Rafgeymar og rafbílar

Framleiðsla og sala á rafbílum hefur enn ekki fengið byr í seglin, þótt að því hljóti senn að koma.  Það eru ýmsar ástæður fyrir þessu byrleysi, lognmollu.  Þróun eldsneytisverðs frá miðju ári 2014, þegar hráolíuverð var yfir 100 USD/fat, til marz 2016, þegar verðið er rúmlega 30 USD/fat, en að vísu spáð hækkandi, tefur fyrir orkubyltingunni, og sú töf er e.t.v. hluti skýringarinnar á því, að ekki hefur verið dregið úr framboðinu, þótt eftirspurn hafi dvínað. Olíuframleiðendur sjá nú sína sæng út breidda. Nú eru olíubirgðir í heiminum í hámarki eða 1,3 mia föt (milljarðar tunnur), en það er um tveggja vikna olíunotkun heimsins.

Rafmagnsverð í heiminum hefur lækkað, nema á Íslandi, þar sem það hefur hækkað, nema til fyrirtækja með rafmagnssamninga, þar sem orkuverð er tengt markaðsverði á afurðum þeirra.  Hefur verið bent á það á þessu vefsetri, að á íslenzka fákeppnismarkaðinum, þar sem ríkisfyrirtæki hefur ríkjandi stöðu gagnvart öðrum orkuvinnslufyrirtækjum, sé þessi öfugþróun með öllu óviðunandi, þar sem hún veikir mjög samkeppnisstöðu íslenzkra fyrirtækja, sem öll nota raforku, en í mismiklum mæli þó.  Þessi öfugsnúna þróun raforkuverðs hérlendis tefur jafnframt fyrir orkubyltingunni, t.d. skiptum úr eldsneytisknúnum fartækjum í rafknúin fartæki. Sú nývæðing er ein af forsendum þess, að Ísland nái markmiði sínu um losun gróðurhúsalofttegunda 2030. 

Dreifingarfyrirtæki raforku eru einokunarfyrirtæki hvert á sínu svæði, og fyrir því eru þjóðhagsleg rök að koma í veg fyrir offjárfestingu í dreifikerfum á fleiri en einni hendi.  Fyrir vikið vantar nýbreytnihvata fyrir dreififyrirtækin, og t.d. hefur hvorki frétzt af snjallmæalaáformum né áformum þeirra um gjaldskrárbreytingu vegna aukins álags á dreifikerfin af völdum hleðslu rafgeyma rafmagnsbíla, sem árið 2030 gætu hafa náð 90 þúsund bíla markinu.  Að öðru jöfnu hefst endurhleðsla flestra rafbíla á tímabilinu kl. 1700-2000, þegar notkun dagsins lýkur.  Á þessu tímabili er álagstoppur í raforkunotkun flestra heimila, og við hleðsluna má búast við tvöföldun heimilisálagsins og yfir 100 MVA ofan á toppinn árið 2030 á landsvísu.

Það stefnir í óefni um allt land, ef engar ráðstafanir verða gerðar til úrlausnar.  Það er hægt að fjárfesta sig út úr vandanum, skipta um dreifispenna, bæta við jarðstrengjum, efla háspennulínur og virkja.  Þetta er óhagkvæm leið til að mæta toppi í 3-4 klst á sólarhring. 

Mun skynsamlegra er að beina þessu aukna álagi yfir á lágálagstímabil dreifiveitna, sem er nóttin.  Það geta dreifiveiturnar gert með innleiðingu næturtaxta, sem sé í heildina u.þ.b. helmingi lægri en dagtaxtinn að því tilskildu, að vinnslufyrirtækin og flutningsfyrirtækið sjái sér hag í verulegri lækkun orkutaxta sinna að næturlagi. Þar með mundi megnið af hleðsluálagi bílarafgeyma færast yfir á tímabilið 0000-0600 og einvörðungu jafna álag dreifiveitnanna.  Eina fjárfestingin væri fólgin í endurnýjun orkumæla, en nýju orkumælarnir, stundum nefndir snjallmælar, þyrftu að hafa tvö klukkustýrð teljaraverk. Í mörgum tilvikum er hvort eð er tímabært að endurnýja raforkumælana og setja þá upp örtölvustýrða mæla með aflmælingu (kW, kVA)), raunorkumælingu (kWh) og launorkumælingu (kVArh) á tveimur tímabilum hvers sólarhrings og jafnvel með fjaraflestrarmöguleika. Með þessu móti væri hægt að takmarka toppálag heimila og fyrirtækja með því að beita hárri gjaldskrá fyrir afltöku umfram umsamin mörk.  Það er t.d. gert í Noregi, þar sem hár toppur skapast í kuldatíð vegna rafmagnskyndingar húsnæðis.  Er þá dregið úr afli rafmagnsofna á meðan eldað er o.s.frv.  Þetta er hægt að gera sjálfvirkt eða handvirkt.

Tækniþróun rafgeyma hefur verið tiltölulega hæg, og hefur þetta tafið fyrir orkubyltingu í samgöngugeiranum.  Nú eru komnir fram á sjónarsviðið liþíum rafgeymar, sem hafa meiri orkuþéttleika, kWh/kg, en nikkel-kadmíum geymar, svo að ekki sé minnzt á gömlu blý-brennisteinssýrurafgeymana.  Eru yfirleitt liþíum geymar í rafbílum nú orðið. 

Spurn eftir liþíum jókst gríðarlega á 4. fjórðungi 2015, svo að augnabliksverðið ríflega tvöfaldaðist, úr 6000 USD/t af liþíum-karbonati í 13800 USD/t frá nóvemberbyrjun til desemberloka.  Er þetta eina hráefnið, sem vitað er um verulega hækkun á árið 2015. Er hún til vitnis um aukna framleiðslu liþíum rafgeyma, enda eykst framleiðsla rafbíla og tengiltvinnbíla, þó að eftirspurnin sé óþarflega lítil enn, þó að það standi til bóta. 

Það eru að vísu fleiri kaupendur liþíum-geyma en rafbílaframleiðendur.  Þannig er farið að tengja rafgeyma við sólarhlöður til að geyma sólarorkuna og nota sem raforku að nóttu, eða þegar skýjað er.  Stofnkerfisrekendur, t.d. í Suður-Kaliforníu, eru farnir að setja upp risastór liþíum-rafgeymasett, allt að 1,0 GW, til að anna álagstoppum og til að koma fyrirvaralaust inn á netið við brottfall vinnslueininga, við bilun, eða þegar hægir á vindmyllum. 

Lönd með þekkta liþíum auðlind í jörðu eru eru talin upp hér á eftir.  Hlutfallslegt þekkt magn í hverju landi af vinnanlegum liþíum-samböndum er einnig sýnt:

• Bólivía      23 %
• Chile        19 %
• Argentína    16 %
• BNA          14 %
• Kína         14 %
• Ástralía      4 %
• Önnur        10 %

Það eru þó ekki stórviðskipti með liþíum, því að rúmtak liþíum rafgeyma er aðeins að 5 % liþíum, og kostnaður þess er aðeins 10 % af kostnaði rafgeymanna.  Heimsviðskipti með liþíum nema aðeins miaUSD 1,0 á ári.  Efnið er samt nauðsynlegt í hinar léttu rafhlöður snjallsíma, fartölva og handverkfæra.  Að hálfu fjárfestingarbankans Goldmans Sachs er notuð líkingin "nýja bensínið" um liþíum.  Það er enginn hörgull á liþíum í jörðunni, og það er endurvinnanlegt, en að gera það nýtilegt er seinlegt og dýrt.

Kínversk yfirvöld hafa komið auga á mikilvægi liþíums í baráttunni við loftmengun.  Þau hvetja mjög til rafvæðingar fartækjanna, einkum strætisvagna og langferðabíla, rútna.  Á fyrstu 10 mánuðum 2015 næstum þrefaldaðist sala nýrra rafmagnsfartækja í samanburði við sama tímabil árið áður, og seldust 171´000 slík farartæki, sem svarar til árssölu rúmlega 205´000 rafmagnsfartækja.  Þetta var þó aðeins 1,0 % af heildarfjölda nýrra farartækja í Kína.  Kínverski bílamarkaðurinn er þannig sá stærsti í heimi, og með þessu áframhaldi verða fljótt seld flest ný rafmagnsfartæki í Kína, enda er kínverski markaðurinn stærsti bílamarkaður í heimi með yfir 20 milljónir seldra nýrra bíla á ári.

Á Íslandi voru árið 2015 seldir 15´420 fólks-og sendibílar.  Af þeim voru um 2,0 % alrafknúnir eða tengiltvinnbílar, þ.e. rúmlega 300 talsins.  Betra væri, að Íslendingar tækju Kínverja sér til fyrirmyndar og tvöfölduðu innfluttan og seldan fjölda slíkra bíla árlega 2016-2019, þannig að eigi síðar en 2020 nemi innflutningur raf- og tvinnbíla yfir 30 % af heild. Til þess þarf þó kraftaverk. Stjórnvöld ættu að lyfta þakinu, sem nú er MISK 6,0, fyrir innkaupsverð á farartækjum, sem seld eru hérlendis án vörugjalds og virðisaukaskatts, séu þau dæmd umhverfisvæn, og fella þessi gjöld af stórum tækjum á borð við almenningsvagna og langferðabíla til að flýta fyrir rafvæðingu þessara orkufreku tækja. Tryggingafélög bjóða lægri iðgjöld af umhverfisvænum farartækjum, og frítt er fyrir þau í bílastæði í Reykjavík.  Þeim fylgja þess vegna ýmis hlunnindi, en þau eru enn þá dýrari í innkaupum en sambærilegir jarðefnaeldsneytisknúnir bílar þrátt fyrir niðurfellingu innflutningsgjalda.   

Árið 2030 gæti heildarfjöldi allra farartækja á íslenzkum vegum numið 300´000.  Raunhæft markmið ætti að vera, að 30 % þeirra verði rafknúin eða af tengiltvinngerð.  Þá þarf að meðaltali að flytja inn 6000 slíka bíla á ári, sem er tæplega 40 % af núverandi heildarinnflutningi.    Til að Ísland verði óháð jarðefnaeldsneyti árið 2050, er þessi áfangi nauðsynlegur, en þá þarf nú heldur betur að slá undir nára, víða.

Það vekur athygli, hversu lítið rafmagnsbílum og tengiltvinnbílum er hampað af bílaumboðum hérlendis, þó að talsvert úrval sé nú þegar af slíkum farartækjum, og hversu litla athygli flest bílaumboðin vekja á hagkvæmni þessara bíla fyrir kaupendur nýrra bíla. Bílainnflytjendur þurfa almennt að átta sig á því, að á Íslandi er jarðefnaeldsneyti dýrt, en rafmagnið er ódýrt miðað við það, sem algengast er í hinum vestræna heimi. T.d. virðast kaup á tengiltvinnbíl geta borgað sig á innan við 4 árum vegna lægri rekstrarkostnaðar, þó að hann sé nokkru dýrari en sambærilegur eldsneytisbíll. Þetta er þó nauðsynlegt að sannreyna við íslenzkar aðstæður með mælingum.   

Auk þess er raforkuvinnslan á Íslandi umhverfislega og fjárhagslega sjálfbær, en um hvort tveggja gegnir víða öðru máli.  T.d. í Evrópu, Japan og Bandaríkjunum (BNA) hefur a.m.k. 60 % raforkuvinnslunnar mikla mengun í för með sér á formi fínna sótagna, örryks, auk myndunar gróðurhúsalofttegunda, og vind- og sólarorka er stórlega niðurgreidd af skattgreiðendum, einkum í Þýzkalandi.  Það er þess vegna meira hagsmunamál og umhverfisverndarmál á Íslandi en víðast hvar annars staðar, að innleiðing rafmagnsbíla, með tvinnbíla sem millilausn, gangi bæði fljótt og vel. 

Til að innleiðingin gangi snurðulaust verða orkuyfirvöld að leggja hönd á plóginn og laða orkuvinnslufyrirtæki, flutningsfyrirtækið og einkum dreifiveitur og söluaðila raforkunnar, rafvirkjameistara og rafmagnshönnuði, til samstarfs, svo að rafkerfið verði í stakk búið að mæta auknu álagi og nóg verði af viðeigandi tenglum með sölumælingu í borg, bæjum og þorpum, bílageymslum og á bílastæðum fjölbýlishúsa og við flugvellina, svo að dæmi séu nefnd, til að skortur á innviðum verði ekki til trafala við þessa mikilvægu innleiðingu.

Segja má, að fjölgun rafbíla og tvinnbíla sé ótrúlega hæg m.v. hið rausnarlega framlag ríkissjóðs að gefa eftir bæði vörugjöld og virðisaukaskatt á þessum bílum. Vanburða innviðir og e.t.v. efasemdir um nýja tækni í þessum geira eiga sinn þátt í því. Eftirgjöf gjaldanna er auðvitað tímabundin á meðan framleiðslukostnaður umhverfisvænu bílanna er hærri en hefðbundinna eldsneytisbíla og á meðan verið er að koma viðskiptum með þessa bíla á skrið. Þó væri sennilega ráðlegt af stjórnvöldum að marka stefnu til lengri tíma, t.d. áratugar, um þessi gjöld, svo að fjárfestar sjái sér fært að setja fé í innviðauppbygginguna, og geti verið sæmilega öruggir um ávöxtun fjár síns á því sviði.      

 

Athugasemdir

[Kolbrún Hilmars, 18.3.2016 kl. 18:27]

Það er nauðsynlegt að bjóða upp á hleðslu einkabílsins heima.  En húsarafmagnið er greinilega ekki hannað fyrir það. Sjálf bý ég t.d. við það að sú rafmagnsgrein, sem hefur tengil út að bílastæði, þarf alltaf að vera aftengd því hún slær út hvenær sem auka-heimilis-raftæki er bætt við þau sem fyrir eru.

[Jósef Smári Ásmundsson, 19.3.2016 kl. 08:22]

Sýndist að raforkuveðrið væri hærra í Noregi en hér þegar búið væri að leiðrétta almennt verðlag. En þú hefur sjálfsagt tölur um það. Næturtaxti er góð hugmynd og myndi gagnast bæði neitendum og orkufyrirtækjum. En ákveðið vandamál er komið upp varðandi hleðslu rafbíla , sérstaklega í bílakjöllurum. Það er að kviknað hefur í bílum þegar verið er að hlaða þá.Þetta á sérstaklega við um Tesla. Bílaframleiðendur verða að bregðast við með einhverjum hætti og/ eða brunamálayfirvöld með hertum reglum, kannski afkastameira sprinkler kerfi yfir bílastæðum.

[Jósef Smári Ásmundsson, 19.3.2016 kl. 08:26]

Það þarf að vera þriggja fasa rafmagn fyrir bílana svo vel sé Kolbrún.Þó ég sé ekki rafmagnsmaður þá held ég líka að rafmagn fyrir bíla þurfi að vera á sér grein og tengt við mæli svo bílaeigendur séu ekki að nota rafmagnið úr sameigninni.

[Gunnar Heiðarsson, 19.3.2016 kl. 09:35]

Sæll Bjarni og takk fyrir góða pistla.

Það eru vissulega spenandi tímar framundan. Danir veðja á vetni, metanól er eitthvað sem sumir vilja stefna á og svo auðvitað kaldi samruninn.

Varðandi rafbíla þá er þeirra eini vandi rafgeymarnir. Verð bílanna er að vísu enn nokkuð hátt, en það mun að sjálfsögðu breytast við aukna framleiðslu. Að öðru leyti hafa rafbílar alla kosti umfram bíla með sprengihreyfli, jafnvel þó mengun sé alfarið haldið utan þeirrar jöfnu. 

En rafgeymarnir eru vandamálið. Þó að nokkur þróun hafi orðið í geymum undan farin misseri og drægi þeirra sögð hafa tvöfaldast, dugir það ekki til. Þá er einn vandi sem sjaldan er rætt um, en það eru áhrif kulda á rafgeymana. Ekki bara að orkan skreppi verulega saman í geymunum við kulda, heldur hefur hann veruleg áhrif á endingu þeirra. Jafnvel hörðustu rafbílamenn hafa orðið afhuga þeim bílum vegna þessa.

Þekki dæmi þess að menn hafa lent í því að rafgeymir bíls þeirra hefur klárast á innan við þrem árum, að drægi bíls sem upphaflega var upp fyrir yfir 100 kílómetra á hleðslu var komin niður í 30 kílómetra eftir tæp þrjú ár. Jafnvel þó þessir bílar hafi alltaf verið geymdir inni í upphituðu húsnæði á nóttinni, stóðu þeir úti í öllum veðrum yfir daginn, enda notaðir til að sækja vinnu. Ekki var inn í myndinni að skipta út rafgeyminum, vegna kostnaðar. Hins vegar veit ég að í a.m.k. einu þessara dæma tók umboðið bílinn til sín, fyrir einhverja peninga upp í nýjan rafbíl. Sá maður varð svo brenndur af þessari reynslu að hann ákvað að selja strax nýja rafbílinn og mun sennilega aldrei kaupa slíkan bíl aftur.

Það er því ekki einungis drægi rafgeyma sem þarf að bæta, heldur ending geymanna við kaldara loftslag.

Vandi vegna hleðslu rafgeyma ætti ekki að vera mikill. Á áttunda áratugnum og fram undir aldamót bjó ég á "köldu" svæði, þ.e. þurfti að hita húsið með rafmagni. Þá var skammtaður ákveðinn toppur á rafnotkun og ef yfir hann var farið þurfti að greiða mun hærra verð fyrir orkueininguna. Þetta lærðist fljótt og lítill vandi að stýra notkuninni þannig að ekki væri farið yfir toppinn. Í þeirri tækniveröld sem við búum við í dag væri auðvelt að tölvuvæða slíka stjórnun á orkunotkuninni, jafnvel hægt að láta tölvu stjórna því að einungis komi orka inn á tengil fyrir rafbíl á ákveðnum tímum.

Hins vegar er spennandi að sjá hvað Danir eru að gera. Reyndar spurning hvernig eða hvort það virkar í köldu loftslagi.

http://www.mbl.is/bill/frettir/2016/03/18/bylting_i_donskum_bilasamgongum/

Hver er raunverulega staða kalda samrunans? Er það mál komið á þann rekspöl sem fréttir segja? Eða er þetta enn og aftur bóla? Það er ekki eins og menn séu að tala um þessa hluti í fyrsta sinn, þó aldrei hafi tekist að sanna að þetta sé gerlegt, fyrr en kannski nú. 

[Snorri Hansson, 19.3.2016 kl. 16:53]

Hvað hefur þú lesandi góður átt mörg raftæki með hleðslurafhlöðu og hvað hefur orðið um þau ?

Ég á til dæmis  4 st. borvélar en því miður virkar engin í dag.   Rafhlöðurnar eru orðnar ónýtar !!

Þetta voru alveg ágætis tæki ,spræk og dugleg en með tímanum fór hleðslan að duga skemur og skemur.  Alveg eins er með öll hin tækin.   En borvélar eru ódýr tæki  og lítill skaði skeður.

--------------------------------------------------------------

Hugsið ykkur að raftækið sé bifreið  !!

Þú fjárfestir fyrir milljónir . Þú ætlar að vera náttúruvænn og þú ætlar að spara helling í bensíni.

Þú hefur fullyrðingar frá framleiðanda um langdrægni hleðslu  sem miðast við algjörlega slétt landslag. (Salt sléttur Bandaríkjanna)

 Það breytir frekar litlu þótt nýjustu rafhlöður endist  eitthvað  lengur, því verð þeirra er einfaldlega mikið hærra.

Þú færð niðurgreiddan bíl á svipuðu verði og venjulegann  og getur notað hann eins og rafhlaðan dugar.

Endursala verður hinsvegar óhugsandi.

 

Blogari er gamall rafeindavirki.

[Bjarni Jónsson, 19.3.2016 kl. 18:27]

Sæl, Kolbrún;

Það er hárrétt athugað, að rafbílavæðing er háð hleðslumöguleika heima.  Flestir rafbílar og tengiltvinnbílar draga að lágmarki 1x16 A úr tengli við hleðslu.  Af því leiðir, að ekkert annað álag má vera á þeirri grein á meðan rafgeymarnir eru hlaðnir, og þú þarft að ganga úr skugga um, að þetta sé ekki 10 A grein.  Mér sýnist á lýsingu þinni, að stofn töflunnar, sem þú nefnir, verði yfirlestaður, þegar þú bætir álagi við gegnum téðan tengil.  Til að komast hjá því að skipta um stofn og rafmagnstöflu gæti lausnin verið sú að hlaða bílinn að næturlagi, þegar annað álag er í lágmarki.  Þá þarf einfaldlega að setja upp klukkurofa á tengilgreinina, og þú aftengir hleðslutækisklóna morguninn eftir, þegar rafgeymarnir eru fullhlaðnir. 

Með góðri kveðju /

[Bjarni Jónsson, 19.3.2016 kl. 18:55]

Sæll, Jósef Smári;

Það er þekkt með hleðslu rafgeyma, einkum voru það þó blý-brennisteinsgeymar, að eldfimar gastegundir, t.d. vetni, myndast við hleðslu.  Gasmyndun vex, ef sýru eða lút vantar, sellur eru orðnar lélegar eða stýring hleðslutækis bilar, svo að það gefur frá sér of háa jafnspennu.  Vatnsúðunarslökkvikerfi eru dýr, og í mörgum tilvikum virka þau ekki, þegar á þarf að halda.  Miklu ódýrara og öruggara er að efla loftræstingu í bílahúsum, svo að loftskipti verði allt að 10 á klukkustund, þegar hámarksfjöldi bíla er inni.  Raforkuverðið í Noregi er sveiflukennt og ræðst af framboði og eftirspurn.  Það er dýrast á virkum og köldum vetrardögum, en lægst að næturlagi á sumrin.  Meðalverðið er talsvert hærra en á Íslandi, enda selja þeir orku utan um sæstrengi, þegar afl-og orkuskortur er á norðanverðu meginlandi Evrópu, en kaupa raforku um sömu sæstrengi að næturlagi, þegar byrlega blæs fyrir vindmyllurnar. 

Ég fékk afhentan nýjan tengiltvinnbíl á fimmtudaginn var.  Til að tengja hleðslutæki hans þarf 1x16 A iðnaðartengil.  Ég hef hann á sérgrein, sem varin er af yfirstraumsvörn og jarðstraumsvörn (lekaliða og rofa í einni einingu).  Álagið er 3,6 kW, og hleðslan varir í 135-140 mín.  Stærri rafgeymar en þetta draga sennilega meira afl, en þeir geta samt áfram verið einfasa, ef stofninn er ekki takmarkandi. 

Með góðri kveðju /

[Bjarni Jónsson, 19.3.2016 kl. 19:14]

Sæll, Gunnar;

Það er vandamál við vindmyllurnar og sólarhlöðurnar, að of mikið framboð kann að vera á orku inn á stofnkerfið, þegar byrlega blæs eða sólin skín.  Danir sjá sér leik á borði að rafgreina vatn og mynda vetni og súrefni, þegar ekki borgar sig að selja orkuna inn á stofnkerfið.  Vetnið, sem þannig fæst, er samt dýrt, og mun dýrara en vetni framleitt úr jarðgasi.  Það er verið að þróa ofurþétta, sem tekur innan við 3 mín að endurhlaða, og drægnin á að verða viðunandi (500 km).  Það hefur ekki verið sett nægilegt fé í þróun rafgeyma, og umhverfið líður fyrir það.  Liþíum geymarnir eru ekki fullþróaðir enn, og svo eru auðvitað eldsneytishlöðurnar (fuel cells) áhugaverðar líka fyrir bílana.  Áhugaverðust eru þó smákjarnorkuver með þóríum eldsneyti, sem dugað getur endingartíma bílsins. 

Varðandi kuldann ber líka að geta þess, að mikil orka fer úr rafgeymum til að hita upp bílinn.  Þetta getur hæglega helmingað upp gefna drægni.  Það er hins vegar unnt að láta hitun fara í gang á meðan rafgeymarnir eru í hleðslu.

Með góðri kveðju /

[Bjarni Jónsson, 19.3.2016 kl. 19:22]

Sæll, Snorri;

Það er ekkert lát á rafhlöðunni í rakvélinni minni, og er hún þó orðin 10 ára.

Það er ábyrgð á bílarafgeymunum.  Fyrir tvinnbílinn minn varir sú ábyrgð í 8 ár.  Að þeim tíma liðnum verð ég búinn að hagnast svo mikið á lægri orkukostnaði bílsins m.v. kaup á jarðefnaeldsneyti, að sá hagnaður með vöxtum verður mun hærri en verð nýrra rafgeyma þá.  ATH.: verð rafgeyma lækkar hratt um þessar mundir. 

Með góðri kveðju /