Hvað mun knýja bíla í framtíðinni ?

Helztu aflgjafar í bílum núna eru vélar knúnar rafmagni, metani eða vetni, auk hinna hefðbundnu benzín- og dísilvéla. Á Íslandi er rafmagnið aðgengilegast af umhverfisvænu orkuberunum, þar sem því er dreift nánast alls staðar þangað, sem búseta er.  Metani er ýmist tappað af sorphaugum eða framleitt úr fönguðu koltvíildi, CO2, sem annars slyppi út í andrúmsloftið með öðrum gastegundum úr efnaferlum, og vetni, sem framleitt er hérlendis úr vatni með rafgreiningu.  Með koltvíildisskatti á losun getur þetta framleiðsluferli verið samkeppnishæft.  Algengast er erlendis að vinna vetni úr jarðgasi, og um þessar mundir er það ódýrari aðferð en rafgreiningin.  Ekki má gleyma því, að nú þegar er að verða arðbært að vinna olíu úr repju, ræktaðri á Íslandi, brenna henni í dísilvélum og fóðra eldislaxa með kjarnfóðri, sem er aukaafurð repjuvinnslunnar. 

Nú virðist teningunum hafa verið kastað, og margir bílaframleiðendur hyggjast halda út í sitt Rúbicon-fljót að hætti herforingjans Júlíusar Caesars forðum og ná forskoti á keppinautana með þeirri fyrirætlun sinni að leysa dísilbíla af hólmi með rafmagnsbílum. 

Fyrir þessari stefnubreytingu eru tvær meginástæður.  Sú fyrri er hækkandi kostnaður bílaframleiðenda við að fullnægja útblásturskröfum yfirvalda á öllum helztu viðskiptasvæðum bílaframleiðenda, þ.á.m. í Kína, þar sem milljónir manna deyja nú orðið árlega ótímabærum dauða af völdum megunar lofts, láðs og lagar. Mengun er þar orðið eldfimt, pólitískt mál.

Í Kína voru 400´000 nýir rafbílar (alraf og tengilraf) skráðir árið 2016, og árið 2018 munu yfirvöld krefjast þess af bílasölum, að 8 % allra nýrra bíla verði knúnir rafmagni að öllu leyti eða benzíni og rafmagni saman(tengiltvinn). 

 Talið er, að strangar NOx (köfnunarefnis-oxíð eiturgös) -kröfur muni stöðva framleiðslu dísilknúinna bíla árið 2025.  Þetta mun hafa mest áhrif í Evrópu, þar sem markaðshlutdeild dísilknúinna fólksbíla og jeppa er víðast hvar yfir 50 %, enda hafa búrókratar í Brüssel hvatt  bílaframleiðendur í 25 ár til að leggja áherzlu á þróun dísilvélarinnar til að draga sem mest úr losun koltvíildis á hvern ekinn km.  Búrókratana skorti tæknilegt innsæi og e.t.v. dómgreind til að ráða markaðinum heilt í þessum efnum.  

Eins og kunnugt er, hafa sumir, kannski flestir, framleiðendur beitt bellibrögðum til að ná gildandi mörkum við staðlaðar mæliaðstæður, en nú verður eftirlit hafið á vegum úti og mælingar gerðar við raunaðstæður, eins og tíðkað er sums staðar í BNA.  Allt þetta mun hafa í för með sér verðhækkun dísilbíla og hækkun á rekstrarkostnaði þeirra.  Framleiðendur, e.t.v. þó ekki allir, hafa þess vegna dæmt dísilbíla úr leik, en þetta á ekki við vinnuvélar, sem flestar eru dísilknúnar. 

Bílaframleiðendur margir hverjir hafa þegar ákveðið að láta rafmagnsbílinn leysa dísilbílinn af hólmi. Þeir hafa jafnframt ákveðið að veðja á álið í rafbúnaði bílanna vegna minnkandi framboðs á kopar.  Afleiðingin eru væntingar um aukna álnotkun umfram eldri spár, og þar af leiðandi er nú að koma fram verðleiðrétting á álmörkuðum 20 % upp á við. 

Aðalástæðan fyrir sigurgöngu rafbílsins er hröð verðlækkun á aflrafgeymum fyrir bíla.  Þannig nam verð þeirra árið 2009 850 EUR/kWh (100 %), árið 2017 200 EUR/kWh (24 %), og spáð er verðinu 150 EUR/kWh (18 %) árið 2025.  Þetta þýðir, að m.v. gengið EUR/ISK=112, kosta 30 kWh rafgeymar kISK 670, og á 17 ára tímabili nemur meðalverðlækkun rafgeyma rúmlega 40 EUR/ár eða um 8 %/ár. 

Bílaframleiðendur boða, að fyrir árið 2025 verði rafbílar jafndýrir í framleiðslu og eldsneytisbílar.  Þegar það gerist, geta yfirvöld á Íslandi að nýju lagt virðisaukaskatt á rafbíla, en skynsamlegt væri að sleppa vörugjaldinu áfram á öllum bílum án losunar gastegunda annarra en vatnsgufu til að efla hvatann til orkuskipta.  Þá verða bæði stofnkostnaður og rekstrarkostnaður rafbíla lægri en eldsneytisbílanna, sem á að verða nægur hvati. 

Bjartsýni bandarískra bílaframleiðenda, og er þá ekki bara átt við rafmagnsverkfræðinginn Musk, Teslueiganda, fyrir hönd rafmagnsbíla, er á svo háu stigi, að þeir búast við, að árið 2025 muni bílakaupendum bjóðast rúmgóður 5 manna rafmagnsbíll á kUSD 30 í BNA, drægni hans verði 500 km og endurhleðslutíminn muni ekki nema klukkustundum, heldur mínútum. 

Ef hægt verður að hlaða rafgeyma fyrir 500 km akstur á 5 mínútum, jafngildir það byltingu í rafgeymatækni. Árið 2016 voru opinberir hleðslustaðir rafbíla 40´000 talsins í BNA, sem gæti hafa verið verið hlutfallslega meira en á Íslandi, en það snýst væntanlega við í ár.  Enn er framleiðsla rafbíla með tapi í flestum verksmiðjum og verður svo, þar til tilskildum fjölda fyrir samkeppnishæfa framleiðslu verður náð, sem verður líklega ekki fyrr en 2025-2030. 

Um þessar mundir er aðeins um 1,0 % seldra nýrra bíla rafknúinn á heimsvísu, en þetta hlutfall var 5,6 % á Íslandi árið 2016, og 7,3 % nýrra má telja umhverfisvænan.  Á sama tíma var 29 % nýrra bíla rafknúinn í Noregi, en norska ríkið er með öflugustu hvatana til að beina fólki í þessa átt og er talið hafa fórnað miaNOK 3,0 árið 2016, sem eru jafnaðir út við ríkiskassann með greiðslum úr olíusjóði Norðmanna.  Í Noregi njóta rafbílar forréttinda.  Fyrir þá er frítt í stæði, þeir mega aka á sérakreinum strætisvagna, og þeir eru ekki rukkaðir um vegatoll, en margir slíkir rukkunarstaðir eru t.d. í og við Ósló, svo að nokkuð sé nefnt.  Árið 2020 er því spáð, að 70 % allra nýrra bíla verði rafdrifinn í Noregi, og þeir eru jafnvel að íhuga bann við innflutningi eldsneytisknúinna bifreiða eftir 2025.  Þetta er alveg mögnuð frammistaða í olíulandinu Noregi, sem þeir hafa  reyndar fjármagnað með olíuauðinum. 

Spár standa til, að árið 2025 hafi heimshlutfall nýrra bíla ferfaldazt í a.m.k. 4 %, og á Íslandi er alls ekki óraunhæft að reikna með sjöföldun upp í 50 % nýrra, enda spáir Morgan Stanley sjöföldun í heiminum, 7 % og 7 milljón seldum nýjum rafbílum árið 2025.  Mark Fields, forstjóri Ford, spáir, að fyrir 2032 verði fleiri rafbílar en eldsneytisbílar seldir, svo að Íslendingar verða kannski 7 árum á undan heiminum í heild að ná því marki, þó að þeir séu 5 árum á eftir Norðmönnum.  

Volkswagen-samsteypan, sem varð fyrir "hnjaski" út af NOx losun dísilbíla sinna árið 2015, undirbýr nú leiftursókn með rafbílum inn á markaðinn, og ætlar VW að setja 30 nýjar rafbílategundir á markaðinn 2020-2025, og verða 25 % framleiddra bíla þeirra rafknúnir árið 2025, en samt er ekki búizt við hagnaði af sölu þeirra fyrr en árið 2028.  Hjá Daimler Benz er markmiðið 20 % rafbíla af heild árið 2025.  

Íslendingar verða á undan flestum í þessari þróun vegna umhverfisvænnar og hagkvæmrar raforku sinnar.  Norðmenn eru í sömu stöðu, en um 5 árum á undan Íslendingum í rafbílavæðingu, og munu vafalítið ljúka henni fyrr, eins og að ofan greinir. Í Noregi er mikið reiðuafl fyrir hendi í vatnsaflsvirkjunum, nema í mestu kuldum, en hús eru þar flest rafhituð.  Notkunin er dempuð með því að hækka orkuverðið. Í Noregi eru heldur engir viðlíka flöskuhálsar í orkuflutningskerfinu og hérlendis. Þá ætla Norðmenn að spara vatn í miðlunarlónum sínum með vindmyllum. Norska raforkukerfið er af öllum þessum sökum betur í stakkinn búið fyrir orkuskipti í samgöngum en hið íslenzka sem sakir standa.  Hvaða áhrif mun fjölgun rafbíla hafa á orkubúskap Íslendinga árið 2025 m.v. 2016 ?

Vegna hraðrar tækniþróunar má búast við, að í landinu verði 65 þúsund rafknúnir bílar árið 2025. Flest hleðslutækin verða þriggja fasa og að afli um 20 kW til að anna fullri hleðslu á tiltölulega skömmum tíma. Endurhleðslutími rafgeymanna styttist mjög m.v. núverandi endurhleðslutíma, og m.v., að 15 % hleðslutækjanna sé á fullu álagi á sama tíma, verður hámarksálag rafbíla á raforkukerfi landsins um 200 MW á þessum tíma, sem er 8 % aukning toppálags. Slíkt reiðuafl er ekki fyrir hendi í kerfinu núna og brýnt að bregðast við því. Bygging Þeistareykjavirkjunar, 90 MW, og Búrfells 2, 100 MW, er til að anna annarri notkun.

Margir, sem um þessi mál fjalla, vanmeta orkuþörf rafbílanna um allt að 50 %, sem er til óþurftar og tefur einvörðungu fyrir réttum viðbrögðum.  Gera þessir villuráfandi sauðir þá grundvallarskyssu að kokgleypa upplýsingar framleiðendanna um orkunýtni í akstri.  Slík tala er í mörgum tilvikum 0,20 kWh/km.  Hún er hins vegar fengin við kjöraðstæður, og annarri orkunotkun en að knýja bílinn áfram er sleppt, s.s. loftupphitun, rúðuhitun, sætahitun og lýsingu.  Eðli máls samkvæmt verður þá orkunýtni lakari á veturna, en mælingar blekbónda á orku inn á hleðslutæki tengiltvinnbíls benda til, að meðalorkunotkun hans sé um 0,38 kWh/km, eða 90 % hærri en nettó-orkunotkunin.  M.v. meðalakstur dísilbíla um þessar mundir, verður þá orkuþörf rafbíla árið 2025 (k = 1000) samkvæmt eftirfarandi útreikningi:

E = 0,38 kWh/km x 16 kkm/ár x 65k = 395 GWh/ár  

Þetta er rúmlega 11 % aukning á orkuþörf almenningsveitnanna og svarar til meðalálags 45 MW yfir árið, sem jafngildir fyrsta áfanga Þeistareykjavirkjunar og er um 10 MW meira en einn kísilofn tekur hjá United Silicon í Helguvík eða PCC á Bakka.  Ef ekki verður virkjað til að anna sérstaklega þessu aukna álagi á raforkukerfið, sem reyndar dreifist um allt land, þá mun myndast orkuskortur snemma á næsta áratugi, svo að ekki sé nú minnzt á garminn Ketil, skræk, orkuflutningskerfið, sem víða ræður ekki við neina viðbót að deginum. 

Það mundi leysa úr bráðasta vandanum að beina þessu nýja álagi á lágálagstíma sólarhringsins með markaðslegum aðgerðum, en það kostar fjárfestingu í nýjum orkumælum með tveimur teljaraverkum.  Eins og staðan er núna, er flotið sofandi að feigðarósi, af því að enginn er ábyrgur samkvæmt lögum að virkja til að forðast orkuskort af þessu tagi, heldur er aðeins virkjað til að uppfylla langtíma orkusamninga.  Hér þurfa yfirvöld orkumála að bregðast snöfurmannlega við.  Annars munu margir "sitja með skeggið í póstkassanum", eins og Norðmenn kalla sofandahátt og glópsku.

Núna er árlegur eldsneytisinnflutningur vegna landfarartækja um 260 kt.  Ofangreind orkuskipti munu draga úr þessari innflutningsþörf um 60 kt árið 2025 eða 23 %, sem jafngilda gjaldeyrissparnaði um 60 MUSD m.v. 55 USD/tu eða um miaISK 6,6.  Fyrir þetta þarf að fjárfesta í virkjunum fyrir upphæð, sem nemur um sjöföldum árlegum eldsneytissparnað, sem gefur góða arðsemi fjárfestingar til kynna, sem afskrifa má á allt að 40 árum. 

Þá má ekki gleyma, að þessi orkuskipti draga úr losun koltvíildis um allt 200 kt/ár og úr losun NOx eiturefna um u.þ.b. 1000 t/ár. 

Það eru til fleiri leiðir til að ná svipuðum árangri með hagkvæmum hætti.  Ein er skógrækt á um 40 kha lands.  Önnur er endurheimt á 10 kha votlendis (1,7 % þurrkaðs lands).  Sú þriðja er ekki sízt áhugaverð vegna arðsamrar nýbreytni í íslenzkum landbúnaði, sem skapa mundi fjölbreytilegan iðnað.  Þar er repjuræktun á 50-60 kha lands, sem gefur af sér allt að 60 kt repjuolíu og mararolíu á ári og allt að 120 kt af repjumjöli, sem íslenzku laxeldisstöðvarnar mundu væntanlega borga vel fyrir sem umhverfisvottaða afurð.