10 teknologier for å elektrifisere fremtiden: elbiler

Som andre sektorer må bilindustrien utvikle seg for å møte fremtidige økonomiske og økologiske utfordringer. For tiden er fossile kjøretøy ansvarlige for nesten 10 % av CO2-utslippene på verdensbasis. I Norge står transport (generelt) for hele 30% av CO2-utslippene våre – med utslipp fra vegtrafikk som den største syndebukken.

Elektrifiseringen av kjøretøy er derfor et nøkkelspørsmål i overgangen til en lavkarbonøkonomi (økonomi basert på energikilder som produserer lave nivåer av klimagassutslipp).

Samtidig vet vi at elektrifiseringen vil bidra til økt global etterspørsel etter elektrisitet. I følge World Energy Outlook 2022 publisert av International Energy Agency, er økningen vi kan forvente oss mellom nå og 2030 det samme som å legge til hele det nåværende forbruket til både USA og EU.

En ganske stor økning altså.
 

To av de viktigste bidragsyterne til økningen av energibehov er:

• elektrisk transport i avanserte økonomier (slik som Norge, Frankrike, Tyskland, Sverige m.m.)
• befolkningsvekst og etterspørsel etter kjøling i fremvoksende markeder og utviklingsøkonomier.
   

Elektrisk mobilitet er en viktig drivkraft for økt etterspørsel etter elektrisitet. Målet bør imidlertid ikke bare fokusere på produsentenes utvikling og utviklingen av kjøretøy, men også å ta hensyn til behovet for infrastruktur. Det er et stort behov for å utvikle ladeinfrastruktur og innovative teknologier dedikert til elektriske kjøretøyer (EV), som skal gjøre det mulig for brukere av denne typen kjøretøy å reise hvor som helst, når som helst, med full sjelefred.

 

LES OGSÅ: 10 teknologier for å elektrifisere fremtiden: sirkulær plast
 

Elektriske kjøretøy: en stor endring som kreves

Offentlige myndigheter i flere land har introdusert initiativer for å fremme utviklingen av mobilitetsløsninger. 

Blant handlingene som er i kraft eller under utredning, er at et økende antall land forplikter seg til å fase ut forbrenningsmotorer eller ha ambisiøse mål for kjøretøyelektrifisering for de kommende tiårene. I Europa er målet å stoppe salget av nye forbrenningsdrevne kjøretøy innen 2035. 

I Norge har myndighetene et mål om at det kun skal selges nullutslippsbiler i 2025.

IEA Announced Pledges Scenario (APS) antar at elbiler representerer mer enn 30 % av kjøretøyene som selges globalt i 2030 på tvers av alle moduser (unntatt to- og trehjulinger). Selv om dette er imponerende, er dette fortsatt godt under de 60 % som trengs innen 2030 for å tilpasse seg en bane som vil nå netto null CO2-utslipp innen 2050.

 

Nøkkelbetingelsen er en rask distribusjon av EVCS

Overgangen til elektriske kjøretøy krever at tre hovedbetingelser oppfylles for å nå målet:

• Utviklingen av nye og attraktive kjøretøy, med følgende utfordringer: batterikapasitet vs. energitettheten til en liter olje, tilgjengeligheten til mineralressurser for å fornye verdens bilflåte (på grunn av mangel på sjeldne metaller), og  miljøfotavtrykket til et elektrisk kjøretøy (utover metallknapphet).
   
• Tilgjengeligheten av energi hvor og når kjøretøyene skal lades: Virkningen av en elbil på strømnettet er svært begrenset på nasjonalt nivå. Men de millionene med elektriske og hybridbiler som forventes i Europa i 2025 vil kraftig øke den totale etterspørselen etter elektrisitet. Det vil kreve både nettforsterkning, mer energi og dessuten en smartere måte å balansere bruk med energitilgjengelighet.
   
• Et tett nettverk av ladestasjoner (EVCS).

I utgangspunktet vil EVCS-nettverket være effektivt hvis det distribueres som et globalt økosystem som passer med forbrukernes behov i fire hovedgrupper:

• Lading "hjemme" (rundt 88% av lading i Norge gjøres i dag hjemme, individuelt eller kollektivt);
• Lading "på jobb" (tertiære eller institusjonelle bygninger, fabrikker, ..);
• Lading "i byen" (butikker, restauranter, offentlig parkering,...);
• Lading "på reisen" (motorveier).

Hver av disse behovene har sine egne begrensninger. Blant annet med hensyn til økonomiske utplasseringskostnader, forventet tid for lasting, konkurranse med andre kjøretøy "i kø", og energifakturering til brukeren. Uansett hvilken type ladeløsning som skal tilbys (AC for de fleste behov eller DC for hurtiglading), vil det legge betydelige begrensninger på det elektriske nettverket. 

Det må vi forberede oss på.

Dette store økosystemet som skal distribueres over de neste årene. Det krever store investeringer, men også høy grad av innovasjon for en høyest mulig installasjonsskalerbarhet og smart energistyring.

LES OGSÅ: 10 teknologier for å elektrifisere fremtiden: flytende solenergi til havs

For å begrense påvirkningen på miljøet

Elektriske kjøretøy kan ha en betydelig innvirkning på å redusere den globale oppvarmingen. Men, det er også viktig å vurdere virkningen av elektriske kjøretøy på ressurser, spesielt kobber. 

Konkret krever et tradisjonelt fossilt kjøretøy 20 kg kobber, et hybridkjøretøy trenger 40 kg, og et elektrisk kjøretøy krever 80 kg kobber i gjennomsnitt. Altså 4 ganger mer enn et konvensjonelt kjøretøy (denne mengden kan nå opptil 200 kg for visse modeller slik som Tesla).

I tillegg må vi legge til kobberet som trengs for ladeinfrastrukturen, AC- og DC-ladeutstyret, og koblingssystemet til det elektriske nettverket. Et konservativt anslag er at 3Mt metall vil være nødvendig for denne overgangen.

Her må vi fremdeles jobbe med å finne måter å begrense virkningen av elektrisitetsovergangen på kobberressursene.

Dette er en artikkel som er en del av vår serie "10 Teknologier for å elektrifisere fremtiden". Artikkelen ble originalt publisert på www.nexans.com, men har blitt oversatt til norsk og tilpasset.