Batterier produsert med skitten kullkraft gjør elbilen mindre klimavennlig. Men hvor mye mindre? Regnestykket er ikke så dystert som kritikere av elbilen vil ha det til, og tallene blir stadig grønnere.

Hvor skitne er elbilens batterier?

Spør en forsker:

Er elbilens grønne navn og rykte i fare? Både ja og nei. Mest nei. Vi regner på det.

4.12 2017 05:00

En av våre lesere peker mot en artikkel i svenske Teknikens Värld. Den er stygg lesning for elbil-entusiaster.

Produksjonen av batterier slipper alene ut så mye karbondioksid at en fossilbil kan kjøre mellom 50 000 og 150 00 kilometer innenfor samme utslipp, sier artikkelen.

– Er dette riktig? spør vår leser.

Utslipp fra produksjon til skroting

– Ja, må bli det første svaret. Regnestykkene til Teknikens Värld er riktige hvis vi kan stole på tallgrunnlaget. Det kommer fra en rapport laget av IVL Svenska Miljöinstitutet, utgitt mai 2017.

Regnestykkene i Teknikens Värld er ikke feil, men de gir ikke hele bildet.

Utslipp under kjøring er noe annet enn utslipp fra produksjon av bilen. Regnestykkene mangler også utslipp fra produksjon av drivstoff.

Oljeselskapene borer etter olje, raffinerer oljen til bensin eller diesel og kjører det ut til bensinstasjonene. Da slipper de ut klimagasser.

Elbilene går ikke fri, de heller. Kraftselskapene slipper ut klimagasser når de lager elektrisitet og overfører den gjennom høyspentledninger ut til ladestasjonene. 

Vi må altså se på alle utslippene sammenlagt – fra produksjon til skroting.

Da smører vi utslippene fra bilproduksjon, drivstoffproduksjon og kjøring ut over hele levetida til batteriet. Og hva blir resultatet?

Elbilen kjører på grønt

Elbilen slipper i de fleste tilfelle ut mindre klimagasser enn fossilbilen per kilometer.


Linda Ager-Wick Ellingsen (Foto:NTNU)

– Elbiler kan absolutt ha en klimafordel, bekrefter Linda Ager-Wick Ellingsen overfor forskning.no

Ellingsen er forsker ved program for industriell økologi og institutt for energi- og prosessteknikk på NTNU. Hun og kollegene hennes har laget en studie som ble publisert etter den svenske rapporten, i august 2017.

Den har også med energiforbruk og utslipp fra batteriprodusentene selv, ikke bare mer usikre data fra eldre forskningsrapporter.

– Det er ganske god enighet mellom studiene som er basert på industridata, kommenterer Ellingsen.

Disse studiene viser at utslipp fra produksjonen ligger i det lavere sjiktet av anslagene fra den svenske rapporten,

Med alle forbehold og slingringsmonn er trenden altså klar. Og trenden går i riktig retning for elbilen. Den kjører mer og mer på grønt.

Likevel – elbilen har fortsatt en vei å gå. Batteriproduksjonen kan bli enda grønnere. Hvordan? På flere måter.

Grønn strøm gir størst utslag


Tusenvis av sylindriske litium-ion-battericeller som denne brukes i Tesla elbiler. (Foto: RudolfSimon, CC-BY-SA 3.0)

Den første og viktigste måten er å lage batteriene med grønn strøm, viser både den svenske og den norske rapporten.

Batteriproduksjon krever nemlig mye strøm. I dag lages de fleste batterier i Asia, hvor arbeidskraften er billig. Her er strømmen ennå skitten – ofte laget på kullkraftverk.

Utvinning av råstoff – som litium, kobber, nikkel og kobolt bidrar forholdsvis lite til utslippene, ifølge den svenske rapporten.

Riktignok er det både andre miljøproblemer og dårlige arbeidsforhold i gruvene, men for klimaet er selve batteriproduksjonen hovedproblemet – og kimen til løsning.

Gigafactory

Tesla og Panasonics Gigafactory 1 i Nevadas ørken viser en ny og grønnere vei. Her kan solceller, vindkraft og jordvarme levere strømmen.

Gigafactory 1 skal levere rundt halvparten av alle elbilbatterier som lages i hele verden allerede i 2018. En europeisk Gigafactory er også under planlegging.

– Med fornybar energi vil utslippene bortimot halveres, sier Ellingsen.

Grunnen til at de ikke blir helt borte, er at noen batterideler og materialer hentes inn fra andre steder der produksjonen ennå gir utslipp.

– Det krever for eksempel energi å produsere stål og aluminium. Det er høyt forbruk av energi i andre prosesser, men ikke så høyt som i produksjon av battericellene, understreker Ellingsen.

Asia følger etter i dette grønne skiftet. Strømmen blir gradvis grønnere i mange land.

Batteriproduksjonen blir grønnere. Det samme gjør selve kjøringen med elbil. De samme kraftverkene kan jo lage strøm til både batteriprodusenter og ladestasjoner.


Gigafactory 1 i Nevada produserer batterier for Teslas nye elbil Model 3. Den er drevet med utelukkende fornybar energi. Bildet ble tatt i august 2017. (Foto: Planet Labs, Inc., CC-BY-SA 4.0 INT.)

Gjenvinning av batterier

Den andre måten å gjøre batterier grønnere på er å gjenvinne materialer. Her går også Tesla og Panasonic – verdens største produsent av elbilbatterier – foran. Alle batterier fra Gigafactory skal gjenvinnes. Hvor stor klimagevinst gir gjenvinning?

Her er rapportene mer usikre. Gjenvinning i stor skala er ennå framtidsmusikk. Gjenvinningen vil også kreve energi og lage klimautslipp.

Begge rapportene sier likevel at gjenvinning kan gi en netto klimagevinst.

Varer over en halv million kilometer

Den tredje måten er å øke holdbarheten til batteriene. Jo flere kilometer de går før skroting, desto flere kilometer kan utslippene fra produksjonen fordeles på.

Denne utviklingen er allerede i gang. Batteripakken i en Tesla Model S skal ha rundt 80 prosent av kapasiteten etter en halv million kilometer – eller mer. Dette viser en beregning basert på data fra Tesla-brukere.

Med slike rekkevidder bør resten av elbilen kunne følge opp. Det burde den klare. Elektromotoren roterer jevnt.

Jevn rotasjon gir større slitestyrke enn når ventiler, stag og stempler danser opp og ned i en fossilmotor, orkestrert av registerreim og kamaksel og drevet av eksplosjoner i sylindrene.

Lettere batterier


Batterier installeres i en Mitsubishi iMiEV i Japan. (Foto: DOETDOET, CC-BY 2.0)

Den fjerde måten er å gjøre batteriene lettere. Dagens batteripakker gjør nemlig elbiler tyngre enn bensinbiler.

Tyngre biler krever mer energi under kjøring. I noen tilfeller får elbiler denne energien delvis fra fossile kraftverk.

Dette handler ikke direkte om klimautslipp fra batteriproduksjon. Likevel – flere kilder spår en dobling av energitettheten til batteriene – altså en halvering av vekten – i løpet av de neste ti årene.

Produksjon av slike lettere batterier vil altså indirekte bidra til lavere karbonutslipp –under kjøring. Disse utslippene vil også bli enda mindre når ladestrømmen blir grønnere.

Gammel og velprøvd mot ny og grønn

Bunnlinja etter alle disse betraktningene er at fossilbilen er moden teknologi. Den nærmer seg yttergrensene for forbedringer, selv om den også kan bli grønnere.

En fagartikkel fra Massachusetts Institute of Technology – MIT – anslår at forbruk av drivstoff – og dermed klimautslipp under kjøring med fossilbiler – kan reduseres ytterligere med 40 prosent i 2050.

Likevel – fossilmotoren vil aldri komme ned i null. Den må uansett fyre av bensin eller diesel i sylindrene.

Elbilen i moderne form er ny teknologi, ennå i startgropa. Den har store utviklingsmuligheter.

Allerede nå er elbilen grønnere fra fabrikk til skroting, selv med dagens begrensninger. Hvordan har vi regnet oss fram til dette?


Solbergfoss kraftverk er ett av mange som sikrer Norge en av de grønneste strømforsyningene i verden. (Foto: Atluxity, CC-BY-SA 4.0)

Enkel utregning

Vi bruker tall fra rapportene til NTNU og IVL Svenska Miljöinstitutet, supplert med en rapport fra Vestlandsforskning.

Den er riktignok fra 2010, men gir tall for utslipp av klimagasser fra produksjon og transport av fossilt drivstoff – bensin og diesel.

Utregningen er enkel. Utslipp fra produksjon og resirkulering av batteriet fordeles på levetida i kilometer.

Så legges klimautslipp fra produksjon av ladestrøm per kilometer til.

For fossilbilen summeres utslipp fra produksjon av drivstoff og utslipp under kjøring – per kilometer.

Andre utslipp – for eksempel fra produksjon av bilkarosseri og dekk eller vedlikehold av veier– holdes utenfor. De regnes like for fossilbiler og elbiler. Dette er en forenkling som skal gi en rask pekepinn.

Nedenfor kan du leke deg med tall og se resultatet – grønt på hvitt. Her har vi gjort tre typiske utregninger.

De er basert CO2-utslippene fra produksjon av norsk ladestrøm – rundt 15 gram klimagasser per kilowattime – og Ellingsens anslag for utslipp ved batteriproduksjon – 150 kg klimagasser per kilowattime batterikapasitet.

To søte små biler

Først sammenligner vi en liten drivstoffgjerrig bensinbil – Toyota Aygo VVTI x, 95 gram CO2 per kilometer –  med en tilsvarende liten elbil, Renault Zoe med batteri på 41 kWt med rekkevidde 200 000 kilometer.

Resultat: Bensinbilen slipper ut 120 gram per kilometer. Renault Zoe bare 38 gram per kilometer.


Toyota Aygo mot Renault Zoe (t.h.) (Foto: Norbert Aepli, Switzerland, CC-BY-SA/Grey Geezer)

Luksusklassen

Så skalerer vi opp. Vi går for en Mercedes-Benz C-klasse Saloon C 63 AMG som akselererer fra 0 til 100 på litt over fire sekunder – 192 gram CO2 per kilometer.

Den eneste elbilen som måler seg med slik luksus, er kraftigste Tesla Model S, som har et batteri på 100 kWt og anslått levetid 200 000 kilometer.

Mercedes-Benz C-klasse finnes riktignok i mange grønnere utgaver, men da med dårligere akselerasjon enn Tesla.

Resultat: Mercedes 217 gram per kilometer. Tesla – 91 gram per kilometer.

Hvis vi øker batteriets levetid til 500 000 kilometer – som brukerundersøkelser ser ut til å bekrefte, faller Tesla til 39 gram per kilometer.

Med skitten tysk strøm, men tatt hensyn til grønn batteriproduksjon og resirkulering på Gigafactory 1, er Tesla fortsatt lavere – 135 gram CO2 per kilometer.


Mercedes-Benz C-klasse mot Tesla Model S. Nb: Bilen til venstre er en Mercedes-Benz_C_220_BlueTEC_Exclusive_(W_205) med lavere utslipp, ikke samme modell som beskrevet i teksten. (Foto: M93, CC-BY-SA 3.0 Germany/Mariordo, CC-BY-SA 4.0)

Slem sammenligning

Den siste sammenligningen er villet slem mot elbilen. Vi har sammenlignet lille Toyota Aygo med kraftigste Tesla Model S.

For å være ekstra slemme, har vi regnet med at batteriet til Tesla bare holder i 200 000 kilometer, og ser bort fra grønn batteriproduksjon på Gigafactory 1.

Resultat: Toyota Aygo som før – 120 gram per kilometer. Tesla: 91 gram per kilometer.

For balansens skyld: Med skitten tysk strømmiks slipper Tesla ut 200 gram per kilometer med denne utregningen.

Tyskland er imidlertid i en spesiell situasjon. Landet er avhengig av kull etter å ha lagt ned sine kjernekraftverk, men er midt i et grønt skifte.

– Med denne sammenligningen ser du jo også at uansett om man kjører fossil eller elektrisk bil, så er det bedre å kjøre liten fremfor stor bil, kommenterer Ellingsen.

Grønt forsprang

Så, helt til slutt – tilbake til spørsmålet i overskriften: Hvor skitne er elbilens batterier?

Svaret blir: Ganske, fordi de har vært produsert i land med skitten strøm. Likevel, med renere strøm vil både batteriene og ladestrømmen til elbilen bli renere.

Allerede nå har elbilen et grønt forsprang foran fossilbiler. Dette forspranget vil altså bli større og større.

Elbilens virkelig skitne sider

Elbilene har likevel andre miljøproblem å slite med. Produksjon av mineraler for batterier gir også andre utslipp enn klimagasser.

På grunn av disse utslippene kan elbiler forårsake mer forsuring og tilføre økosystemene giftstoffer på land og i vann.

Slike miljøproblemer kan likevel reduseres ved å gjenvinne disse mineralene.

– I Europa har vi strenge regler for gjenvinning av bilbatterier. Fire bedrifter resirkulerer litium-ion-batterier i Europa. To av dem er ganske store, opplyser Ellingsen.

Her kan du selv leke deg med tall. Sjekk lenkene nedenfor for å finne passende tall for rekkevidden til elbiler og klimagassutslipp fra strømproduksjon i forskjellige europeiske land. Du kan også laste ned regnearket som er utgangspunktet for grafikken over. Dette er løse anslag, ikke nøyaktige tall! Produksjon av karosseri, dekk og andre deler som er felles for elbiler og fossilbiler er ikke regnet med.

Referanser og lenker:

Mia Romare, Lisbeth Dahllöf: The Life Cycle Energy  Consumption and  Greenhouse Gas Emissions from Lithium-Ion Batteries, IVL Svenska Miljöinstitutet, mai 2017.

Linda Ager-Wick Ellingsen, Christine Roxanne Hung, Anders Hammer Strømman: Identifying key assumptions and differences in life cycle assessment studies of lithium-ion traction batteries with focus on greenhouse gas emissions, Transport Research Part  D: Transport and Environment, Vol 55 August 2017, PP 82-90, sammendrag.

Marco Miotti m.fl: Personal Vehicles Evaluated against Climate Change Mitigation Targets, Environmental Science&Technology, 27.9.2016, 50(20), pp 10795-10804, doi. 10.1021/acs.est.6b00177.

Elbilars batterier påverkar klimatet kraftigt, artikkel i Teknikens Värld.

Tesla Model S battery degradation data, blogginnlegg fra Maarten Steinbuch, professor ved Eindhoven University of Technology.

Transport, energi og miljø. Sluttrapport. Morten Simonsen, Vestlandsforskning 2010.

Hvor mye CO2 slipper fossilbilen ut av eksosrøret per kilometer? Sjekk din modell her!

Hvor mye utslipp fører elektrisk kraftproduksjon til? Oversikt med kart fra nettstedet Energi og klima.

Rekkevidde på dagens elbiler, interaktivt diagram fra Norsk elbilforening som viser oppgitt NEDC-rekkevidde samt maksimal og minimal demonstrert rekkevidde.

forskning.no ønsker en åpen og saklig debatt. Vi forbeholder oss retten til å fjerne innlegg. Du må bruke ditt fulle navn. Vis regler

Regler for leserkommentarer på forskning.no:

  1. Diskuter sak, ikke person. Det er ikke tillatt å trakassere navngitte personer eller andre debattanter.
  2. Rasistiske og andre diskriminerende innlegg vil bli fjernet.
  3. Vi anbefaler at du skriver kort.
  4. forskning.no har redaktøraransvar for alt som publiseres, men den enkelte kommentator er også personlig ansvarlig for innholdet i innlegget.
  5. Publisering av opphavsrettsbeskyttet materiale er ikke tillatt. Du kan sitere korte utdrag av andre tekster eller artikler, men husk kildehenvisning.
  6. Alle innlegg blir kontrollert etter at de er lagt inn.
  7. Du kan selv melde inn innlegg som du mener er upassende.
  8. Du må bruke fullt navn. Anonyme innlegg vil bli slettet.