Vad är en elbil?

En elbil är en bil som drivs av en eller flera elmotorer som strömförsörjs av batterier. I motsats till hybridbilar och laddhybrider, som kombinerar eldrift med en förbränningsmotor, är elbilar elfordon som enbart använder eldrift.

En elbils egenskaper beror till stor del på batterierna, som är avgörande för räckvidden (körsträckan mellan laddningar), laddningstiden, ekonomin och klimatpåverkan. Den vanligaste batteritypen i dagens elbilar är litiumjonackumulatorer.

En annan typ av elfordon är bränslecellsbilar som drivs av bränsleceller där vätgas omvandlas till elektricitet. Vätgasen kan genereras från elkraft, vilket ger förluster, eller från naturgas, vilket ger upphov till koldioxidutsläpp.

Elbilens historia

En elektrisk vagn konstruerades redan 1842 av A. Davidsson i Edinburgh. David Salomons var den första som konstruerade ett praktiskt användbart elfordon, då han 1875 byggde ett par lätta trehjulingr med elmotorer. På grund av svårigheterna att bygga depåer för uppladdning av batterierna kom dock inte någon produktion till stånd. År 1888 konstruerade John Kemp Starley en elektrisk trehjulig vagn som styrdes med en pinne. Vid denna tid gällde dock “rödflagg-lagen” i Storbritannien och han fick inte köra snabbare än 6 kilometer i timmen och måste ha en flaggbärare som gick framför fordonet. Han tog därför sitt fordon över till Frankrike, där han genomförde provturer i Deauville. Som snabbast kunde hans fordon dock endast komma upp i 12–13 kilometer i timmen.

Ratcliffe Ward konstruerade 1888 en elektrisk buss och 1889 en elektrisk “stridsvagn” och konstruerade 1890 på uppdrag åt W. C. Bersay en elektrisk omnibuss för trafik mellan Charing Cross och Victoria i London. 1893 byggde Bersay en elektrisk vagn åt brittiska postverket. Bersay deltog även med en elbil in den “tävling” som firade avskaffandet av “rödflagg-lagen” i Storbritannien 1896, och placerade sig tämligen väl. När produktion av bensinbilar kort därefter kom igång i Storbritannien upphörde intresset för elbilar nästan helt.

Även i Frankrike förekom tidigt försök med elbilar. Nicolas-Jules Raffard var 1881 den förste som byggde en fullt driftsduglig elektrisk vagn och den sattes även samma år in i trafik i Paris. I början av 1890-talet fanns en betydande elbilsproduktion, även om de i praktiken endast kunde fungera i städerna. När bensinbilarna under andra hälften av 1890-talet blev mer driftsäkra började dock elbilarnas betydelse att minska.

Det blev i stället i USA där elbilen kom att få sin första blomstring. Den första elbilen i USA konstruerades 1891 av William Morrison. 1895 startade Electrid Vehicle Co. och Morris-Salmon produktion av elbilar, 1896 Riker samt 1899 Baker och Woods elbilsproduktion. Man började i början av 1900-talet även att exportera elbilar till Europa.

Svagheten bestod dock främst i den korta räckvidden, på sämre vägar var räckvidden utan laddning 3-4 mil. Batterierna var ofta av dålig kvalitet, laddstationer var sällsynta, och batterierna var mycket dyra och därtill tunga, på lättare bilar vägde de 225 till 275 kilo och på tyngre fordon upp till 750 kilo. Detta ledde till att elbilarna efterhand även i USA förlorade sin popularitet i takt med att bensinbilarnas driftsäkerhet ökades. I städerna kom dock elbilarna länge att behålla sin popularitet.

Elbilens räckvidd

Räckvidden för elbilar anges numera utifrån WLTP, vilket ger en betydligt mer rättvisande än den tidigare NEDC.

Räckvidden beror på hur mycket energi i kilowatttimmar (kWh) som kan lagras i batteripaketet och på den aktuella bilens energiåtgång, som i sin tur beror på luftmotstånd, rullmotstånd (hastigheten är det mest avgörande för räckvidden) och andra energiförluster. Drivning av luftkonditionering, kupévärmare och andra aggregat i bil har mindre betydelse.

Väderlek påverkar också räckvidden då batteriets interna motstånd ökar vid lägre temperatur vilket minskar räckvidden, detta tillsammans med snö eller slask kan ge avsevärt kortare räckvidd. Klimatanläggningen drar också mer energi vid kallt väder. Detta är dock begränsat till 1-3 kW lägre om bilen har värmepump, det betyder att räckvidden minskar med 1-2 mil per timme körning. Elförbrukningen anges generellt som 1,4-2,5 kWh per mil för privata elbilar, förbrukningen kan dock vara högre eller lägre, speciellt snöiga och/eller kalla vinterdagar då snö ger ökat rullmotstånd och mycket energi åtgår till komfortvärme

Exempel på olika elbilars specificerade räckvidd:

Citroën C-zero: 150 km
Concept One: 600 km
Mitsubishi i-MiEV: 150 km
Nissan Leaf: 270 km (WLTP)
Smart electric drive: 140 km
Tesla Roadster: cirka 360 km
Volvo C30 Electric: 144 km
Tesla Model S, 90 kWh: upp till 550 km
BMW i3, 94ah: ca. 200 km (300 km med 34 hk Range Extender)
Tesla Model 3 upp till 560 km (WLTP)
KIA e-Niro upp till 485 km (WLTP)

Ladda elbilen

Hur lång tid det tar att ladda en elbil beror på batteriets storlek, laddnivå och ålder samt på laddeffekt. Laddeffekten i watt är högst eluttagets säkring i ampere multiplicerat med nätspänningen 230 Volt och med antalet faser, men begränsas av batteriladdarens kapacitet och inställning. Tiden i timmar för att ladda ett tomt batteri fullt är ungefär batteriets kapacitet i kilowatttimmar dividerat med laddeffekten i kilowatt.

Vid normalladdning, även kallat hemmaladdning, används den inbyggda laddaren i bilen vilket begränsar laddeffekten. Normalladdning är avsett för tider då bilen ändå inte används som under natten eller på jobbet. De flesta bilar har 6,6 kW enfasladdare (det vill säga de kräver mer än 30 amperes säkring i huset för att kunna utnyttjas fullt ut). Några bilmodeller har trefasladdare på upp emot 22 kW, det vill säga de drar upp till 33 ampere per fas. Den laddbox eller laddsladd som används kan också begränsa laddeffekten för att anpassa den till säkringen som huset är utrustat med. Med 10 ampere enfas tar det ungefär ett dygn att ladda ett tomt batteri på 50 kWh fullt, med 30 ampere enfas tar det 8 timmar, och med 33 ampere trefas tar det under 3 timmar. En tumregel är att räckvidden ökar med 1 kilometer per ampere nätström och fas i timmen. Exempelvis 10 ampere enfas ger ungefär 10 km ökad räckvidd för varje timmes laddning, och 30 ampere trefas ger 90 km räckvidd per laddningstimme.

Laddstationer och laddstolpar

Snabbladdning är likströmsladdning där en externladdare används som ger minst 22 kW men vanligast är att snabbladdarna ger mellan 50-150 kW. Snabbladdning används på laddstationer under längre resor där bilens räckvidd inte är tillräcklig. De flesta snabbladdare har en effekt på 50 kW (vilket kräver 1 timmes laddning för att nästan fylla ett tomt 50 kWh-batteri) och använder CHAdeMO- eller CCS-kontakter, men det finns även CCS-laddare som kan ge 150 kW [5] eller Teslas Supercharger [6] eller 120 kW genom en modifierad Typ 2-kontakt. Laddhastigheten vid snabbladdning är beroende av laddnivån i batteriet. Över 80% brukar de flesta bilar ladda långsammare vilket gör att det inte är rekommenderat att ladda mer än så under långfärd om färdtid är prioriterat, utan man kan spara tid på att istället stanna och ladda flera gånger.

En resa mellan Stockholm och Göteborg kan ta 5 timmar och 40 min, inklusive laddstopp på ungefär 50 minuter med 50 kW-laddning. Med en modern elbil med minst 40 kWh batterikapactet räcker ett laddstopp. Täta laddstopp möjliggörs av ett väl utbyggt snabbladdarnätverk . Snabbladdning kan dock innebära batteriförluster i form av hysteres och relaxation samt kortare batterilivslängd beroende på deras konstruktion. Många moderna elbilar är utrustade med aktiv vattenkylning av batterierna för att motverka de negativa effekterna av snabbladdning.

Bränder till följd av långvarig överbelastning av elsystemet har inträffat i fastigheter med gamla och felaktiga kabelförgreningar och kontakter. Elsäkerhetsverket rekommenderar därför att man i sin fasta bostad använder en separat laddbox istället för bilens inbyggda laddare, och anlitar ett registrerat elinstallationsföretag för att kontrollera och anpassa elsystemet och installera ett typ 2-kontaktdon, vilket förhinder i- och urkopping av laddboxen under laddning. Det är tillåtet att använda ett vanligt eluttag upp till 16 Ampere men då rekommenderas att laddningen begränsas till mellan 8 och 10 Ampere. Förlängningssladd avrådes.

Ett alternativ till att ladda bilarna som testats av olika företag är att byta ut hela batteripaketet mot ett laddat batteri vilket i så fall kan göras på tider ner mot 90 sekunder. Då få ville betala priset för utbytestjänsten vid Teslas försöksstation har detta koncept inte använts ytterligare.

Elbilens ekonomi

Den totala mil- eller årskostnaden för elbilar har varit avsevärt högre än för jämförbara konventionella bilar, exempelvis i Sverige 2014, men har sedan dess sjunkit och i vissa fall passerat fossilbilar (enligt branschen själva våren 2018). Laddkostnaden är avsevärt lägre än kostnaden för fossila bränslen per mil, men elbilar har i allmänhet ett högt inköpspris och har hittills tappat mer i andrahandsvärde per år, plus att de dyra batterierna måste bytas regelbundet. Inköpspriset utgörs till viss del av kostnaden för batteripaketet men påverkas också av de relativt små tillverkningsserierna. Det finns även elbilar vars inköpspris inte inkluderar batterierna, vilka i så fall hyrs med en fast månadskostnad, som visar att priset för batteriet utgör cirka en fjärdedel av bilens pris. Batteriernas livslängd, de flesta tillverkare ger 8 års garanti, avgör den långsiktiga kostnaden, genom påverkan av andrahandsvärdet eller kostnad för batteribyte. Men i framtiden förväntas batteriet hålla längre än bilen i bilar med aktiv kylning.

I Sveriges har elbilar tidigare varit befriade från fordonsskatt de första fem åren, och köparen av en ny elbil har kunnat få en generös supermiljöbilpremie. Sedan juli 2018 utgår istället en statlig bonus vid köp av miljöbil, och en förhöjd fordonsskatt (malus) har införts på fossilbilar de tre första åren. Förbud mot fossila bränslen i vissa miljözoner i städer förväntas försämra andrahandsvärdet av fossilbilar.

Flera svenska kommuner erbjuder elbilar gratis parkeringsplats och laddstationer med gratis el.

Att öka kapaciteten i en elanläggning för att möjliggöra snabbladdning kan vara kostsamt, men snabbladdning är inte nödvändigt i exempelvis ett hem.

Elbilarna har nästan inga slitdelar som kräver underhåll, något en konventionell bil har. Elbilens motor och motorrum har färre detaljer, och kräver därför mindre montagearbete än en fossilbil.

Komfort och prestanda hos elbilar

Elbilen är både snabbare, tystare, bekvämare och roligare att köra än motsvarande bil med förbränningsmotor, detta främst tack vare elmotorn. Elmotorn har högt vridmoment redan vid låga varvtal vilket gör att inga växlar behövs för att få till gång till full kraft, vilket resulterar i rekordsnabb accelerationstid från 0–100 km/h men även sportigt uppträdande i kurvor. Batteriet ger också bilen låg tyngdpunkt vilket ytterligare höjer körglädjen. Vill man istället glida fram erbjuder en elbil en tyst och nästan helt vibrationsfri gång, något som dock är riskabelt för fotgängare som kan vara ouppmärksamma.

Elbilens Miljö- och klimatpåverkan

Att ersätta fordon som drivs av förbränningsmotorer och fossila bränslen med elbilar kan minska åtminstone de lokala utsläppen av luftföroreningar, särskilt i städer, eftersom elbilar inte avger sotpartiklar, flyktiga organiska luftföroreningar, kolväten, kolmonoxid, ozon, bly och olika kväveoxider, och därmed kan förbättra luftkvaliteten i städer och minska cancerrisken. Elbilar kan även bidra till att jämna ut förbrukningen av elektricitet över dygnet genom att laddningen kan styras till tider då den totala elanvändningen är låg. Batterierna kan dock, beroende på batterityp, innehålla vissa miljöfarliga ämnen, varför de bör återvinnas på ett kontrollerat sätt när de förbrukats.

Dagens produktionsprocess av större batterier innefattar stor energikonsumption och batterierna har en begränsad livslängd. För att elbilar ska minska förbrukningen av fossila bränslen och därmed de globala utsläppen av koldioxid och andra föroreningar krävs således att bilarna inte har allt för stora batterier samt att både batteritillverkningen och laddningen av batterierna görs med fossilfri energi och sammantaget ger lägre utsläpp per mil än för motsvarande förbränningsmotorer i bilar. Flera batteritillverkare använder enbart förnyelsebar energi, men några tillverkare är inte transparenta kring tillverkningsprocessen och elenergi.

Vad gäller laddning så kommer majoriteten av elen i Sverige från icke fossila källor (främst vattenkraft och kärnkraft och en mindre del från andra förnybara källor), men så är det inte i alla länder. Renluftsfördelen behöver därför inte alltid vara global. Bristen på transparens hos vissa tillverkare gör att man inte alltid kan veta om utsläpp av luftföroreningar flyttas från bilen och från städer till produktionsanläggningar av batterier, råmaterial och el, samt återvinningsanläggningar, vilket av kritiker kallas elbilars långa avgasrör.

Miljöklassning och energiklassning

Miljöfordon är indelade i miljöklass 2000, 2005, 2006, 2008, EEV, hybrid och el.

EU:s energideklaration för bilar innefattar energimärkning av fordon baserat på verkningsgrad och utläpp i gram per kilometer. Generellt gäller att ett fordon med hög total verkningsgrad är mer miljövänligt än ett fordon med låg verkningsgrad. För att få förståelse för hela energikonsumtionen för ett fordon, så måste även framställningen av fordonet och bränslet, Oljeraffinaderi, tas med, vilket missas i tabell nedan.

Elbilens framtid

Elektricitet anses av många vara en av flera framtida ersättningar för fossilbränslen. I Norge står elbilar redan idag för halva nybilsförsäljningen, vilket visar att även ett glesbefolkat land med stora avstånd kan ersätta förbränningsmotorn med batterier.

Det pågår mycket forskning inom området, framför allt forskas det mycket inom området batterier med syfte att kunna öka främst räckvidden för elbilarna. Det mest avgörande för priserna är emellertid att få upp produktionsvolymerna.

En undersökning från SIKA visar att 50 procent av alla resor med bil i Sverige är kortare än 5 km, vilket innebär att de resorna kan genomföras med elbil eller elcykel.

Längre resor möjliggörs av att antalet laddningsplatser ökar successivt.

Elbil

BMW i3
Buddy
Chevrolet Bolt
Citroën Berlingo électrique
Citroën C-zero
General Motors EV1
Ford Focus Electric
Hyundai Ioniq Electric
Hyundai Kona Electric
Kewet
KIA e-Niro
Mitsubishi i-Miev[23]
Nissan Leaf
Nissan eNV200
Opel Ampera-e
Renault Clio electrique
Renault Zoe
Renault Kangoo electrique
Smart Fortwo electric drive
Volkswagen Golf Citystromer
Zbee
Tesla Roadster
Tesla Model S
Tesla Model X
Tesla Model 3
Toyota i-Road
Toyota COMS
Toyota Mirai (bränslecellsbil)