Elbileiere ønsker å lade raskt og effektivt. Men hvis vi bygger for mange hurtigladere, krever det for mye strøm.

Hvordan kan vi bygge mange nok ladestasjoner som lar oss lade elbiler uten at vi overbelaster kraftnettet? Dette har Magnus Korpås, professor ved Institutt for elkraftteknikk ved NTNU, forsket på.

– Jeg har en visjon for norsk elbilutvikling. I løpet av noen år skal vi være i stand til å lade praktisk talt hvor og når vi vil, uten at vi trenger å bygge ut kraftnettet mer enn strengt tatt nødvendig. Det krever smarte ladestrategier, sier han. 

– Dette er viktig for strømnettet, men også for elbileierne – som ikke skal behøve å bekymre seg for om batteriet er oppladet når bilen skal brukes.

Elbil bidrar til systemskifte

Korpås viser til at mange elbiler står og lader, selv om de skal brukes først neste dag. Kanskje vil du i framtida få billigere strøm hvis du lader i perioder med mindre belastning på strømnettet.

– Vi forsker også på hvordan elbiler kan brukes som reservestrømkilder. I Norge er kanskje ikke dette så aktuelt, fordi vi har så mye regulerbar vannkraft – men i land som Danmark er det annerledes, sier Korpås. 

– Hvis det skjer noe galt i kraftnettet, og vi mangler kraftproduksjon, kan vi reversere ladestrømmen slik at elbilen leverer strøm tilbake til kraftnettet.

Han er opptatt av at bileiere som velger elbil framfor konvensjonell bensin- eller dieselbil er med på å endre energisystemet i en mer miljøvennlig retning. Han mener derfor at vi ikke skal ha dårlig samvittighet fordi strømmen som elbilen bruker, ikke bare kommer fra fornybare kilder. 

• Les også: Er elbiler bra for byene?

Må se på elbilens miljøregnskap

Han mener heller at vi må se på elbilen i et 10 – 20-årsperspektiv. Samtidig som vi erstatter fossil energi med fornybar energi, bytter vi gradvis ut den fossile bilparken med elbiler.

– Elektrifiseringen av transportsektoren er en viktig del av omleggingen av energisystemet, og den er nødvendig hvis vi i Norge og Europa skal klare å nå klimamålene våre. Når vi lader elbilen vår, bruker vi mer strøm, og på kort sikt må dette strømforbruket dekkes av for eksempel gasskraft, ved at vi eksporterer mindre vannkraft, sier Korpås.

–  Så lenge vi og våre naboland fortsetter å bygge ut fornybar energi framfor å bygge nye, fossile kraftverk, vil strømmen som elbilen bruker i hovedsak være fornybar, sier Korpås.

Elbilutviklingen må altså sees i sammenheng med en større omlegging til et fornybart energisystem. Korpås understreker likevel at det er viktig at forskere kartlegger det helhetlige bildet – altså elbilens totale miljøregnskap.

– Da må vi også se på batteriene. Ved NTNU skal vi nå i gang med et nytt forskningsprosjekt der vi skal undersøke miljøkonsekvensene av elbiler i Europa, både på energi- og livssyklussiden, forteller han.

• Les også: Joda, elbiler forurenser også

 Håp for hydrogen?

Korpås forsker også på hydrogen som energibærer, men utviklingen har ikke gått like fort på dette området som for batteriteknologi. Selv om vi i framtida kan bruke hydrogen som drivstoff i biler, tog, skip og fly, er han usikker på omfanget.

– Det er likevel viktig at vi fortsetter med seriøs forskning på energiteknologier som i dag ikke er lønnsomme – hvis ikke aner vi ikke hva vi går glipp av. Vi trenger grunnleggende forsking på nye materialer, systemer, overføring, konvertering – alt som kan gi gjennombrudd innen fornybar energi og miljøvennlig transport.

– Da jeg begynte med dette arbeidet, var det få som trodde at elbiler kunne bli mer enn små kassebiler som tok oss til nærbutikken, men det var totalt skivebom, også av meg. Kanskje går alle som i dag er skeptiske til hydrogen, i samme fella? sier han.

Nå håper han at bilprodusentene som først og fremst selger bensin- og dieselbiler vil endre strategi og begynne å tilby flere elbiler med lang rekkevidde.

– Tesla har vist at det er mulig, men jeg tror at grunnen til at det ikke finnes flere elbiler med denne rekkevidden, er at bilprodusentene bevisst holder igjen for ikke å konkurrere med seg selv. Jeg håper at en vanlig familie snart kan kjøpe seg en elektrisk stasjonsvogn med god rekkevidde, sier han. 

• Les også: Elbil gir god samvittighet

Framtidas elbil-batterier

Ann Mari Svensson er professor ved Institutt for materialteknologi ved NTNU og forsker blant annet på teknologien bak nye batterier, og hvordan batteriene kan lages mer miljøvennlige, stabile og billigere. Hun tror elbilene om fem år har en rekkevidde på rundt 500 kilometer.

– Med Tesla er vi jo nesten der i dag – så spørsmålet er også hvor mye forbrukeren er villig til å betale, sier hun.

Batteriteknologi står uansett sentralt i arbeidet med å utvikle den nye generasjonen elbiler. Ifølge Svensson, er litium-ion-teknolog den store vinneren i denne sammenhengen. Fordelen med litium-ion-batterier er at de er lette og kan lades fort og mange ganger.

Svensson mener likevel at litium-svovel-teknologi vil kunne erstatte eller supplere litium-ion på sikt – selv om det ikke kommer til å skje om fem år.

– Litium-svovel har potensielt høyere energitetthet. Vi forsker også på litium-luft, som kan gi batterier med tilnærmet like stor energitetthet som en bensinmotor.  Innenfor Li-ion forsker vi også på silisium som materiale. Silisium har betydelig høyere kapasitet enn dagens anode-material, grafitt, sier hun.

• Les også: - Elbilstøtten er galskappolitikk
• Les også: - Må gjøre det som er politisk mulig

Dekker transportbehov med mindre energi

Svensson tror vi i løpet av de neste årene vil få billigere elbilbatterier med en kapasitet som gir noe lengre rekkevidde, men at vi ikke kommer til å få en batteribil med ladetid som tilsvarer det å fylle opp tanken på en bensinbil.

– Det er likevel viktig å huske på at elbiler er helt suverene når vi snakker om virkningsgrad. Med en bensinbil utnytter vi bare 15 prosent av energien ved bykjøring, mens elbiler kan komme opp mot 80 prosent.

– Med elbilen kan vi dekke det samme transportbehovet med en brøkdel av energien. I Norge kan vi dessuten gjøre det utslippsfritt, fordi vi har fornybar kraft, sier hun.

Referanse:

Antonio Zecchino: Grid Frequency Support by Single-Phase Electric Vehicles: Fast Primary Control Enhanced by a Stabilizer Algorithm. 2016 Proceedings of the 51st International Universities Power Engineering Conference. Sammendrag.