NB! Du må klikke på tittelen for å komme til kommentarfeltet.

mandag 10. april 2017

Elbiler, hvor miljøvennlige er de egentlig?

Av Herr Tangen.
Tesla Model X

Elbiler har de seinere årene virkelig tatt av i Norge, og det går nå flere enn 100000 av dem på norske veier eller ca. 5% av personbilparken. Norge har langt det høyeste antallet elbiler per innbygger i verden, og det er liten tvil om at dette i hovedsak skyldes store subsidier hvor man slipper unna engangsavgiften (som utgjør ca. 40% av nybilprisen) og moms samt at man har andre fordeler som gratis bompassering mange steder, gratis parkering, gratis lading, fri kjøring i kollektivfelt mm. Fordeler som ofte er til stor irritasjon for oss andre som ikke har en elbil. Ser man bort fra disse subsidiene er elbiler generelt dyrere enn andre biler. I Norge er også billig strøm en vesentlig faktor for suksessen.

Mange, kanskje de fleste antar at disse bilene er langt mer miljøvennlige enn en tilsvarende «fossilbil» som man nå ynder å kalle helt vanlige biler (som har en forbrenningsmotor og går på bensin eller diesel). Blant elbileierne selv tror jeg de fleste vil innrømme at hovedgrunnen til anskaffelsen er alle fordelene, ikke hvor miljøvennlige de er selv om det nok også finnes mange idealister.

Spørsmålet jeg har stilt meg er hvor miljøvennlige elbilene egentlig er. Eller for å si det på en populær måte for tida, hvor «klimavennlige» er de? I dagens samfunn er dette et ganske relevant spørsmål siden hovedbegrunnelsen for å subsidiere elbiler er å få ned de såkalte «klimautslippene». I denne kronikken skal jeg prøve å gi svar på dette ved å se det fra èn synsvinkel, nemlig CO2-utslipp fra en elbils drivstoff (representert ved Tesla Model X) og en gjennomsnittlig «fossilbil» i 3 ulike markeder, nemlig det norske, tyske og polske. Grunnen til valget av disse tre forklares under. Jeg har selv ingen tro på teorien om global oppvarming pga. CO2, men det er likevel en interessant måte å måle miljøvennlighet på fordi CO2-utslipp i stor grad henger sammen med energi- og ressursbruk. 

Først noen premisser for kronikken.
  • Når det snakkes om elbiler (såkalte «EVs, Electric Vehicles»), menes batterielektriske elbiler hvor «energitanken» er et stort lithiumbatteri som gir strøm til en eller flere elmotorer som sørger for bilens framdrift.
  • Andre typer elbiler som hydrogenbiler og hybrider med elektrisk drift omfattes ikke.
  • Noen tall som danner basis for utregningen er omtrentlige fordi de kan være noe uklare eller kan avhenge av den enkeltes kjøremønster osv.
  • Dokumentasjon om noen påstander er angitt med tall som viser til lenker i slutten av artikkelen.
  • Batteriet i en elbil må anses som en del av drivstoffkostnadene, både når det gjelder penger men også CO2-utslipp sammenlignet med en fossilbil. Dette er et svært viktig premiss.
Ulike markeder gir ulike utslipp

Hvor "miljøvennlig" batterielbilen (heretter kalt elbilen) er vil i stor grad avhenge av hvor den kjøres og henter strømmen sin fra. Udiskutabelt er at den er miljøvennlig lokalt, og det er en svært viktig faktor særlig i tettbefolkede områder. Men ulike land har ulik «strømmiks» som blir nærmere forklart nedenfor.

For å komme fram til hvor miljøvennlig den er i form av CO2-utslipp sammenlignet med fossilbiler må man regne batteriets CO2-utslipp fra produksjon inn i totale drivstoffutslipp for å få en reell sammenligning. Dette er en svært vesentlig faktor som stort sett blir helt oversett når presse og myndigheter snakker om elbiler.

Elbilbatterier er nesten utelukkende lithiumbatterier lignende de som er i pc`er o.l. Mengden energi de kan lagre måles i antall kilowattimer strøm (heretter kalt kwh). I mine regnestykker for elbil tar jeg for meg Tesla Model X med det største batteriet som kan lagre hele 100 kwh som under ideelle forhold kan frakte bilen nærmere 50 mil, dog ikke under gjennomsnittlige forhold sommer og vinter.

Produksjon av lithiumbatterier krever mye energi og råstoffer og gir høye CO2-utslipp

Sannsynligvis ukjent for mange krever produksjonen av lithiumbatterier svært store mengder energi og råstoffer. Jeg skal ikke komme inn på detaljer her men nøye meg med å si at mesteparten av produksjonen av råvarene foregår i Kina. I stedet vil jeg vise til en rapport gjengitt i Teknisk Ukeblad (1) som anslår at utslipp av CO2 til batteriproduksjon utgjør hele 172 kg per kwh kapasitet (totale utslipp for alle ledd i produksjonen). Dermed slipper man ut hele 17,2 tonn med CO2 til å produsere Tesla Model X sitt 100 kwh batteri. Dette regner jeg inn i elbilens totale CO2-regnskap til drivstoff for å få en reell sammenligning med fossilbiler.

I forbruk regner jeg med 2,5 kwh strøm per kjørte mil som et gjennomsnitt for Tesla Model X som er en stor bil. Dette er kun energien som trengs for å drive bilen framover samt støttefunksjoner ombord (lys, varme, luftkjøling, computere etc.). Det inkluderer dessuten et visst tap i konversjon av batteriets likestrøm til vekselstrøm som motoren går på. Ladetap og nettap er ikke regnet med (mao. kun strøm som går ut fra batteriet og ikke inn).

Jeg skal ta for meg 3 regnestykker der 3 Tesla Model X og 3 gjennomsnittlige norske fossilbiler kjører 15000 km årlig i 15 år som jeg anslår som en omtrentlig kjøre- og livslengde. Disse kjører i tre ulike land, nemlig Norge, Tyskland og Polen. Grunnen til at jeg har valgt disse tre er følgende:

  • Norge har en svært ren kraftmiks hvor mer enn 95% av strømmen i et gjennomsnittlig år kommer fra vannkraft mens resten dekkes av vindkraft og gasskraft. Ifølge en kilde er CO2-utslipp fra norsk kraftproduksjon svært lave, ca. 10 gram per kwh. Det er vanskelig å se helt nøyaktige tall på grafen og rådataene er bak betalingsmur, derfor er dette et omtrentlig tall (2)
  • Tyskland satser hardt på angivelig rene energikilder som vind- og solkraft i tillegg til bioenergi. Landet har lite vannkraft og dekker opp resten med hovedsakelig kullkraft (både steinkull og brunkull) samt noe gasskraft og en stadig minkende andel atomkraft pga. politisk vedtatt utfasing. De gjennomsnittlige utslippene er på 560 gram CO2 per kwh og de synker ikke til tross for satsingen på sol og vind fordi man legger ned atomkraftverk med lave utslipp. Tyskland ligger omtrent på gjennomsnittet når det gjelder utslipp per kwh i EU. (2)
  • Polen er det «skitneste» av de tre landene. Over 90% av kraften kommer fra kullkraft som utvinnes i innenlands gruver. CO2-utslippet er svært høyt, omlag 810 gram per kwh. (2)

Alle disse tallene er fra 2009 men vil ikke være vesentlig endret i dag.

Fossilbilers CO2-utslipp.

Jeg har i dette ganske enkle regnskapet regnet med et CO2-utslipp fra fossilbiler på 140 gram/km (eller 1,4 kg/mil) som et gjennomsnitt av de bilene som går på veien. Imidlertid, nye biler solgt i EU i 2015 hadde et utslipp på bare 119,5 gram/km og utviklingen fortsetter med utslippsreduksjoner på flere gram årlig i gjennomsnitt (3). Mange nye fossilbiler slipper ut godt under 100 gram/km.

For å forenkle regner jeg med det samme tallet for fossilbiler i Tyskland og Polen, men det er verdt å merke seg at gjennomsnittet i virkeligheten antagelig er en god del lavere i Polen hvor flere millioner bensinbiler også kan gå på propan eller komprimert naturgass som gir langt lavere CO2-utslipp enn selv dieselbiler.
Vi har dermed de tallene vi trenger for å sette opp et enkelt regnestykke for levetidsutslipp for drivstoff over 15 år.

Norge, Tyskland og Polen








Norge, fossilbilen
Årlige utslipp: 1500 mil x 1,4 kg CO2 = 2100 kg CO2
Levetidsutslipp: 2100 x 15 år = 31,5 tonn CO2

Norge, Tesla Model X
Årlige utslipp strømdel: 1500 mil x 2,5 kwh x 0,01 kg CO2 = 37 kg CO2
Årlige utslipp batteridel: 17200 kg/15 år = 1146 kg
Levetidsutslipp: 17200 + 555 = 17,75 tonn.

Her ser vi at Teslaen slipper ut langt lavere mengder over 15 år (ca. 13,75 tonn) med en norsk kraftmiks, de halveres nesten. Men tallet er kanskje mindre imponerende enn forventet selv med en ekstremt ren norsk energimiks som er helt i verdenstoppen?








Drar vi til Tyskland blir tallene straks anderledes.
Fossilbilen, vi forutsetter samme levetidsutslipp som i Norge.

Tyskland, Tesla Model X
Årlige utslipp strømdel: 1500 mil x 2,5 kwh x 0,56 kg CO2 = 2100 kg CO2
Årlige utslipp batteridel: = 1146 kg CO2
Levetidsutslipp: 17200 + 31500 = 48,7 tonn.

Vi merker oss at med en tysk kraftmiks er levetidsutslippene selv uten å ta med lithiumbatteriet like store som en fossilbils utslipp. Tar vi med lithiumbatteriet er de hele 55% høyere.
Nå begynner vi kanskje å forstå hvorfor det er færre elbiler i Tyskland med 17 x innbyggertall enn i
Norge, og hvorfor tyske myndigheter ikke har lagt seg på en linje med subsidiering av dem?








Da har vi Polen igjen, og nå vil vi se at tallene begynner å bli virkelig stygge.
Vi forutsetter samme levetidsutslipp fra fossilbilen her også på 31,5 tonn.

Polen, Tesla Model X
Årlige utslipp strømdel: 1500 mil x 2,5 kwh x 0,81 kg CO2 = 3037 kg CO2
Årlige utslipp batteridel: = 1146 kg CO2
Levetidsutslipp: 17200 + 45555 = 62,75 tonn

I Polen blir levetidsutslippene som følge av kraftmiksen alene 14 tonn høyere eller 44%. Tar man med batteriets utslipp blir de 31 tonn høyere eller 99%.

Noen betraktninger.

Vi ser at i både Tyskland og Polen er utslippene lik eller høyere med elbil sammenlignet med fossilbil selv FØR man regner inn CO2-utslippene fra batteriproduksjonen. I Polen blir totalutslippene faktisk doblet når man regner med batteriet. Hvis målet er minskede CO2-utslipp virker elbiler som en svært dårlig idè i disse landene og faktisk i størstedelen av Europa hvis man skulle gjort samme regnestykket for alle land.

gir en grei oversikt over hvor i Europa elbiler «lønner seg» fra et utslippsmessig synspunkt, men merk at litt andre kriterier er lagt til grunn for utregningene. Konklusjonen blir likevel den samme; det er kun i de landene hvor vannkraft/bioenergi samt atomkraft utgjør mesteparten av kraftproduksjonen at elbiler har noen fordeler miljømessig (hvis CO2-utslipp er kriteriet) framfor fossilbiler per i dag.

Noen vil kanskje anføre at når det gjelder fossilbiler er ikke CO2-utslipp fra produksjon, transport, raffinering osv. av råolje (som er grunnlag for diesel og bensin) tatt med i beregningene. Det er helt klart en svakhet i denne framstillingen, men da må det også sies at utslipp fra tilsvarende produksjon av kull og naturgass som brukes til strømproduksjon er utelatt i beregningene av strømmiksen. Ladetap og nettap er heller ikke tatt med. De CO2-utslippene som gjelder for Tyskland og Polen tar bare med utslippene fra kraftverkspipene, ikke produksjonen og transporten av kullet og gassen. Det samme gjelder også framstilling av uran mm. til atomkraftverk.

Både i Polen og Tyskland er strømmen svært dyr, i sistnevnte koster den mellom 2,5 og 3 kr. per kwh for husholdninger. I Polen er den billigere men enda dyrere sett i forhold til kjøpekraft. Sett i forhold til diesel og bensinpris er det absolutt ingen drivstofføkonomiske gevinster å hente for forbrukerne i disse landene, og når elbiler i tillegg er dyrere enn fossilbiler sier det seg selv at det er kun entusiaster eller rikinger som tar seg råd til det.

Tall som dette får meg til å tvile på om elbiler, dvs. batterielektriske elbiler virkelig er veien å gå?
Nordmenn har en tendens til å se ting fra sitt ståsted og glemme at det finnes en stor verden der ute, men hva som hender i det norske bilmarkedet kan ikke umiddelbart overføres til andre markeder. Det finnes en rad ulemper med disse bilene som ofte overses i den norske debatten fordi vi energimessig sett virkelig er «Annerledeslandet» nesten framfor noen. Strømpris er èn ting, en annen ting er mange lands muligheter til å klare å lade potensielt millioner av elbiler. Det norske strømnettet er størst i verden (etter Island) sett i forhold til befolkningsmengde. En annen faktor er den framtidige tilgangen til lithium.

Personlig har jeg mer tro på hybridbiler på sikt. Da tenker jeg på biler med elektrisk drivlinje og en generator ombord (drevet av en bensin- eller dieselmotor som regel) som leverer strøm via et mindre mellomlagringsbatteri som kan være ladbart. Dette er «gammel» og velprøvd teknologi som har vært kjent siden 50-tallet hvor det ble kom i dieselelektriske lokomotiver. Her kombineres fordelene fra både elmotoren og forbrenningsmotoren.
Det kan heller ikke utelukkes at hydrogenbiler kan få et gjennomslag i mange markeder selv om det også finnes ulemper med disse.

Det som er helt sikkert er at det til syvende og sist vil handle om den teknologien som bruker minst mulig energi og råstoffer for å flytte oss framover i en verden hvor lagerressursene stadig minsker og befolkningene øker.

Kilder:
Herr Tangen