Vi er et annerledesland på flere områder – kanskje det mest markante er den elektriske bilen – og vi soler oss i miljø-glansen rundt vår satsning på denne fremdriftstypen. Vår regjering, med hurrarop fra Stortinget og allehånde miljøvernorganisasjoner, har proklamert at alle biler som selges i Norge fra 2025 skal være «fossil-frie».
Rent bortsett fra at Norge også er annerledeslandet på et annet (viktig) område – vår fornybare energiproduksjon, som normalt dekker over 100 % av vårt behov – er det behov for å stoppe opp og spørre seg; hvilken plass har den elektriske bilen så vel i Norge som på verdensbasis?
Det er noen momenter som peker seg ut:
• Hvordan går det egentlig med utviklingen av batteriers energitetthet? Sagt på en annen måte; hvor mye elektrisk lagret energi kan vi lagre pr. kg i et batteri?
• På verdensbasis – hvordan vil et lands el-forsyning, herunder el-nettet, makte det voldsomme kapasitetskravet.
• Realismen i regjeringens plan om kun fossilfrie biler fra 2025
• Litt elementær kunnskap om CO2 og drivhuseffekten
Utvikling av batteriers energitetthet
Utviklingstakten av batteriers energitetthet er en kritisk størrelse. De mest optimistiske angir ca. 250 Wh (Watt-timer) pr. kg. for enkelte batteri «snart». En realistisk størrelse pr. i dag er knapt 200 Wh pr. kg, koblet sammen gir det en utnyttelsesgrad på opp mot 150 Wh. Litt optimistisk regnet, med en brutto kapasitet på 70-80 kWh (kilowatt timer), betyr det et batteri med vekt på godt over 500 kg.
Vi har i sommervarmen kunnet lese om et vitenskapelig gjennombrudd når det gjelder batterikapasitet – se (Institutt for energiteknikk) IFE’s pressemelding – som kan medføre at «rekkevidde-angsten» blir mindre over tid. Det er gledelig at et norsk forskningsmiljø står helt i front.
En forkortet beskrivelse av dette gjennombruddet er:
Det litium-ion batteriet vi nå kjenner til består på anodesiden (den negative elektroden, som har «overskudd» på elektroner) av en blanding av karbon- og litiumatomer. Karbonatomene er ordnet i sekskanter og er robuste. De tåler volumforandringene ved opp- og utladning av litiumet. Nyvinningen er å erstatte karbonatomer med (i hovedsak) silisiumatomer, som sammen med litiumatomer blir til «en grøt» som så stivner til en tredimensjonal nettingstruktur (en matrise). Dette innebærer en vesentlig høyere el-kapasitet pr. vektenhet (pr. kg) enn det batteriet vi nå benytter. Utfordringen har vært og er(?) at silisiumatomene tåler volumforandringene dårlig, slik at anode-blandingen sprekker opp. Det å unngå denne oppsprekningen er i stor grad løst ved dette gjennombruddet. Utfordringene – som alltid vil vise seg ved vitenskapelige gjennombrudd – er å kunne produsere anoden med tilstrekkelig holdbarhet og salgbar pris. Uansett – godt gjort IFE!
På professorhold anslås det at en energitetthetsøkning (Wh pr. kg) på 10-20 prosent er innen rekkevidde, forhåpentligvis høyere. Oppslag om en 5-dobling av kapasiteten, og f.eks. en rekkevidde på 1.000 km for en el-bil, har lite realisme over seg. Denne kanskje berettigede optimismen til tross – eksperter som planlegger på lang sikt er pr. i dag ikke imponert over kapasitetsøkningen. La oss håpe at dette gjennombruddet vil innebære en forandring. Rekkevidde-«angsten» for den typiske el-bilen vil allikevel neppe forsvinne for annet enn typiske korte og mellomlange kjøreturer, dette er en permanent begrensning.
Begrensninger ved el-forsyning
Det er begrenset oppmerksomhet, selv i industrialiserte land, rundt kapasiteten i el-nettet. Dette vil være en «show-stopper» ved en massiv overgang til batteri-baserte biler. Det er tre hovedtyper ladning. Den «lange» ladningen, ved en standard 10-16 amperes kurs belaster ikke, i hvert fall i Norge, el-nettet i overdrevet grad. På den annen side krever denne ladningen, for batterier av noen størrelse, opptil 20-25 timer for full ladning. Dette er en ladningstid som neppe er generelt akseptabel. Neste trinn er en spesialkurs med rundt 10 kW effekt, noe som vil medføre store kapasitetsproblemer.
Norge vil neppe slippe unna kapasitetsproblemer i el-nettet. Billeverandørene reklamerer ivrig for sjokkladning, med en effekt på 50 kW eller endog mer. Selv i Norge vil dette resultere i solid overbelastning av el-nettet hvis og når den elektriske bilen virkelig blir allemannseie. Dette er en varslet katastrofe, men skaper knapt oppmerksomhet blant (de ivrigste) politikerne og i enda mindre grad entusiastiske journalister.
Realismen i regjeringens plan om kun fossilfrie biler fra 2025
Ut fra begrensninger i batteriers energitetthet og el-nettets kapasitetsbegrensninger har man liten grunn til optimisme. Det vil sitte langt inn for de berørte politikere og journalister å innrømme at de tar feil – det kan være mer fristende å begrense bilkjøringen med (nesten) alle midler. Det som knapt nevnes i vår hjemlige debatt, er at det er kun i Norge hvor elektrisk kraft genereres (produseres) nær eller over 100 % med fornybar energi, ellers skjer dette ved en kombinasjon av atomkraft, olje, naturgass eller endog kull. Dette medfører utslipp av CO2 – ut fra fysikkens generelle regler har dette ikke klimamessig virkning – men er altså oppfattet som skremmende.
Redningen kan være hydrogenbilen. Denne energitypen har møtt flere utfordringer, særlig det å konstruere en sterk nok og billig nok hydrogentank. Litt optimistisk kan det formuleres at de fleste problemer er løst. Man kan nå fylle hydrogengass på ca. ett minutt, med en rekkevidde på 50-60 mil. Ulikt el-forsyning kan produksjonen av hydrogen skje desentralt eller endog lokalt – i så tilfelle peker dette fremover. Det er tilstede en høna-og-egget problematikk – uten hydrogen-fyllingsmuligheter selges ikke hydrogenbiler, og omvendt. Her kan de enkelte land bruke litt ressurser på å få i gang dette. I Norge, hvor subsidieringen av el-biler har nådd uanede høyder, bør dette være en meget overkommelig økonomisk satsning.
Litt elementær kunnskap om CO2 og drivhuseffekten
Dette er det nærmeste man kan komme en religiøs tros-artikkel:
CO2 er den viktigste kilden til klimaforandring og mennesket er den viktigste kilden til dette utslippet.
Det vises til tidligere artikler om dette, særlig» Klimamodellen må forkastes».
Kort kan sentrale poenger gjentas:
• Selve fundamentet bak FNs klimapanel er at økning av CO2 i atmosfæren fører til øket temperatur, mens målinger fra tidligere tider etter siste istid viser det motsatte – dvs. at enten må fysikken skrives om, eller miljøpanelet tar fullstendig feil.
• Selv ivrige miljøvern-organisasjoner må motstrebende innrømme at CO2s drivhuseffekt ikke øker jevnt (les: lineært) med mengden i atmosfæren, men logaritmisk, dvs. at nåværende økning av CO2 i atmosfæren har ingen målbar effekt. Og da er det ikke tatt med at CO2s andel av den samlede drivhuseffekten er på knappe 20 %, hvorav menneskers bidrag er ca. 5 % av det igjen – i sum bidrar vi altså med ca. 1 % av drivhuseffekten.
Bare så det er nevnt.