Elbussar i kollektivtrafiken

Publicerad: 2021-06-24

Infrastruktur och fordon. Genomgång av fördelar och nackdelar med att äga depå.

Elbussar och utsläpp

I en forskningsrapport från Chalmers beskrivs att bedömningen av klimatnyttan för införande av elbussar kan göras på olika sätt. Antingen är det fokus på bussens utsläpp vid drift eller kan hela kedjan från vagga till grav vägas in.

Att bara titta på utsläppen under driftsfasen (TTW) kan vara missvisande eftersom klimatutsläpp till stor del sker även vid tillverkning av fordon och batteri. Tillverkningen av ny infrastruktur för laddning är också en del som ger utsläpp.

Även vilken elektricitet som används i laddningsbara bussar har betydelse för klimatpåverkan. Om elektriciteten har sitt ursprung i fossila källor minskar klimatnyttan med införandet av laddningsbara bussar. Dock kan införande av eldrift ses som sekundärt positivt i den bemärkelsen att andra förnybara drivmedel blir tillgängliga för andra aktörer i samhället.

Lagar och regler som påverkar elbussar

Bygglov

Om ett eventuellt bygglov kommer att behövas eller ej, bedöms från fall till fall. Ifall det finns mark, en detaljplan avsedd för ändamålet, nätet ej behöver förstärkas eller transformator anläggas i området och att området primärt skall användas till laddning av bussar, så skall det inte ta speciellt lång tid att få ett tillstånd. I så fall kan beslut tas liknande det som tas för parkeringsplatser, vilket blir max 6 veckor. Det bygger också på att beslutet inte blir överklagat.

Själva pantografen kräver inte bygglov. En pantograf innebär dock en relativt snabbladdning längs med busslinjen, varför en förstärkning av inmatningen kan behöva göras eller stadsmiljön förändras på annat sätt – och i så fall behövs yttranden komma in från elnät, skyddsavstånd behöver bedömas och kanske en transformator anläggas.

En pantograf är en arm i form av en saxbygel som lyfts upp från taket (eller skjuts ut underifrån) och läggs mot en fast laddstation där ström överförs. Används vanligtvis för spårvagnar och nu också elbussar.

Effektbrist

Effektbrist på el uppstår när efterfrågan är större än tillgången. En situation med omfattande elbrist har aldrig uppstått i Sverige under modern tid. Grunden för att undvika effektbrist är att marknadens aktörer handlar i balans (Energimyndigheten 2020). Svenska kraftnät har om balansen inte kan upprätthållas, ett antal tekniska och kommersiella mekanismer till sitt förfogande för att upprätthålla balans i elsystemet (Energimyndigheten 2020). Ett sådant exempel är effektreserven. Som en sista utväg kan Svenska Kraftnät beordra elnätsföretagen att koppla bort användare.

Lokal kapacitetsbrist

Kapacitetsbrist innebär att elnätet inte är tillräckligt dimensionerat för att kunna mata ut den el som kunderna efterfrågar i det lokala elnätet. För att vi ska klara en omställning till ett fossilfritt och hållbart samhälle är en förutsättning att det finns tillräcklig kapacitet för ytterligare effektuttag.

Laddinfrastrukturens utformning

En av de viktigaste aspekterna vid inköp av elbussar är hur laddinfrastruktur ska utformas. Det finns tre huvudsakliga alternativ: depåladdning, tilläggsladdning och elvägssystem.

Vid depåladdning laddas bussarna i en central depå, långsamt och under lång tid, i regel över natten. Detta kräver bussar med stora batterier och hög kapacitet, för att täcka energibehovet för drift under en hel dag.

Vid tilläggsladdning laddas bussarna under trafik, antingen vid ändhållplatserna eller vid hållplatser längs med busslinjen. Tilläggsladdning innebär att batterikapaciteten, och därmed storleken, minskas jämfört med depåladdning. Samtidigt ökar dock laddeffekten.

Vid elvägssystem tillförs el till bussarna kontinuerligt under färd. Fördelen med elvägssystem är att man undviker tid för laddning samt att krav på batterikapacitet minskar. Nackdelen är att systemet är mindre flexibelt och dyrt att bygga ut.

Läs mer om laddinfrastruktur, tekniker och koncept.

Vad behöver byggas ut i form av infrastruktur?

Det finns kapacitet idag för att etablera laddplatser på de depåer som finns idag för kollektivtrafiken. Beroende var någonstans depån, pantografen eller snabbladdaren skall lokaliseras är infrastrukturen mer eller mindre utbyggd i förväg. Därmed finns även specifika förutsättningar just på den platsen, vilken behöver tas i beaktande för att utröna ifall den specificerade etableringen eller installationen kan kopplas in på befintligt nät.

Den infrastruktur som behöver byggas kan kopplas till de val som görs i upphandlingen, till exempel ifall mark och depå ägs av upphandlande transportör eller om den ägs av regionen. Likaså kommer vald batterikapacitet och laddinfrastruktur påverka vilken infrastruktur som behöver anläggas.

Vem tar kostnaderna?

Oavsett ifall depån ägs av kommunen, regionen, länstrafiken eller transportoperatören så kommer kostnaderna som uppkommer i samband med etableringen förr eller senare betalas av länstrafiken och till slut även slutkunden - ifall inte kollektivtrafiken subventioneras från något annat håll.

Ifall regionen själv äger marken där depån står går det att sprida ut investeringskostnaderna på fler upphandlingsperioder, liksom den engångskostnad som uppstår för ev. ökad kapacitet på nätet. Depån går att placera strategiskt, i närheten till linjer och därmed kan tomkörningar minimeras. Ifall transportören istället äger marken finns inte dessa möjligheter, men då står transportören däremot för hela infrastrukturen.

Fördel eller nackdel att äga depå ?

I ett transporteffektivt samhälle kan en strategiskt placerad depå vara av största vikt. Elförsörjning till depå kan dessutom ta lång tid att få tillstånd. En fördel med att äga depå är i områden som är tätbebyggda med höga markpriser. Ifall en enstaka aktör har tillgång till mark och infrastruktur medan andra budgivare inte har samma möjligheter, skulle en snedvriden konkurrens kunna uppkomma på marknaden. Detta gäller primärt vid el-laddning då infrastruktur i form av elförsörjning kan vara en kritisk parameter för var en depå kan anläggas.

Fördelar med att äga depå

Kan placeras strategiskt, närhet till linjer och minimera tomkörningar
Ger inga fördelar till vinnande anbud i kommande upphandlingar
Sprida ut investeringskostnaden på fler upphandlingsperioder
Engångskostnad för ev. ökad kapacitet på nätet

Faktorer som påverkar tillgång på elbussar

Vilka faktorer som påverkar vad det kostar att ha elbussar inom kollektivtrafiken är både priset för elbussarna och drivmedlet, det vill säga elpriset. Idag gynnas elbussen, av elbusspremien.

Kostnaden för en helelektriskbuss är omkring 1,5 – 2 gånger priset på en dieselbuss. Priset på en elbuss styrs till stor del av storleken på batteripaketet och på vilken typ av batterikemi som batteriet är uppbyggt av.

Snabbladdade (ändhållplatsladdade) bussar har mindre batterier men mer komplex batterikemi.

Räckvidden är svårt att uppskatta för de olika alternativen då det är många parametrar som spelar in. Bland annat hur tungt lastad bussen är, körsträckan, däck och batteriets storlek.

Sträckan som bussen klarar är direkt kopplad till storleken på batteriet. Valen mellan snabbladdning och depåladdning kan sammanfattas som en fråga om tid för laddning och därmed kostnad för en busschaufför som väntar eller kostnad för en tyngre buss med fler batterier. Dessutom spelar systemets flexibilitet in i hög grad.

Förarkostnaden står för mellan 50–60 % av kostnaderna. Det gör att det är dyrt att ha en förare som står och väntar på att bussen ska laddas, om man istället kan köra hela arbetspasset innan bussen behöver laddas.

När man planerar för elbussar är det väldigt viktigt hur planeringen ser ut (hur bussen ska rulla, hur många kilometer etc.).

Alla tillverkare trycker på att elbussar inte rakt ut kan jämföras med dieselbussar. Systemet är mer komplext och behöver optimeras utifrån laddstrategi och batterikapacitet. Det påverkar också om det bästa alternativet är depåladdning eller ändhållplatsladdning.

Mindre batterier ger mindre miljöpåverkan, genom att styra mot ändhållplatsladdning kan huvudmännen påverka storleken på batterier.

Det som påverkar hur länge ett batteri håller beror på genomströmningen av energi. Antalet laddningar och djupet på laddningarna är också parametrar som påverkar. De flesta tror att ett batteri klarar 8–10 år. Men ingen av tillverkarna vågar troligtvis garantera en så lång livslängd, vilket gör att batteriet troligtvis måste bytas ut under avtalstiden för kollektivtrafiken. Ett batteribyte är en stor kostnad och idag byts hela paketet, men i framtiden kanske enstaka celler kan bytas ut.

Utvecklingen på batterier har gått snabbt de senaste åren. Priset per cell har ungefär halverats vartannat år (pris/kWh). Priset på själva batteripaketet har dock varit relativt konstant vilket beror på att tillverkarna har valt att ta in fler celler som ger mer energi för samma kostnad. Batterikostnaderna är en stor del av kostnaderna och ju mer bussarna kan optimeras för att hålla nere storleken ju mer kan priset pressas.

När det gäller hållbarhetsaspekter och de sociala aspekterna på batterianvändningen jobbar alla tillverkare med att följa EU-standarder och att följa upp hela kedjan samt att ta hänsyn till sociala aspekter. Genom att kostnaden för batterierna är en stor del av den totala kostnaden, så hålls också storleken på batteriet automatiskt nere.

Uppvärmningen i en elbuss kräver ungefär mellan en tredjedel och hälften av den totala energin i en elbuss. Det finns flera lösningar för att tillgodose energin till kupévärmare. De flesta erbjuder el och HVO, men flera kan även erbjuda biogas, hybridvärmare och värmepump.

Det finns en ökad efterfrågan på elbussar i stadstrafik. Idag är det endast ett fåtal tillverkare som erbjuder regionbussar på el eftersom den stora efterfrågan saknas. Flera av tillverkarna nämner främst HVO som ett bra alternativ. Drivmedel som RME, vätgas och biogas nämns också av en eller flera tillverkare.

Elbussar tar ungefär lika lång tid att tillverka som dieselbussar, det som tar mer tid jämfört med diesel är att infrastruktur behöver byggas upp. Fler aktörer behöver också utbildas, som räddningstjänsten, bärgare, verkstadspersonal etc.

En elfordonsflotta resulterar i nya arbetssätt för mekanikerna. Det krävs mindre service då det inte är samma slitage pga. färre rörliga delar, inga bromsar som slits och inget oljebyte med mera, vilket samtidigt bidrar till att det uppstår ett annat behov och en ny typ av service med annorlunda utbildad personal.

Samtidigt är livstiden längre för elbussen; en del av tillverkarna menar att elbussen redan idag i totalkostnad är jämförbar med biogasbussen, andra säger att den är billigare och de flesta tror att den kommer att bli billigare.

Sammanfattning elbussar

Elbussar har flera fördelar och verkar enligt de tillverkare som börjar få den erfarenheten att de kan bekräfta att livslängden för en elbuss är längre. Dessutom är fördelarna nollemissioner vid avgasröret, tystnaden och att elbussarna är en bra förarmiljö för föraren. Energieffektiviteten hos elbussar är tre till fyra gånger en biogas buss och tre gånger en dieselbuss.

Utmaningarna för elbussen är de långa sträckorna, att få in samma antal sittplatser och längd och omlopp på linjer. kostnaden för bussen och vikten för bussar med en högre effektivitet är också avgörande.

De andra utmaningarna är miljöfrågor som speciellt kopplas till batterierna och kobolt.

Laddinfrastrukturen är en utmaning med tanke på hur och var ska den göras. Utveckling sker också på klimatanläggningen så att den ska dra så lite som möjligt. Det är viktigt att jobba med anläggningsutveckling eftersom den utgör en stor del av elanvändningen i en elbuss.

Utvecklingen kring elbussar sker snabbt och framförallt minskar kostnaderna för batteriet. Det kanske inte syns ut till kund, utan istället sker kostnadsminskningen så att mer energi får plats i batteripaketen.

Det sker en utveckling också kring nya ämnen i batterier för att på sikt kunna byta ut den omstridda kobolten. Även kring värmesystemet i bussen sker utveckling eftersom uppvärmningen av en elbuss tar mycket energi.

Läs mer i rapporten Hållbar kollektivtrafik - systempåverkan och cirkulär ekonomi (Energikontor Sydost 2021).

Rapporten är en av flera som har tagits fram inom projektet Hållbar kollektivtrafikupphandling i Blekinge (2019-2021).