Elvägar

En elväg är en infrastruktur som tillför energi dynamiskt till ett elektriskt fordon i rörelse (Andersson et al. 2018, Andersson et al. 2019, Sundelin et al. 2017 A, Nylander et al. 2017 B, Nylander 2018, Schulte & Ny 2018, Trafikverket 2017 A, Trafikverket 2018 F, Trafikverket 2018 G, World Road Association 2018). Elvägar medför att batteriernas storlek kan minskas och därmed minimeras fordonets totalvikt jämfört mot en konventionell ellastbil (Senior forskare RISE 2019). Elvägar och dess kringutrustning samt tjänster kallas för elvägssystemet och kan delas in i fyra delar. (1) Elnätsinfrastrukturen med anslutningspunkter som förser vägen med energi. (2) Själva elvägen med tekniken för dynamisk kraftöverföring till fordonet. För att elvägen ska fungera behövs även (3) relaterade tjänster, inklusive betaltjänst, hantering av information samt kontroll av tillträdet. Slutligen krävs det att (4) ansvarsområden fördelas inom underhåll, finansiering, ägande och drift (Trafikverket 2017 A, Andersson et al. 2018).

Trafikverket finansierar forsknings- och innovationsplattformen för elvägar vid namn For-donsstrategisk forskning och innovation (FFI). Vidare har Trafikverket ett program för elvägar som kontinuerligt leder arbetet framåt rörande elvägar på den svenska arenan (Trafikverket 2018 F). Elvägar kan även benämnas som Electric Road Systems eller ERS (World Road Association 2018). Godstransporter via elektriska fordon medför en reduktion av CO₂-utsläpp och därför kan elvägar vara en viktig komponent för att uppnå Sveriges mål om netto-nollutsläpp till år 2045. Utvecklingen sker snabbt inom sektorn och under de nästföljande åren kommer en stor utveckling ske, både för tekniken och det kringliggande systemet (Schulte & Ny 2018).

Introduktionen av elvägar kan innebära att dagens transportmönster behöver förändras, och med det uppkommer ett behov av att hantera hur nuvarande inlåsningsmekanismer till dagens logistik kan justeras för att passa med de transportmönster som elvägar ger upphov till (Bitr.

utredare Trafikverket 2019).

3.4.1 Elvägstekniker

Trafikverkets utredning om pilotsträckor för ERS (Trafikverket 2018 G) listar fyra huvudsakliga tekniker för elvägar där samtliga baseras på en konduktiv eller en induktiv strömöverföring. Den konduktiva tekniken baseras på en mekanisk kontakt och består av tre olika varianter: överföring via luftledning, spår i marken eller via ett elnät på sidan om vägen. Energimottagaren kallas pantograf eller mekanisk arm och är antingen placerad ovanpå, under eller på sidan av fordonet (Trafikverket 2017 A, World Road Association 2018).

Den induktiva tekniken baseras på kontaktlös elektromagnetisk överföring av energi från vägbanan till fordonet (Trafikverket 2017 A, World Road Association 2018). Tekniken har testats

skarpt för bussar i stadstrafik (Scania 2016), och kommer att demonstreras av Gotland Circuit GPe från vintern 2019 via Trafikverkets demonstrationsprojekt (Trafikverket 2019 B), se Avsnitt 3.4.3 Tidsramen för elvägsutvecklingen.

Som tidigare nämnt krävs även tre andra delar i elvägssystemet, nämligen elnätsinfrastruk-turen, relaterade tjänster samt en fördelning av ansvarsområden. Dessa delar är delvis men inte exklusivt beroende av teknikvalet (Andersson et al. 2018, Trafikverket 2017 A). I Trafikverket (2017 A) Nationell färdplan för elvägar och World Road Association (2018) rapport framgår det att tre av teknikerna blivit huvudspår inom den europeiska elvägsutvecklingen:

• Konduktiv överföring med en luftburen ledning

• Konduktiv överföring med en skena i vägbanan

• Induktiv överföring från vägbanan

Energin kan antingen överföras för att direkt driva fordonet eller för att ladda upp batteriet för körning utanför elvägsinfrastrukturen. Det finns en rad olika aktörer som utvecklar olika tekniker (World Road Association 2018).

Fordonen som nyttjar elvägar kan antingen vara rena elfordon eller hybridfordon. Fordon med enbart eldrift har en elmotor och därmed endast en drivlina (Chau 2016), medan hybridfordon har en elmotor samt en förbränningsmotor och därmed två drivlinor. Förbränningsmotorn kan drivas antingen med fossila eller biodrivmedel (Trafikverket 2017 E). Flertalet aktörer menar på att en hybriddrift är nödvändig för tunga fordon då dessa inte alltid körs på vägar utrustade med en elinfrastruktur. Matartransporter, som kör stort och tungt gods såsom timmer och ballast, kör både långa sträckor utanför europa- och riksvägarna samt tunga laster, vilket medför att enbart batteridrift inte är tillräckligt. Å andra sidan finns det aktörer som menar på att dubbla drivlinor enbart skapar extra arbete, fler reservdelar att reparera samt ökade kostnader och att framtidens lastbilar som körs på elvägar enbart kommer ha eldrift. Gällande för både hybrid- och eldrivna lastbilar är att storleken på batteriet kan minskas när en extern tillförsel av elektricitet sker, vilket medför mindre batterier, vikt och kostnader för fordonen (Nylander et al. 2017 B).

Energimottagare och strömavtagare likställs i studien.

Sundelin et al. (2017 A) skriver att elvägar har högre fasta och lägre rörliga kostnader än fossildriven trafik på ordinarie vägbana. De fasta kostnaderna består av elvägsinfrastrukturen och dess kringsystem, samt inköp av nya fordon. De rörliga kostnaderna består av elanvändningen för körning, vilket beräknas vara billigare än drift med fossila bränslen.

Elvägar kan grovt sett kategoriseras mellan öppna och slutna system. I slutna system sker transportarbetet helt av privata aktörer inom ett begränsat produktionssystem, exempelvis skyt-teltrafik för industri eller inom industriområden. Öppna system är avsedda att användas av sta-tionär eller semistasta-tionär, stads- eller långväga trafik och begränsas därför inte geografiskt på samma sätt som ett slutet system. (Trafikverket 2017 A, World Road Association 2018)

3.4.2 Elvägarnas lokalisering

För att uppnå önskad klimatvinst behöver en signifikant andel av dagens transportarbete som sker med fossilt drivna fordon istället ske med eldrift. Skytteltrafik har en stor potential att elektrifieras då den har tydliga start- och slutpunkter, därmed kommer den sträckan få en hög nyttjandegrad. Ytterligare faktorer som är viktiga vid val av vägsträcka är ÅDT, statligt-

el-ler kommunalt ägandeskap av vägbanan, topografin och trafikmiljön (Sundelin et al. 2017 A, Trafikverket 2017 A).

Generellt beskriver litteraturen och informanterna att 40 – 60 % av ett fordons transport-sträcka bör ske på elväg för att den ska vara lönsam, både ur ett ekonomiskt och klimatmässigt perspektiv. Vidare föreslår Senior forskare RISE (2019) att samtliga europavägar och riksvägar med samma karaktär som motorvägar kan elektrifieras. Gällande utvecklingen av framtida gods-flöden tros de ske på europavägar samt större riksvägar (Trafikverket 2018 B), vilket innebär att dessa sträckor troligen kommer ha en hög ÅDT och en stor andel skytteltrafik, därför kan dessa vara lämpliga för en nationell implementering. Vidare berättade Senior forskare RISE (2019) att kapaciteten på Sveriges vägnät är tillräcklig för lastbilstrafiken, undantaget Essingeleden i rusningstrafik, vilket innebär att en nationell implementering inte kräver en konstruktion av nya vägbanor eller körfält. Därmed kan majoriteten av Sveriges lastbilstrafik elektrifieras, antingen med en hybriddrift eller en ren eldrift, beroende på hur batteriutvecklingen ter sig.

3.4.3 Tidsramen för elvägsutvecklingen Elvägstekniken

Idag utvecklas parallellt flertalet olika elvägstekniker där en stor del av utvecklingen sker i Sverige och Tyskland, men även i länder såsom Korea, Japan och USA (World Road Association 2018).

Under januari 2017 undertecknade Tyskland och Sverige en avsiktsförklaring där gemensam forskning om elvägar var ett av fyra strategiska områden (VTI 2018).

I dagsläget existerar två demostrationssträckor på allmän väg för konduktiva elvägstekniker i Sverige, Sandviken Pure Power med luftburna ledningar på E16 samt Elways med en markskena utanför Arlanda. Testerna påbörjades under 2016 respektive 2018 (Elways u.d A, Trafikverket 2017 A, Sandviken Pure Power u.d). Demonstrationssträckorna har fokus på att testa teknikvalet och inte det kringliggande systemet. Under hösten 2018 tog Trafikverket in ansökningar för ytterligare 2-3 demostrationssträckor på allmän väg. I april 2019 fick två aktörer erbjudande om att genomföra demonstrationsprojekt, ett induktivt av Gotland Circuit GPe och en konduktiv av Innovation Skåne AB. Totalt kommer därför tre konduktiva och en induktiv teknik att testas i en verklig miljö (Trafikverket 2019 B).

Det kan finnas färdiga svar gällande teknikvalen till år 2022, eller så behövs ytterligare tester och därmed en förlängning av demonstrationstiden (Senior forskare RISE 2019). Bitr. utredare Trafikverket (2019) berättade att demonstrationssträckornas syfte är att testa tekniken och va-lidera funktionen för att höja teknikens mognadsgrad enligt TRL-skalan. Vidare berättade han att parallellt med demonstrationsprojekten ska även elvägspilot/-er på motsvarande 20 - 30 km byggas. Syftet är att testa en större del av elvägssystemet, inklusive processen för implemen-tering av elvägen med involverade aktörer, ansvarsfördelning, affärsmodeller och betalsystem.

Elvägspiloten ingår i den nationella infrastrukturplanen för 2018 - 2029 (Näringsdepartementet 2018 B), och Senior forskare RISE (2019) uppskattar att den kan vara i drift till år 2021. Därför finns svaren gällande tekniken tidigast år 2024.

World Road Association (2018) uppskattar att det tar 6 år för induktiva tekniker och kon-duktiva med vägskena att uppnå en mognadsgrad för att kunna installeras. För de luftburna konduktiva uppskattas utvecklingstiden till 4 år. Konstruktionstiden varierar mellan de olika elvägsteknikerna och uppskattningarna spänner mellan 1 km per timme till 1 km per månad

(Senior forskare RISE 2019, Representant NCC Infrastructure 2019, World Road Association 2018).

Ellastbilar

Representant Volvo (2019) menade på att fordonstekniken existerar och Bitr. utredare Trafik-verket (2019) uttryckte att batteritekniken kommer att utvecklas vidare. Samtidigt är en styrka med elvägar att batteriets storlek och fordonets beroende av batterier minskar. Representanter DHL Freight (2019) berättade att många transportörer äger en tung lastbil i cirka 8 - 10 år. Se-dan säljs den vidare, framförallt till andra delar av Europa. Lätta lastilar byts däremot ut oftare än vart tioende år. Detta innebär att fordonen byts ut i cykler och därmed kan ny teknik ta en eller flera cykler innan den har fått fullt genomslag. Vidare krävs det att tekniken är gångbar i hela Europa så att fordonen fortsatt kan säljas vidare.