Blir det högre halter av partiklar med fler elfordon?
Mats-Ola Larsson
2022-09-30
I fredags publicerades en avhandling som fick viss uppmärksamhet. Budskapen i media var att fler elbilar ger sämre stadsluft. Stämmer medielarmen? Vi har tittat på rapporten och pratat med forskaren.
Avhandlingen beräknar effekter på hälsan av elbilar och cykling
Avhandlingen är gjord av Hedi Kriit på Umeå universitet. Hon är forskare i folkhälsovetenskap med inriktning mot ekonomi. Hon och hennes kollegor har studerat effekter på folkhälsan av elbil och cykling [1, 2, 3]. I avhandlingen analyserar hon de hälsoekonomiska effekterna av två sätt att öka det hållbara resandet – ökad cykling och en ökad andel elbilar.
I en studie undersöks effekterna av en satsning på ökat cyklande. Studien innehåller en analys av kostnadseffektiviteten av att anlägga fler cykelvägar. Effektiviteten bedöms genom att beräkna effekterna på hälsan av fysisk aktivitet, minskade luftföroreningar och trafikolyckor.
I en annan studie tittar man på hur halten av luftföroreningar ändras av en ökande andel elbilar, och beräknar hälsoekonomiska kostnader som kan härledas till partiklar. Eventuella hälsoeffekter av minskad bullerstörning ingår inte.
Forskarna kom fram till att det är lönsamt för kommuner som Stockholm att satsa på cykel, givet att satsningarna ger en ökad andel cykling.
En ökad andel elbilar är däremot inte lika entydigt samhällsnyttig, enligt studien. Effekten beror på hur stor mängd slitagepartiklar som elbilarna genererar. I städer där andelen dubbade vinterdäck är hög riskerar rentav en ökad andel elbilar leda till ökad ohälsa, och därmed ökade samhällskostnader i form av hälsoskador.
Osäkra data om elfordonens effekter på slitage
Medierapporteringen gjorde oss nyfikna. Vi har tittat på avhandlingen och pratat med författaren. Det verkar vara ett relativt outforskat område. Slutsatserna påverkas av vilka indata som väljs. Vissa data är osäkra.
Tyngre fordon ökar partikelproduktionen
En viktig källa till partiklar i tätortsluft är slitage av däck och vägbana. Ju tyngre fordon, desto mer slitage.
I studien refereras data om att dagens elbilar i medeltal väger 20-24 procent mer. Man refererar dels till tidigare forskning, men har även jämfört vikter hos bensin- och dieselbilar med jämförbara batteri-elbilar.
Hur mycket tyngre bil i sin tur ökar partikelproduktionen är svårt att ange säkert. En studie från 2013 visar att utsläppen av slitagepartiklar PM 2,5 ökar med 50 procent om bilens vikt ökades 25 procent. En studie från 2016 visar att slitagepartiklar från elbilar är 25 procent högre.
I avhandlingen har man antagit att elbilarna i medeltal väger 24 procent mer än motsvarande bensin- och dieselbil. Därefter har man antagit att detta ger 50 procent högre utsläpp av slitagepartiklar från däck och vägbana. Man har även gjort en känslighetsanalys där ökningen av slitagepartiklar varieras från noll till 60 procent.
Utsläpp från bromsar minskar
Utöver slitagepartiklar från däck och vägbana bildas också slitagepartiklar när bilar bromsas. Med eldrivna fordon minskar dessa utsläpp eftersom de bromsas elektriskt när föraren släpper gasen. Det minskar behovet av att bromsa mekaniskt och mängden slitagepartiklar blir lägre.
Man hade svårt att hitta data om denna effekt. Forskarna har antagit att mängden slitagepartiklar PM 2,5 minskar med 30 procent i sina beräkningar.
Förbränningspartiklarna försvinner, men utgör liten andel
Givetvis bildas inga förbränningspartiklar i en elbil. Denna miljövinst är med i beräkningarna.
Förbränningspartiklar står dock för en liten del av utsläppen. Enligt Naturvårdsverkets statistik [5] stod personbilarnas förbränning år 2020 för endast 4 procent av PM 2,5 från vägtrafik. Övriga vägfordon stod för knappt 10 procent. Vägslitage orsakade hela 84 procent av utsläppen. Ytterligare några procent kom från däck och bromsar.
Dessa värden är nationella. Haltbidragen varierar lokalt och de påverkas av hastighet, fordonstyper, körmönster, vägbeläggning och andelen dubbade vinterdäck. Dubbdäcksanvändningen har mycket stor betydelse.
Vissa antaganden ger lägre halter, andra högre
Forskarna summerar sina antaganden i ett elbilsscenario. Där beräknas exponeringen av partiklar PM 2,5 för befolkningen i Storstockholm.
Elbils-scenariot representerar en situation år 2035 när 40 procent av personbilarna i Storstockholm är batteridrivna. Det jämförs med ett scenario 2035 där fordonssammansättningen i övrigt är likadan som i slutet av 2010-talet. Då var andelen elbilar i regionen 2 procent och det fanns endast ett fåtal tunga elfordon. Man har utgått från samma trafikarbete i båda scenarierna.
För de tunga fordon som ingår i modellen har man antagit samma ändringar av partikelutsläppen som för personbilar.
Man har inte räknat upp andelen tunga elfordon till år 2035. Endast personbilarnas andel är förändrat i elbilsscenariot. Studien renodlar alltså effekten av att byta personbilar till el. Det är inte en prognos av trafikarbetet 2035.
Beräkningarna visar stora variationer beroende på dubbdäck
I elbilsscenariot minskar befolkningens exponering för förbränningspartiklar med 39 procent. Detta är en direkt effekt av att andelen elbilar är 40 procent istället för 2.
Men denna positiva miljöeffekt motverkas av att elbilar kan generera fler slitagepartiklar. Detta har studerats i tre fall med olika hög grad av dubbdäcksanvändning.
Om inga personbilar använder dubbdäck minskar den totala exponeringen av partiklar med ungefär 22 procent hos befolkningen i Storstockholm. Det är ett resultat av att färre bilar har förbränningsmotor, och att dubbdäcksanvändningen minskar jämfört med idga. Minskningen av dubbdäck och förbränningspartiklar kompenserar de ökade utsläppen av slitagepartiklar från elbilar som ett resultat av högre vikter.
Om istället 30 procent av personbilarna skulle använda dubbdäck vintertid minskar exponeringen på befolkningen av slitagepartiklar endast med ungefär 2 procent. Till det ska läggas att förbränningspartiklarna minskar. Summan blir att den ökade andelen elbilar minskar exponeringen med drygt 3 procent. Även detta är ett resultat av minskad dubbdäcksanvändning jämfört med idag.
Om dubbdäcksanvändningen istället skulle vara 50 procent ökar den totala exponeringen av slitagepartiklar med 11 procent. En så pass stor ökning kan inte kompenseras av att elbilar inte ger upphov till förbränningspartiklar. Summan i detta scenario är att exponeringen av partiklar på befolkningsnivå ökar med 9 procent.
Idag är dubbdäcksanvändningen ungefär 30 procent i centrala delar av Stockholm och 50 procent i övriga regionen [2]. Om man utgår från forskarnas beräkningar om partikelutsläpp och hälsoeffekter, och dagens dubbdäcksandel i Storstockholm, är det alltså osäkert om fler elbilar ökar eller minskar hälsopåverkan från partiklar.
Om slitagepartiklarna inte ökar blir nyttan entydig
Avhandlingen har också beräknat ett alternativt scenario där elbilar inte har högre utsläpp av slitagepartiklar än andra bilar. Det kan ses som en känslighetsanalys eftersom det råder osäkerhet om effekterna från elbilar på vägslitage och bromsslitage. Det kan också ses som ett räkneexempel på en framtid där elbilar inte väger mer än andra bilar.
I detta scenario minskar exponeringen av partiklar på befolkningsnivå med 24 procent utan dubbdäck. Med 30 eller 50 procents dubbdäcksanvändning minskar exponeringen endast med ungefär 3 procent.
Egna kommentarer
Det är svårt att förhålla sig till avancerade beräkningar med många antaganden. Hur ska de tolkas? Hur generaliserbart? Studien belyser att bilars vikt har stor betydelse, att slitagepartiklar dominerar över förbränningspartiklar, och att det gäller även för små partiklar PM 2,5. Som elbilsköpare, kanske särskilt i storstadsregion, finns det all anledning att välja fordon som har låg vikt, oavsett drivlina men i synnerhet för elbil.
Beräkningarna avser Sveriges mest tätbefolkade storstadsregion. Resultaten går inte att generalisera till hela landet. Partikelutsläpp på landsbygd bidrar också, men färre inandas föroreningen.
En reflektion om medierapporteringen är att studien inte ensidigt visar att elbilar är sämre för hälsan. Man får lätt det intrycket. Slutsatsen är snarare att detta beror på många faktorer, som delvis är osäkra. Men att elbilar ger upphov till hälsofarliga ämnen trots att de saknar avgasrör, och att dessa problem ökar med vikten, det är en slutsats värd att ta fasta på.
Avhandlingen utgår från att elbilar kommer slå igenom brett, att de då ersätter samma typ av bil med förbränningsmotor, och att dessa i genomsnitt kommer väga mer än motsvarande fossilmodell, åtminstone med dagens trender. Det är rimliga antaganden.
Jag noterar också dubbdäckens roll. Andelen dubbdäck är enskilt viktigaste faktorn för partikelexponering i deras studie.
Det kan tänkas att utvecklingen går mot lättare fordon om lagkraven framöver inriktas mot låg förbrukning även av el. Man kan också tänka sig att bilköpare bryr sig mer om bilarnas elförbrukning, och därmed vikt, med högre elpriser och effekttariffer.
En slutsats är trots allt att tyngre fordon ger mer slitage, och elfordon är tyngre än jämförbara modeller. Så lär det förbli ett bra tag. Hur mycket detta kan kompenseras av regenerativa elbromsar är en intressant fråga. Studien belyser behovet av mer forskning om elfordon, slitagepartiklar och effekter av ändrade bromsmönster.
Referenser
[1] ”Tveksam hälsoekonomisk vinst att elektrifiera bilar” – pressmeddelande från Umeå universitet
[3] Exempel på artiklar som uppmärksammat studien
https://miljo-utveckling.se/ny-avhandling-visar-elbilar-kan-forsamra-luften-i-storstader/
https://www.mestmotor.se/recharge/artiklar/nyheter/20220906/ny-forskning-elbilar-ger-samre-luft/
https://www.vibilagare.se/nyheter/ny-forskning-elbilar-med-dubbdack-ger-samre-luft
[4] Intervju med Hedi Kriit