Laddhybrider och elfordon framtidens miljöfordon Stefan Montin Elforsk Svenska elföretagens forskningsbolag
Vad är en laddhybrid (plug-in elhybrid - PHEV) Fordon med en kombination av förbränningsmotor och elmotor. Kan köra en betydande sträcka i eldrift. Fordonets batterier kan laddas via elnätet Volvo ReCharge Concept Car Chevrolet/Opel Volt Seriehybrid
Litium-jon batterier är nyckelkomponenten för laddhybrider och elfordon! Energilagring: 5-10 kwh Vikt: 75 150 kg Livslängd: > 3000 cykler Pris målsättning: < $400/kWh Säkerhet, prestanda och livslängd centrala frågeställningar Över 10 miljarder USD satsas nu på Li-jon fabriker Priset på batterierna kommer att vara avgörande Intensiv forskning pågår även kring energitäta superkondensatorer, svänghjulslager m.m
Eldrift ger hög verkningsgrad Energiförbrukning för en laddhybrid i eldrift eller elbil uppgår till 1-3 kwh per mil Körsträckor på 4-5 mil i eldrift kräver att batterierna kan lagra 8-10 kwh Med denna batteristorlek (i en laddhybrid) kan en svensk normalbilist köra 70-80% av den årliga körsträckan på el istället för på bensin/diesel Eldriften gör laddhybriderna och elfordonen mycket energieffektiva. En elmotor omvandlar 90 % av elenergin till mekanisk energi. En bensinmotorn klarar i praktiken bara av att omvandla 20-30 % av bensinens energiinnehåll till att driva fordonen
Från konceptfordon till riktiga Laddhybrider & Elfordon 5
150 miljarder USD, men är målet realistiskt?? Barack Obama vill satsa 150 miljarder USD i A New Energy for America 1 miljon laddhybrider till 2012 (byggda i USA), samt minska oljeberoendet med 2 miljarder liter/år 2008-12-09 Laddhybrider & Elfordon 6
GM i samarbete med 30 elbolag GM har etablerat ett samarbete med 30 elbolag verksamma i 37 stater. Syftet är att bana väg för Chevrolet Volt vad gäller laddningsinfrastrukturen Laddhybrid redan 2009 Saturn Vue Hybrid? 2008-12-09 Laddhybrider & Elfordon 7
Japan Toyota testkör sedan juli 2007 ett antal Prius laddhybrider i Tokyo Elbolaget TEPCO i Japan meddelade 2007 att hela tjänstebilsflottan på närmare 3000 fordon skulle bytas ut mot elbilar i en takt med ca 500 per år. Bytet skall påbörjas 2008. De fordon som hittills testas kommer från Fuji Heavy Industries samt från Mitsubishi Nissan studerar förutsättningarna för att introducera 3000 elbilar mellan 2010 och 2014 2008-12-09 Laddhybrider & Elfordon 8
Tyskland Volkswagen ska tillsammans med bl a tyska miljödepartementet och elbolaget EON ta fram ett 20-tal laddhybrider före 2012 Tyska elbolaget RWE skall sätta upp 500 laddstationer i Berlin i samverkan med Mercedes som står för eldrivna Smart 2008-12-09 Laddhybrider & Elfordon 9
Frankrike Franska elbolaget Edf och Toyota testkör Prius laddhybrid i Frankrike Renault och Edf har träffat avtal om att bygga ett nätverk av stationer där man kan byta tömda batterier mot nyladdade Partnerskapet innebär att man redan 2011 ska kunna erbjuda elbilar och ett eldistributionssystem som möjliggör helt avgasfria utsläpp 10
Storbritannien I London körs redan ca 2000 eldrivna fordon. Många av dessa är av lite enklare slag Gordon Brown har nyligen lovat att investera 30M för att stödja utveckling och demonstration av eldrivna fordon I samverkan med EdF har London stad satt upp ett 50-tal laddplatser 11
A Better Place Riskkapitalisten Shai Agassi har samlat ihop 200 miljoner USD för projektet A Better Place Avtal med bl a Israel, Australien, Danmark (DONG) Nissan-Renault skall leverera elbilar redan 2008 Affärsmodell liknande mobiltelemarknaden abonnemang av batterier 2008-12-09 Laddhybrider & Elfordon 12
Build Your Dream i Kina - Snart inte bara en dröm! Batteridriven elbil, med 75 kw, 400 Nm motor. Seriehybrid med 50 kw motor samt 1,0 liter förbränningsmotor som range extender. Körsträcka 10 mil i eldrift? Blir kineserna först på Europamarknaden med en laddhybrid? 2008-12-09 Laddhybrider & Elfordon 13
Några svenska demoprojekt Area: Trondheim/Åre/Östersund/Sundsvall Target Group: Tourists Powercircle Area: Piteå Target Group: Students in the adventure industry Area: Smedjebacken/Ludvika/Hedemora Target Group: Technical Services within the communities Area: Tanum Target Group: To be confirmed Area: Stenungsund Target Group: Facility management company Area: Göteborg Target Group: Test Site Sweden (TSS) Area: Växjö Target Group: Car pool for students Area: Gävle/Sandviken Target Group: Shopping Area: Stockholm Target Group: King and Queen of Sweden/ Postal Service Area: Stockholm Target Group: Arlanda airport/internal transportation Area: Gotland Target Group: Airport and harbour/ rent- a-car service Area: Kalmar Region (Mörbylånga/Borgholm) Target Group: Elderly service 2008-12-09 Laddhybrider & Elfordon 14
Marknadsutvecklingen för laddhybrider och elbilar påverkas av flera faktorer Bilindustrins prioriteringar och vilka utvecklingsresurser som satsas Bilarnas (batteriernas) tillförlitlighet och kostnadsutveckling Politiska beslut om styrmedel Väl utbyggd infrastruktur för laddning Marknadsutvecklingen styrs inledningsvis av politiska faktorer och inte i första hand av körekonomin Först någon gång efter 2012 är det rimligt att räkna med att laddhybrider och elfordon kommer att introduceras i större serier År 2010 Å2020
Vad säger konsumenterna? Om du skulle byta bil idag hur troligt är det att det blir ett elfordon? 16
Miljön starkaste skälet till att köpa elbil Av miljöskäl 84% Bilen är ren 79% Det är en framtidsteknik 77% Bilen är tyst 70% Jag tror att det blir billigare 66% Det skulle vara roligt att vara först med en sådan bil 35% Det passar min stil 32% Det skulle vara bra för bilden av företaget jag arbetar på 25% 0% 20% 40% 60% 80% 100%
Vad tycker politikerna? 18
Teoretiskt: Om Sveriges alla 4.3 miljoner personbilar ersattes med laddhybrider. Då skulle: Drivmedelsförbrukningen minska från ca 5 miljarder liter per år till ca 1 miljard liter Energibehovet för drivmedel minska från ca 50 TWh till 10 TWh Koldioxidutsläppen minska med ca 10 miljoner ton/år Detta motsvarar en 80% minskning av utsläppen inom personbilssektorn Hälften av transportsektorns samtliga utsläpp 15% av Sveriges total koldioxidutsläpp Elbehovet i Sverige öka med ca 10 TWh
En kraftfull satsning på laddhybrider och elfordon kan bidra till att uppnå Sveriges klimatmål 600.000 laddhybrider och elfordon kan minska koldioxidutsläppen från personbilssektorn med upp mot 20% Elbehovet uppgår till ca 1.5 TWh (Det motsvarar 1% av Sveriges elproduktion) Kan vi nå detta mål med till 2020?
Räkneexempel: Sverige har 600.000 laddhybrider och elfordon år 2020?? Sverige har idag ca 4.3 miljoner personbilar Nybilsförsäljningen uppgår till upp mot 300.000 personbilar per år. Miljöbilsförsäljningen ligger kring 30% Antag att försäljningen av laddhybrider och elfordon i Sverige uppgår till 10.000 fordon år 2012 för att växa till 100.000 fordon år 2020 (30% av nybilsförsäljningen) Då skulle totala antalet laddhybrider och elfordon i Sverige år 2020 åtminstone teoretiskt kunna uppgå till omkring 600.000 fordon Realistiskt???
Laddhybrider och elfordon passar bra ihop med miljövänlig elproduktion 300 stycken havsbaserade vindkraftverk på 5 MW klara energitillförseln till 2 miljoner laddhybrider. Det skulle minska oljeberoendet för personbilssektorn med 40% 20 m 2 solceller (2000 kwh per år) klarar den årliga elförsörjningen till en laddhybrid
Marginell påverkan på elsystemet från laddhybrider och elfordon Elanvändningen påverkas marginellt Tänkbar effekttopp pga. laddhybrider Effekttopparna till följd av samtidig laddning av laddhybrider vanligtvis inget problem Eventuellt behov av mindre nätförstärkningar i vissa lokala elnät eller att lasten styrs de kallaste vinterdagarna
Intelligens utan gränser Smart Grids Smart Charge V2G 2008-12-09 Laddhybrider & Elfordon 25
Laddning..men hur och var? 2008-12-09 Laddhybrider & Elfordon 26
Laddningsinfrastruktur Laddningen kan styras inom ett brett område (långsam, medium, snabb) Effektbehovet från en laddning av en laddhybrid eller elfordon kan jämföras med en dammsugare, diskmaskin Typ 230V 10A 1-phase 230V 16A 1-fas 400V 16A 3-phase 400V 32A 3-phase 400V 63A 3-phase Max laddnings effekt(kw) Tid för full laddning (100%) 2.3 3.7 11.1 22.2 43.6 5-6 tim 2 tim 1tim 20min 20 min 12 min 2008-12-09 Laddhybrider & Elfordon 27
Det saknas dock eluttag för att ladda fordonen Det saknas laddningsmöjligheter eluttag t.ex. i stadsmiljöer, på vissa arbetsplatser, i köpcentra, etc. En uppgift för många Kommuner, elbolag, parkeringsbolag, fastighetsägare m.fl. Snabbladdningsstationer kommer att behövas på vissa ställen (särskilt för elbilar) 28
Elforsk driver en samlad satsning om laddhybrider och elfordon 29
Sammanfattningsvis: Laddhybrider och elfordon kan bidra till att lösa transportsektorns miljöproblem Kraftfullt minska koldioxidutsläppen från transportsektorn Minskar även utsläpp av andra föroreningar från transportsektorn Minskar beroendet av importerad olja (security of supply) Minskar energianvändningen. Stor energisparpotential (40 TWh olja ersätts med 10 TWh el) Utmärkt kombination med alternativa drivmedel och förnybar elproduktion Betydande industripotential i Sverige