Ladbare hybridbiler og elbiler: En bruks(an)visning Erik Figenbaum, Forskningsleder TØI EMIROAD sluttseminar 9. februar 2017
En aktuell problemstilling Markedsandel nybilsalg Side 2
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
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
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
Ulike kjøpere, additive miljøeffekter Typisk elbileier: Yrkesaktive 35-55 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 69 4 4 2 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 2016. Ladbare hybridbileiere (PHEV) 43 Side 6 3 6 2 46 Single PHEV Multi PHEV only Multi BEV + PHEV Multi BEV + PHEV + ICEV Multi PHEV + ICEV
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 23 367 20 256 Nissan Leaf 15 850 15 514 Volkswagen E-Golf 16 692 15 570 Kia Soul 17 680 15 269 Volkswagen E-Up 12 558 12 615 BMW i3 15 297 14 495 Mitsubishi/Peugeot/Citroën 12 215 12 382 Renault Zoe 14 967 14 606 Average estimate fleet 16 494 15 543 Average non-tesla fleet 15 563 14 697 Ladbare hybridbiler Average all driving Insurance average all vehicles km km Mitsubishi Outlander 16 422 15 694 VW Golf GTE 15 029 14 220 Audi A3 14 403 14 051 Volvo V60 18 706 16 567 Toyota Prius 15 311 15 578 Opel Ampera 15 070 15 367 Average estimate fleet 15 965 15 220 Side 7
Elbil: Familiens arbeidshest Mest typiske langkjører: Tesla eiere, gjentagende lengre årlige reiser Source: Norwegian PEV consumer survey, TØI 2016. Side 8
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 0-100 km/h 7.6 sekunder 5.9 sekunder Bilsegment Kompakt Mellomklassen Side 9
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
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
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 2 2 2 2 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
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
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
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
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 % 41-50 % 51-60 % 61-70 % >70 % 0-40 % 13% 1% 0% 0% 0% 41-50 % 5% 5% 1% 1% 0% 51-60 % 3% 6% 7% 2% 1% 61-70 % 2% 4% 9% 9% 2% >70 % 1% 3% 4% 8% 12% Bearbeidet fra spørreundersøkelsen i TØI rapport 1492/2016 Side 16
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 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 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% 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 Annual driving distance km Share driving in E-mode % 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 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% 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 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
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 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Estimated yearly average CO2-emission, g/km, NEDC factors Side 18
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. 7 500 diesel/bensin kilometer per år. Ladbar Hybrid B: Erstatter ca. 5 000 diesel/bensin kilometer per år. Elbiler: Erstatter ca. 15 000 diesel/bensin kilometer per år. Side 19
CO 2 -utslippsreduksjon Bilflåte Des. 2016 100 000 elbiler, 15000 km/år 1,5 milliarder bensin/diesel km spart 30 000 ladbare hybridbiler, ca. 7 000 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
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 300 250 200 150 100 50 0 300 250 200 150 100 50 0 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
Particulates-emission mg/km Particulates emission mg/km 10 8 6 4 2 0-2 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 10 8 6 4 2 0 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
Particulates n*10^11/km Particulates n*10^11/km Partikkelutslipp Antall 2016 krav i gjennomsnitt ok. 2017 krav og kulde? 80 60 40 20 0 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 2017 80 60 40 20 0 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
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 300 200 100 0 Cold Cold Cold Cold Svære lave utslipp i E-mode (null utslipp fra bil B) Gjennomsnitt vil trolig være under grenseverdi 3 2 1 0 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
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