I perioden 2015-2025 vil plug-in hybridbiler trolig bli konkurransedyktige og brenselcellebiler kan bli mer aktuelle enn de er nå. Praktiske eksempler på plug-in hybridbiler som vil komme på markedet er biler med forbrenningsmotor, en elektrisk kraftgenerator og.
Bakgrunn
På den annen side vil ikke all bilteknologi kunne utvikles til kommersielle produkter, uansett hvor mye støtte den får. Det er ulike synspunkter på om det er hensiktsmessig og økonomisk forsvarlig å fase inn strøm til biler på den måten som gjøres i Norge.
Elbiler, ladbare hybridbiler og brenselcellebiler
Tidlig elektrifisering av transportsektoren i Norge kan gi et konkurransefortrinn og bidra til industriell utvikling av teknologi og tjenester for ladbare biler og bilelektrisitet. Sunn og rettferdig konkurranse mellom ulike teknologier som kan bruke norsk strøm til biler vil gi klimagevinster til lavest og mest bærekraftig pris for samfunnet.
Metode
Rapportens struktur
Historisk utvikling
Utfordringer er at elbiler er små og at de store bilprodusentene ennå ikke har investert i storskala serieproduksjon av elbiler. Den lille serien gjør at produksjonskostnadene og til dels også kostnadene ved innkjøp av elbiler er relativt høye sammenlignet med masseproduserte kjøretøy.
Teknologi
Elbiler er en prioritert miljøpolitisk satsing i Norge og er fritatt for offentlige skatter og avgifter. AC-motorer tåler høye hastigheter og foretrekkes av mange elbildesignere siden de er praktisk talt vedlikeholdsfrie, langvarige og robuste.
Fordeler med elbiler
Med en årlig kjørelengde på 10 000 km vil det være mulig med en liten elbil å redusere CO2-utslippet med ca 1 til 1,5 tonn årlig sammenlignet med en. Til sammenligning utgjør reduksjonen i CO2-utslipp i overkant av 1 000 kg per år, dersom vi antar at strømmen er produsert av vannkraft.
Utfordringer
Den høyere prisen gjelder nye moderne små elbiler med avansert batteriteknologi og en batterikapasitet på 24 kWt. Kostnadene for kjøp og bruk av små elbiler for brukere i Norge vil være noe lavere eller på samme nivå som for småbiler med forbrenningsmotor. I et regneeksempel (se tabell 2.3) sammenligner vi bileiernes kostnader for små elbiler med små energieffektive dieselbiler som også finnes på det norske markedet.
Elbiler – modeller
Service for elbil er beregnet til å koste rundt 2000 kroner i året og er rundt 30 % lavere enn for en dieselbil som må skifte olje. Mitsubishi MIEV er en attraktiv små elbil og var den mest solgte småbilen i Norge våren 2011. Tesla er en liten amerikansk produsent av elbiler og er kjent for en attraktiv elektrisk sportsmodell til salgs i Norge.
Bruksområder
Det er to konsepter for biler som skal lades fra nettet og drives av elektrisk fremdrift. Ladbare hybridbiler vurderes i flere internasjonale rapporter og analyser som en konkurransedyktig og fleksibel form for elektrisk fremdrift i biler (Kendell, G 2008). For USA anses gradvis introduksjon av plug-in hybridbiler som egnet for å redusere energiforbruket og redusere klimapåvirkningen (Indiana University 2011).
Teknologi
Plug-in hybridbiler er ennå ikke på markedet, men testes nå i norske og nordiske forhold. Testen skal vise hvilket potensiale for å redusere CO2-utslippene plug-in hybridbiler vil ha i praksis, hvilke hindringer det er for bruken og hvilke løsninger man kan finne for disse hindringene. Hybridbiler, som skal utnytte den reduserte klimabelastningen ved å bruke «karbonfri» norsk strøm, skal kunne lades direkte fra strømnettet.
Fordeler med ladbare hybridbiler
Plug-in hybridbiler vil normalt være litt tyngre enn hybridbiler og tyngre enn sammenlignbare bensin- og dieselbiler. I plug-in hybridbiler kan kupeen varmes opp via en elektrisk kupévarmer eller ved at forbrenningsmotoren starter og varmer opp kupeen. Som med elbiler er energieffektiviteten til plug-in hybridbiler svært avhengig av bruksmønster og hvordan elektrisitet produseres for å lade batteriene.
Utfordringer
Ulike hybridbiler
Opel Ampera er først og fremst en elbil med bensingenerator som vil kunne gi bilen ubegrenset rekkevidde når batteriet går tomt. Hvordan den elektriske driften og forbrenningsmotoren fungerer sammen under ulike kjøreforhold kan styres av et dataprogram og er et spørsmål om hybridkonseptstrategien til utvalget av hybridbiler representert av Opel Ampera. Plug-in (produksjons)hybridbiler av samme type som Opel Ampera er et spennende konsept som vi kan forvente kommer med forskjellige motorstørrelser og batterier fra forskjellige bilprodusenter.
Bruksområder
Historisk utvikling
Teknologi
Hydrogen fra elektrolyse av vann med norsk vannkraft er en måte å kunne bruke strøm til å kjøre biler. Elektrolyse av vann for å produsere hydrogen er anvendelig i land med mulig overskudd av vannkraft eller annen fornybar elektrisk energi. Island og Norge er to land hvor forholdene ligger til rette for produksjon av hydrogen ved elektrolyse av vann og bruk av hydrogen som energibærer i biler.
Brenselcellebiler og utvikling
En slik elektrolysator må ha høy dynamikk med høy effektivitet over et bredt effektnivå for effektiv hydrogenproduksjon. Fornybar energi er en forutsetning for bærekraftig hydrogenproduksjon, men naturgass vil kunne spille en rolle mange steder. Risikoen for hydrogenlekkasje og eksplosjonsfaren ved påvirkning vurderes som lav, se mer om dette i kapittel 4.4.
Fordeler med brenselcellebiler
Størrelsen på energiforbruket "Well to Wheel" vil ha en indirekte innvirkning på miljøet, da det store energiforbruket ved hydrogenproduksjon vil være en miljøbelastning. I Norge vil produksjon av hydrogen ved elektrolyse av vann med vannkraft som innsatsfaktor i et «brønn-til-reservoar»-perspektiv ha en energieffektivitet på om lag 70 prosent. Av tabell 4.1 og 4.2 ser vi at energieffektiviteten til brenselcellebiler «fra brønn til hjul» kan ligge på rundt 42 prosent dersom hydrogen produseres ved norsk vannkraft eller metansplitting.
Utfordringer
Med de skisserte kostnadene for brenselceller vil brenselcellebiler kunne koste mindre i 2020 enn sammenlignbare biler med konkurrerende teknologier. Lagring av hydrogen i kjøretøy kan skje i containere med trykk på opptil 700 bar eller eventuelt i faste stoffer i fremtiden. Den avgjørende utfordringen er å skape en forretningsmodell og utvikling slik at brenselcellebiler og tilgang på hydrogen blir interessant og lønnsomt for kunder, bilprodusenter, energiselskaper og samfunnet.
Brenselcellebiler og kjøretøy med brenselsceller
Dersom kravet er helt ren eller nesten helt forurensningsfri transport i en storby, kan busser med brenselceller relativt raskt bli konkurrenter til jernbanetransportsystemer.
Bruksområder
For tunge kjøretøy for langtransport har det vært vanskelig å finne praktisk akseptable alternativer til dieselmotorer og karbonbaserte drivstoff som slipper ut CO2 ved forbrenning. For tunge kjøretøy vil vekt, volum og kostnad på batterier bety at konkurrerende brenselceller og hydrogen blir en foretrukket teknologi, fremfor fremdriftssystemer som trenger stor batterikapasitet. Hvis vi tar de spådde lavkostfremskritt for brenselceller, som vist i fig 4.4, vil en stor andel av nye tunge kjøretøyer og personbiler fra 2020 kunne være brenselcellekjøretøyer.
Teknologi
Blybatterier
Nikkel-Cadmium batterier
Nikkel-Metall-Hydrid batterier
Den suksessrike hybridmodellen Toyota Prius har siden 1997 og har fortsatt NiMH-batterier for lagring av elektrisk energi. NiMH-batterier har blitt brukt i mange små elbiler produsert for demonstrasjon av elektrisk drift og batteriene finnes i tusenvis av små elbiler produsert for California-markedet.
Nikkel-Natrium-klorid – Zebra batterier
Et Zebra-batteri klarer å lagre en elektrisk ladning mellom 100 og 120 Wh per kg batteri. Effekten fra og til et Zebra-batteri er begrenset til maks ca 180 W/kg, som er lavere enn hos andre. Think Technology har vurdert Zebra-batterier som et optimalt valg når det kommer til pris, ytelse og brukervennlighet.
Li-ion batterier
Med et slikt batteri kan bilen stå i ca 10 dager før den er tom. Ifølge produsenten kan Zebra-batterier utvikles omtrent 20 prosent billigere enn NiMH-batterier på grunn av de lave materialkostnadene. En Think elbil med Zebra-batterier har en kjørelengde på 150-190 km per lading, ifølge Think Technology.
Sammenligning av batterityper
Med Li-ion-batterier reduseres vekten av både batterier for plug-in hybridbiler og batterier for elbiler med begrenset rekkevidde til et akseptabelt nivå. Med unntak av litium-ion-batterier, ser ingen kjente batterityper ut til å kunne oppfylle de langsiktige batteritekniske målene satt av United States Advanced Battery Consortium, USABC. I tillegg til de tekniske kravene er kostnadene ved batteriproduksjon nøkkelen for at elbiler skal konkurrere med biler med andre drivsystemer.
Fremtidsutsikter
Fornybar strøm til biler
Vann, gass eller kullkraft
Lading og hurtiglading
Spørreundersøkelser blant hybridbileiere
Hybridbileierne – hvem er de?
Rødseth (2009; s. 10) finner at 28 prosent av elbileiere bor i husholdninger med 1-2 personer, mens 72 prosent bor i husholdninger med 3 eller flere personer. Det kan virke overraskende at hybridbileiere stort sett er over 60 år, men gjennomsnittsalderen for nybilkjøpere i Norge er 55,2 år (Vi over 60, 2010). Sammenlignet med elbileiere er hybridbileiere eldre, har lavere andel med lang utdanning og bor i husholdninger med færre personer.
Bruk av hybridbil
Shopping utgjør litt over en halv prosent av de oppgitte hybridbilturene mot 20 prosent av bilturene i reisevaneundersøkelsen. 49 prosent av hybridbileierne har «alltid» eller «av og til» tilgang til en eller flere andre biler. 94 prosent av de som har en eller flere andre biler i husholdningen har bil med forbrenningsmotor og 8 prosent har en annen hybridbil i tillegg, mens under 1 prosent har elbil.
Motivasjon for valg av hybridbil
Hybridbileiere som har tilgang til en eller flere andre biler, avhengig av hvilken type turer den andre bilen oftest brukes til. Blant elbileiere nevnes bilens sikkerhet av 88 prosent som en viktig eller svært viktig egenskap ved bilkjøp. Spørsmålene om motivasjon ved bilkjøp stilles ulikt i undersøkelsen om elbiler og i undersøkelsen om hybridbiler.
Erfaring med hybridbil, problemer og forbedringsmuligheter
Både disse spørsmålene og svarene i tabell 7.11 viser at hybridbileiere er godt klar over at disse fordelene ikke gjelder hybridbiler. I følge tabell 7.9 oppga 46 prosent av dem dette som en viktig grunn til å kjøpe hybridbil, mens kun 8 prosent, ifølge tabell 7.11, ser interessant teknologi som den viktigste fordelen med en hybridbil. Godt over to tredjedeler av hybridbileierne sier at hybridbilen ifølge tabell 7.13 ikke har noen ulemper.
Neste bilkjøp
Tror du at du ville gått bryet med å jevnlig lade bilen selv, eller tror du ville brukt en plug-in hybridbil som en vanlig hybridbil, dvs. tror jeg vanligvis ville ladet bilen 60 Tror jeg av og til ville ladet bilen 20 Jeg tror jeg sjelden ville ladet bilen 6. Selv om 80 prosent av hybridbileierne tror de ville ladet en plug-in hybridbil, viser tabell 7.22 at 82 prosent tror at automatisk lading vil ha en veldig stor, stor eller en viss betydning for valg av bil.
Oppsummering og konklusjoner
Konklusjoner
Utsiktene for utvikling, introduksjon og kommersiell produksjon av bilelektrisitetsteknologiene som er omtalt i denne rapporten er vist i figur 8.1. I følge figur 8.1 vil veien til kommersiell produksjon av elbiler av ulike størrelser være lang. Brenselcellekjøretøy med hydrogen som drivstoff ser ut til å ha forutsetninger for et gjennombrudd og kommersiell produksjon i 2020 eller 2025.
Strategier for industrien
Supplerende og mer praktisk drivstoff til plug-in hybrid bensin- og dieselbiler vil trolig være viktigere for Statoil enn strøm til biler. EnergiNorge er prosjekteier for Grønn Bil, som gjør en god innsats for å promotere elbiler, plug-in hybridbiler og ladestasjoner. EnergiNorge og strømselskapene satser på strøm til bil og bruk av strøm til transport.
Videre forskning
Å kunne optimere tilbud og etterspørsel ved midlertidig å kjøpe strøm fra mikroleverandører (bileiere med batteripakker i ladbare biler) kan være teknologisk morsomt og spennende. Undersøker mulighetene for at transportsektoren kan gå over til elbiler og plug-in hybridbiler. Uavhengig ekspertgruppe for California Air Resource Board, status og utsikter for nullutslippskjøretøyteknologi,.
