Ladbare hybridbiler og elbiler: En bruks(an)visning. Erik Figenbaum, Forskningsleder TØI EMIROAD sluttseminar 9. februar 2017

Transkript

1 Ladbare hybridbiler og elbiler: En bruks(an)visning Erik Figenbaum, Forskningsleder TØI EMIROAD sluttseminar 9. februar 2017

2 En aktuell problemstilling Markedsandel nybilsalg Side 2

3 Elbil Ladbar hybridbil Bruker kun strøm ladet fra nettet til fremdrift Batteristørrelse begrenser aksjonsradius Ladetid er lang selv med hurtiglading Valg av driftsmodus påvirker ikke energikilden Kan bruke strøm fra nettet eller bensin til fremdrift. El: lokalt. Bensin: langt Batteristørrelse påvirker andel kjøring i elmodus, ikke aksjonsradius Kan fylle bensin raskt, kort ladetid Valg av driftsmodus påvirker fordeling mellom strøm og bensin Side 3

4 Temaer Spørreundersøkelse om ladbare hybridbiler og elbiler Brukermønster og eierkarakteristika Barrierer og muligheter Målinger av ladbare hybridbiler Energiforbruk (el og bensin), CO 2 -utslipp, NO X, PM, HC, CO 2 biler, 2 temperaturer, 4 kjøremoduser, 4 kjøresykluser Totalvurdering Estimert gjennomsnitt, koble PHEV bruksmønster og målinger Estimert årlig kjørelengde fra spørreundersøkelse Antall km som erstattes med eldrift Side 4

5 Spørreundersøkelse elbil, ladbar hybridbil - Hensikt Hvem er eierne, er det forskjeller mellom biltyper? Hvordan brukes bilene? Hvorfor ble de kjøpt, fordeler og ulemper ved bilene? Meninger om insentiver Hvordan vurderes de andre teknologiene? Når, hvordan: Mars 2016 Spørreundersøkelse på nett Utvalg 3111 Elbileiere: Elbilforeningen 2065 Ladbar hybridbileiere: Brev til alle private eiere 3080 Bensin- og dieselbil eiere: Nasjonalt utvalg NAF medlemmer Side 5

6 Ulike kjøpere, additive miljøeffekter Typisk elbileier: Yrkesaktive år, 56% har barn, bil brukes til følgereiser 79% er flerbilshusholdninger Elbileiere 21 Single BEV Multi BEV only Bor rundt og i byer i enebolig/småhus Lang reise til arbeid, kollektivtilbud Motivert: Kostnad, insentiver, miljø Multi BEV + PHEV Multi BEV + PHEV + ICEV Multi BEV + ICEV Typisk ladbar-hybridbileier Yrkesaktive, 8 år eldre enn elbileiere 32% har barn Bor rundt og i byer i enebolig/småhus Færre biler, kortere til arbeid Motivert: El-mode, komfort, pålitelig Source: Norwegian PEV consumer survey, TØI Ladbare hybridbileiere (PHEV) 43 Side Single PHEV Multi PHEV only Multi BEV + PHEV Multi BEV + PHEV + ICEV Multi PHEV + ICEV

7 Elbiler kjøres mest per år men Tesla-eiere drar gjennomsnittet kraftig opp Elbiler Average all driving Insurance average all vehicles km km Tesla Model S Nissan Leaf Volkswagen E-Golf Kia Soul Volkswagen E-Up BMW i Mitsubishi/Peugeot/Citroën Renault Zoe Average estimate fleet Average non-tesla fleet Ladbare hybridbiler Average all driving Insurance average all vehicles km km Mitsubishi Outlander VW Golf GTE Audi A Volvo V Toyota Prius Opel Ampera Average estimate fleet Side 7

8 Elbil: Familiens arbeidshest Mest typiske langkjører: Tesla eiere, gjentagende lengre årlige reiser Source: Norwegian PEV consumer survey, TØI Side 8

9 Målinger av ladbare hybridbiler Bilenes karakteristika, data fra typegodkjenning Bil A Bil B E-modus rekkevidde 50 km 31 km CO 2 -utslipp 37 g/km 48 g/km NO X -utslipp 8.9 mg/km 9 mg/km Drivstofforbruk 1.6 liter/100 km 2.1 liter/100 km Energiforbruk, drivstoff 14,5 kwh/100 km 18.8 kwh/100 km Elforbruk 11.4 kwh/100 km 11.0 kwh/100 km Batterikapasitet 8.7 kwh 6.4 kwh Ladetid, 3.6 kwe effekt 2 t 15 min 1 t 45 min Akselerasjon km/h 7.6 sekunder 5.9 sekunder Bilsegment Kompakt Mellomklassen Side 9

10 Bileier kan velge 5 kjøremoduser Bil A E-modus (bilens mest elektriske modus) Batteri hold (opprettholder ladetilstand) Batteri lading Hybrid Auto (mest energieffektiv hybrid) Hybrid Sport mode (maksimal effekt) Bil B E-modus (100% elektrisk) Batteri hold (opprettholder ladetilstand) Batteri lading Hybrid Auto (mest energieffektiv hybrid) Hybrid Sport modus Side 10

11 Målsetning Forstå innvirkning av: På: kjøresyklus, det vil si bruksmønster brukers valg av kjøremodus utetemperatur/sesonger fulladet og utladet batteri Energiforbruk CO 2 -utslipp Lokal luftforurensning Side 11

12 Målinger av ladbare hybridbiler Testprogram Bil A NEDC Artemis Urban +23 C -7 C Kald Varm Kald Varm Electric 100% SOC 1 2 Hybrid auto 100% SOC 2 2 As/is SOC 2 2 Hybrid auto 0% SOC Battery charge 0% SOC 1 Electric 100% SOC 1 1 Hybrid Auto 100% SOC 2 2 Hybrid Auto 0% SOC 2 2 Battery hold 100% 1 Helsinki Hybrid auto 100% SOC 2 2 NEDC Artemis Urban Testprogram Bil B +23 C -7 C Kald Varm Kald Varm Electric 100% SOC 1 1 NEDC Hybrid auto 100% SOC 2 2 Hybrid auto 0% SOC 2 2 Electric 100% SOC 1 Artemis Hybrid Auto 100% SOC 2 2 Urban Hybrid Auto 0% SOC 2 2 Helsinki Hybrid auto 100% SOC 2 2 Helsinki Side 12

13 Komponenter Energiforbruk El: målt med kwh teller Drivstoff: omregnet fra liter drivstoff brukt til kwh/km CO 2 -utslipp Beregnet fra drivstofforbruk NO X, CO, HC Måling av konsentrasjon i avgass, omregnet til g/km Partikler Masse g/km i avgassene: vekt av filter med oppsamlede partikler Antall partikler per km Side 13

14 Bil A CO 2 og energiforbruk Sammenlignes med sporty dieselversjon av samme bil Utslippsreduksjonen varierer mye med modus, temperatur og batteritilstand (SOC) Utslippsreduksjon i alle modi unntatt Batterilading og aggressiv kjøring med 0% SOC Side 14

15 Bil B CO 2 og energiforbruk Sammenlignes med bensinversjon av samme bil Utslippsreduksjonen varierer mye med modus, temperatur og batteritilstand (SOC) Tilsynelatende større reduksjon pga. ren elektrisk E-modus, men rekkevidden er kort Side 15

16 Beregningsmetoder- Bruk over ett år Metode 1 - Bil 1 og 2 Tenkt kjøremønster 14 km hver vei til arbeid, 230 dag/år +10 km diverse kjøring/dag E-modus, så Hybrid Auto 0% SOC Sommer, 7/12 mnd: +23 C data Vinter, 5/12 mnd: -7 C data Lading kun om natten Henholdsvis snill/aggressiv kjøring Rekkevidde sommer/vinter E-modus Bil A spørreundersøkelse: 40/28 km Bil B for få respondenter data E-modus test, 33/14,5 km Metode 2 - Bil 1 Kjøremønster fra spørreundersøkelse Estimert E-mode andel sommer/vinter Sommer 7/12 mnd, vinter resten E-modus så lenge det er mulig Hybrid auto når batteri tomt NEDC resultater (snill kjøring) Users estimate of share of total driving done in E- mode in the summer Users estimate of share of total driving in E- mode in the winter 0-40 % % % % >70 % 0-40 % 13% 1% 0% 0% 0% % 5% 5% 1% 1% 0% % 3% 6% 7% 2% 1% % 2% 4% 9% 9% 2% >70 % 1% 3% 4% 8% 12% Bearbeidet fra spørreundersøkelsen i TØI rapport 1492/2016 Side 16

17 Metode 1: Estimert gjennomsnitt ett år snill kjøring Aggressiv kjøring 5 prosentpoeng mindre CO 2 -reduksjon CO2-emission g/km Share driving in E-mode % CO2-emission g/km Bil A Commuting 28 km/day 230 days/year, +10 km additional driving 365 days/year, driving pattern: NEDC drive cycle 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0 0% Annual driving distance km Share driving in E-mode % Bil B Commuting 28 km/day 230 days/year, +10 km additional driving 365 days/year, driving pattern: NEDC drive cycle 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0 0% Annual driving distance km CO2-emission CO2 Diesel version E-mode share CO2 1.6 liter Gasoline CO2-emission CO2 2.2 liter Diesel E-mode share Side 17

18 Metode 2 - Spredning av estimert utslipp Bil A Gjennomsnittlig kjøring ett år 100% Estimatd share of owners 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Gjennomsnitt 92 g/km Estimated yearly average CO2-emission, g/km, NEDC factors Side 18

19 Totalvurdering CO 2 PHEV: 2,5 ganger mer enn typegodkjenning, 30-50% lavere enn diesel Elbil: 100% reduksjon i forhold til diesel Ladbar Hybrid A: Erstatter ca diesel/bensin kilometer per år. Ladbar Hybrid B: Erstatter ca diesel/bensin kilometer per år. Elbiler: Erstatter ca diesel/bensin kilometer per år. Side 19

20 CO 2 -utslippsreduksjon Bilflåte Des elbiler, km/år 1,5 milliarder bensin/diesel km spart ladbare hybridbiler, ca km/år i E-modus 0,2 milliarder bensin/diesel km spart Nyere bensin/diesel: ca. 140 g CO 2 /km i norsk trafikk Reduserte CO 2 -utslipp: ca. 240 tusen tonn per år Strømforbruk: ca. 0,34 TWh (strømproduksjon er under EUs CO 2 -kvotetak i praksis null-utslipp) Side 20

21 NOx-emission mg/km NOx-emission mg/km NO X -utslipp Hybrid Auto modus Bil A svært lave utslipp i E-mode, Bil B null utslipp i E-mode NO X utslipp vil i gjennomsnitt være lave, under grenseverdien Bil A Cold Cold Cold Cold NEDC Artemis Helsinki NEDC Artemis NEDC Artemis Helsinki NEDC Artemis 100% 0% 100% 0% +23 C -7 C NOx mg/km Type approval limit Bil B Cold Cold Cold Cold NEDC Artemis Helsinki NEDC Artemis NEDC Artemis Helsinki NEDC Artemis 100% 0% 100% 0% +23 C -7 C Side 21

22 Particulates-emission mg/km Particulates emission mg/km Partikkelutslipp - Masse Bil A svært lave utslipp i E-mode, Bil B null utslipp i E-mode Partikkelmasseutslipp vil i gjennomsnitt være under grenseverdien Bil A Cold Cold Cold Cold NEDC Artemis Helsinki NEDC Artemis NEDC Artemis Helsinki NEDC Artemis 100% 0% 100% 0% +23 C -7 C Particulates mg/km Type approval limit Bil B Cold Cold Cold Cold NEDC Artemis Helsinki NEDC Artemis NEDC Artemis Helsinki NEDC Artemis 100% 0% 100% 0% +23 C -7 C Side 22

23 Particulates n*10^11/km Particulates n*10^11/km Partikkelutslipp Antall 2016 krav i gjennomsnitt ok krav og kulde? Bil A Cold Cold Cold Cold NEDC Artemis Helsinki NEDC Artemis NEDC Artemis Helsinki NEDC Artemis 100% 0% 100% 0% +23 C -7 C Particulates number Type approval limit 2016 Type approval limit Bil B Cold Cold Cold Cold NEDC Artemis Helsinki NEDC Artemis NEDC Artemis Helsinki NEDC Artemis 100% 0% 100% 0% +23 C -7 C Side 23

24 CO-emission g/km HC emission mg/km HC og CO Hybrid modus Bil A 400 Bil A Noen utfordringer kald i kulde + ved aggressiv kjøring og varm Cold Cold Cold Cold Svære lave utslipp i E-mode (null utslipp fra bil B) Gjennomsnitt vil trolig være under grenseverdi Cold NEDC ArtemisHelsinki NEDC Artemis NEDC ArtemisHelsinki NEDC Artemis 100% 0% 100% 0% Bil A +23 C -7 C HC mg/km Cold Type approval limit Cold Cold NEDC ArtemisHelsinki NEDC Artemis NEDC ArtemisHelsinki NEDC Artemis 100% 0% 100% 0% +23 C -7 C CO g/km Type approval limit Side 24

25 Konklusjon Elektrifisering et effektivt klimatiltak Elbiler Fungerer godt for eierne, få rekkeviddeproblemer Kjøres gjennomsnittlig mest per år av alle biltyper «Unge» eiere, har barn, stort reisebehov, typiske hverdagsbilen Omfordeling av bilbruken i flerbilshusholdninger, elbil førstevalg Ladbare hybridbiler: CO 2 -reduksjon varierer enormt med bruk og temperatur CO 2 -reduksjon omtrent proporsjonal med E-modus rekkevidde Alle eiere oppnår CO 2 -reduksjon, men noen kunne vurdert hybrid Optimalt bruksmønster: Kortere pendling, sporadiske langturer CO 2 -utslippreduksjon 240 tusen tonn/år, Elbil dobbelt så CO 2 -reduksjonseffektiv Lokale utslipp i gjennomsnitt ok, noen høye utslipp, partikler i kulde en utfordring Side 25