År 2010 uppgick det totala antalet eldrivna elbilar i världen till 17.000 fordon. För närvarande uppgår beståndet av elfordon till över 7,2 miljoner fordon, varav en betydande andel i Kina (47%).
I ett globalt sammanhang med minskad fordonsförsäljning och med hänsyn till att subventionerna för inköp av elbilar minskar i Kina och USA, ökade elbilssektorn ändå sin försäljning under 2019 med 6% jämfört med föregående år, med en försäljning på 2,1 miljoner fordon (se fig. 1).
Fig. 1 Försäljning av elbilar och laddhybrider runt om i världen.
För närvarande utgör försäljningen av elbilar 2,6% av den globala fordonsförsäljningen, en andel som stiger till 4,9% i Kina och 3,5% i Europa. Det nuvarande beståndet av elbilar i förhållande till det totala antalet fordon är cirka 1% och utsikterna för försäljningen av elbilar tyder på en minskning av tillväxttakten för fordonsförsäljningen. Även under dessa omständigheter, vilket framgår av fig. 2, förväntas försäljningen av elbilar 2040 utgöra nästan 60% av den totala fordonsförsäljningen, vilket innebär totalt 60 miljoner elbilar. I detta sammanhang är det uppenbart att de största fordonstillverkarna måste utforma strategier för att positionera sig på elbilsmarknaden och erbjuda sina kunder ett brett utbud av tjänster som går utöver själva fordonet. För att nämna några exempel: implementering av smarta laddningssystem, V1G-strategier som gör det möjligt för fordon att delta i implicita program för efterfrågeflexibilitet, implementering av V2G-teknik, integrering av fordonet på nätverks- och bostadsnivå, kombination på nätverks- och bostadsnivå av användningen av elbilar med möjlig samordnad användning av andrabatterier, etc.
En kritisk uppgift för utbyggnaden av elbilar är att utveckla ett nätverk av laddningsinfrastruktur som kan erbjuda alla användare en tjänst. För detta ändamål är det nödvändigt att känna till användarnas vanor och rutiner så att laddningen av fordon underlättas och bytet från ett konventionellt fordon till ett elfordon inte innebär en komfortförlust för användaren. I detta avseende måste det sägas att den största delen av laddningen av nuvarande elbilar sker hemma eller på jobbet med hjälp av långsamma laddare. Under 2019 översteg det globala antalet laddare 7,3 miljoner, varav 6,5 miljoner är långsamma laddare i hemmet i enskilda eller flerbostadshus eller laddare på arbetsplatser. 37% av de långsamma laddarna finns i Kina, 24% i USA och i Europa leder länder som Tyskland, Frankrike, Storbritannien, Norge och Nederländerna utbyggnaden av infrastruktur för långsamladdning med cirka 5% av världens långsamma laddare i varje land, och de fem länderna koncentrerar 23% av alla långsamma laddare i världen.
Fig. 2. Global långsiktig försäljning av personbilar per drivlina
När det gäller utbyggnaden av laddstationer för allmänheten är endast 12% av den nuvarande utbyggda laddinfrastrukturen av denna typ med totalt 860.000 laddstationer i världen, varav 598.000 är långsamladdare och endast 262.000 är snabbladdare. Av all denna laddningsinfrastruktur med allmän tillgång står Kina för 52% av de långsamma laddarna och 82% av infrastrukturen för snabbladdning med allmän tillgång. På europeisk nivå är Nederländerna ledande när det gäller installation av publik laddningsinfrastruktur med 8% av den långsamma laddningsinfrastrukturen, följt av Frankrike med 5%, Storbritannien med 4% och Tyskland med 3%. Siffrorna för publik infrastruktur för snabbladdning på europeisk nivå är mycket mer blygsamma, mindre än 10%. Det är inte orimligt att utifrån dessa siffror dra slutsatsen att program för efterfrågeflexibilitet som fokuserar på hantering av långsamma laddare installerade i hem och på arbetsplatser kommer att ha störst inverkan på nätverket och nå ut till flest antal användare på medellång sikt.
Vid utformningen av program för efterfrågeflexibilitet och andra strategier för att integrera eldriven mobilitet i distributionsnätet är det nödvändigt att sätta in de effekt- och energimängder som elfordon kan komma att representera på medellång sikt i sitt sammanhang. För detta ändamål har rapporten Global EV Outlook 2020 [10] utformat två scenarier för 2030. Det första av dessa kallas Stated Policies och är en extrapolering till 2030, med hänsyn till att den befintliga politiken bibehålls; det är det mest pessimistiska scenariot när det gäller elbilspenetration. Det andra scenariot, kallat Sustainable Development Scenario, är det som förutsätter att målen i Parisavtalet uppfylls i enlighet med EV30@30-kampanjen. I det pessimistiska scenariot beräknas den globala elfordonsflottan uppgå till 140 miljoner år 2030, varav 33 miljoner i EU. I det optimistiska scenariot beräknas antalet elbilar i världen 2030 uppgå till 245 miljoner, varav 44 miljoner i EU. Som framgår av figur 3 förutsätter det pessimistiska scenariot en global årlig energiefterfrågan på 550 TWh, medan efterfrågan i det optimistiska scenariot skulle uppgå till 1 000 TWh, varav efterfrågan på EU-nivå skulle uppgå till 180 TWh. För att sätta dessa energisiffror i ett sammanhang kan vi till exempel säga att elproduktionen i Spanien under 2019 har varit cirka 250TWh och på global nivå för hela EU är den totala energiproduktionen under 2019 cirka 3 000TWh. Detta innebär att i det optimistiska scenariot för 2030 skulle den globala efterfrågan på elektrisk energi som krävs för att försörja elfordon vara mer än 1/3 av den elektriska energi som producerades i EU-28 under 2019, och av denna efterfrågan skulle den som är koncentrerad till Europa motsvara 72% av den elektriska energi som producerades i Spanien under 2019.
När det gäller fordonsbaserade ackumuleringssystem var den genomsnittliga kapaciteten 37 kWh under 2018, detta genomsnitt ökade till 44 kWh under 2019 och det beräknas att detta kommer att öka till mellan 70 och 80 kWh under 2030 med en uppskattad räckvidd på över 400 km. Genom att analysera slutanvändarnas körvanor kan vi se att den genomsnittliga användaren av en full EV i EU kör cirka 20 600 km per år, med ett dagligt genomsnitt på cirka 56,5 km. När det gäller användare av laddhybrider är den årliga körsträckan i eldrift cirka 5 600 km med ett dagligt genomsnitt på 15,4 km. Detta innebär att batterikapaciteten inte är ett problem för genomsnittliga resor, men det är ett inträdeshinder för elbilstekniken, eftersom användarna förväntar sig en autonomi som liknar den som förbränningsfordon ger. Man bör komma ihåg att specifika fordon för delad användning i städer inte kan uteslutas där batterikapaciteten är snävare, men som en allmän regel ser vi att kapacitetsökningen är en global trend. Den slutsats vi kan dra är att med elfordon med en kapacitet som överstiger 70 kWh och med hänsyn till användarnas körvanor, kommer tillgången på elenergi i fordonsbatterier för att delta i program för efterfrågeflexibilitet att vara mycket hög.
Fig. 3. Total energi som elbilarna kräver 2030 enligt de två scenarier som föreslagits av International Energy Agency.
Ökningen av batterikapaciteten i fordon beror främst på två faktorer. Den första, som nämnts ovan, har att göra med slutkundernas förväntningar. Detta åtföljs naturligtvis av en sänkning av priset på tekniken. I figur 4 presenteras en mycket komplett uppsättning data som ger oss en uppfattning om prognoserna för utbyggnaden av ackumuleringssystem i nätet och kostnaden för denna teknik enligt två olika inlärningstakter. Med utgångspunkt i ett scenario för 2015 där den installerade kapaciteten för batterier på global nivå är 40 GWh, låg priset för en kWh från ett batteri, med hänsyn tagen till priset på batteriet, dess avskrivningstid och priset för laddningsenergi, 2015 på 0,25 dollar/kWh, ett pris som är högre än kostnaden för en kWh från nätet i de flesta europeiska länder. I länder som Danmark och Tyskland överstiger visserligen det genomsnittliga priset för energi från nätet för en slutanvändare 30 eurocent/kWh, men i många länder överstiger detta pris inte 15 eurocent/kWh. Men om vi tittar på fig. 4 ser vi att prognoserna för 2038 uppskattar en kostnad för kWh som utvinns från ett batteri till cirka 3 eurocent/kWh med en kumulativ lagringskapacitet på mer än 80 TWh. En mycket stor andel (över 70%) av denna kapacitet beräknas vara installerad i elfordon.
Som kuriosa kan nämnas att om man antar att alla batterier var 100% laddade vid en given tidpunkt 2015, skulle de kunna tillgodose det globala energibehovet under mindre än en minut. År 2038, då samma studie genomfördes, visar prognoserna att den energi som lagras i alla batterier som används i världen skulle kunna tillgodose världens energibehov under 1 dag.
Slutsatserna är tydliga och banbrytande. Vi har fokuserat på elfordon, men deras ökade genomslag åtföljs av andra tekniker som värmepumpar, lagringssystem i hemmet, ökad distribuerad produktion osv. Att upprätthålla balansen mellan produktion och efterfrågan utan att utlösa investeringar i produktionskapacitet och nätutbyggnad kommer utan tvekan att vara en komplicerad uppgift som EU redan håller på att lagstifta om.
Fig. 4. Pris/kapacitet för litiumjonteknik beroende på inlärningshastighet.
Enligt den internationella energimyndigheten kan den okoordinerade laddningen av fordon innebära att den globala toppbelastningen ökar med mer än 10%, och att implementera program för efterfrågeflexibilitet som påverkar fordon är en viktig uppgift för att minska denna procentandel. Om man å andra sidan antar att lagringskapaciteten i fordon är cirka 15-30 TWh år 2030 och att endast 5% av användarna är villiga att delta i program av V2G-typ, skulle detta innebära att man har en global kapacitet på mellan 600 och 1200 GW flexibel kraft att hantera (den installerade produktionseffekten i EU med 28 medlemsstater är drygt 1000 GW).
Fig. 5. V2G-fordon som stödjer elnätet under rusningstid 2030 (vänster) och V2G-fordonens inverkan på elnätet under lågtrafik (höger).
Med dessa siffror, och om vi tittar på diagrammet i figur 5, kan vi se att det möjliga bidraget från fordon som gör V2G till systemet under rusningstid 2030 visas till vänster (alltid med antagandet att endast 5 % av användarna är villiga att delta i dessa program). I Europa skulle nästan 1/3 av effekten under maxtimmarna kunna levereras av elfordon som gör V2G. I den högra delen av diagrammet ser vi i gult den påverkan som återföringen av den energi som fordonen matar in i nätet under rusningstid med hjälp av V2G-teknik skulle ha på systemet, och som synes är denna påverkan mycket liten.
[1] International Energy Agency (2020), Global EV Outlook 2020, IEA, Paris
[2] Transport & Environment Publications, "Recharge EU: How many charge points will EU countries need by 2030", januari 2020
[3] BloombergNEF, Electric Vehicle Outlook 2020
[4] Ramez Naam, "Hur billig kan energilagring bli? " https://rameznaam.com/2015/10/14/how-cheap-can-energy-storage-get/
