbara fordons integration med elnätet.

Referenser

[1] Muratori, Matteo, et al. ”The rise of electric vehicles—2020 status and future expectations.” Progress in Energy 3.2 (2021): 022002. länk