Batterier er et stort og komplisert tema, og det kan være vanskelig å få oversikt over kjemien, økonomien, forskningen, aktørene og miljøaspektene i batteribransjen. Det er spennende å vite mer om hva vi kan forvente oss i årene framover med tanke på elbiler og batterier, og av den grunnen var jeg tidligere denne måneden på Advanced Automotive Battery Conference i Atlanta. Temaene der gikk både på økonomiske prognoser for framtida, ny teknologi, og hva aktørene nå gjør. Veldig kort oppsummert kan man si at bilbransjen vil bli veldig viktig i batterimarkedet i årene som kommer, gjennom ulike hybridbiler, ladbare hybridbiler og rene elbiler. Prisene på batterier vil gå ned, og de vil bli bedre, men vi kommer ikke til å se grunnleggende ny batteriteknologi i biler de neste 10 årene. Til det tar det for lang tid å kommersialisere det som nå er på testbenken.

Prisutvikling

I følge Avicenne, som gjør dyptgående studier av batteribransjen, og har mye kunnskap om bilbransjen, er prisene på battericeller, og batteripakker på vei nedover. De mener at i 2011 kostet battericeller drøyt 350 USD/kWh, mens den i 2015 vil koste 270 og i 2020 190. På batteripakkenivå er tilsvarende tall for 2011, 2015, og 2020 hhv. 600, 420 og 260 USD/kWh. Det betyr at en batteripakke på størrelse med Leafs i 2011 kostet ca. 600 USD * 24 kWh eller ca. 90 000 NOK, vil denne prisen være 38000 NOK. Vi ser at prisen på batteripakken går ned mer enn på cellene. Det er fordi man forventer at kostnadsreduksjonen mest dreier seg om smartere og mer effektiv pakking av celler og batteripakker, men at prisnedgang på materialkost ikke går ned, annet enn at man kanskje bruker materialene mer effektivt.

Ny teknologi

I dagens ulike litium-ion-batterier, er fellesnevneren at det er lithium-ioner som beveger seg intern i batteriet for å drive negativt ladde elektroner i kretsen utenfor batteriet. Mye utvikling dreier seg om å endre på materialsammensetningen i katoden, og anoden i batteriet, de to komponentene hvor strømmen går ut og inn i batteriet gjennom. For eksempel kan disse i et mobiltelefonbatteri bestå av litium-koboltoksid, og grafitt. I en del batterier for elbiler består disse av litium-nikkel-mangan-kobolt-oksid og grafitt. Poenget med det er først og fremst å skape et tryggere batteri, og som samtidig tåler flere oppladninger, men prisen er at batteriet kan lagre litt mindre energi per kg i forhold til litium-koboltoksid. Ulike batteriprodusenter og bilprodusenter har tatt noen ulike valg, eller ulike kompromiss for å lage bilen slik de ønsker det.

Flere jobber med teknologi for å forbedre paramenterne til batteriene. Typisk bruker man såkalte spider-charts, for å vise hvordan et batteri presterer. Under ser vi et slikt diagram for nikkel-mangan-koboltoksid (NMC).

Litium-svovel

Et mål må være å lage et bedre batteri, som har høyere spesifikk energi (Wh/kg) og som er billigere, og tryggere. Å gjøre batteriet billigere kan man gjøre med å bytte ut katoden med de dyre og miljøutfordrende materialene nikkel, og kobolt i tillegg til mangan. Man kan bruke svovel i stedet, som er forholdsvis enkelt å håndtere, og kostnadsmessig er en en brøkdel (0,2 %) av prisen på NMC-katoden. Utfordringer med svovel har vært at batteriene typisk har hatt svært liten spesifikk energi, og tåler nokså få ladesykluser. Selskapet Polyplus mener de har løsninger som løser disse utfordringene, og at det er verdt å gå videre med denne teknologien.

Litium-luft

Mange ser også på mulighetene for å lage batterier basert på oksidering av metaller, med oksygen fra lufta omkring. Firmaet Phinergy ser for seg at man kunne ha hatt to batterier i bilen. Et mindre, vanlig li-ion-batteri, som lar deg kjøre de daglige småturene med batteristrøm, og et annet, litium-luftbatteri, som lar deg kjøre langt, kanskje 2000 km med et ikke-ladbart aluminiumsbatteri. Hvis man kjører alle de daglige turene med et ladbart batteri, tenker Phinergy, kan man klare seg med å bytte aluminiumsbatteriet 1-2 ganger i året, kanskje hos bilforhandleren. Batteriet lar seg nokså enkelt resirkulere, eller «lades» opp, ved at aluminiumen gjennomgår en lignende prosess som man i dag gjør i foredlingen av råstoff i aluminiumsindustrien. Dette kan høre litt merkelig ut, men det er mulig at bilindustrien kan være interessert i å holde en større del av næringskjeden internt. Ellers er elbiler vanligvis assosiert med lavere inntekt over bilens levetid, all den tid elbiler har mindre vedlikehold (oljeskift, registerreim etc.).

Krasj-sikre batterier

Elbiler er i dag sikre. Man velger batterikjemier som er tryggest mulig, og man pakker battericellene i moduler som igjen settes i rigide batteripakker beskyttet inne i bilen. Likevel, dersom man kunne lage batterier som tålte en krasj, og til og med kunne ta imot støtet i en kollisjon, kunne vi laget biler delvis av batterier, i stedet for med batterier. Batteriene kunne vært noe av konstruksjonen som tar av for kollisjonsstøtet. På den måten kunne vi ha redusert vekten på bilen, eller brukt billigere batterier med lavere energitetthet, i stedet for at all innpakkingen av batteriet i dag fører til tyngre biler. Slik forskning blir støttet av Arpa E.

Mye spennende. Her er det mulig at vi i framtida vil få se flere typer batterier, og kanskje flere løsninger som er basert på ulike typer batterier i bilen. Likevel er det viktigste i de nærmeste årene det som skjer innen effektivisering og prisreduksjon på allerede utprøvd teknologi. Det er det som skal bringe elbiler og ladbare hybridbiler ut til flere kunder, til en pris som er nærmere dagens fossile biler.

I dag så jeg for første gang en BMW i3 på norske veier, som tilsynelatende ikke var noe pr-framstøt, men en vanlig jobbtur i ny elbil. En ny el-skikkelse er dermed på vei inn på norske veier, men ikke alene denne gangen, men omtrent samtidig som at Tesla Model S, og Volkswagen e-up! som vi også vil få se mange av på veiene framover.

BMW i3

Tidligere i måneden var jeg så heldig at jeg fikk være med BMW på prøvekjøring av i3 i Amsterdam, og en liten tur ut på banen i Zandvoort. Jeg har tidligere prøvd BMW sin elektrisk testplattform basert på en 1-serie BMW, og det var også en hyggelig opplevelse, og det som er aller mest tydelig med i3, er at du har fått en sprek elbil som er utrolig lett, som en vanlig småbil, samtidig som at den har masse krefter, lavt tyngdepunkt og er moro og intuitiv å kjøre. Men jeg er ingen biljournalist, og selve bilomtalen kan jeg overlate til andre.

Likevel er det mye som er spennende med i3, utover det at det er en hyggelig bil. Mye av kjøreegenskapene kommer av at bilen er lett, siden den er bygget i aluminium og karbonfiber. BMW har valgt å starte fra scratch og utvikle en elbil, og samtidig brukt anledningen til å ta i bruk nye materialer. Selv om rekkevidden og kraften ikke er på linje med en Tesla Model S (heller ikke prisen er på høyde, heldigvis) så er i3 veldig nyskapende på flere vis. Som sagt pga. materialvalg, men også fordi BMW har fokusert mye på å redusere det økologiske fotavtrykket ved produksjon av bilen, med tanke på lakk og materialvalg, men også ved å produsere sin egen vindkraft.

Noe av det mer spennende er likevel BMW sine løsninger knyttet til alternative mobilitetsløsninger. I i3 sitt GPS-system, kan bilen for eksempel foreslå at du bør ta bussen for å spare tid, og etterpå kan mobil-appen vise deg veien tilbake til bilen. Noen steder i USA og Tyskland jobber også BMW med systemet «Drive Now», som er en slags avansert bildelingtjeneste, der du leier en bil per minutt, og du kan hente og sette den i fra deg nesten hvor du vil. Litt sånn som Move About i Norge, men kanskje mer som en erstatning til taxi. Man kan hevde at BMW likevel hovedsaklig jobber for å selge biler, og at disse alternative løsningene er mer halvhjertet. Men de bidrar likevel til å lage gode eksempler, og å stake ut kursen for smartere transportsystem i framtida.

Den siste tiden har det vært fokus på elbil i kollektivfeltet i Oslo. Det er en løsning som har fungert bra for å få folk til å ønske seg elbil, og det fungerer fortsatt bra, men logisk nok kan det ikke fortsette for alltid, dersom elbiler fortsetter å selge. Man kan si at det ikke er et bærekraftig insentiv. Det BMW, og også en del andre bilprodusenter skjønner, imidlertid, er at det ikke er elbil i kollektivfeltet i Oslo som ikke er bærekraftig, men summen av alle bilene, som er i ferd med å kvele hverandre, at friheten med å ha bil slukes av at alle andre også benytter seg av friheten. Da kan det være verdt å ha med seg i framtida, at bilprodusentene er i stand til å tilpasse seg en framtid der flere må ta buss og tog, eller kanskje kjøre sammen. Det vi trenger er de kloke avgjørelsene som gjør at vi bruker bil mindre, og samtidig sørger for at folk velger elbil i stedet for en fossilbil.

Jeg har tidligere skrevet om Toyota Prius, bilen uten fordeler. Det samme gjelder Opel Ampera, som vi har kjørt litt rundt i Arendal med, under Arendalsuka. En Ampera kan kjøre på batteristrøm vesentlig lenger enn en ladbar Prius, men sliter med det samme, at den ikke har noen spesielle fordeler som er kjøpsutløsende for særlig mange. I dag har statsbudsjettet for 2014 blitt lagt fram. De relativt små endringene der fører til at små bensinbiler blir mindre konkurransedyktige mot elbil, men de fører også til at Toyota Prius og Opel Ampera blir litt dyrere. Ikke spesielt mye, men likefullt et signal om at de ladbare bilene ikke blir høyt prioritert. Nå har jeg nettopp kommet hjem fra fra Nederland og prosjektmøte i E-Mobility-prosjektet vi er med i. Der er situasjonen helt annerledes enn i Norge. De selger ganske mange ladbare hybridbiler, og få elbiler. Og grunnen er enkel: biler som Ampera har nesten ingen firmabilbeskatning. Det gjør dem attraktive i konkurransen mot dyrere biler.

I Norge har den rene elbilen har mange insentiver. Et insentiv som kanskje hadde fungert bedre for ladbare hybridbil enn for rene elbiler, er å gi bilen halv skatt som firmabil. Selv om en del elbiler ruller som firmabil, er det mange som har tilbud om firmabil gjennom jobben som ikke har anledning til å velge en helelektrisk bil. Grunnen til at de har firmabil er simpelthen at de kjører svært mange kilometer i året, og det gjør det vanskelig. Med halv skatt på firmabil, henvender vi oss til et segment av nybilsalgets om tradisjonelt velger nokså kostbare biler, og hvor både bedrifter og ansatte kan ha glede av å velge en bil med god driftsøkonomi. Den ansatte får halv firmabilbeskatning, og bedriften slipper å betale like mye i drivstoff. La oss ta noen regneeksempler.

En ansatt skal ha firmabil. Det står mellom en Opel Ampera og en Audi A4. Akkurat nå det en kampanje på Ampera, der prisen er satt ned fra 410 000 til 350 000 på en godt utstyrt modell, men her kan vi sammenligne med en A4 til ca. 410 000 kroner. I dette tilfellet vil den ansatte få 30 % av bilens listepris lagt til sin inntekt. For mange med firmabil, er marginalskatten på denne inntekten opp mot 50 % (47,8).

For en Audi A4 vil man da måtte ut med:

410 000 * 0,3 * 0,478 = 58794 kroner per år, eller 4900 per måned. Med Amperaen ville man altså sluppet unna med 2450. Helt klart lønnsomt for den ansatte, og det samme for bedriften, som slipper unna med lavere drivstofforbruk.

Men la oss være ærlige. En Opel Ampera er en komfortabel og fin bil, men er registrert for maksimalt fire personer og har et nokså lite bagasjerom. Den er ikke helt sammenlignbar med en Audi A4. Vi sammenligner med en BMW 116i med automatgir til 330 000.

Ampera-en vil fortsatt bli beskattet med 2450 kroner, mens BMW-en havner på

330 000 * 0,3 * 0,478 = 47322 i året eller 3944 per måned. Helt klart fortsatt i favør den ladbare hybriden for den ansatte, men arbeidsgiver er kanskje uenig. Hvordan skal vi få dem med på laget?

Et alternativ er å la den ansatte betale for drivstoffet. På den måten kan det lønne seg for arbeidsgiver å gi en dyrere bil som firmabil, og for den ansatte vil det lønne seg å velge en ladbar hybrid som går lengst mulig på strøm, og at flest mulig at kjørte kilometer blir gjort på strøm. Det er nyttig at folk har en økonomisk grunn til å lade hybridbilen. Hvordan kommer vi da ut?

Hvis vi grovregner at en Opel Ampera vil kjøre de første 60 km på strøm hver dag (gjerne mer med litt innsats), og at den bruker 0,45 liter på mila etter det, samtidig som at bilene fra BMW og Volkswagen bruker 0,45 hele tida, kan vi regne ut hva bedrift og ansatt kan spare.

Med halv skatt, men at den ansatte bekoster bensin og strøm selv, vil han eller hun gå i null dersom bilen går 42 000 km per år. Med kortere kjørelengder vil Ampera-en lønne seg. Samtidig vil bedriften ha spart nesten 80 000 kroner over tre år (typisk leasingperiode), eller 2200 kroner per måned. Det er sannsynligvis godt over forskjellene i leasingkostnader på en BMW 118i og en Opel Ampera. Kjører man 22 000 km per år, sparer den ansatte ca. 40 000 over tre år, mens bedriften burde gå omtrent i null i leasingkostnader sammenlignet med BMW-en siden de sparer en drøy tusenlapp i måneden på drivstoff. Se utregninger her. I praksis vil en Opel Ampera da være lønnsom for begge parter, dersom den ansatte kjører mellom ca. 22 000 og 42 000 km per år, og lader bilen hver natt.

Mediene bugner nå med stoff om BMW i3, etter å ha invitert folk og fe til fabrikken i Leipzig, og at BMW Norge nå har vist fram bilen sin på Aker Brygge. Det er fortsatt bare konseptbilen som kan ses, men BMW lover at bilen skal leveres til de første kundene i november. De har tro på at 1000 biler skal rulles ut innen utgangen av 2014. Klarer de, som de antydningsvis sier, å legge prisen under 300 000 kroner, kan nok dette bli bilvalget til fler enn 1000, tipper jeg. Men jeg tror også at prisen i realiteten kommer til å havne i overkant av 300 000, så vi får se. Jeg setter ikke penger på noe salgstall! Alt kan skje.

Sjur Bay i BMW viser fram i3

Fred Magne Skillebæk har vært i Leipzig, der jeg var tidligere: http://www.dinside.no/917092/her-er-den-bmw-i3

Per Erlien Dalløkken i TU har vært på i3-visningen på Aker Brygge: http://www.abcnyheter.no/motor/2013/05/25/elektrisk-bmw-blir-prisgunstig

Og Embret Sæther i DN: http://www.dn.no/dnBil/article2618960.ece

Jeg har kjørt en ladbar Toyota Prius noen dager, og la meg si det: bilen har fordeler. Det kan lades opp og kjøres til og fra jobb nesten som en ren elbil. Har du passende avstand til jobb er det utslipp å spare. Bilen kan kjøre et par mil på strøm fra nettet, for den begynner å oppføre seg som en vanlig, ikkeladbar Prius. Vel og bra. Bilen gir oss mulighet til å kjøre på fornybar, elektrisk kraft. Selv om batteripakken er liten, kan den egen seg for mange pendlere. Å selge slike biler vil være viktig for Norges mål om at gjennomsnittet av nybiler i 2020 skal være på 85 g CO2/km.

Selv om vanlig Prius har solgt som hakka møkk, selger den ladbare Priusen relativt dårlig. Det kan være rett og slett fordi den ikke har vært på markedet så lenge, og at en del folk ikke vet at det finnes, men det er nok dessverre andre grunner også. Hvorfor kjøper folk Nissan Leaf, og ikke Toyota Prius, selv om de slipper rekkeviddeangsten? Vel, selvfølgelig kan ikke den ladbare Priusen kjøre i kollektivfeltet, det er viktig for mange. Ikke slipper den unna i kollektivfeltet heller, og har heller ikke gratis parkering overalt (kan bruke elbilladeplasser i Oslo). Det er selvsagt mange ulike grunner til at folk velger den bilen de gjør, men det økonomiske og praktiske har stor betydning for de fleste. Det er fint å kjøre ladbar Prius, og vite at den kjører som en elbil en stor del av tiden, men det er ikke for mange ikke nok til at man vil betale ca. 40 000 ekstra. I utgangspunktet kunne man tenke seg at det man sparte på å kjøre på strøm kunne gjøre det økonomisk attraktivt, men det har nok en nedbetalingstid som per i dag ikke får folk på kroken.

Hvis vi ser for oss at man har 15 km til jobb, og lader hjemme og på jobb, kan man kjøre 30 elektriske km hver dag, av de ca. 280 arbeidsdagene i året. Det blir 8400 km. Bruker du ca. 0,5 L på mila til 15 kroner literen, blir det 6300 kroner per år. Tilsvarende kan man ha brukt ca. 1500 på strøm i perioden. Sparer man 5000 kroner i året, tar det likevel ca. 8 år før man har spart inn prisdifferansen. Det er ikke vanskelig å skjønne hvorfor både ikkeladbar Prius, og Nissan Leaf selger bedre akkurat nå.

Så hva skal man gjøre? Først er det viktig at man på et eller annet vis blir premiert for å gjøre et mer miljøvennlig valg. Å fjerne eller redusere bompengeavgiften for slike biler, ville mange kunne bidra på det økonomiske bildet for ladbare hybrider. 30 kroner spart hver arbeidsdag, er for eksempel over 8000 kroner i året, som i tillegg til drivstoffbesparelsen kan endre bildet. Videre vet vi at tiltaket med halv firmabilbeskatning for elbil, neppe har vært et svært utløsende tiltak for mange. Mange som har firmabil har det gjerne fordi de trenger bil i jobben, på en måte som vanskelig lar seg kombinere med elbil (selv om Tesla Model S nok kan bli en hyggelig firmabil). Samtidig vet vi at en stor andel av bilsalget går gjennom nettopp firmabilordningen. Det burde derfor evalueres om ikke tiltaket med halv firmabilbeskatning hadde gjort minst like stor nytte for ladbare hybrider, som for elbiler, når det kommer til å endre bilmarkedet, og få fart på lavutslippsbilene.

I tillegg vet vi at avgiftene på biler har gått ned de siste 6-7 årene. For å redusere utslipp per km i snitt på nybiler, har vi solgt flere biler med lavere avgifter. Det har vi gjort, selv om målet ikke bare bør være om utslippet per bil går ned, men heller om utslippet fra biltrafikken går ned. Vi bør derfor ha som mål at ikke klimaeffekten av gjennomsnittlig bedre biler, spises opp av at vi stimulerer til kjøp av flere.

Elbiler har solgt bra de siste par årene. Tre prosent elbiler av nybilsalget gjør Norge unikt. Men det betyr likevel at 97 % av bilene utelukkende går på fossilt drivstoff. Det er her at virkemiddelapparatet må sørge for at de ladbare hybridbilene får en større del av kaka.

Ladbar Toyota Prius ser ut som en vanlig Prius, bortsett fra en ladeluke ekstra.

På klimabiler.no kan du se flere ladbare hybrider som selges eller kommer for salg.

I fjor var Eivind og jeg på besøk til BMW og deres sustainability dialogues. Nå har jeg vært tilbake til Tyskland, til BMW sin fabrikk i Leipzig, der BMW i3 produseres. Lanseringen begynner å nærme seg, men først altså, et lite dypdykk i alt som ligger rundt lanseringen.

Vi får se mye av i3, men den ferdige utgaven må vi se langt etter. Trykk for større bilde. © BMW AG

For det er ikke tvil om at BMW har gjort seg flid med mer enn bare den elektriske drivlinjen. Flere år på rad, har BMW kommet øverst på Dow Jones sin liste over verdens mest bærekraftige bilselskap, flere BMW-er har hatt karbonfiberkomponenter, og ikke minst har BMW syslet med elektriske biler på ulike stadier over flere tiår. Med i3 kan vi si at disse tre elementene blir kombinert til fulle.

Fortsatt er det ikke mye vi får se til bilen. I Leipzig fikk jeg prøve en BMW 1-serie av typen Active E. Den er det mange som har prøvd, og den har vært med et par år. Mye av den elektrisk drivlinja i denne vil vi nok se i i3. Det er jo litt begrensa hvor annerledes en elbil kan være, men det som er spennende og fint, er at Active E føles som en «ferdig» bil, det er ikke mye å sette fingeren på. Lite støy, og god å kjøre, selv om jeg vel ikke fikk satt den på noen vesentlige prøver. Det som kanskje er mest spennende og annerledes, er at bilen har veldig mye regenerativ bremsing, slik at du kan stoppe helt opp, på for eksempel et rødt lys, bare ved å slippe gasspedalen. Bremsen trenger du med andre ord nesten ikke.

BMW Active E ved Hotel Steigenberger i Leipzig. © BMW AG

Slik kan vi regne med det vil bli i i3 også. Men her kommer også karbonfiberet inn. Active E veier over 1700 kg, omtrent 200 kg mer enn en Nissan Leaf. Det merker man. Med i3 sitt karbonfiberchassis skal vekten slankes med 500 kg. Det blir viktig, og turen til Leipzig var kanskje like mye en leksjon i karbonfiber. Produksjonshallen, der karbonfiberpanelene blir laget, og satt sammen, er på mange måter en limeprosess. Her er ingen høylydte stålstansemaskiner, eller gnistring fra sveisemaskiner. I en ganske stillferdig prosess, blir i3 limt sammen! Resultatet blir en lett (relativt sett), og stiv bil, som vi inntil videre må ta BMW på ordet om at blir en moro bil å kjøre!

Beskyttelsesgjerdene er laget av tre og tau. Ingen umiddelbar brannfare! © BMW AG

Ikke store overaskelsene på ladefronten. Normallading opp til 7,2 kW kan jo bli hyggelig. Batteriet er på 22 kWh fra Samsung. CCS hurtiglader fra ABB til høyre. © BMW AG

Karbonfiberdeler til BMW i3 © BMW AG

3 vindmøller på 2,5 MW skal gi 26 GWh per år, og være nok til å drive fabrikken. © BMW AG

Mandag 13. mai deltar jeg på demonstrasjonstoget, et flytog fra Oslo til Halden. Formålet med konferansen er å vise hvordan et moderne togtilbud ser ut og føles, samt demonstrere mot treghet og manglende helhetsperspektiv i nordisk samferdselspolitikk. Jeg kommer til å snakke om hvordan infrastrukturen kan se ut rundt toget i framtida, for de som ikke bor på stasjonen. Les mer, og se program på http://www.8millioncity.com/demonstrasjonstoget