Gå til sidens hovedinnhold

Elbiler vil tidligst være klimavennlige rundt 2050

Per Eidsvig:

Stopp all unødvendig elektrifisering som elbiler frem til det er slutt på kullkraftbehovet.

Per Eidsvig er pensjonert fysiker.

Jeg har med stor glede fulgt Wahls «Folkeopplysningen», men denne gangen ble jeg skuffet - veldig skuffet. I hvert fall tilsynelatende har Wahl tidligere basert sine programmer på saklighet og fakta. Men i programmet om klima forlater han disse gode prinsippene:

Fremstillingen av den 20.000 år lange temperaturutviklingen har store mangler ved at de fjerner/ikke får frem de høyfrekvente temperatursvingningene i eldre tider. Det medfører at fremstillingen er usaklig og misvisende.

Programmet var preget av mange tvilsomme og helt udokumenterte påstander og tok mannen istedenfor ballen.

Ingen alternative muligheter for årsak til klimaendringene ble behandlet - og disse er det flere av.

Det er ikke kvantiteten av påstander og rapporter som gir sannheten, men kvaliteten. Man kan ikke stemme over hva som er korrekt.

Kort sagt: I dette programmet fremstår Wahl som en av vår tids yppersteprester fra heksejaktenes tid.

Kritikken av Wahl har relevans for resten av min kronikk på den måten at min kronikk viser hvordan man på en gjennomført saklig måte motbeviser den inngrodde myten om at elbiler reduserer det globale CO2- utslippet. Men det må innrømmes: Temaet jeg behandler er mye, mye enklere enn Wahls tema. Kanskje burde han derfor latt være å ta opp et så komplisert tema - eller brukt minst ti programmer i stedet for ett? Men Wahl er velkommen til å ta opp mitt tema i «Folkeopplysningen» - det er det stort behov for.

Jeg har utdannelse i teknisk fysikk ved det som på den tiden het NTH, idag NTNU. Der lærte vi litt om det meste, først en grunnvoll fra matematikk, kjemi og fysikk gjennom elektronikk og litt data- og digitalteknikk, til både generelle og også mer spesielle og til dels avanserte teoretiske fysikkfag. I hvert fall etter den tidens målestokk - jeg tok min utdannelse ikke mange år etter at Albert Einstein døde.

Forholdet mellom globalt CO2-avtrykk for elbiler og fossilbiler

Styrket av å finne en meningsfelle gikk jeg på ny inn i problematikken og kom etter noen innlegg i Dagsavisen og litt tid frem til det jeg kaller et uimotsigelig bevis, og en formel som viser forholdet mellom globalt CO2-utslipp for like tunge elbiler og fossilbiler:

(1) CO2el/CO2fossil = FCO2 * Vf/(Ve*Vk)

I denne formelen er Vf, Ve og Vk virkningsgraden for henholdsvis fossilbiler, elbiler og kullkraftverk. Realistiske verdier for disse virkningsgradene er henholdsvis 0.3, 0.7 og 0.3.

FCO2 = 1.4 er forholdet mellom utslipp av CO2 fra kull og olje for lik mengde produsert energi.

Tabell 1, CO2 utslipp pr produsert kWh. Kilde: https://snl.no/kull::

kg CO2 utslipp pr produsert kWh:

Naturgass: 0.207

Olje: 0.270

Kull: 0.386

Setter en inn disse verdiene for virkningsgradene og FCO2 i (1) får en at CO2el/CO2fossil = 2, m.a.o. en elbil medfører ca dobbelt så stort CO2 utslipp som en like tung fossilbil.

Dette presenterte jeg i Dagsavisen16/5-2018: Her fikk jeg ikke lov å benytte det enkleste og mest konkrete verktøyet: Matematikk. Istedet måtte jeg verbalisere matematikken. Selv om jeg egentlig var fornøyd med min innsats i verbaliseringen, ble resultatet som antydet over: Litt diffust og abstrakt. I Nettavisen er de mer storsinnet i så måte, men også de forlanger en verbalisert utgave av bevisførselen. Jeg har her valgt å fremstille beviset slik at matematikken og verbaliseringen av den går hånd i hånd:

Matematisk og verbalt bevis for formelen

Først må vi påvise at det europeiske energimarkedet fungerer slik at beregninger av CO2 utslipp for all elektrifisering må baseres på kullkraft. Dette gjorde jeg i mitt første innlegg i Dagsavisen 19/3-2018:

Så selve beviset:

Noen definisjoner og sammenhenger:

Energi tilført fossilbil: Eft (Fossilbilens energiforbruk.)

Effektiv energi for fossilbil: Efe (Energi som brukes til fremdrift for fossilbil.)

Energi tilført elbil: Eet (Elbilens energiforbruk)

Effektiv energi for elbil: Eee (Energi som brukes til fremdrift for elbil.)

Energi tilført kraftverk: Ekt (Energi tilført kullkraftverk)

Energi fra kraftverk: Eke (Elektrisk energi ut fra kulllkraftverk.)

(A) Virkningsgrad for fossilbiler: 2) Vf = Efe/Eft = ca. 0.3

Reell virkningsgrad for elbiler: 3) Ver=Ve*Vk (P.g.a. kullkraft.) = 0.7 * 0.3 = ca. 0.21

Virkningsgrad for kullkraftverk: 4) Vk = Eke/Ekt = ca 0.3

Dette er bare definisjonen av virkningsgradene. For elbiler må en multiplisere med virkningsgraden for kullkraftverket fordi det er proporsjonalitet mellom hvor mye strøm elbilen bruker og hvor mye CO2 kullkraftverket slipper ut.

(B) Fossilbilens energiforbruk er lik: 5) Eft = Efe/Vf

Elbilens energiforbruk inklusive produksjon av kullkraften er lik: 6) Eet = Eee/(Ve*Vk)

Dette viser, som følge av (A), at energien alle biler bruker er omvendt proporsjonal med de respektive virkningsgradene.

(C) Energien som går med til fremdrift for like tunge elbiler og fossilbiler biler er omtrent lik:

(7) Efe = Eee = E

Dette avhenger bare av faktorer som aerodynamikk, rullemotstand og friksjon i kraftoverføringen fra motor til hjul. Dette er omtrent likt for alle biler og avhenger mer av den spesifikke modellen enn av om kraften kommer fra elektrisitet eller bensin/dielsolje.

Totalt sett kommer også oppvarming av kupeen inn her, men den ser vi i denne omgang bort fra.

Forholdet mellom energiforbruket for elbiler og fossilbiler finner vi da når vi setter inn fra 5), 6) og 7): Energiforhold: 8) Eet/Eft = (E/(Ve*Vk)) / (E/Vf) = Vf/(Ve*Vk)

Den like store energien E forkortes og vi står igjen med det enkle uttrykket som sier at forholdet mellom energiforbruket er omvendt proporsjonalt med de reelle virkningsgradene. Det kan man egentlig tenke seg til uten å bruke matematikk.

Forholdet mellom CO2 utslippene vil være proporsjonalt med hvor mye CO2 som slippes ut pr. energienhet for kull og olje, altså må man multiplisere med: FCO2

9) CO2el/CO2fossil = FCO2 * Vf/(Ve*Vk)

Formel 9) gjelder også for andre former for elektrifisering som f.eks. elektrifisering av oljeplattformene. Vf vil da være virkningsgraden for olje/gass drevne prosesser mens Ve er virkningsgraden for den tilsvarende elektrifiserte prosessen.

Formelen 9) er udiskuterbar, det som kan diskuteres er størrelsen på virkningsgradene. Dersom en benytter verdiene jeg har angitt over, og som jeg valgte etter et nettstudium, vil CO2el/CO2fossil være lik 2. Som nevnt over må en for elbiler inkludere energi til oppvarming av kupeen, derfor en den satt til 0.7 - som er en realistisk verdi i Norge.

Konkret og enklere sammenligning

Selv om både beviset og formelen (9) over er enkle, tar jeg med et konkret eksempel som er enda enklere å forstå:

Tabellen under viser forbruk av energi og globalt utslipp av CO2 for en elbil og en fossilbil som begge bruker 1 kWh til fremdrift: A: Den energien som brukes av bilen, B: energien som brukes for å produsere strømmen til elbilen og C: Det globale CO2 utslippet. Ved beregningene er det benyttet de samme virkningsgradene som over. Det eneste som kan diskuteres her er størrelsen på virkningsgradene. Resten er beregninger basert på enkel, uimotsigelig fysikk.

Ved beregning av A: Energi brukt av bilene, dividerer vi energien til hjulene med respektiv virkningsgrad. Ved beregning av B: Energi brukt av kullkraftverk, dividerer man energien som brukes av bilen med kullkraftverkets virkningsgrad. Ved beregning av C: Globalt CO2 utslipp benyttes Tabell 1 over for å finne hvor mye CO2 den totale brukte energien for de respektive bilene slipper ut.

Når blir elbilene klimavennlige, og når bør en starte utskiftingen av fossilbiler med elbiler?

Dersom kullkraften erstattes med gasskraft (ca 2050?) blir FCO2 nesten halvert til ca. 0.77. Om en antar at virkningsgraden for et gasskraftverk er 0.55 viser formelen (9) at CO2el/CO2fossil reduseres fra ca 2 til 0.6, altså redusert med en faktor på ca 0.3.

Det bør derfor være en prioritert oppgave å øke gasskraftproduksjonen samtidig som en selvsagt også øker produksjon av fornybar energi så hurtig som mulig. Fig. 1 under indikerer at gasskraft høyst sannsynlig kan gi et vesentlig bidrag til å forkorte kullkraftens levetid, men Andreas Wahl´s Folkeopplysning gir gode indikasjoner på at det beste vil være en intensivert utbygging av kjernekraft.

Elbiler vil ikke være klimavennlige før marginalenergien kullkraft er erstattet av gass- eller atomkraft. Realistisk vurdert er det sannsynlig at det tar minst 10 år å skifte ut hele bilparken. Enkle vurderinger viser at for å minimalisere CO2-utslippet, bør man starte med å erstatte fossilbiler med elbiler omtrent når kullkraften kan fases ut.

Fig. 1:

Hva bør gjøres?

Politikere, klimaorganisasjoner, presse (og forsåvidt alle vi andre også) må prioritere klima høyere enn egen prestisje. Prestisjen får nok en alvorlig knekk uansett hva de gjør, men knekken kan nok reduseres dersom de innrømmer sine feiltagelser. Som det er idag er disse gruppene sine egne verste fiender siden de ikke innser realitetene vedrørende elbilers (og andre elektrifiseringers) globale CO2 avtrykk. Jeg har utfordret klima- og miljø dep i dette spørsmålet, men svaret jeg fikk der var preget av manglende kompetanse og baserte seg i stor grad på at klimakvotene skal løse problemene. En utfordring til klimaorganisasjonene utløste ikke et eneste svar. Jeg sendte en email om dette til samtlige stortingsrepresentanter. Ikke en eneste av disse ga svar som indikerte at de forsto problemet.

Stoppe all unødvendig elektrifisering som f.eks. elbiler, elektrifisering av oljeplattformer og den meningsløse bruk av elektrisk energi til bitcoin beregninger, frem til det er slutt på kullkraftbehovet. Siden kullkraft idag er den billigste energien, kan det nok ta lenger tid enn man håper og tror. Forskning og utvikling av hensiktsmessige lavutslipps utstyr til transport og annet bør imidlertid intensiveres noe før dette, slik at man er klar for skiftet. (Bruken av begrepet «nullutslippskjøretøy» viser idag ikke annet enn brukerens manglende forståelse av problemkomplekset.)

Mange setter sin lit til at EUs klimakvoteprogram skal løse disse problemene. Det er en naiv og overoptimistisk tankegang. Denne kvoten er idag ca 2 øre/kWh og det motiverer neppe noen til å redusere den billige kullkraften. Bruk av kullkraft er idag forøvrig relativt stabil, se fig 1. Men selv om klimakvotene økes drastisk, er det svært lite sannsynlig at energibehovet kan dekkes uten bruk av kullkraft før tidligst ca. 2050. Selv med høy motivasjon vil det ta lang tid å fjerne behovet for kullkraft - det er enorme mengder energi som skal erstattes.

Hydrogenbiler kan være et bedre alternativ enn elbiler. (Selv om avfallsproduktet fra disse er vanndamp som også er en klimagass, med klimaeffekt på ca 1/10 av CO2s, og siden det er ca. 30 ganger mer vanndamp enn CO2 i atmosfæren, står vanndamp for ca. 75 prosent av jordas drivhuseffekt.) Hydrogenbiler slipper de store miljøproblemene knyttet til produksjon av batterier, men det springende spørsmålet er likevel den samlede klimaeffekten for en hydrogenbil i forhold til en elbil. Jeg utfordrer personer som har kompetanse på dette til å bidra i diskusjonen, slik at vi kan få en sammenligning av reelt klima avtrykk for elbiler og hydrogenbiler.

Reklame

Her kan du levere Vikinglotto