Allt om plug-in-hybrider (PHEVs)

På den här populära men långa sidan så tar vi upp fem grundläggande ämnen:

Vad sägs om det här: mindre än 2 liter per 100 km i ett vanligt fordon?

Vi kan uppnå detta -- idag -- med en plug-in-hybrid (PHEV). En PHEV är i princip en vanlig hybridbil med en förlängningssladd. Du kan tanka på bensinstationen och du kan ladda från ett vanligt eluttag. Det är som att ha en extra bensintank som du alltid använder först -- skillnaden är att du kan tanka hemma, från ett vanligt uttag, till ett pris som motsvarar mindre än 2 kr per liter.

Du behöver inte ladda från ett eluttag. Men när du gör det så blir din bil i princip en elbil med en bensintank som reserv. Så du får en renare, billigare, tystare bil för dina korta resor och bensintanken finns alltid där när du behöver resa längre sträckor.

Men, det finns fler fördelar:

• Om du för det mesta gör korta resor så behöver du nästan aldrig tanka.
• Underhållskostnaderna är lägre för ett fordon som är i huvudsak elektriskt.
• En PHEV kan försörja ett helt hem med el vid ett elavbrott; en bilpark med PHEVs kan försörja kritiska elektriska system i nödsituationer.

Hela det här stycket är äntligen förlegat -- för nu har vi en definitiv studie gjord av Electric Power Research Institute och Natural Resources Defense Council. Här är vår sammanfattning och en länk till det första av flera inlägg i ämnet på CalCars-News:

Avgörande studie från EPRI-NRDC, juli 2007: PHEVs kommer att minska utsläppen om de tas i bruk i stor skala

Studien från EPRI-NRDC ger till slut ett miljömässigt godkännande av PHEVs. Forskare har bekräftat att till skillnad från bensinbilar så blir plug-in-hybrider renare när de blir äldre -- eftersom elnätet blir renare.

För personer som söker efter det mest effektiva sättet att få slut på vårt beroende av olja så har PHEVs framstått som ett bra alternativ eftersom biltillverkare kan bygga dem nu, med dagens teknik och dagens infrastruktur. Men, de behövde ett definitivt bevis på att PHEVs inte skulle öka utsläppen. Den primära studien visar att alla nio scenarier med olika grader av marknadsandelar och egenskaper på elnätet (kapacitet/kolandel) så kommer PHEVs drastiskt att minska växthusgaser de närmaste 40 åren. I den andra studien, för de nästa 20 åren, så kommer luftkvaliteten också att förbättras, även om vi, i värsta fall, fortfarande använder mycket kol.

Tre ytterligare argument: Båda rapporter ligger i linje med tidigare studier. De stärker Pacific National Labs resultat från januari 2007 att vi inte behöver bygga nya kraftverk för bilar som laddas på natten. Och vi är glada över att General Motors erkänner den här studien som stöd för sitt beslut att utvecklas till att elektrifiera transportsektorn.

---

Kalifornien, New York, Massachusetts och andra stater har haft nollutsläppsprogram för fordon sedan i början av 1990 eftersom batteridrivna fordon i dessa stater, även om man räknar med kraftverken, är väsentligt bättre än bensindrivna fordon när det gäller att reducera luftföroreningar och smog i städer. Jämförelser sker ofta, men rapporterna är enhälliga:

Utsläppen "källa-till-däck" för elektriska fordon är lägre än för fordon med bensindrivna förbränningsmotorer. Studier gjorda av California Air Resources Board visar att batteridrivna elfordon släpper ut minst 67% mindre växthusgaser än bensindrivna bilar -- och ännu mindre ifall man räknar med förnyelsebara energikällor. En PHEV med endast 32 km räckvidd på endast el släpper ut 62% mindre (se sidan 95 i 2004 års studie).

På nationell nivå så har två statliga studier funnit att PHEVs skulle resultera i stora utsläppsminskningar även med USAs nationella elnät (där 50% av energin kommer från kol). Modellen GREET 1.6 från 2001 av DOE's Argonne National Lab uppskattar att hybrider reducerar växthusgaser med 22% och plug-in-hybrider med 36% (se tabell 2). En forskare från Argonne var enig med forskare från andra nationella laboratorier, universitet, Air Resources Board, biltillverkare, energibolag och AD Little och uppskattade i juli 2002 att PHEVs som laddas på natten reducerar växthusgaser med 46 till 61 procent.

Bara PHEVs och batteridrivna elbilar blir renare med tiden - eftersom elnätet blir renare varje decennium. Dessutom så installerar många personer solceller på taken och vindkraften växer kraftigt i landet (se studie av den framstående miljövännen Lester Brown citerad på CalCars tacksida). Slutligen, när det gäller det icke-elektriska bränslet: istället för att använda bensin för långa resor så kan PHEVs köras på bio-diesel, cellulosabaserad etanol eller andra biobränslen, för att ytterligare reducera utsläppen av växthusgaser.

PHEVs kommer i allmänhet att laddas på natten med överskottsenergi från kraftverk som inte kan stängas ner fullständigt -- så de kommer ej att öka den maximala belastningen på elnätet. Faktum är att PHEVs i framtiden eventuellt kan hjälpa till att reducera belastningstoppar genom att tillhandahålla energi från batterierna i parkerade PHEVs under dagtid (se Vehicle-to-Grid i vår FAQ).

Vi säger ovan att du kan tanka din "elektriska tank" för mindre än 2 kr/litern. Hur? En genomsnittlig elkostnad på 65 öre per kilowatt-timme (kWh) ger att 48 kilometers körning på el kostar 6 kr. Om vi lite optimistiskt antar att den genomsnittliga bensinförbrukningen i USA är 9.4 liter per 100 km samt att bensinen kostar 12 kr per liter så motsvarar detta 1.33 kr per liter för motsvarande elektricitet. Jämfört med vanliga hybridbilar som typiskt klarar sig med 5.2 liter per 100 km så motsvarar detta 2.40 kr per liter.

PHEVs är tänkta att laddas på natten. På många platser så finns natt-el tillgänglig till en lägre kostnad. När PHEVs börjar komma ut på marknaden så kommer vi att se ett ökat stöd från elbolag, när de kommer att erbjuda reducerade elpriser på natten för att uppmuntra laddning på tider då belastningen är låg. I vissa områden där vind- och vattenkraft går till spillo på natten så kan kostnaden bli så låg som 15-21 öre per kWh. Det motsvarar 0.30-0.45 kr per liter.

Varför betala extra för en PHEV?

Extrakostnaden för en mindre bil med plug-in-hybrid-teknik kommer att bli 10-20% mer än en vanlig hybrid: 15000-20000 kr extra för en sedan, 35000 kr för en SUV. CalCars mål är att minska kostnadsgapet genom incitament, bidrag och rabatter samtidigt som vi framhåller fördelar såsom tillgång till samåkningsfiler, behöva tillbringa mindre tid på bensinstationen, få reservkraft till hemmet, lägre underhållskostnader och, viktigast av allt, göra något positivt för samhället genom att minska oljeimporten, utsläppen av växthusgaser och miljöförstöringen.

Många personer betalar rutinmässigt mer för tillägg såsom soltak, automatväxellåda, V8-motor och lädersäten. Detta är "finesser" -- och ingen frågar ifall man får tillbaka pengarna. En undersökning av JD Power visar att köpare kommer att betala mer för bilar med "miljöfunktionen". Hur mycket mer? Den höga efterfrågan på hybridbilen Honda Civic visar att det är minst 20000.

Slutsats

Plug-in-hybrider kostar mer huvudsakligen på grund av att batterierna är dyra. Men batteriteknologin förbättras stadigt (särskilt lithium-jon, med nano-teknik-versioner som också verkar lovande) och i stora volymer så är nuvarande alternativ acceptabla.

I vilket fall som helst så visar en batteristudie från EPRI att massproducerade PHEVs redan har en livscykelkostnad som ligger i paritet med bensindrivna fordon -- baserat på 3 år gamla bensinpriser! Detta betyder att de mer underhållsfria elektriska systemen i en PHEV kompenserar för den högre initiala kostnaden för batterierna..

Det nationella elnätet i USA är bara till 3% baserat på petrolium, medans transportsektorn är nästa helt baserad på olja -- 60% av denna kommer från utländska källor (och siffran stiger). Ett införande av plug-in-hybrider kommer att överföra den övervägande majoriteten av alla körda kilometrar till nästan-olje-fri elektrictet. Om alla fordon var plug-in-hybrider skulle vårt oljebehov minskas med 55%, nästan tillräckligt för att eliminera behovet av utländska källor helt och hållet.

Den vinnande kombinationen både ur en miljösynvinkel och med avseende på nationell säkerhet är en bränsle-flexibel PHEV -- en som kan gå på biobränslen, cellulosabaserad etanol, metanol eller alternativa flytande bränsle istället för bensin. Detta kommer att reducera transportsektorns behov av olja till nästan noll -- och minska USAs årliga oljebehov med 2/3.

En växande skara av blocköverskridande ledare och experter på nationell säkerhet har tagit ställning för plug-in-hybrider (och bränsle-flexibla PHEVs). Detta innefattar tidigare stadssekreterare George Shultz, tidigare CIA-direktör R. James Woolsey, tidigare rådgivaren i säkerhetspolitiska frågor Robert McFarlane och senatorer och kongressledamöter.

Vi använder det här stycket till att följa existerande plug-in-hybrider, för att verkligen visa att PHEVs enbart bygger på existerande teknologi -- inga nya framsteg krävs. PHEV-konverteringar dyker upp i en rasande takt (se takten på inlägg på CalCars-News) och vi har nu kommit till en punkt där det inte längre är möjligt att följa varje PHEV. Se vad biltillverkarna säger om PHEVs () för den senaste informationen. I korthet:

• Många biltillverkare har byggt PHEVs i egna verkstäder och DaimlerChrysler har testat PHEV-prototyper publikt. De konverterar upp till 40 st kommersiella Merceders-minibussar för 15 passagerare till PHEVs, med några fordon som använder NiMH och andra avancerade lithium-jon-batterier, samt diesel- och bensinmotorer. Det här programmet sker i samarbete med Kaliforniens Electric Power Research Institute (EPRI), South Coast Air Quality Management District och Southern California Edison. Se pressreleasen, EPRIs tillkännagivande och Daimler's beskrivning (med bilder).
• General Motors har tillkännagivit att de ämnar massproducera två PHEVs -- en Saturn VUE SUV och Chevy Volt, en serie-hybrid (där enbart den elektriska motorn driver hjulen och bensinmotorn laddar batterierna). Se CalCars-News Archive för uppdateringar.
• Advanced hybrid vehicle research center vid California-Davis-universitetet (grundat och lett av uppfinnaren av den moderna PHEVn, CalCars rådgivare prof. Andy Frank) har konverterat nio sedaner och SUVar till PHEVs som upprepade gånger har vunnit priser i tävlingen "FutureTruck", som sponsras av USAs energidepartement. Dr Frank, allmänt känd som "plug-in-hybridens fader", har jobbat på PHEVs i trettio år och byggt dem med studenter i mer än ett decennium.
• CalCars tog fram världens första plug-in-Prius (PRIUS+) 2004. Sedan dess så har ett antal företag tagit fram erbjudanden om konverteringar till konsumenter och bilparksägare och CalCars har arbetat med att stödja en växande rörelse kring open-source-konverteringar.
• 2003-04 så demonstrerade US Marine Corps en diesel-elektrisk PHEV-20 HUMVEE. (Militären tycker om det tysta, kalla "fotavtrycket" i det helt elektriska läget och uppskattar att bränsle sparas, som kan kosta mer än 150 kr/liter att leverera till frontlinjen.) Den här avancerade plug-in-hybriden Shadow RST-V (Reconnaissance, Surveillance and Targeting Vehicle), byggd av General Dynamics, använder lätta litium-jon-batterier och motorer i fyra hjulnav. Se detaljer och foton och fler beskrivningar.
• Flera företag bygger plug-in-hybrid-skolbussar (se slutet på sidan på Where-PHEVs-Are). Och Long Island, New York, har konverterat en stadsbuss till en plug-in-hybrid. med 60 km räckvidd helt på el. Många fler konverteringar av tunga fordon (inklusive tre sophämtningsbilar som kommer att köras i "tyst" läge vid upphämtningen) pågår.

Se CalCars-News för de senaste nyheterna om PHEV-utvecklingen och Where PHEVS Are för en kronologisk lista med (mestadels) konverteringar av Toyota Prius. För en mer detaljerad historik kring plug-in-hybrider, se Plug-In Hybrids: State of Play, History and Players.

---