Rafbílar

Höfundar: Grétar Hannesson og Karl Viðar Grétarsson

Saga rafbíla

Þó svo að flestir telji að rafmagnsbílar hafi fyrst komið á göturnar fyrir um það bil 15-20 árum þá er það mikill misskilningur. Talið er að þeir Thomas Davenport og Robert Anderson hafi fyrst byrjað að gera tilraunir með rafdrifin ökutæki í kringum árið 1835. Hinn Bandaríski Thomas útbjó lítinn rafmótor sem var notaður til þess að knýja áfram drifhjól árið 1839 en hinn Skoski Robert útbjó hins vegar rafmagnsvagn með rafhlöðum sem ekki var hægt að endurhlaða sem er óhætt að segja að hafi verið ákveðið vandamál.

Undir lok 18.aldar byrjuðu rafmagnsbílar að ná athygli og vinsælda og þá sérstaklega þar sem finna mátti þéttari byggð og þá helst fyrir þá staðreynd að þeir þóttu ekki menga eins mikið og samsvarandi bensínbílar. Sérstaklega þóttu þessir bílar vinsælir hjá konum á þessum tíma þar sem þeir þóttu einfaldir í notkun. Árið 1899, setti Belgíska akstursíþróttakonan Camille Jenatzy heimsmet í hraðakstri á rafmagnsbíl sem kallaður var La Jamais Contente en á honum ók hún á yfir 96 kílómetra hraða.

Bensín öldin

Líkt og við þekkjum hins vegar þá tóku bensínbílar yfir og ýttu hinum hreinu rafmagnsbílum til hliðar en helstu áðstæður þess að það gerðist á síðustu öld var helst um að kenna að víða um heim og þá einna helst í Bandaríkjunum voru menn að finna miklar olíulindir sem gerðu það að verkum að einfalt var að nálgast eldsneytið. Það olli því að vélarnar urðu kraftmeiri og verð á bílum lækkaði. Talið er að þetta séu svona helstu ástæður þess að bensínbílar ýttu rafbílum til hliðar.

Endurkoma rafmagnsbíla

Í kringum 1990 fóru rafmagnsbílar að gera sig gildandi á ný. Árið 1196 fór General Motors að framleiða bílinn EV1 en það er fyrsti fjöldaframleiddi rafmagnsbíllinn á okkar tíma. Árið 1997 setti svo Toyota Prius á markað í Japan en þar er um að ræða svokallaðann tengiltvinnbíl þar sem bíllinn er búinn bæði rafmótor og svo bensínmótor, Prius var síðan settur á markað í Bandaríkjunum árið 2000. Síðustu ár hafa rafmagnsbílar verið að sækja í sig veðrið og sérstaklega fyrir þær sakir að löggjafinn og neytendur hafa áttað sig á því hver umhverfisáhrif sprengihreyfla eru og þörfina fyrir að orkuskiptin eigi sér stað.

Rafgeymar rafmagnsbíla

Rafgeymar sem notaðir eru til þess að geyma raforkuna í flestum rafbílum eru svokallaðir liþíum (e.lithium) rafgeymar. Slíkir rafgeymar hafa þann eiginleika að geta geymt mikla orku og eru töluvert léttari en aðrar gerðir af rafgeymum og eru það eiginleikar sem teljast eftirsóttar fyrir rafmagnsbíla. Það hefur lengi verið talið að helsti ókosturinn í rafmagnsbílum eru þessir liþíum rafgeymar og hefur Airbus flugleiðaframleiðandi hætt notkun á liþíum rafgeymum vegna sprengihættu sem starfar af slíkum rafgeymum (Hepher, 2013). Þegar rafgeymar ofhitna og springa þá leysist öll orkan úr læðingi í einu og verður gífurleg sprenging. Þetta gerir liþíum rafgeyma meðal annars töluvert hættulega í framleiðslu, ef ekki er farið eftir ströngustu gæðum þá getur það endað illa (Lee, o.fl., 2017). Uppbygging liþíum rafgeyma saman stendur af málmunum liþíum, kóbalt, kopar, nikkel, áli og fleiri málmtegundum sem raðað er í lög til að mynda spennumismunun. Málmar eins og liþíum og kóbalt eru ekki óþrjótandi auðlind og þegar eftirspurn eftir liþíum verður mikil í heiminum með auknum rafbílum þá er hætta á því að það verður skortur á liþíum, sem einn af uppistöðum liþíum rafgeyma. Sá skortur mun í framhaldinu valda óneitanlegum hækkunum í framleiðslukostnaði og kaupverpi liþíum rafgeyma (Kramer, 2021). Þó svo að kostir liþíum rafgeyma séu margir þá eru margar hindranir sem þessi nýi orkugjafi þarf að yfirstíga til þess að teljast bæði öruggur og hagkvæmur kostur. Ég tel að rafgeymarnir munu ná að þróast til betri vegar hvort sem um ræðir nýja tegund rafgeyma eða vísindin ná að endurbæta liþíum rafgeyma og gera þá öruggari og hagkvæmari kost.

Innkoma og áhrif Tesla á rafbílamarkaðinn

Áhrif bílaframleiðandans Tesla á þennan markað skal ekki horft framhjá en Tesla tók þeirri áskorun að gera nothæfa bíla í nútíma samfélagi að raunveruleika og óhætt að segja að þeir hafi sett niður þá mælikvarða sem aðrir bílaframleiðendur horfa til þegar þeir vinna að hönnun nýrra rafmagnsbíla þegar horft er til hönnun rafmótora, afls, hönnun rafhlaðna og svo drægni þeirra bíla sem þeir framleiða. Að sama skapi hafa þeir einnig framleitt sólarsellur og batterýpakka sem ætlaðir eru til þess að setja upp við heimili fólks til þess eins að geyma það rafmagn sem tilfellur vegna sólarsella á þökum eða slíks en það er svosem önnur umræða.

Rafdreifikerfið

Ef allir bílar á Íslandi eiga að vera rafmagnsbílar þá er hægt að áætla að orkuþörf muni aukast til muna á Íslandi í kjölfarið. Árið 2019 var orkuframleiðsla Íslands með stóriðju 19.128 Gwh á ári og notar stóriðja um 80% af þeirri orku (Orkustofnun Íslands, 2020). En eins og staðan er núna hvað varðar bílaflota landsmanna þá eru eldsneytisbílar enn mun fleiri en rafmagnsbílar. Sá fjöldi rafmagnsbíla sem nú eru á Íslandi hafa enn sem komið er ekki teljandi áhrif á orkuþörf Íslendinga en þegar orkuskipti verða orðin útbreiddari á þann hátt að rafmagnsbílar eru orðnir að meirihluta bíla á landinu þá hækkar orkuþörf töluvert og eins og spá Orkustofnunar sýnir. Á 40 ára tímabili hækkar orkuþörfin um tæplegar 1700 Gwh á ári sem jafngildir virkjun sem er um það bil 200 MW (Haukur Hannesson, 2010). Það þarf að leggjast í miklar fjárfestingar við það að rafmagnsvæða bílaflota Íslands og byggja nýjar virkjanir eins og forstjóri HS Orku sagði í nýlegu viðtali við Morgunblaðið „Vegna þess að orkuspáin liggur fyrir og sýnir að til að rafmagnsvæða bílaflotann, og til að framleiða eldsneytið sem sparar okkur gjaldeyri, þarf einfaldlega að virkja,“ (Baldur Arnarson, 2021).

Rafmagnsdreifikerfið á höfuðborgarsvæðinu

Þegar um er að ræða jafn víðtæk orkuskipti líkt og í þessari umræðu þá er ekki hægt að horfa fram hjá rafmagnsdreifikerfinu sem er kerfið sem flytur orkuna til notanda og mun ég skoða sérstaklega rafmagnsdreifikerfið á höfuðborgarsvæðinu þar sem meirihluti bílaflota Íslendinga er staðsettur. Eins og staðan er í dag þá er rafmagnsnotkun Orkuveitu Reykjavíkur um það bil 1141 Gwh á ári (Orkuveita Reykjavíkur, 2021). Þegar litið er til hvort rafmagnsdreifikerfið á höfuðborgarsvæðinu þoli þá aukningu sem spáð er um þá þarf að hafa í huga hegðunarmynstur höfuðborgarbúa. Meiri hluti landsmanna mætir til vinnu eða skóla klukkan átta að morgni og kemur aftur heim klukkan fimm síðdegis. Hugsum okkur svo að allir væru á rafmagnsbílum og allir koma heim klukkan fimm og stinga bílnum sínum í samband til þess að hlaða bílinn sinn. Það þarf ekki mikla þekkingu á rafmagnsdreifikerfinu á höfuðborgarsvæðinu til að sjá fyrir að um gríðarlega aukningu er að ræða. Það myndi þá vera daglega hápunktur seinnipart dags þegar borgarbúar hlaða rafmagnsbílana sína og elda sér kvöldmat á sama tíma. Að ógleymdum öllum atvinnubílum sem er verið að hlaða samtímis á vinnustöðum höfuðborgarsvæðinu eftir notkun dagsins. Því má gera ráð fyrir að álag á rafmagnsdreifikerfinu á höfuðborgarsvæðinu muni aukast til muna með tilkomu fleiri rafmagnsbíla. „Eins og staðan er í dag þá þolir rafmagnsdreifikerfið á höfuðborgarsvæðinu álag frá fimmtu þúsund smá rafmagnsbílum af því gefnu að eigendur hlaði sína bíla af nóttu til“ (Bergljót Baldursdóttir, 2018). Rafmagnsbíll á ekki bara við um fólksbíla. Ef að stærri ökutæki eins og vörubílar og fólksflutningabílar fara að nýta sér rafmagn sem orkugjafa í auknum mæli þá hækkar álagið á rafmagnsdreifikerfið þar sem rafgeymar stærri ökutækja taka meiri orku til sín. Ég sé fyrir mér að þessi mikla aukning muni hindra uppgang rafbílsins í innleiðingu orkuskipta.

Uppruni raforku á Íslandi

Ef þú spyrð einstakling sem á rafmagnsbíl helstu ástæðuna fyrir því hvers vegna rafmagnsbíll varð fyrir valinu þá yrði af öllum líkindum ein af aðal ástæðunum að rafmagnsbíll sé umhverfisvænn ferðamáti. En er það svo? Vissulega þá mengar rafmagnsbíll ekki á meðan bíllinn er í notkun en öðru máli gildir þegar verið að hlaða rafgeyma bílsins. Við Íslendingar höfum alla tíð verið stoltir af þeirri hreinni orku sem við framleiðum á Íslandi en raforkufyrirtækin hafa selt upprunavottorð sín úr landi og er ekki nema 13 % af seldri raforku á Íslandi endurnýjanleg raforka og afgangurinn er 57 % jarðefnaeldsneyti og 30% kjarnorka (Orkustofnun Íslands, 2021). Fyrir mig sem Íslending sem er hefur alltaf verið stoltur af þeirri grænni orku sem er framleidd á Íslandi þá er þetta mjög sláandi upplýsingar. Ef það er verið að hlaða rafgeyma allra rafmagnsbíla á Íslandi með ekki nema 13% endurnýjanlegri orku, hver er þá raunverulegur ávinningur á því að fara í allar þær innviðaframkvæmdir sem þarf til að rafmagnsvæða bílaflota landsmanna. Er það þess virði að taka að okkur það mikla verkefni ef niðurstaðan er sú að kolefnisfótsporið sé nánast það sama og áður en eina sem gerist er að við flytjum kolefnisfótsporið okkur frá jarðeldsneytisbílum yfir til virkjana? Óhætt er að fullyrða að ákvörðun orkufyrirtækjanna að selja úr landi upprunavottorð sín hafi verið vægast sagt mjög vanhugsað og eingöngu gerð til að ná fram skyndigróða að mínu mati. Ég tel að það hafi ekki verið horft til framtíðar þar sem græn orka verði verðmætur orkukostur til að bjóða fyrirtækjum og einstaklingum á Íslandi upp á.

Heimildir

United States Geological Survey. (2020). Lithium Statistics and Information. United States Geological Survey. https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2021/mcs2021-lithium.pdf

Orkuveita Reykjavíkur. (2021). Rafveitan í tölum. Heimasíða veitna https://www.veitur.is/rafveitan-i-tolum

Orkustofnun Íslands. (2021). Uppruni raforku 2020. Orkustofnun Íslands. https://orkustofnun.is/yfirflokkur/raforkunotandinn/uppruni-raforku/uppruni-raforku�2020/

Bergljót Baldursdóttir. (2018, 24. Mars). Kerfið ræður við 50 þúsund rafbíla. Fréttastofa Ríkisútvarpsins. Sótt frá https://www.ruv.is/frett/kerfid-raedur-vid-50-thusund-rafbila

Baldur Arnarson. (2021, 6. október). „Það þarf einfaldlega að virkja“. Morgunblaðið. Sótt frá https://www.mbl.is/vidskipti/frettir/2021/10/06/thad_tharf_einfaldlega_ad_virkja/

"History of Electric Vehicles." US Department of Energy. https://www.energy.gov/eere/electricvehicles/history-electric-vehicles

"A Brief History of Electric Cars." Smithsonian Magazine. https://www.smithsonianmag.com/innovation/brief-history-electric-cars-180974697/

"The Rise and Fall of the Electric Car." History.com. https://www.history.com/news/the-rise-and-fall-of-the-electric-car

Tesla, Inc. (n.d.). In Encyclopædia Britannica. Retrieved February 21, 2023, from https://www.britannica.com/topic/Tesla-Inc