fredag 18 november 2022

Elbilar och batterier

Det här med priser och tillgång och efterfrågan är förvirrande. Vi har ju lärt oss att stigande efterfrågan eller sjunkande tillgång leder till att priser stiger, och tvärtom. Det är inte alls konstigt om vi tänker oss äpplen till exempel. Om det plötsligt blir väldigt populärt med äpplen, och skörden varit som vanligt, så tar de slut i affärerna. Handlarna får söka sig till odlare längre bort, och behöver bjuda över andra handlare som också vill fylla på tomma lager. So far, so good.


Det konstiga är ju att vi blivit vana vid att det är precis tvärtom! Det uppenbara exemplet är ju digital elektronik. Efterfrågan på elektronik har stigit i årtionden, samtidigt som prylarna konstant blivit bättre, och priserna har sjunkit! Hur gå det ihop? Jo, det handlar ju om ytterligare faktorer utöver tillgång och efterfrågan: Innovation! Leverantörskedjor! Kunskap!


Om vi tänker oss något mer begripligt, cyklar, så var säkert de första cyklarna dyra i förhållande till sin nytta, för de tillverkades i små serier av kluriga människor som inte hade årtionden av andras cykelerfarenheter att luta sig mot, och det fanns inte en massa underleverantörer att köpa delar av. Efter några årtionden var det mycket enklare, och det har ju fortsatt att bli bättre med tiden, men efter några intensiva årtionden av innovation har det nog inte hänt så himla mycket egentligen. En ny cykel är bara marginellt bättre än en välskött 20 år gammal cykel. Cykeln är numera en mogen produkt, vars pris mer eller mindre följer lagarna om tillgång och efterfrågan.


Digital elektronik är ju extremt annorlunda. I ett halvt sekel har man lyckats dubbla hur många transistorer man klämmer in på en kvadratmillimeter häpnande fort. Det gäller givetvis inte kraftelektronik, utan enbart digital elektronik för databehandling, där det bara är information, inte energi, som ska lagras, transporteras eller bearbetas. Inledningsvis var det en dubbling varje år, idag ungefär varannat år (Moores lag). Det är fortfarande en dramatisk innovationstakt. Egentligen är vi ju inte intresserade av just transistorer, utan av att lagra, bearbeta och kommunicera information. Den minsta beståndsdelen i information, en bit, på/av, sant/falskt, skulle teoretiskt bara behöva motsvara ett kvanttillstånd, men låt oss säga att vi i princip gör som idag, och lagrar den som ett laddningstillstånd hos ett antal atomer. Då är vi väldigt generösa om vi säger att det borde behövas 1000 protoner och neutroner per lagrad bit information.


En sådan informationslagringsdensitet skulle ju innebära att vi kan klämma in 6*10E20 bitar per gram, eller om man så vill 75 000 000 TB per gram. Det som gör att vi inte kan ta ett jätteskutt dit genast, är ju att vi allteftersom blir lite bättre på att tillverka förfärligt små saker. Det är bara vår nuvarande tekniska förmåga som sätter gränser, inte någon underliggande fysik eller kemi, eller tillgångar på råvaror eller energi. Vi behöver ju bara mindre och mindre råvaror och mindre och mindre el (per bit) ju bättre vi blir, och huvudråvaran, kisel, är ett av de vanligaste ämnena på jorden. Det är lite som om den första cykeln vi lyckades bygga var stor som en planet ungefär... Då hade det funnits mycket stor förbättringspotential under mycket lång tid där också, även om vi lyckades minska storleken till hälften vartannat år.


När det gäller batterier för elbilar, påminner produktutvecklingen tyvärr mycket mer om cykeln än om den unika utveckling vi sett för digital elektronik. Det handlar om kemi vi begriper och utnyttjar hyggligt väl. Batteriforskare är entusiastiska över tanken att på någon gång i framtiden ha dubbelt så bra batterier. De finns inga illusioner om Moores lag för batterikapacitet. Det vore en idé i paritet med evighetsmaskiner. Medan information i princip inte har någon massa alls, så finns det definitivt begränsningar för energidensitet baserat på kemiska reaktioner. 

Priserna sjönk rejält under några år för att vi tog stora kliv i att göra industriell masstillverkning mer effektiv, inklusive alla flöden runt omkring. Vi kommer säkert göra nya innovationer och effektiviseringar, men det är inte alls som inom digital elektronik, att det finns ett utrymme att fördubbla prestanda vartannat år i årtionden, och fortfarande ha jättemarginaler till teoretiska begränsningar. De gissade priserna för 20022 och 2023 i kurvan ovan kommer tyvärr inte bli verklighet. Priserna är redan på väg upp och väntetiden på en elbil är besvärande. Nu ser det ut som att ökande råvarukostnader kommer driva upp batteripriserna mer än teknikutvecklingen sänker dem. De klassiska lagarna om tillgång och efterfrågan kliver in...

Priset på lithium till exempel, är idag ca tio gånger högre än för två år sedan. Detta beror ju i stor utsträckning på att batteritillverkare går över från batterier med kobolt, till lithium-järn-fosfat-batterier.


Priset för kobolt har gått ganska mycket upp och ner under åren, men om det inte går upp trots dramatisk ökning av batteriproduktion är det ju för att allt fler batterier (exv. Teslas) blir koboltfria, och då hjälper det ju inte batteripriserna att koboltpriset stabiliseras...

Jag köpte en laddhybrid för några år sedan, och är väldigt nöjd med den. Batteriet räckte för att köra Partille till Torslanda och tillbaka under den period jag jobbade på Volvo Cars. Det är i stort sett bara när vi hälsar på släkt eller åker till fjällen som bensinmotorn går igång, om jag kommit ihåg att sätta på motorvärmaren på vintern (annars behövs bensinmotorn en stund för att imma av rutorna).

Jag brukar ju köra mina bilar länge, men jag har varit helt inställd på att Kian skulle vara den sista bil jag köpte som hade en förbränningsmotor. Varför ha dubbla uppsättningar av alla system från energilager till motor i bilen? Varför en lösning som kräver en växellåda? Rent tekniskt är en ren elbil så mycket enklare, och givetvis helt utan förbränning som är ett problem både globalt och lokalt - givet att vi producerar el på ett klokt sätt.

Nu börjar jag tveka. På ett globalt plan ser det ut som att batterier kommer bli en flaskhals för övergång till fossilfria transporter globalt. Då är det kanske ändå bättre att tillverka fem hybridbilar som för det mesta går på el, än en enda elbil som alltid går på el. Batterierna i hybrider är så mycket mindre.


Jag är i alla fall säker på att vi inte räddar planeten genom att alla skaffar en bamsig el-SUV på 2,8 ton med 400 hästkrafter som kostar över en miljon kronor att köpa.

Jag kan begripa att en nykomling i bilindustrin som Tesla börjar med att sälja en exklusiv modell för att etablera sig på marknaden, och för att få hyggliga marginaler när man bygger upp kompetens och kapacitet. Nu har de utvecklats till en nivå där de kan sälja volymbilar som snarare konkurrerar med Renault Zoe och bilar från Korea och Kina. Vår svenska bilindustri är tyvärr mer inriktad på att bistå den sorgligaste dekadensen i samhället genom att erbjuda rejäl överkonsumtion med avlatsbrev, så att välbeställda människor kan känna sig nöjda och förakta "patrasket" med fossilbilar som inte är nära att ha råd med en elbil.

Som det ser ut nu är det nog klokt av regeringen att ta bort subventionen för inköp av elbilar, även om jag tidigare sett fram emot lite rabatt när jag köpte en elbil som förhoppningsvis var ungefär som en halv Volvo EX90 i pris, vikt och effekt.

Uppriktigt sagt är jag inte upprörd över reducerad inblandning av biobränslen i bensin och diesel heller. Jag kollade deklarationen hos St1 (Shell) till exempel. Deras bioinblandning i diesel är mest palmolja från Indonesien. Om vi nu fått lära oss att absolut inte konsumera några kilo palmolja som tillsats i livsmedel varje år, för att det är en miljövidrig produkt som bidrar till skövling av känsliga, tropiska regnskogar, så är det väl troligen ännu sämre att tanka bilen med mycket mer av samma eländiga produkt? När det gäller deras bioetanol i bensinen, är det mest sockerrör från Latinamerika. Jag vet inte om det är så mycket bättre. Speciellt i en tid när livsmedelsproduktionen i världen är begränsad av krig, och svält och undernäring kommer bli mer omfattande. Jag tror det är bättre att de där arealerna antingen får vara regnskog eller odlas för mat, inte bränsle.


Det riktigt konstiga i energipolitiken är när somliga politiker i några EU-länder menar att vi kan lägga ner kärnkraftverk, samtidigt som vi avvecklar användningen av fossila bränslen och huvudsakligen använder väderberoende el som vindkraft för vår elförsörjning. Problemet är givetvis att om vi ska kunna konsumera el när det inte blåser, så måste energin från vind- och sol-el lagras. På enstaka ställen, som i alperna eller på vulkanöar med höga berg, kan pumpkraftverk fungera bra, men om man inte tycker det är en bra idé med energilagring som slösar bort det mesta man petar in i den (som vätgas) så är batterier minst dåligt efter pumpkraft, och som vi just noterat, är dessa en bristvara.

 Världsbefolkningen kommer öka några årtionden till, många på planeten behöver konsumera mer än idag för att ha det drägligt, och mycket som inte går på el idag borde göra det. Dessutom är det viktigt att ersätta kol, olja och gas. Om vi räknar lågt, och tänker dubblad elkonsumtion 55 000 TWh, och att omfattande användning av vind och sol innebär att vi allra minst behöver kunna upprätthålla kanske halva vår konsumtion en el under åtminstone en vindstilla natt, 12 timmar. Då blir det ett lagringsbehov av ca 40TWh för att klara en natt. Här känns det som att jag tar i i underkant.

Den totala världsproduktionen av batterier 2021 var ca 0,2TWh, vilken innebar att det i slutet av 2021 fanns ca 0,6TWh batterier i drift. Om alla dessa batterier fanns i energilager skulle de alltså kunna täcka vårt planerade behov 11 minuter. Det vore ju synd om vi behövde slänga alla mobiler och elbilar, och nätkoppla alla laptops... Om man frågar världens ledande batteritillverkare berättar de alla om stora expansionsplaner. Frågar dem om råvarorna kommer räcka till alla deras konkurrenter svarar de nog bestämt nej... Enligt prognoserna kommer man behöva 3 miljoner ton lithium 2030, och ingen verkar tro att vi lyckas öka produktionen så mycket. Visst, man hittar andra batterier, men nya produkter kommer ta tid, och kobolten man dumpat, övergavs ju av goda skäl. Batterier kommer vara en bristvara, och det är förmodligen bättre att fortsätta kompensera vindstilla med gaskraft än att låta bilar gå på diesel istället för el. Stabilisering av vind-el med batterier i stor skala verkar vara en fantasi, och om vi ändå skulle satsa på det skulle det både bli så dyrt och gå så långsamt att talet om att kärnkraft är dyrt och långsamt att bygga låter allt mer som ett absurt skämt.


Jag tror egentligen inte att M, KD eller SD bryr sig om miljöfrågor särskilt mycket, däremot är jag övertygad om att den miljö- och energipolitik som MP med stöd av V och C drivit igenom under S-ledda regeringar har gjort mycket mer skada än nytta. Det är ytterst motvilligt jag låtit mig övertygas om att fula kärnkraftverk faktiskt är bättre för miljön i praktiken än vackra, smäckra vindkraftverk. Jag vill givetvis ha vind också, men inte till den grad att elpriserna hoppar från noll till gigantiskt, och inte utan att de bär sina kostnader på samma premisser som annan produktion. Jag kan inte heller tillåta mig att vara emot kärnkraft av osakliga skäl. Det är för viktigt att avveckla fossileldningen. När det gäller miljöförstöring så kan vi ju konstatera att kolkraftverk släpper ut mycket mer radioaktivitet under normal drift än alla de haverier vi haft i kärnkraftverk. Det är väl bara två olyckor, Windscale '57 och Tjernobyl '86, som lett till betydande utsläpp, och bedömningarna av konsekvenserna av Tjernobyl-olyckan har ju förändrats i och med att vi lärt oss mer. Idag pratar FN-organ om ca 100 döda och några tusen med cancer som inte är dödlig. Samtidigt vet vi att eldning av fossila bränslen och biobränslen leder till flera miljoner dödsfall varje år!

Kolkraftverket i Bełchatów, Polen

Elbilar och batterier

Det här med priser och tillgång och efterfrågan är förvirrande. Vi har ju lärt oss att stigande efterfrågan eller sjunkande tillgång leder t...