Hvad er en elbil?

Hvad er en elbil?

En elbil er en bil der kører på en elektrisk drevet motor fremfor den traditionelle forbrændingsmotor. Elbiler kaldes “grønne” og bæredygtige fordi at selve bilen ikke udleder emissioner. Dog kan man ikke altid kalde en elbil dette, da det også afhænger af hvor at elektriciteten kommer fra. Hvis elektriciteten på f.eks. kulkraftværker, udledes der stadig CO2. Men i et lille land som Danmark er det ikke en faktor der spiller en særlig stor rolle, fordi elektriciteten bliver produceret fra vedvarende energikilder. I lande som polen og kina er elbiler nødvendigvis ikke mere bæredygtig end benzindrevet biler, da strømmen kommer fra kulkraftværker. Det er under elbilens produktion at der bliver udledt meget CO2. De fleste elbiler er drevet af et lithium-ion batteri og udgravning af lithium er stærkt provokerende over for klimaet.

 

Hvordan fungerer en elbil?

En elbil er drevet af vekselstrøm fra ladestationer, da der løber vekselstrøm rundt i vores elnet.  Elbilen kører dog ikke på vekselstrøm, så derfor er vekselstrømmen nødt til at blive ensrettet, altså blive til jævnstrøm. Det sker ved at vekselstrømmen fra ladestationen kommer igennem en “inverter” der sidder inde i elbilen. I denne “inverter” bliver strømmen så ensrettet og lavet til jævnstrøm. I processen vil der være energitab. Jo bedre lader bilen har, jo mindre energitab er der.

 

Hvad er elektricitet? Veksel- og jævnstrøm?

Hvis man kigger inde i en kobberledning er strømmen en bevægelse af elektroner som vandre fra en negativ pol til en positiv pol da elektroner er negativt ladede. Mængden af elektroner måles i ampere som er Coulomb per sekund, hvor Coulomb er en mængde elektroner. Hver elektron indeholder en mængde energi. Det er spændingen som måles i volt. Hvis man ganger volt, altså energien i elektronerne, med ampere som er mængden af elektroner får man effekten so måles i watt. Watt er det samme som joule per sekund. I enhver strømleder er der et tab af energi i form af varme, det tab måles i Ohm som kaldes resistensen. Man finder frem til resistensen ved at dividere volt med amper. Der findes 2 forskellige typer strøm nemlig vekselstrøm og jævnstrøm. Vekselstrøm skifter hele tiden retning hvor antallet af svinger i sekunden måles med hertz til forskel for jævnstrøm som altid er den samme vej. Vekselstrøm kommer blandt andet fra generatore eller vindmøller og er også den type strøm vi finder i vores stikkontakter. Jævnstrøm bruger mobiler, computere eller elbiler for at virke derfor skal man bruge en ensretter.

 

Hvad er ioner? 

Ioner er atomer – eller grupper af atomer – der har et underskud eller overskud af elektroner, så de får en negativ eller positiv ladning. Alle atomer er i starten neutralt elektrisk ladet, men hvis at et par elektroner fra atomet frigives, vil det blive et positivt ladet atom. Hvis et ekstra par elektroner ville blive sat på vil det være et negativt ladet atom. når ioner bevæger sig, flytter de elektrisk ladning med sig, hvilket gør dem i stand til at lede strøm.

 

Hvad er lithium? Hvor og hvordan bliver lithium udvundet?

Lithium er et sølvskinnende metal og det 3. grundstof i det periodiske system med symbolet Li. Det er det letteste eksisterende metal og tilhører gruppen “alkalimetaller” i det periodiske system. (metaller i første hovedgruppe). Størstedelen af lithium findes i området kaldet: “Lithium trianglen”. Dette område ligger i sydamerika og krydser over dele af Argentina, Chile og Bolivia. Området indeholder mere end halvdelen af verdens lithium, under overfladen som består af salt. For at udvinde lithium, graver man et stykke ned i salt fladen og pumper mineralrigt saltvand op til overfladen. Det bliver efterladt til at fordampe i op til flere måneder hvor det først skaber en blanding af mangan-, boraks-, kalium- og lithiumsalte som derefter bliver filtreret. denne process bliver gentaget op til flere gange. Efter omkring 12 til 18 måneder er blandingen blevet filtreret nok til at man kan fratage lithium. Det er en effektiv og billig process, men kræver meget vand. Under processen er der stor chance for at giftige kemikalier lækker fra “fordampnings-pølen”, ned i vandløb i nærheden. Det er uundgåeligt at undgå at forurene luften, jorden og vandet i nærheden, under fordampning fasen. Under udvindingen af lithium bliver der brugt ekstremt meget vand, op til 1.9 millioner liter per ton af lithium. 65% af områdets vand er allerede blevet brugt på udvinding af lithium. lithium udvindingen har også konsekvenser for de økosystemer der er i nærheden. De giftige kemikalier som lækker ned i vandløb påvirker fiskene. Der blev fundet påvirkede fisk op til 250 km væk fra området.

 

Hvordan virker et lithiumbatteri?

I et Li-ion batteri er der overordnet set tre bestanddele, katoden (positiv pol), anoden (negativ pol) og elektrolytten. Elektrolytten er i form af en væske og er her hvor alle ionerne kommer fra. Elektrolytten udfylder rummet mellem katode- og anode materialet. (anode materialet består af grafit og katode materialet består af lithium kobalt oxid

(LiCoO2) For at separere de to materialer, er der en tynd membran, her vandrer ionerne igennem. Inde i katode- og anode materialet går der små tunneller med en diameter på mindre end 1 nanometer (0,000001 mm), dette er lige akkurat nok til at ionerne kan løbe igennem. Opladningen af batteriet består i at man med strøm, tvinger ionerne ud af katoden, hen i elektrolytten og så op i anodens materiale. Det er ikke en spontan process (altså en process det sker uden ekstern energi), da den kræver tilførsel af energi. energien bruges til at tvinge alle ionerne ind i anode-tunnellerne hvor at de tilsidst er fyldte og batteriet er opladt. Den modsatte process, hvor at ionerne går fra anode materialet til katode materialet er en spontan process, og denne process forbindes med frigivelse af energi. Det vil sige at når batteriet skal bruges sker dette. Når alle ionerne er vandret fra anoden til katoden er batteriet fladt, og klar til at blive opladt igen.

 

Hvordan bliver en elbil produceret? 

Elbiler bliver næsten produceret fuld automatisk på samlebånd næsten udelukkende af maskiner. Det starter med at store aluminiums plader bliver kørt ind i fabrikkerne. Her bliver det skåret ud og derefter mast af maskiner så de får den rette form. Herefter tager arbejderne delene til skroget og hænger dem op. Herefter bliver de forskellige dele sat sammen så de bliver til bilens skrog. Herefter bliver de resterende dele sat på som motor, batteri, vinduer og rat.

 

Hvor meget CO2 udleder en elbil?

Produktionen af elbiler forurener miljøet, grundet måden vi udvinder ressourcerne på. Vi har forklaret tidligere, hvordan vi udvinder ressourcerne. I forhold til hvor meget elbiler forurener, viser en svensk undersøgelse fra år 2017, at der for hver kilowatttime lagringskapacitet i batteriet skabes et udslip på 150-200 kilo kuldioxid ækvivalenter allerede på fabrikken. For at vise hvor meget batteri størrelsen betyder valgte svenskerne at sammenligne to elbiler med hinanden: Nissan Leaf og Tesla Model S, har batterier på henholdsvis 30 kWh og 100 kWh cirka. Det svarer på en Co2 udledning på henholdsvis ca. 5,3 tons og 17,5 tons. Til sammenligning nævner de, at det udleder 600 kilo Co2 når man flyver fra Stockholm til New York. Når man så tænker på at det kun er 1 batteri, så kommer man op på en ganske høj Co2 udledning bare fra produktionen af batterierne.

 

Hvad er de største årsager til elbilers forurening?

Udvindingen af Lithium er ikke det eneste problem når det kommer til elbilers forurening. Hvor energien kommer fra er også en faktor. For eksempel i Polen og Kina, hvor man bruger kulkraft, bliver der forurenet i og med at det ikke bæredygtigt energiforsyning der bliver benyttet i processen. Mere end 2/3 af udledningen af Co2 i en elbils livscyklus kommer fra produktionen af batterierne og hvor energien kommer fra. Det er også meget vigtigt at energien til masseproduktionen på fabrikkerne kommer fra bæredygtige energikilder, som for eksempel Teslas Giga fabrik i Nevada, som primært skal køre på solenergi.

 

Hvordan kan man bedst genbruge elbiler?

Først og fremmest skal man frasortere dele der kan genbruges som hjul og tage mekaniske dele som motoren fra så det stort set kun er skroget der står tilbage. Skroget kan genbruges til andre elbiler eller sortes i glas, metal og plastic som kan laves om til andre ting. Lithium batteriet er det sværeste at genbruge og de dør også efter relativt kort tid. Man kan godt genbruge batterier ved at skille metallerne fra hinanden og på den måde genanvende dem.

 

Hvordan kan man gøre elbiler mere miljøvenlige? 

Til at starte med kan man sørge for at alt energien, der bliver brugt i sammenhæng med elbiler bliver 100% grøn. Altså så energien der bruges til at producere bilen og lade den op er fra vedvarende energikilder og derfor ikke udleder co2 når den bliver produceret.

Man kan også prøve at genbruge de Lithium-ion batterier der uddør. Man kan fx. prøve at genbruge disse 4 materialer: Nikkel, Cobalt, Kobber og Lithium, men man vil ikke få en særligt stor mængde ud af det. Så der ville ikke være særlig stor value for money.

Man kan prøve at finde andre materialer til nye og bedre batterier, som ikke udleder Co2 eller bare udleder mindre af det. Det kommer vi med et bud på senere hen i vores undersøgelse. Der skal nok investeres i en masse forskning og ny teknologi.

 

Fordele og ulemper ved elbiler?

Opladningstiden er en af de store ulemper ved elbiler. Ladetiden kommer an på ladeboksens effekt og kvaliteten af bilens lader. Ladetiden kan beregnes med formlen: batterikapacitet (kWh) / Ladeeffekt (kW) = antal timer. I tilfælde af at det er et batteri med en kapacitet med 40kWh og en ladeboks med 7-8kW kan det tage op til 5 timer at oplade.

Tesla motors har forsøgt at forbedre ladetiden med deres 150kW “superchargers”. Det tager kun 20 minutter at lade en tesla model s op til 50% og 75 minutter at lade op til 100%. Den næste “supercharger” forventes at kunne levere strøm med en styrke på 350kW.

Levetiden på elbiler er heller ikke helt optimal på elbiler. det siges at de flestes elbiler har en garanti på 8 år eller 160.000 km. En normal bil er garanteret omkring 14 år eller 250.000 km.

I et land som danmark er en elbil meget effektiv i drift. Som sagt tidligere kommer størstedelen af el’en fra vedvarende energikilder og derfor forurener elbiler intet når de er i drift.

En stor ulempe er selvfølgelig også Co2 aftrykket fra produktionen, men på den anden side udleder elbiler stadigvæk langt mindre Co2 end almindelige benzinbiler.

Nogle vil også kalde det en fordel at elbilen næsten ikke larmer.

Prismæssigt vil den også falde i pris, i hvert fald her i Danmark, da vi jo gerne vil fremelske den grønne omstilling.

 

Hvordan ser elbilernes fremtid ud?

Eftersom at Danmark har sagt at alle biler skal være elbiler inden 2030 er elbiler nok fremtiden. Der bliver også hele tiden forsket i batteri som gør elbiler billigere og bedre og de fleste fabrikker er også begyndt at producere elbiler men også firmaer som Apple. Så fremtidens biler er nok elbiler også fordi flere og flere bilejere er skiftet over til elbiler. Og at der inden længe kun næsten kun vil være elbiler. Rent teknologisk er elmotorer også meget mere effektive end brændselsmotor fordi de blandt andet udnytter energien meget mere effektivt.

 

Hvordan kan man gøre udvindingen af lithium mere bæredygtig?

En ny metode kan blive brugt til at filtrere salt og lithium fra havvand. Der er både fordele og ulemper ved denne metode, men alt i alt er det en grønnere løsning end den nuværende “salt-boring”s metode. En af ulemperne ved den nye metode er at i den nuværende metode er der en lithiumkoncentration i undergrunden på 300-7000 parts per million imens at der næsten er mindre end 1 part per million i havvand. Så teknisk set kan vi udvinde lithium fra havvand, men teknologisk har vi ikke udviklet os. Det ville også være en ekstrem energi-intens process. Der har været undersøgelser omkring om det ville være muligt og sådan med nutidens teknologi. Et universitet i melbourne og et universitet i texas har arbejdet sammen og undersøgt omkring sagen. I realiteten kan en ny teknologi kaldet MOF (metal organic framework) muliggøre at filtrere vandet og udvinde lithium på en grønnere måde. MOF er super absorberende svampelignende materiale og dens kemiske funktionaliteter muliggør adsorption, (den effekt der får luftarter og væsker til at sætte sig på overfladen af et materiale) af gasser og væsker, der ikke kan opnås af traditionelle sorbenter (materiale der absorberer eller absorberer). MOF har også potentiale til at kunne redde lithium fra spildevand, men igen er der ikke blevet forsket nok om sagen. Hvis man filtrerer vandet ved hjælp af MOF efterlader man ikke en “fordampnings-pøl” og derfor ingen lækkelse eller udledelse af drivhusgasser. Udover at man ville kunne udvinde lithium fra havvandet, ville man også sikre batterierne ved at gøre elektrolytten til en fast form i stedet for at den er i flydende form. I en flydende for er elektrolytten yderst brandfarlig og batteriet vil blive en del lettere, hvis det er i en fast form. Dette kaldes et “solid-state batteri” og en af ulemperne ved dette er at det er ekstremt dyrt at producere.