Shutterstock
Gräsbevuxen elbil

Slutet för fossilbilen? Så blir elbilen klimatkung

Från år 2035 får fossilbilar inte längre säljas på stora marknader som Kina, EU och Kalifornien – och elbilsförsäljningen ökar explosionsartat. Elbilarna har dock ännu inte gått om fossilbilarna. Så hur uppfyller elbilen sin klimatvänliga potential till fullo? Få vetenskapens svar här.

Den bullrar inte. Den släpper inte ut avgaser. Man behöver inte tänka på att växla. Elbilen blir sakta men säkert alltmer populär, inte bara hos konsumenterna, utan även bland viktiga politiska aktörer.

Från år 2035 kommer inga fossilbilar att få lov att säljas i EU. I stället är det elbilar som gäller. I Kina har man gått ut med att det från år 2035 enbart ska köra bilar drivna av ”ny energi” på vägarna. Och i Kalifornien, världens femte största ekonomi, har man gått ut med att alla bilar som säljs i delstaten från år 2035 måste uppfylla kravet ”inga utsläpp”.

Scenen är alltså satt för att elbilen ska kunna ta över vägarna runtom i världen.

Fossilbilen utmanar dock fortfarande elbilen när det gäller räckvidd och köregenskaper – och på vissa sätt faktiskt även klimatmässigt.

Ingenjörerna arbetar dock för högvarv med att ändra på det. Snart har de fått fram nya, klimatvänliga batterier, optimerade laddstationer och smarta återanvändningstekniker , så att elbilen slutligen kan överträffa fossilbilen och kalla sig vägarnas gröna kung.

Men för att förstå var elbilen står klimatmässigt i dag och vad som krävs för att den ska infria sin gröna potential ska vi räkna på dess utsläpp av koldioxid.

Batterier med lägre klimatavtryck

Elbilen drivs av elektricitet, vilket innebär att den inte släpper ut några avgaser. Trots det rasar en debatt om elbilarnas verkliga klimatnytta i jämförelse med fossilbilar. Anledningen till det är batterierna, som i dag tillverkas av flera olika metaller, vars utvinning belastar klimatet. Men hur mycket talar vi om?

Två av de populäraste bilarna i vardera kategori är Tesla Model 3 och Volkswagen Passat.

Vid produktionen av en Tesla Model 3 släpps 19 ton koldioxid ut.

Utan batteriet orsakar produktionen av Passaten och Teslan ungefär lika stora utsläpp, cirka tio ton koldioxid. Med batteriet kommer dock Teslan upp i cirka 19 ton.

I det här skedet leder alltså fossilbilen fortfarande klimatmässigt. Nya, renare batterityper är emellertid på väg.

Nissan Leaf, klimat, bilar

Den mest sålda elbilen i Europa år 2013 var Nissan Leaf. Det tog timmar att ladda batteriet på 24 kilowattimmar, som gav en räckvidd på tolv mil. I dag har en Tesla Model 3 ett ungefär dubbelt så kraftfullt batteri, som går snabbare att ladda och som ger fyra gånger längre räckvidd.

© Shutterstock

Redan nu använder flera tillverkare litiumjärnfosfatbatterier, i vilka kobolt inte används, ett grundämne som huvudsakligen utvinns med hjälp av fossila energikällor och medför stora koldioxidutsläpp.

Samtidigt arbetar forskare med utveckling av så kallade litiumsvavelbatterier, som kommer att göra det möjligt att ytterligare få ner batteriernas vikt och storlek och på så vis minska utsläppen vid tillverkningen.

Det stora genombrottet skulle emellertid vara att helt och hållet ersätta det klimatbelastande litiumet med ett annat ämne, och då kan faktiskt helt vanligt bordssalt vara en kandidat.

Forskare vid det amerikanska energiministeriet har testat ett batteri där natriumjoner – som dem vi känner till från natriumklorid, vanligt bordssalt – i stället för litiumjoner rör sig från batteriets ena pol till den andra och på så vis genererar el.

Försöket visade att natrium snart kommer att kunna ingå i batterier med samma energitäthet som litium. Natrium är dessutom potentiellt mer hållbart över tid och motståndskraftigt mot värme, så att batteriet inte kan självantända, vilket har visat sig vara någonting som kan drabba elbilar.

Batteridriven bil
© Claus Lunau/Shutterstock

Nya material förbättrar klimaträkenskapen

I dag belastar produktionen av batterier till elbilar fortfarande klimatet, men ingenjörerna är på väg att utveckla nya material som inte är lika skadliga för klimatet.

Klimat, silver, batterier
© Shutterstock

1. Nickel ersätter dyr metall

Amerikanska forskare planerar att använda nickel till batteriets katod, den positiva polen. Utvinning av nickel medför betydligt mindre utsläpp av växthusgaser än utvinning av kobolt, som i dag är den vanligaste metallen i elbilsbatteriers katoder.

Klimat och elbilar
© Shutterstock

2. Natrium kan bli klimathjälte

Joner rör sig från batteriets negativa pol till den positiva, vilket skapar strömmen. Forskare vid det amerikanska energiministeriet har utvecklat ett batteri baserat på natriumjoner i stället för litium, som är besvärligt att utvinna.

Batterier och eldrivna bilar
© Shutterstock

3. Nanomaterial kan ersätta grafit

I batteriets anod, den negativa polen, binds jonerna. Nu vill en forskargrupp tillverka anoder av ett nanomaterial bestående av järn, koppar och järnoxid i stället för grafit. Det kan ge batteriet tre gånger högre kapacitet och fem gånger längre livslängd.

Om man lyckas ersätta litium med lättillgängliga ämnen som salt öppnas dörren för en ny generation elbilar, som skulle rulla ut ur fabriken utan ett större klimatavtryck än fossilbilarna.

Elmotorn är effektivare

Elbilen släpper knappt ut någon koldioxid alls under körningen, men elen som den använder behöver produceras och distribueras.

Det är följaktligen viktigt varifrån elen kommer. Om elen till en Tesla Model 3 kommer från ett äldre, koleldat kraftverk orsakar produktionen av en enda kilowattimme ett utsläpp som motsvarar cirka ett kilo koldioxid. Om elen i stället kommer från vind- eller vattenkraft släpps det i dag ut elva–tolv gram koldioxid per kilowattimme som bilen förbrukar.

Det är ungefär en trettiondel av den mängd koldioxid som en Volkswagen Passat släpper ut per kilowattimmes energi till motorn. I takt med att världens energiproduktion går över till hållbara energikällor som vatten, vind och sol blir alltså elbilen alltmer klimatvänlig i den totala räkenskapen.

En del av en elbils klimatbelastning utgörs av el som går förlorad längs vägen, från källan till bilen. Nu håller dock ingenjörerna på att utveckla ny laddningsteknik som ska minimera energiförlusten.

Dagens snabbaste laddare har en separat enhet som omvandlar el från nätet till 480 volt, som själva laddningsenheten överför till bilen. Tillsammans väger dessa enheter vanligen över ett ton, och vid laddningen går i genomsnitt cirka sju procent av energin förlorad. Forskare vid North Carolina State University i USA är emellertid i färd med att utveckla laddningstekniken medium-voltage fast charging (MVFC), som samlar, omvandlar och laddar i en enhet som inte väger mer än 100 kilo och där endast 2,5 procent av energin går förlorad i form av värme.

Efter 20 000 mils körning är det totala koldioxidutsläppet från en Tesla Model 3 hela 33 procent lägre än det från en Volkswagen Passat.

När elen väl har kommit in i elbilen råder det inga tvivel om elbilens förtjänster. Elmotorn är extremt effektiv, bland annat för att den har få rörliga delar jämfört med en förbränningsmotor. Hela 94 procent av den energi som motorn använder går direkt till att driva hjulen. Det innebär att endast sex procent går förlorad i form av värme. En Volkswagen Passat förlorar hela 60 procent av energin i dieseln som den förbränner.

När en elbil rullar på vägen slår den kort sagt redan i dag vilken fossilbil som helst när det gäller det totala koldioxidutsläppet.

Elbilar på vägarna
© Bil Magasinet

GUIDE: Vilken elbil ska jag välja?

Är du redo att investera i en elbil, men känner dig osäker på vilken som passar dig i din vardag? Lugn, bara lugn. Bil Magasinet tipsar dig om fyra bra alternativ, oavsett om du bor i en stad eller på landet, eller om du är långpendlare eller kortpendlare. Läs guiden här.

Men vad händer när elbilen är utsliten och batteriet inte orkar mer? Låt oss ta en titt på klimaträkenskapens sista del.

Batterier återvinns i allt större omfattning

När bilarna har kört i några år drar elbilen ifrån sin fossila kusin alltmer.

Efter tio års användning och 20 000 mils körning är det totala koldioxidutsläppet från Passaten 44 ton, medan den för Teslan är 29 ton, drygt 33 procent mindre.

Gröna blad som faller

Den här beräkningen skulle dessutom sannolikt se väldigt annorlunda ut för en elbil som rullar ut ur fabriken i år. Hållbar energi är på kraftig tillväxt och utsläppen från elproduktion kommer att minska i takt med att uttjänta kolkraftverk ersätts av vindkraftverk och solceller.

Även på en annan öm punkt för elbilen, återanvändning, talar utvecklingen för elbilen. Batteriet och dess dyrbara metaller hamnar nämligen inte bara på soptippen, som många påstår.

Faktum är att mycket kan återvinnas. Litiumet i ett gammalt batteri kan till exempel utvinnas och användas på nytt. Ingenjörer mal batterier till småbitar, separerar litiumet från andra metaller på ett skakbord och löser upp det i vatten, som därefter filtreras bort. Slutprodukten blir ett pulver, litiumkarbonat, som kan användas i ett nytt batteri.

Enligt experter vid den amerikanska ideella organisationen Union of Concerned Scientists kan ett elbilsbatteri i dag återanvändas till 80 procent av sin ursprungliga kapacitet. Det innebär att ett nytt batteri med 100 kilowattimmars kapacitet sammanlagt kan leverera 80 kilowattimmar efter att ha använts i en elbil.

Batteriets nerv återanvänds

Det är ett missförstånd att elbilsbatterier hamnar på soptippen. Litium, som är det ämne som får strömmen att gå runt i batteriet, kan utvinnas ur ett gammalt batteri och återanvändas.

Klimat, återanvändning av batterier
© Lotte Fredslund

1. Slam samlas i tank

Höljet av plast, aluminium och stål monteras av, varefter batteriets celler mals till småbitar. På ett skakbord sorteras koppar och kobolt bort, medan det lättare litiumet leds vidare i form av ett vattenhaltigt slam.

Klimat och återvinning av batterier2
© Shutterstock & Lotte Fredslund

2. Litiumet filtreras ut ur slammet

Slammet pumpas in i ett antal kammare omslutna av filter, som pressas samman i en så kallad filterpress. På så vis skiljs vatten och litium från övriga restprodukter. Därefter kokas blandningen in i en evaporator.

Klimat och återvinning av batterier
© Shutterstock & Lotte Fredslund

3. Salt bildas

Nu tillsätts natriumkarbonat, även kallat soda. Det binder till litiumet och bildar saltet litiumkarbonat. Vattnet pressas ut och litiumkarbonaten kan sedan användas vid tillverkning av nya batterier.

Forskare vid Worcester Polytechnic Institute i USA har nyligen utarbetat en metod där de isolerar ämnena i batteriets katod. Därefter tillsätter de noga uppmätta mängder av metaller för att hitta rätt förhållande ämnena emellan. Resultatet är batterier som i vissa fall faktiskt är effektivare än vanliga batterier på marknaden.

När metoder som denna får genomslag på marknaden kommer elbilen att ta ett stort steg mot att uppfylla sin gröna potential.

Framtiden ser dock ännu grönare ut – för varför inte återanvända hela bilen? Den tanken har en grupp studenter vid Eindhovens tekniska universitet i Nederländerna förverkligat i bilen Luca, som har tillverkats av enbart återanvänt material. Karossen består av lin och plast som samlats in i havet.

Interiören består av återanvänt hushållsavfall, medan utsidan har tillverkats av hårdplast från bland annat tv-apparater och vitvaror.

Bilen drivs av sex batterier som har tagits från skrotade bilar. Till och med färgen kommer från tidigare använt material.

Klimat och återvinning, elbilar

Elbilar är i dag förhållandevis svåra att återanvända, men framtiden ser annorlunda ut. Beviset är bilen Luca från år 2020. Den består helt och hållet av återanvänt material och batterier från skrotade bilar.

© TU/e, Bart van Overbeek

Ett argument mot elbilar har länge varit att de är svåra att producera och skrota. Det ligger fortfarande en del i det påståendet, men utvecklingen går bara i en riktning: mot klimatvänliga batterier och fullständig återanvändning.

Och när vi når dit kan vi definitivt kalla elbilen för vägens obestridda klimatkung.

VIDEO: Se Bil Magasinets långtidstest av en elbil

Bil Magasinet har testat en Kia EV6 i fyra månader. Här är deras dom över den populära elbilen.