Elbilen - Teknologi-Historie - Skoleanalyser.dk

Indholdsfortegnelse

Projektbeskrivelse

I følgende projekt vil jeg lave en redegørelse af el-bilens historie. Jeg vil også forklare dens forudsætninger og teknik. Derudover vil jeg vurdere/diskutere el-bilens situation i dag.

Til sidst vil jeg lave en opsummering, hvor jeg vil inddrage relevant teknologifilosofi fra oplægget Teknologiens Seje Kampe.

Problemformulering

Hvordan har el-bilen påvirket vores samfund og omvendt?
Hvor stor indflydelse har politik haft på el-bilens udvikling?

Definition af en el-bil

En elbil (forkortelse af elektrisk bil) er en bil, hvis energi til fremdrift kommer fra el, og som derfor er meget støjsvag. Elbilen har en elmotor i modsætningen til konventionelle bilers forbrændingsmotorer. I næsten alle tilfælde drives den elektriske motor af batterier, som er forbundet med motoren. Den udleder ikke emissioner, udover hvad el produktionen forårsager. En bil, der delvis kører på el, kaldes en Hybridbil og anses ikke for at være en ren elbil. En Hybridbil har både en elmotor og en forbrændingsmotor.[1]

Elbilens historie

Den første el-bil

Mange mennesker i dagens Danmark tænker på Ellerten, når det snakkes om det første eldrevne køretøj i verden. Ellerten kom på markedet i 1987 og var den første dansk produceret elbil. Eller var den,
Det første eldrevne køretøj skal vi 100 år ekstra tilbage i tiden for at finde. Helt præcist 1880 i Paris’ gader, hvor Gustave Trouvé tøffede rundt på sin 3-hjulede elektriske cykel. [2]

Elbilen er en gammel opfindelse

Det kan måske være svært at forestille sig at i 1890 var der flere elbiler end brændstofdrevne biler, ikke desto mindre var elmotoren den mest markante motor i bilerne helt indtil 1912 hvor den elektroniske selvstarter blev opfundet af Cadillac. Håndsving var ikke længere nødvendigt for at starte forbrændingsmotoren og benzin var billigt at få fat på.

Da priserne på olie steg i 1980’erne blev interessen for eldrevne biler igen stor, Danmark var tidligt fremme med vores bud på den eldrevne bil ”Ellerten” fra 1987. Med 5000 solgte eksemplarer var Ellerten i mange år det mest solgte elkøretøj i verden.[3]

Vigtige opfindelser

Batteriet og den elektriske motor er de to revolutionerende opfindelser i elbilens udvikling og historie. De to opfindelser har begge været under enorm udvikling lige siden de kom på banen i 1800-tallet, udviklingen af disse har både vist positive og negative sider af el-bilen. Batteriteknologien er i dag så langt fremme at batterier ikke kun er runde og firkantede, de er nu bilens karrosseri og hvis du åbnede kølerhjelmen kan du slet ikke se dem på moderne el-biler, dette betyder dog ikke, at de ikke er runde eller firkantede mere. De batterier som sidder i computere og mobiltelefoner er blevet så vilde at man har kunne bruge teknologien til at fremstille meget bedre batterier til biler også.

Batteriet

Alessandro Volta, den italienske fysiker, tillægges opfindelsen af batteriet. I år 1800 blev det batteri, hvis overordnede principper vi stadig bruger i dag, opfundet.[4] Det første genopladelige batteri blev opfundet af franskmanden Gaston Planté i 1859, det genopladelige batteri blev efterfølgende videreudviklet af en anden franskmand ved navn Camille Faure, som startede den første industrielle produktion af blysyrebatteriet.[5]

Da den elektriske startmotor blev opfundet blev kravene til rækkevidde skruet op, det kunne elbilen med syrebatteriet ikke følge med på, derfor var det i mange år forbrændingsmotorbiler som var de populære i verden, det ændrede sig da Lithium-batteriet blev opfundet. Den Amerikanske kemiker Michael Stanley Whittingham opdagede lithium batteriet først i 1970’erne[6], dette betød senere hen at elbilerne nu har en rimelig rækkevidde. De allerførste elbiler havde blysyrebatterier, som vi også kender fra almindelige bilers startbatterier.[7] De elbiler som vi ser i dag får energien fra lithium-ion som er meget mere holdbare en gammeldags batterier, desuden har moderne biler ikke kun et enkelt batteri, de har flere celler, derfor kaldes det også batteripakken fordi der er flere. Dette gør at holdbarheden og rækkeviden på de enkelte batterier er længere fordi de aldrig bliver brugt enkeltvis men som et stort batteri.[8] Derudover er forskellen vægtmæssigt enorm hvis du sammenligner blysyrebatterier med lithium dette påvirker også rækkevidden.

Elmotoren

En elektromotor er en kraftmaskine, der kan omsætte elektrisk energi til mekanisk energi, dette bruges til rotation.

I 1821 så den første elektriske motor dagens lys, dette var kort efter den danske fysiker H.C. Ørsted havde opdaget elektromagnetismen. Den britiske fysiker Michael Faraday var meget fascineret af H.C. Ørsteds opdagelse af, at den magnetiske virkning opbygges i cirkler omkring en elektrisk leder. Han konstruerede to rotationsapparater, hvor en strømførende ledning, som forbandt et Volta batteri (se afsnit ”Batteriet”) roterede om en magnet og omvendt – historiens første elmotor. Efterfølgende var der mange som ville bygge videre på Faradays opdagelse. Det klarede den ungarske ingeniør Ányos Jedlik, han monterede en spole af kobbertråd omkring en rektangulær magnet. Spolen kunne nemt dreje om sin egen akse, og når strømmen blev tilsluttet, roterede spolen. Senere i 1828 fik Ányos Jedlik motoren til at drive en lille modelbil.[9]
Der er også nogle der mener at den første elektriske motor var en kommutator type motor.

En kommutator er en vinkelafhængig elektrisk omskifter, i dette tilfælde fungerede den som vekselretter til variable frekvenser.[10]

Denne motor som var i stand til at drive et maskineri, opfandt den britiske videnskabsmand William Sturgeon i 1832.[11]

Forbedringen af elmotoren fortsatte de næste mange år, det var dog først i 1873 da Zénobe Gramme opfandt en effektiv dynamo at der opstod et marked for elmotoren.

Hvem opfandt verdens første elbil?

Det er umuligt at fastslå hvem der opfandt den første elbil i verdenen fordi, hvad er en elbil? Er det en elektrisk modelvogn, cykler med påmonterede motorer eller hesteløse kareter? Desuden er mange af de første el motoriserede køretøjer lavet inden for samme tid, så det er svært at fastslå hvilken en der var den første.[12]

Den praktiske elbil

Fra 1780 til slutningen af 1800-tallet var elmotoren blevet udviklet og batterierne mere effektive. Dette fik det første elektriske køretøj som frit kunne køre uden skinner på banen, Gustave Trouvé havde modificeret sin Coventry cykel og på den kunne han frit komme frem. Der var bare lige det problem, at Trouvé’s cykel ikke ligefrem var praktisk anvendelig. En af grundende til det var at batterierne var åbne syrekar hvor du sænkede blyplader ned i, desto længere ned i syren pladerne kom, desto hurtigere kunne køretøjet bevæge sig.

I 1882 havde det britiske opfinderpar William Ayrton og John Perry deres bud på det elektriske køretøj klar, også de havde valgt at montere en trehjulet cykel med en lille elmotor og en meget tung batteripakke. Da de havde testet deres køretøj om natten havde de valgt også at montere elektrisk lys så de kunne aflæse deres måleinstrumenter. Dette havde de gjort fordi de ville hemmeligholde deres opfindelse og derfor ikke skabe for megen opmærksomhed når de prøvekørte deres køretøj. Max hastigheden var omkring 18 kilometer i timen og de kunne køre op til 40 kilometer uden at skifte batterierne. Magnus Volk

I 1890’erne var europæerne langt foran amerikanerne i udviklingen af eldrevne køretøjer. Et af de lande som var specielt gode til at udvikle elbilerne var briterne og denne gang var det Magnus Volk, som havde udviklet sit køretøj. I 1887 havde han konstrueret endnu en lille trehjulet eldrevet vogn sammen med sin ven og elektronikingeniøren Moritz Immisch. Nyheden om dette køretøj nåede helt ned til paladset i Tyrkiet hvor Sultanen boede og han betalte straks Volk og Immisch styrtende mængder penge for at bygge ham en magen til. Faktisk blev han så imponeret over sin egen at han straks bestilte en mere.[13]

Fra 1890 kom amerikanerne også med i ræset om udvikling af elbiler, deres første seriøse forsøg var da den skotskfødte kemiingeniør fra Des Moines, William Morrison, udviklede den første kommercielt succesfulde elbil, med plads til 6 personer og en rækkevidde på lige omkring 80 kilometer. Denne model blev utroligt populær og var startskuddet til hele den amerikanske køretøjsrevolution. Elbilen blev hurtigt en del af hverdagen i storbyerne langs østkysten. Dette var fordi elbilen hurtigt overtog mange af de funktioner som hestevognene i den tid havde.

Elektrobat, hed Henry G. Morris og Pedro G. Saloms første elbil. Ingeniøren og kemikeren fik sat gang i udviklingen af deres første elbil allerede i 1894, denne version skulle hurtigt vise sig også at kunne fungere til taxikørsel og Elektrobat’en var altså verdens første eldrevne taxa.[14]

Forudsætninger og økonomi

For at elbilen vil kunne udkonkurrere benzin- og diesel bilerne er der nogle forudsætninger der skal indfries. Elbilen skal være billigere i drift, bedre for miljøet, have et godt design og kan nå langt på en fuldt opladet batteripakke. Alt dette har 1404 familier som har deltaget i forsøget: ”Test en elbil” udtalt. Forsøget er lavet af den danske elbils producent CLEVER. Derudover udtalte testkørende efterfølgende at de ikke tager ud og køber en elbil fordi disse 3 faktorer udgør en for stor del af konceptet.

Pris 85%
Rækkevidde 78%
Infrastruktur 45%

Prisen er altså den største grund til at forbrugerne ikke vil købe elbiler, men at rækkevidden er begrænset er også en stor del af overvejelserne. Derudover er der også det faktum at benzin- og dieselbiler opfylder de samme krav for mobilitet også er de markant billigere i indkøbspris. Det er 2 store faktorer som ikke er positive for elbilens chancer for salg.[15]

I Danmark er elbilen afgiftsfritaget og prisen falder generelt i takt med at der kommer flere og flere fabriksbyggede elbiler fra store bilproducenter. I dag udgør elbilen et økonomisk alternativ til benzin- og diesel bilerne også kaldet de konventionelle biler. Generelt er elbiler dyrere at købe end en konventionel bil, men det er kun indkøbsprisen der er højere. Du får dog meget mere luksusbil for prisen ved at købe en elbil da der ikke kommer registreringsafgift og vægtafgift på som der for eksempel ville gøre på en Mercedes S-klasse, som er i samme luksus niveau. Derudover lavede FDM i 2013 en bilbudgets undersøgelse som CLEVER har udarbejdet et nyt elbils budget på, hvor de fandt ud af at det per kilometer kostede kun 3,81 kr. At køre i elbil hvorimod det kostede 4,90 kr. At køre i en sammenlignelig konventionel bil.

I CLEVER’s bilbudget kunne man altså se at en mulig årlig besparelse lå på cirka 21.800 hvis man valgte elbilen og kører de nævnte 20.000 kilometer om året. Derudover er der mange forsikringsselskaber som giver billige forsikringer på elbiler, fordi der er færre bevægelige dele i en elbils motor som kan gå i stykker kan du få forsikret din elbil for blot 299 kroner om måneden. Hvis du tilmed vælger at købe din elbil hos CLEVER tilbagebetaler de 1 krone pr. kWh strøm, du oplader din bil med derhjemme.[16]

Oliekriser

En oliekrise er den mest normale form for krise når man snakker energikriser. En oliekrise kan defineres som: ”en fællesbetegnelse for enhver større mangelsituation i leveringen af energiressourcer til et land. Dette kan tage form af, at energi ikke kan anskaffes, eller at voldsomme prisstigninger gør, at energi ikke kan fremskaffes til alle formål”.[17] Når der er oliekriser i verden kan det primært mærkes på benzinpriserne som stiger kraftigt og prisstigninger på varer som plastikbøtter osv. Som er fremstillet af olie. Når benzinen stiger i pris i en længere periode stiger salget af elbiler også. Dette kan ses på de oliekriser vi har haft i Danmark i takt med at salget af elbiler steg sammen med benzinpriserne steg. (Se mere i afsnittene ”Forudsætninger og Økonomi” og ”Elbilen en gammel opfindelse”.)

I den Amerikanske stat Californien, har bilfabrikanterne krav om at udvikle, markedsføre og sælge ”Zero Emission Vehicles” (ZEV).[18] Dette har gjort at store Amerikanske bilproducenter har igennem tiderne kommet frem med mange elbiler og lige nu er det General Motors ”VOLT” som slår igennem eller Fords C-max Hybrid som både kører på benzin men som også har en elmotor og et lithium batteri til at få bilen op i omdrejninger.[19] Tidligere var kravene udformet så det kun var biler med batterier og brændselsceller som levede op til dem.

Lige nu er der dog historisk lave oliepriser grundet Ukraine-konflikten har flere lande inkl. Danmark og Frankrig boykottet al handel med Rusland derfor er elbilen udfordret, da elproduktion købes på lange kontrakter, op til flere år, hvorimod olie handles på spotmarkedspris.

Politik

I skattereformen står der følgende: ”Den nuværende afgiftsfritagelse i registreringsafgiftsloven, brændstofforbrugsafgiftsloven og vægtafgiftsloven for brint- og eldrevne motorkøretøjer forlænges til udgangen af 2015.”[20] Dette vedtog folketinget den 13. september 2012. Salget af elbiler er stigende og det er i høj grad fordi der ikke er nogle afgifter ved at eje en elbil, derfor er det vigtigt at det også fortsætter sådan, fordi elbilens indkøbspris er stadig tårnhøj i forhold til konventionelle biler i samme klasse.

Nu er politikerne dog blevet uenige, vores miljøminister Rasmus Helveg Petersen (R) mener ikke at elbiler skal fritages for registreringsafgift, alene fordi de kører på strøm. ”Elbilerne har været fint stillet med at få en afgiftsfritagelse for at sætte skub i markedet. Men når gennembruddet for alvor slår igennem, skal vi til at kigge på miljøgevinsterne og ikke alene på teknikken”.[21] Sagde Rasmus Petersen fredag d. 31. oktober 2014. Samme dag lagde Energistyrelsen deres nye rapport ” Danmarks Energi- og Klimafremskrivning 2014” på bordet. Rapporten konkluderer at hvis afgiftsfritagelsen fratages elbiler ved udgangen af 2015, så kommer der slet ikke flere elbiler på de danske veje i 2020. I rapporten står der: ”Der er i fremskrivningen medtaget et begrænset salg af elbiler frem til 2015, hvorefter bestanden fastholdes”.[22] Energistyrelsens rapport fortæller også at det i Danmark går den rigtige vej med hensyn til vejtransportens samlede udledning af CO2. Den samlede CO2 udledning i Danmark er nemlig faldet med cirka 30 petajoule fra 2007. Det er første gang man nogensinde ser et fald i bilernes CO2-udledning i Danmark. Grundende til dette er mange, men man kan vist godt konkludere at elbilen er en af dem.

Afgiftsfri elbil indtil 2018

25 millioner kroner om året, så meget vil det koste hvis elbiler skal holdes afgiftsfri fra 2016 til 2018. Det viser beregninger fra Finansministeriet. Regeringen skal altså finde ekstra 25 millioner kroner om året hvis elbilen skal holdes afgiftsfri indtil 2018 en 3-årig forlængelse af den nuværende lovgivning.[23]

Det er tidligere blevet besluttet i folketinget af give penge til forskning i bæredygtig trafik. For eksempel i 2013 blev det besluttet af give 40 millioner skattekroner til elbiler.

”Nu skal vi have lavet en plan for, hvordan vi får gjort hele transportsektoren mere effektiv og mere baseret på vedvarende energi. Vi har i dag (tirsdag d. 22 januar 2013) besluttet at afsætte 40 millioner kroner til elbiler, 20 millioner til gasbiler og 10 millioner til brintinfrastruktur”[24] fortæller klima- og energiminister Martin Lidegaard (R). Dengang ville politikerne gerne have at danskerne brugte de muligheder der var for at bruge grøn energi. Det var derfor der blev lagt så mange penge i projekter som støttede elbilerne.

Påvirkning og Målgruppe

I årene 1900-1912 kaldes elbilernes ”guldalder”[25] Det var i de år hvor flere og flere producenter kom på banen og bilerne fik rettet op på en masse små fejl i udviklingen. I de amerikanske storbyer poppede batteriskiftestationer op til de elektriske taxaer som nu bare fik skiftet deres batteripakke i stedet for at de skulle tages ud af drift på grund af genopladning. Nu var det Amerikanerne som var forrest i udviklingen af elbiler. Firmaet Studebakker som fra 1852 havde produceret hestevogne begyndte nu, i 1902, at lancere flere klasser af elbiler og elektriske lastvogne som kunne bruges til godstransport. Nogle af de markante fordele ved elbilen var: ”Den var nem at starte, nem at betjene og nem at vedligeholde. Der var ingen motorolie og benzinos, ingen besværlige mekaniske gearskift eller håndsving, der skulle betjenes”.[26] Alle disse fordele gjorde det mere elegant og bekvemt at køre bil, derfor blev elbilen promoveret til kvinderne hvor modellerne nu blev udstyret med fløjl, velour, bløde hynder, blomstervaser og makeupspejle. Det var firmaerne Baker Electric, Detroit Electric og Milburn som startede markedsføringen af elbiler til kvinder i det bedre borgerskab. Nu kunne de finde fruer altså trille på shoppingtur og klare ærinder uden at lave den mindste støj. Denne promovering startede dog et andet problem, nu var det ikke maskulint at køre elbil, mændene foretrak støj og fart, og sådan er det stadigvæk i dag. Elbilerne skaber simpelthen ikke nok opsigt når du kommer kørende uden en lyd.

Miljø

Ved slutningen af 2015 udløber den nuværende afgiftsfritagelse på elbilen. Hvis dette sker vil der i 2020 være samme antal af elbiler på vejene som der er i dag og vi vil altså fortsat udlede 10 millioner tons CO2 bare på transport.[27] Hvis vi derimod fik udskiftet samtlige 1,9 millioner privatbiler, som tilsammen kører over 32 milliarder kilometer om året, til elbiler kunne man undgå over 1,8 millioner tons CO2 udledning hvert eneste år i fremtiden.[28]

Beregning fra tværministerielle ”Virkemiddelkatalog” viste i 2013, at 10.000 elbiler på de danske veje reducerer CO2-udslippet med 16.000 tons from mod 2020. Samtidig vil Samtidig vil der være 30 til 35 ton NOx mindre i luften over Danmark.[29] Hvis dette skal nås skal der dog indregistreres mange flere elbiler end tallene viser nu. Pr. 1. oktober 2014 var der indregistreret 2.284 elbiler i Danmark. Desuden er dette nærmest umuligt at opnå hvis man spørger Susanne Krawack som er nuværende chefkonsulent i den grønne tænketank Concito. ”Det er jo politisk og fagteknisk velkendt, at elbilerne får det meget svært efter 2015, hvis altså de pålægges tunge afgifter. Det er den her nye rapport (Virkemiddelkatalog, red.) desværre også et bevis på”.[30]

Opsummering

Oliepriserne har længe været tårnhøje, højere end de har været nogensinde før, på samme tid er interessen om elbilen igen blusset op. Lige nu er der dog priskrig om hvilke lande der kan sælge olie til den laveste tøndepris, dette gør at benzinen er historisk billig og at der derfor et kommet ny konkurrence i forhold til elbilen. Når benzinen er så billig er der færre der køber elbiler fordi markedet stadig er så usikkert. Dog har flere af de store bilproducenter nye elbiler på markedet. Der bliver arbejdet med udvikling af ny infrastruktur, som kan håndtere opladning af flere og flere elbiler, hurtigere og hurtigere. Selvom elmotoren ligner dem fra gamle dage og ikke har ændret sig nær så meget som forbrændingsmotoren er der alligevel noget super spændende over den lydløse og forureningsfri elmotor.
Ellerten var i sin tid en succes, både salgsmæssigt men også udviklingsmæssigt. Dog har Ellerten senere hen givet elbilen et generelt dårligt rygte med sin dårlige rækkevidde, usikkerhed og langsomme tophastighed. Desuden tror folk stadig at ellerten var verdens først elbil og historien om elbilen er altså stadig usikker for de fleste.
Den mest afgørende del for udbredelse og udvikling af elbilen er udviklingen af batteriet igennem tiderne. Prisen, vægten og varigheden af batterierne i elbilerne er af allerstørste betydning og fordi de er så veludviklede som de er blevet, er elbilen nu blevet en markant konkurrent.

Forbrugerne er stadig skeptiske, men dette vil opløses i takt med at den nye teknologi vil blive billigere når udviklingen er skredet fremad og efterspørgslen er forhøjet. Alle håber at det er nu elbilen slår igennem og bliver alles foretrukne transportmiddel, men chancen for folk falder tilbage til de konventionelle biler, når benzinpriserne falder vides ikke. Det er sket før, men dengang var der ikke de samme faktorer i spil, for hvem vil ikke tage hensyn til miljøet og de døende olieressourcer, og hvem vil ikke kunne sige at de kører på vind, vand og solenergi? Alt dette er kun en brøkdel af en kommende grøn verden som alle gerne vil være en del af. Problemet er at mange skeptikere ikke ved at elbilens historie går flere hundrede år tilbage i tiden og at teknologien faktisk har haft sin tid til at modnes ordenligt.

Hvis der ikke er nogen som interesserer sig for elbilen, vil dens udvikling gå i stå og der vil ikke komme nye modeller frem indtil olien stiger i pris igen, eller når vi løber tør.

Selvom det er 100 år siden elbilen blev udkonkurreret af de konventionelle biler, er jeg sikker på at vi i dag er i stand skubbe barrieren langt for hvad der er muligt. Der går ikke 100 år mere før elbilen har udkonkurreret de konventionelle bilers monopol på vejene.[31]