Examensarbete,15 hp
Högskoleingenjörsprogrammet i elkraftteknik, 180 hp
Vt 2020
BEHOVET AV LADDNING FÖR ELBILSTAXI OCH ELDRIVNA
TRANSPORTBILAR I UMEÅ
Ett framtidsscenario för laddeffektens lokalisering i tid och rum
Elin Magnusson
i
Sammanfattning
Omfattande elektrifiering av transportsektorn är en förutsättning för att klimatmålen ska kunna mötas.
Elektrifieringen innebär en ökande efterfrågan på el. För elnätsbolagen är det intressant att veta hur stor effekt som kommer att krävas lokalt, samt när och var effekten ska tas ut från elnätet. I framtidsscenariot som presenteras i denna rapport finns snabbladdningsstationer för taxi på tre platser i Umeå:
centralstationen, flygplatsen och sjukhuset. Var och en av stationerna har en effekt på 450 kW till 1350 kW. Variationen beror på hur många fordon som behöver laddas, och hur tillfällena kan fördelas över dagen. Nattetid förutsätts taxifordonen kunna laddas långsamt i bostads- och industriområden. För en taxiparkering i ett industriområde beräknas den sammanlagda laddeffekten till maximalt 300 kW. Även laddbehovet för lätta ellastbilar i transportbranschen har beräknats. Det förutsätts att dessa laddas långsamt vid terminalen från eftermiddag till morgon. Den totala laddeffekten vid en terminal beräknas till maximalt 185 kW. Scenariot bygger på ett flertal antaganden, varav några kan beläggas statistiskt eller med intervjuresultat. Många av antagandena kvarstår dock som osäkra, och det prövas i alternativa scenarion vad resultatet blir om vissa antaganden ändras. För en mer exakt beräkning av taxiflottans framtida laddbehov krävs detaljerad information om bland annat körsträckor och laddbeteende. Sådan information skulle kunna erhållas genom ett närmare samarbete med taxibranschen eller i form av filtrerad snabbladdningsstatistik.
ii
Förord
Detta examensarbete omfattar 15 hp och har författats vid Umeå Universitet. Härmed avrundas min utbildning till Högskoleingenjör i Elkraftteknik, 180 hp. Examensarbetet är utfört i samarbete med Umeå Energi. Företrädare för taxi och transportföretag i Umeå har lämnat uppgifter som varit avgörande för arbetets kvalitet.
Jag vill därmed rikta ett stort tack till Er, som har ställt upp och svarat på mina frågor! För eventuella fel och misstolkningar i rapporten bär jag hela ansvaret. Jag vill även tacka de anställda på Umeå Energi som tagit sig tid för mina funderingar. Ett särskilt tack vill jag rikta till min handledare Malin Janols på Umeå Energi, som har stöttat mig med engagemang och konstruktiv kritik.
Mycket vatten har flutit under Kolbäcksbron sedan jag inledde mina studier, och det finns många jag nu tänker på som har stöttat mig på olika sätt under utbildningstiden. Tack lärare och studenter. Särskilt tack till Björne, programansvarig, och tack till Ola som handlett examensarbetet. Frida, Rikard, Kristoffer, Isak, tack för fika och goda samtal. Björn, fint att sitta i exjobbsbåten med dig.
Släkt och vänner har varit till stort stöd under hela utbildningen. Jag vill inte nämna någon, så har jag ingen glömd. Min man har hjälpt till med korrläsning av rapporten, och genomgående varit en klippa i tillvaron. Slutligen skänker jag en varm tanke åt mina barn som tålmodigt låtit mig hållas för mig själv på hemmakontoret, för det allra mesta.
Innehållsförteckning
1. INLEDNING ... 1
1.1 BAKGRUND ... 1
1.2 SYFTE OCH MÅL ... 2
1.3 DEFINITIONER, AVGRÄNSNINGAR OCH KRAV ... 2
1.4 METOD ... 2
1.4.1 Formler ... 3
2. TIDIGARE STUDIER ... 4
3. ELBILAR OCH LADDNING ... 4
3.1 LADDBARA ELEKTRISKA FORDON ... 4
3.1.1 Dagens elbilar ... 5
3.1.2 Elbilar i framtiden ... 5
3.2 LADDNING ... 7
3.2.1 Laddtyper ... 7
3.2.2 Laddinfrastruktur ... 7
3.2.3 Umeås laddinfrastruktur ... 8
3.2.4 Umeås laddinfrastruktur ur taxibranschens synvinkel ... 10
3.2.5 Elbilsladdning i framtiden ... 11
4. FÖRUTSÄTTNINGAR FÖR TAXI OCH TRANSPORTFÖRETAG ... 11
4.1 TAXIBRANSCHEN... 11
4.1.1 Taxibranschen i Umeå ... 12
4.2 VÄGTRANSPORTER I SVERIGE ... 14
4.2.1 Budtransporter i Umeå ... 15
4.3 TAXI OCH BUDTRANSPORTER I FRAMTIDEN ... 16
5. ANTAGANDEN ... 17
5.1 TAXI TABELL ... 17
5.1.1 Hur många fordon? ... 18
5.1.2 Hur många mil? ... 18
5.1.3 Hur stor energiförbrukning? ... 19
5.1.4 Snabbladdning ... 19
5.1.5 Normalladdning ... 19
5.1.6 Laddbehovets fördelning ... 19
5.1.7 Övrigt ... 20
5.2 BUDTRANSPORTER TABELL ... 20
5.2.1 Hur många fordon? ... 20
5.2.2 Hur många mil? ... 21
5.2.3 Hur stor energiförbrukning? ... 21
5.2.4 Normalladdning ... 21
5.2.5 Laddbehovets fördelning ... 21
6. RESULTAT ... 21
6.1 TAXI GRUNDSCENARIO ... 21
6.1.1 Taxi grundscenario tabell ... 22
6.1.2 Normalladdning på industriområde ... 23
6.1.3 Normalladdning i bostadsområde ... 25
6.1.4 Snabbladdning ... 26
6.2 BUDTRANSPORTER GRUNDSCENARIO ... 29
6.2.1 Normalladdning på Västerslätt... 29
6.3 KÄNSLIGHETSANALYS ... 30
6.3.1 Taxi... 31
6.3.2 Budbilar ... 34
7. DISKUSSION ... 35
7.1 ANALYS AV RESULTATET... 35
7.2 STARKA OCH SVAGA ANTAGANDEN ... 35
7.3 OMRÅDEN ATT UNDERSÖKA VIDARE ... 37
8. REFERENSER ... 37
BILAGOR ... 41
BILAGA 1:INTERVJUFRÅGOR ... 41
BILAGA 2:BESTÄLLD STATISTIK FRÅN TRAFIKANALYS ... 42
BILAGA 3:BESTÄLLD STATISTIK FRÅN TRANSPORTSTYRELSEN ... 42
BILAGA 4:SÄKRA OCH OSÄKRA ANTAGANDEN MINDMAP ... 42
Ordlista
BEV Battery Electric Vehicle. Även elbil. Fordon med elmotor som drivs av batteri och laddas från elnätet
CCS Combined Charging System. Kombination av Typ 2 kontakt och DC- snabbladdningskontakt.
CHAdeMO Japanskt standardutförande på snabbladdningskontakt.
HEV Hybrid Electric Vehicle. Även elhybrid. Fordon med förbränningsmotor och elmotor. Laddas ej från elnätet.
Laddbehov Den energimängd som behöver fyllas på i fordonen under olika tidsrymder och vid olika tidpunkter och platser
Laddeffekt Den energimängd per tidsenhet som överförs, vid laddning av ett laddbart fordon, till fordonets batteri
Laddpunkt Kontakten där det laddbara fordonet laddas
Laddstation En plats med en eller flera laddare för eldrivna fordon Lätt lastbil Lastbil med en totalvikt under 3,5 ton.
Normalladdning Laddning vid låg effekt under lång tid. Vanlig effekt 2,3 kW – 3,7 kW.
PHEV Plugin Hybrid Electric Vehicle. Även laddhybrid, pluginhybrid. Fordon med elmotor och förbränningsmotor. Kan laddas från elnätet och tankas med bränsle.
Semisnabb laddning Laddning vid medelhög effekt under medellång tid. Vanlig effekt 11 kW – 22 kW.
Snabbladdning Laddning vid hög effekt under kort tid. Från 50 kW och uppåt.
Taxitäthet Antal taxifordon per tusen invånare.
Trafikarbete Fordonskilometer. Antal kilometer multiplicerat med antal fordon.
Transportarbete Omfattar personkilometer och tonkilometer. En personkilometer motsvarar en kilometers förflyttning av en person. En tonkilometer motsvarar en kilometers förflyttning av ett ton gods.
Tung lastbil Lastbil med en totalvikt som överskrider 3,5 ton.
1
1. Inledning
Det pågår ett arbete i Sverige med att minska utsläppen av växthusgaser från inrikes transporter. En stor del av utsläppen kommer från bil- och lastbilstrafik, och en av lösningarna är att få över fordonen på eldrift. Lokalt kan det bland annat innebära fler laddpunkter. Det är intressant för Umeå energis planering av sitt elnät att veta placering, antal och effekt för laddpunkterna. Denna rapport ska kasta ljus över laddbehovet för taxi- och budtransporterna inom Umeå energis elnätsområde.
1.1 Bakgrund
Ett av Sveriges klimatmål är att utsläppen av växthusgaser från inrikes transporter ska minska med 70 procent från 2010 till 2030. Regeringens klimatpolitiska handlingsplan från 2019 understryker att arbetet med att ställa om transportsektorn bör intensifieras [1].
Transportsektorn står för ungefär en tredjedel av Sveriges totala växthusgasutsläpp, och 93 procent av den andelen härrör från vägtrafiken. Av vägtrafikens utsläpp kommer i sin tur 65 procent från personbilar, 21 procent från tunga lastbilar, 9 procent från lätta lastbilar och resterande från bussar och mopeder.
Utsläppen minskar, men dagens minskningstakt är otillräcklig för att uppnå målet om 70 procents utsläppsminskning till 2030. Enligt regeringens bedömning behövs kraftfulla åtgärder inom bland annat elektrifiering [1].
Åtgärderna för att påskynda elektrifieringen av transportsektorn går till största delen ut på att öka tillgången till laddinfrastruktur. Det handlar om att få upp fler snabbladdare längs vägarna och att planera för laddmöjligheter för olika boendeformer. En elektrifieringskommission ska påskynda arbetet för att elektrifiera de tyngre transporterna. Klimatklivet ska finnas kvar för att delbekosta kommuners och organisationers investeringar i laddstationer [1].
Kopplat till Sveriges klimatpolitiska ramverk har flera branscher tagit fram så kallade Fossilfria färdplaner.
Åkerinäringen nämner i sin färdplan att det möjligen kan bli ekonomiskt motiverat att ladda tunga
lastbilar stillastående, men att en troligare lösning vore elvägar. Mest nytta skulle elvägar göra på sträckor där lastbilar förutsägbart färdas ofta, till exempel mellan hamnar och terminaler [2].
I rapporten Elektrifiering av Sveriges transportsektor [3] beskrivs tre scenarier för elektrifiering av de olika transportslagen i Sverige. Transporterna förutspås bidra till en ökning av Sveriges årliga elanvändning med 11 – 26 TWh till 2045, beroende på hur snabb och omfattande elektrifieringen blir. Utbyggd
laddinfrastruktur i form av snabba och långsamma laddare, samt elvägar och laddstationer för lastbilar ingår i scenarierna. Inverkan på elnätet diskuteras också. Man bedömer att vägtrafiken och i första hand personbilar kommer att stå för en starkt ökad efterfrågan på el i framtiden. Detta kan medföra
påfrestningar på elnätet i form av kapacitetsbrist. Kapacitetsbrist innebär svårigheter leverera önskad effekt på grund av att ledningar, transformatorer och övriga komponenter i nätet är
underdimensionerade. Problemet med kapacitetsbrist understryks även i elbranschens färdplan för fossilfri konkurrenskraft [4].
En rad initiativ och projekt pågår i Sverige för att påskynda omställningen till en fossilfri transportsektor.
Ett av dessa kallas Nästa generations resor ur ett stadsbyggnadsperspektiv, och sker i samarbete mellan Umeå kommun och Umeå energi, delfinansierat av Vinnova [5]. Projektet är bland annat kopplat till elektrifieringen av busstrafiken i Umeå, och har som ambition att styra mot en ”vision om ett ekologiskt, ekonomisk, socialt och kulturellt hållbart Umeå” [5]. Som en delleverans i Nästa generations resor syftar detta examensarbete till att kasta ljus över elektrifieringen av taxi- och budtransporterna i Umeå. Det är intressant för Umeå energi att veta vart laddstationer bör placeras och hur mycket de kommer att användas. Med den informationen kan man planera för en samhällsnyttig utveckling av elnätet.
2
1.2 Syfte och mål
Examensarbetets syfte är att öka medvetenheten om laddbehovet vid en elektrifiering av taxi- och budtransporterna i Umeå. Medvetenheten ska vara till hjälp då Umeå energi planerar sitt elnät.
Målsättningarna som ska tjäna syftet är:
• Laddbehovet för en elektrifierad taxiflotta beräknas.
• Laddbehovet för ett lämpligt urval av budfirmor beräknas.
• Resultaten redovisas för Umeå energi vid ett internt presentationstillfälle.
1.3 Definitioner, avgränsningar och krav
Med ”laddbehov” menas den energimängd som behöver fyllas på i fordonen under olika tidsrymder och vid olika tidpunkter och platser.
Undersökningen avgränsas till lågspänningsnätet inom Umeå Energis nätområde.
Urvalet av budfirmor avgränsas till transportföretag på Västerslätt. Man kan visserligen tänka sig att trafik utanför transportbranschen betecknas som budtrafik, men transportföretagen utgör en egen statistisk kategori och det blir därför lämpligt att knyta avgränsningen till transportbranschen [51]. På
industriområdet Västerslätt har flera transportföretag sina terminaler och kontor, och därför antas att en del av budtrafikens laddbehov kan lokaliseras där. Tidsramen för detta arbete medger inte en fullskalig kartläggning av budtrafikens laddbehov, och därför studeras Västerslätt som ett exempel på
budtransporters laddbehov.
Det beräknade laddbehovet för budtrafiken gäller dessutom endast transportföretagens lätta lastbilar, med en högsta totalvikt på 3,5 ton. Bedömningen är att det är denna fordonskategori som snabbast kan komma ifråga för elektrifiering, och där laddbehovet tas ut inom lågspänningsnätet.
Det grundläggande scenariot för laddbehovet läggs upp som ett framtidsscenario för år 2050.
Anledningarna till detta är två: För det första måste framtidsprognoserna vara långsträckta för att fånga in den stora omvandling som energiförsörjningen står inför, där elektrifiering av transporter ingår. För det andra så är det en långsam process att förnya elnätet. De anläggningar som ingår i elnätet har en
ekonomisk livslängd på 10 till 50 år [6]. En lång prognos motsvarar därmed arbetets syfte att vara till hjälp vid planering av elnätet.
Grundscenariot konstrueras därtill som ett värsta fall-scenario. Det innebär dels att en 100-procentig elektrifieringsgrad antas. Detta definieras som att samtliga fordon som ingår i beräkningarna får all sin energi från elnätet. Dels görs beräkningarna för det kallaste dygnet 2019. Timvärdena från kalldygnet kommer att visa hur effektuttaget ser ut när nätet är högt belastat på grund av den generellt större energikonsumtionen på vintern. Sannolikheten för effektbrist är också som störst denna säsong [7].
Vintern är heller ingen fördelaktig tid för elbilen. Värmebehovet kan då halvera bilens räckvidd och effektivitet [8].
Laddbehovet beskrivs geografiskt lokaliserat. Det ska framgå vart effekten tas ut från elnätet.
En känslighetsanalys genomförs. I känslighetsanalysen beskrivs några alternativ till grundscenariot.
1.4 Metod
En litteraturstudie genomfördes för att sätta elektrifieringen av taxi- och budtransporter i kontext.
Information har bland annat hämtats från vetenskapliga studier, branschrapporter, webbaserade karttjänster och nyhetsrapportering.
Intervjuer med företrädare för taxi- och transportföretag i Umeå ledde till antaganden om laddbehoven för taxi och budbilar. Intervjuerna genomfördes per telefon, e-post och även i form av ett webbformulär.
3 Frågorna anpassades under arbetets gång för att matcha respektive verksamhet, och för att komma åt den mest relevanta informationen.
Antagandena om fordonens laddbehov förankrades i statistiskt underlag från Trafikanalys. Mycket av statistiken fanns i rapportserierna Körsträckor [9] och Fordon i län och kommuner [10]. En del av den statistik som gäller lokalt för Umeå har specialbeställts [11].
En dialog fördes med Bee Charging Solutions som administrerar Umeå Energis laddstationer.
Förhoppningen var att det skulle gå att ta fram data som visade taxis laddmönster, vilket ytterligare skulle ha motiverat de antaganden som gjordes om taxis laddbehov. Det visade sig att det inte gick att filtrera materialet utifrån kundkategori, men frågan är lyft hos Bee Charging Solutions att möjliggöra den typen av filtrering i framtiden.
De antaganden som gjordes användes för att beräkna laddbehovet, det vill säga den effekt som skulle tas ut från nätet vid olika platser och tidpunkter.
Diagram skapades i excel för att visa hur effekten i några nätstationer varierar över ett dygn med tänkta tillägg från elbilsladdning av olika slag. Utgångspunkten är timvärden för kalldygnet 2019-02-06.
Timvärdena hämtades från Umeå Energis nätinformationssystem dpPower. I dpPower genomfördes också nätberäkningar för att titta på belastningen på nätstationerna 2019-02-06. Information om
transformatorernas belastning och förhållandet mellan aktiv och reaktiv effekt användes för att komplettera resultatet.
I känslighetsanalysen varierades några av de grundläggande antagandena, och beräkningar genomfördes för att visa hur dessa antaganden påverkade bilden av laddbehovet.
1.4.1 Formler
Taxis totala laddbehov (Etot) för ett dygn har beräknats genom att multiplicera antalet fordon (Ntaxi) med deras genomsnittliga körsträcka per dygn (sdygn) och den genomsnittliga energiåtgången per mil (Emil):
𝐸𝑡𝑜𝑡 = 𝑁𝑡𝑎𝑥𝑖 × 𝑠𝑑𝑦𝑔𝑛× 𝐸𝑚𝑖𝑙 (1)
För att beskriva laddbehovet vid varje plats, har det totala effektbehovet per plats beräknats, baserat på hur många fordon som förväntas laddas där samtidigt. Det maximala effekbehovet (Pmax) vid varje plats är alltså en produkt av laddeffekten (Pladd) och antalet använda laddpunkter (Nladd).
𝑃𝑚𝑎𝑥 = 𝑃𝑙𝑎𝑑𝑑× 𝑁𝑙𝑎𝑑𝑑 (2)
För laddning på vissa platser antogs en laddpunkt per fordon, men för snabbladdningsstationer har antalet laddpunkter beräknats utifrån uppskattningar om hur många fordon som skulle laddas där under ett visst tidsintervall, samt hur mycket energi de skulle behöva laddas med. För de tänkta
snabbladdningsstationerna har behovet av antal laddpunkter (Nladd) beräknats utifrån effekten på laddaren (Pladd), platsens totala laddbehov (Eplats) och det antal timmar (t) under vilka laddtillfällena fördelas.
𝑁𝑙𝑎𝑑𝑑 =𝑡 × 𝑃𝐸𝑝𝑙𝑎𝑡𝑠
𝑙𝑎𝑑𝑑 (3)
Effekten som konsumeras av belastningen anges som aktiv effekt, medan transformatorns märkeffekt anges som skenbar effekt. För att formulera om allting till samma enhet användes följande samband, vilka ges av effekttriangeln:
𝑆 = √𝑃2+ 𝑄2 (4)
cos 𝜑 = 𝑃
𝑆 (5)
4 I två tidigare examensarbeten om elbilsladdning har effektfaktorn 0,95 antagits för laddningens bidrag till den totala belastningen [12, 64]. Samma antagande görs i detta arbete: laddning sker vid effektfaktorn 0,95.
Den uppmätta lasten, som ges av timvärdena från dpPower, har en reaktiv och en aktiv del. Effektfaktorn som beskriver proportionerna mellan dessa, har beräknats med hjälp av data om reaktiv och aktiv effekt för maxlasttimmen 2019-02-06, och antagits vara densamma under hela det dygn som undersökts, vilket i samtliga fall var 0,93.
När timvärdena och den antagna belastningen i form av elbilsladdning formulerats om i enheten skenbar effekt, summerades de inom de förväntade tidsintervall då laddningen antogs pågå. Resultatet av denna summering är vad som presenteras i kapitel 6.
2. Tidigare studier
Studier om elektrifiering av taxitransporter har gjorts i Stockholm. I ett samarbete mellan KTH, Vattenfall, Taxi Stockholm och Sustainable Innovation visades att elbilstaxi var lönsamt och kunde pådriva en
övergång till elektrifierade fordon. Förutsättningen var att laddinfrastrukturen byggdes ut och användes effektivt [13]. Effektiv användning av laddarna kunde innebära att förarna skulle ladda långsamt mellan passen, och snabbladda på platser och tider som passade för att ta rast [14].
Ett examensarbete vid Uppsala universitet utredde hur en elektrifierad taxiflotta kunde påverka elnätet i Stockholm [15]. Man använde statistiskt material om körmönster och laddningsbeteenden hos förarna, och drog slutsatser om hur belastningen på elnätet kunde öka. Statistiken om laddningsmönster var hämtat från snabbladdningsstationer.
Det visades i examensarbetet [15] att taxiladdning skedde i störst utsträckning i lägenhetsområden och vid Arlanda flygplats. Även villaområden och handelsområden undersöktes. På Arlanda laddades fordonen främst dagtid. I lägenhetsområden skedde laddning dygnet runt. Ingen säsongsvariation kunde utläsas i laddmönstret. I rapporten påpekas det att taxiförare hellre gör många korta stopp för att ladda än att göra enstaka längre stopp. Snabbladdningstillfällena påvisades trots detta oftast vara längre än 20 minuter. Noterbart var att 49 taxibilar nyttjade samma totala energimängd vid snabbladdning som 402 privatbilar.
3. Elbilar och laddning
I detta kapitel inventeras dagsläget och den förväntade utvecklingen inom elbilar och laddning. Ansatsen är att beskriva och ge en bakgrund till hur det förhåller sig med elbilar och laddning i Umeå.
Det görs en distinktion mellan elbilar (BEV) och laddhybrider (PHEV), som kommer att användas genom rapporten. Laddning behandlas utifrån olika laddtyper, där normal- och snabbladdning är av särskild vikt för resonemang som förs i rapporten.
3.1 Laddbara elektriska fordon
För att beräkna laddbehovet är det intressant att veta fordonens energiförbrukning och räckvidd. Därför riktas stor uppmärksamhet mot detta när elbilar behandlas i de kommande avsnitten.
Det har tidigare nämnts att de fordon som beräkningarna bygger på antas vara helelektriska. De har elmotorer som drivs med batterier och laddas från elnätet. En vanligt förekommande förkortning för den typ av fordon som avses är BEV, som står för Battery Electric Vehicle [16].
Inom kategorin elektriska fordon finns också laddhybrider. Sådana benämns ibland plug-in hybrider eller PHEVs, Plugin Hybrid Electric Vehicles [16]. Laddhybriderna har en elmotor och en förbränningsmotor. De
5 kan tankas med bränsle och laddas från elnätet. Ytterligare en hybridvariant finns, som kallas elhybrid.
Denna kan inte laddas från elnätet, men har ändå en elmotor vid sidan av förbränningsmotorn.
Elhybridens batteri laddas under körning, bland annat genom att ta tillvara energin vid inbromsningar.
Dess elmotor stöttar förbränningsmotorn och tar över driften vid låga hastigheter [17]. Till de laddbara elektriska fordonen räknas BEV och PHEV, men inte elhybriden eftersom den alltså inte laddas från elnätet.
3.1.1 Dagens elbilar
Enligt en rapport från 2018 hade den typiska elbilen (BEV) i Sverige räckvidden 290 km med en
batterikapacitet på 41 kWh. Samma rapport anger att den typiska laddhybridens (PHEV) räckvidd på el var 50 km med ett 10 kWh batteri [18]. Man räknar ofta med att en elbils energiförbrukning är 2 kWh/ mil [19, 20].
År 2020 finns knappt 119 000 laddbara fordon i Sverige, varav drygt 35 000 elbilar (BEV) och drygt 4 000 lätta lastbilar (BEV). Ungefär 1 500 av de laddbara fordonen är registrerade i Västerbotten. Den vanligaste lätta lastbilen i kategorin är Renault Kangoo, följd av Nissan e-NV200. Vanliga elbilsmodeller är bland annat Tesla model 3, Tesla model S, Nissan Leaf och Renault Zoe [21].
I taxibranschen i Umeå förekommer elbilar av märkena Kia, Hyundai och Audi [22, 23, 24]. Dessa har räckvidder på 28 till 45,5 mil med energiförbrukningen 1,1 till 2,8 kWh per mil. Ett cateringföretag använder lätta lastbilar av modellen Renault Kangoo [26], som har 27 mils räckvidd.
Eldrivna fordon som används för taxi- och budtransporter i Umeå 2020
Modell Batteristorlek (kWh)
Räckvidd (mil) Energiförbrukning (kWh/mil)
Laddning maxeffekt (kW)
Renault Kangoo 33 27 1,52 7,4
Kia e-Soul 64 45,5 1,57 100
Kia e-Niro 64 45,5 1,59 100
Hyundai Ioniq 28 28 1,15 50
Audi e-tron 95 41,7 2,8 150
Tabell 1. Här listas några elbilmodeller som används till taxi- och budtransporter i Umeå [22, 23, 24, 26].
Informationen om fordonens prestanda är hämtad från Gröna Bilister [27].
De räckvidder och energiförbrukningar som anges i fordonens tekniska data stämmer oftast inte för vintertida förhållanden. Vid ett vintertest av 20 elbilar [28] hade till exempel Kia e-Soul och Kia e-Niro ungefär 35 mils räckvidd och 1,7 till 1,8 kWh/mil i energiförbrukning. I genomsnitt hade alla testade bilar en 18,5 procent kortare räckvidd än den som anges av tillverkaren.
3.1.2 Elbilar i framtiden
Det fanns 5,1 miljoner elbilar i världen 2018. I de scenarion som beskrivs i Global EV Outlook 2019 [29]
kan antalet elbilar uppgå till mellan 130 miljoner och 250 miljoner år 2030. Utvecklingen möjliggörs genom bland annat ekonomiska styrmedel som främjar nollutsläppsfordon, billigare batteriteknik och satsningar på laddinfrastruktur. Problem som kvarstår att lösa är råvaruförsörjningen till
batteritillverkning samt återvinning av uttjänta batterier.
I det scenario för framtida elanvändning [30] som används av Energiföretagen [4], står eldrift för 20 procent av trafikarbetet för personbilar och lätta lastbilar 2030. Till år 2045 ökar detta till 70 procent.
Stadsbussar och distributionslastbilar förutsätts vara nästan hundra procent elektrifierade år 2045. Man
6 räknar också med en ökad elektrifiering av arbetsmaskiner och en ökning av transporter på järnväg.
Transportsektorn antas använda 4 TWh elektrisk energi år 2020. År 2045 kan den siffran vara 19,3 TWh.
I en prognos som tagits fram av Power Circle förutspås hybridtekniken utgöra en mellanperiod inom elbilstekniken. Omkring 2030 förväntas elbilar av typen BEV bli det dominerande valet vid nybilsköp [18].
Figur 1. Nybilsförsäljningen av elbilar (BEV) förväntas dominera privatbilsmarknaden 2030, och nybilsförsäljningen av laddhybrider (PHEV) förutspås sjunka till noll från och med 2025. Figur från Elbilsläget 2018 [18].
Enligt en forskningsöversikt [31], påverkas energibehovet för framtidens fordon av dels i vilken
utsträckning de är självkörande, och dels i vilken utsträckning de delas. Självkörande fordon väntas bidra till ett ökat transportarbete eftersom de tar sig fram fortare, attraherar nya grupper av användare och skapar nya resvanor. Om de självkörande fordonen får begränsad utbredning eller om delningstjänster får stort genomslag är sannolikheten större att energibehovet för framtida transporter pressas ner.
Det råder delade meningar om i vilken grad fordonen kommer att vara självkörande i framtiden. Apple- grundaren Steve Wozniak, som länge förespråkat självkörande fordon, är tveksam till om helt förarlösa fordon blir verklighet under hans livstid [32]. Samtidigt i Phoenix, USA, utvecklar företaget Waymo en taxitjänst med självkörande fordon, där ingen förare sitter i framsätet. Enligt Waymo kommer dock transportfordon att bli förarlösa snabbare än persontransporter. Även Volkswagen drar denna slutsats [32]. Schenker testar just nu en självkörande eldriven lastbil i Jönköping [33].
Forskningen kring elbilsbatterier är intensiv. Till exempel har Samsung en prototyp till ett batteri som skulle kunna ge 80 mils räckvidd och ha en livslängd på 80 000 mil [34].
Samtidigt forskas det intensivt på alternativ till batteridrivna fordon. Bränsleceller ses av många som ett nödvändigt alternativ när det kommer till fossilfria transporter [35]. Detta är en bland flera faktorer som gör det svårt att på lång sikt förutse hur stor andel av framtidens bilar som kommer att vara eldrivna.
7 Men det inledande antagandet för detta arbete, om att räkna med 100 procent elektrifieringsgrad i ett värsta fall-scenario rimmar åtminstone väl med energiföretagens scenario [30]. Utifrån Power Circles prognos verkar det också motiverat att anta att elbilarna i framtiden är helelektriska [18]. Man kan rimligen också förvänta sig bättre räckvidd på framtidens batterier, givet den pågående forskningen [34].
Sedan kvarstår osäkerheter kring elbilsutvecklingen som bland annat har att göra med tillgång på batteriråvaror, konkurrens från bränslecellsalternativ och implementation av förarlösa fordon.
3.2 Laddning
I denna rapport används många nya begrepp som har att göra med laddning. ”Laddbehov” är det mest framträdande bland dessa, och har inledningsvis definierats som den mängd elenergi som behöver fyllas på i ett fordon under en viss tidrymd och vid en viss tidpunkt och plats.
För att kunna beskriva elbilsladdning behövs också en rad andra koncept. Här har definitioner hämtats från en ordlista som sammanställts av Power Circle [16]. Laddeffekt är den ”mängd energi per tidsenhet som överförs, vid laddning av ett laddbart fordon, till fordonets batteri” [16]. En laddstation är en ”plats med en eller flera laddare för eldrivna fordon”, medan en laddpunkt är ”kontakten där det laddbara fordonet laddas” [16]. Det kan alltså finnas flera laddpunkter med olika laddeffekt vid en laddstation. I Sverige finns det i skrivande stund drygt 2 000 offentliga laddstationer med sammanlagt 10 000 laddpunkter [36].
3.2.1 Laddtyper
För förståelsen av elbilsladdning är det också användbart att dela in laddningen i olika typer. De olika laddtyperna sker under olika förutsättningar och vid olika laddeffekt. Kortfattat kan det sägas att om bilen ska stå parkerad länge, kan laddning ske vid en lägre effekt, så kallad normalladdning. Om endast ett kort uppehåll kan göras, sker laddningen vid en högre effekt, så kallad snabbladdning. Ibland omtalas även en typ av laddning som kallas semisnabb laddning och sker vid mellanhög effekt [16].
Vanliga laddeffekter för normalladdning är 2,3 kW – 3,7 kW. Semisnabb laddning kan ske vid effekterna 11 kW – 22 kW, och snabbladdning definieras som laddning vid 50 kW eller högre [37].
Laddare kategoriseras också utifrån säkerhetsnivå och typ av kontakt. Säkerhetsnivåerna benämns vanligen Mode 3 och Mode 4. Enligt EU-standard används CCS-kontakt för snabbladdning och typ 2- kontakt för laddning vid lägre effekter. CCS står för Combined Charging System och kombinerar typ 2- kontakten med en kontakt för snabbladdning med likström. Andra kontaktstandarder förekommer trots detta, till exempel den japanska snabbladdningskontakten CHAdeMO [37]. Biltillverkaren Tesla bygger egna laddstationer, som visserligen är kompatibla med CCS, men där ändå bara bilar av märket Tesla kan laddas [37, 65].
3.2.2 Laddinfrastruktur
Vid planeringen av laddinfrastruktur, är det rimligt att utgå ifrån laddtypen. Enligt regeringens resonemang som förs i den klimatpolitiska handlingsplanen [1] behöver laddinfrastrukturen ge goda möjligheter att normalladda elbilar hemma och vid arbetsplatsen, liksom möjligheter till snabbladdning längs de större vägarna. Det tas upp att 80 – 90 procent av laddbehovet tillgodoses genom
normalladdning. Snabbladdningens roll är därmed inte att stå för en stor del av laddningarna, utan att möjliggöra längre resor och skapa förtroende för elbilar. Effektbehovet bedöms vara 100 kW per snabbladdningsstation, och detta sägs inte utgöra något problem för elnätet som helhet.
Principer för placering av laddstationer beskrivs i liknande ordalag i Laddstationsguiden [37].
Normalladdning, som tar lång tid, sägs vara lämplig vid bostäder och arbetsplatser, samt på
pendlarparkeringar och vid flygplatser och tågstationer. Semisnabb laddning sker förslagsvis där man parkerar någon timme för att uträtta ärenden eller liknande. Lämpliga platser kan vara till exempel vid
8 köpcentra, restauranger och sevärdheter. Snabbladdningsstationer kan lokaliseras till områden där bilister vanligen gör korta pauser, till exempel vid rastplatser, drivmedelsstationer och kaféer.
Inom projektet Nästa generations resor har man på Umeå kommun arbetat med frågan om
laddinfrastruktur. Bland annat togs ett internt underlag fram vid en workshop [38]. Underlaget innehåller principer och förslag för lokalisering av laddstationer. Det sägs bland annat att snabbladdningsstationer inte bör placeras i känsliga lägen som bostadsområden, centrumfyrkanten eller vid skolor, och inte heller i områden som är högt belastade av trafik. Vidare bör man eftersträva att hålla nere söktrafiken genom att undvika en spridd lokalisering av laddarna.
3.2.3 Umeås laddinfrastruktur
På den interaktiva kartan uppladdning.nu [39] publiceras information om laddstationer i Sverige. Enligt kartan finns det i Umeå ungefär 200 offentliga laddpunkter fördelade på 35 laddstationer. De flesta laddpunkterna är avsedda för normalladdning. Dessa finns företrädesvis i parkeringshus och nära större arbetsplatser. Vid Universitetssjukhuset finns till exempel en laddstation med 20 laddpunkter på 3,7 kW och två laddpunkter på 11 kW.
Figur 2. Nära sjukhuset finns en större laddstation. Här kan 20 fordon normalladdas samtidigt. Här finns också två laddpunkter för semisnabb laddning.
Laddpunkter för semisnabb laddning finns bland annat på butiksparkeringar och vid besöksmål.
Snabbladdningsstationerna är lokaliserade till handelsområdena på Söderslätt och Ersboda, samt drivmedelsstationerna på Carlslid och Kronoparken.
9 Figur 3. Här visas antalet offentliga laddpunkter i Umeå kommun, fördelade efter laddeffekt.
Informationen är hämtad från uppladdning.nu [39].
Fyra snabbladdningsstationer finns med på kartan på uppladdning.nu [39]. Teslas snabbladdningsstation på Söderslätt har sex laddpunkter á 125 kW. På Carlslid finns en laddpunkt med CHAdeMO kontakt och en laddpunkt med CCS kontakt. Dessa kan överföra laddeffekten 50 kW. Likadant ser det ut på Ersboda och Kronoparken, men på Kronoparken finns dessutom en typ 2 kontakt som kan ge 43 kW [39]. Ytterligare en snabbladdningsstation finns vid NUS (Norrlands universitetssjukhus). Den har inte tagits i bruk ännu.
Ursprungligen planerades där en laddpunkt på 150 kW. Den tekniska kapaciteten finns för en 150 kW laddare, men den installerade kapaciteten består i en laddpunkt á 50 kW och två laddpunkter á 22 kW [40, 41].
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
2,3 3,7 7,4 11 22 43 50 125 Okänd
Laddpunkter
Effekt (kW)
Offentliga laddpunkter i Umeå kommun
10 Figur 4. Laddstationen vid NUS, med 50 kW laddaren i förgrund. Vid husväggen syns en av de semisnabba laddarna som har en effekt på 22 kW.
I Umeå kommuns interna arbetsmaterial kring utveckling av laddinfrastruktur ingår 10 stationer för snabbladdning [38]. Man förespråkar utbyggnad av de befintliga snabbladdarna på Söderslätt, Carlslid, Kronoparken och vid NUS. Dessutom skisseras nya platser för snabbladdning vid Umeå C, E4/E12, Umeå Airport, ICA Olofsdal och Entré Väst. Några av lokaliseringarna anser man särskilt bana väg för en elektrifiering av taxiflottan. Det gäller Umeå C, E4/E12, Umeå Airport och NUS.
3.2.4 Umeås laddinfrastruktur ur taxibranschens synvinkel
Enligt Daniel Bernhardsson på Björkstaden beställningscentral AB [24] avvaktar man utbyggnaden av laddinfrastruktur innan man investerar i fler laddbara fordon. Han berättar att man idag bara kör elbilarna ett skift per dygn eftersom de inte hinner laddas innan nästa skift. Helst skulle varje
snabbladdningsstation behöva ha 4 laddpunkter på minst 50 kW, för att räcka till. Här är det viktigare att den enskilda laddstationen är tillräckligt utbyggd än att det finns fler laddstationer utspridda i Umeå.
Bernhardsson berättar att det händer att laddstationerna är upptagna eller trasiga när man behöver använda dem. Ibland står bilar onödigt länge och laddar vid snabbladdningsstationen medan föraren troligtvis uträttar något ärende.
Mohammed Al-Nasser, VD för Umeå Eltaxi, anser att 50 kW är för låg effekt på en snabbladdare [22]. Han skulle hellre se laddpunkter på 150 kW. Al-Nasser förmedlar, liksom Bernhardsson, att det är viktigare att möjligheterna till laddning är goda vid den enskilda laddstationen än att det finns många stationer att välja mellan. God tillgång till snabbladdning för taxi behöver framför allt finnas centralt i Umeå, vid NUS
11 och vid flygplatsen. Från Umeå Miljötaxi tillstyrker man att det vore bra med utökad tillgång till
snabbladdning i centrum, vid NUS och vid flygplatsen [23].
Sånär som på idén om en snabbladdningsstation vid E4/E12 sammanfaller förslagen från taxis företrädare och Umeå kommun angående lokaliseringen av snabbladdningsstationer för taxi. Vid samtal med en före detta taxiförare [63] framkommer att zonindelningen för taxikörningar kan vara en anledning till varför en snabbladdningsstation vid E4/E12 skulle vara oattraktiv för taxi. Tillfället för snabbladdning borde uppstå när föraren står och väntar på en körning. Denna väntetid spenderas helst i en zon där körningarna uppstår ofta. Sådana zoner finns i centrala Umeå, vid NUS och vid flygplatsen.
Dessutom sammanfaller Umeå kommuns princip om att undvika en spridd lokalisering av laddare med taxiföreträdarnas önskemål om snabbladdningsstationer. Det vill säga förespråkandet av ett fåtal väl utbyggda laddstationer framför ett större antal utspridda laddpunkter.
Det är inte bara snabbladdning som är aktuellt för taxibilarna. Nattetid kan fordonen laddas vid lägre effekt antingen i garaget eller hemma, uppger taxis företrädare [23, 25]. När Ecotaxis laddbara fordon inte körs, laddas de på företagets parkering vid 32 A [24]. Laddning vid 32 A motsvarar 7,4 kW eller 22 kW, beroende på om anslutningen är 1-fasig eller 3-fasig.
3.2.5 Elbilsladdning i framtiden
Rädslan att få brist på energi i ett laddbart fordon innan man kommit till nästa laddstation kallas räckviddsångest [16], och har möjligen utgjort ett hinder för elbilens utbredning. Redan idag är
räckviddsångesten överdriven, menar Susanna Hurtig på Vattenfall [42]. I genomsnitt körs en personbil 3 – 5 mil per dag och elbilens räckvidd är 30 – 40 mil på en laddning [42]. Tekniken för att tillverka batterier med 80 mils räckvidd kan vara inom räckhåll [34], och laddpunkter på upp till 350 kW förekommer i Sverige [36]. I framtiden kommer man säkerligen att ta sig längre på en laddning, och det kommer att gå snabbare att ladda batterierna.
De 11 – 26 TWh som förutspås krävas till laddning av elektriska fordon i Sverige 2045 [3], uppmanar till nytänkande. I Örebro bygger bostadsbolaget ÖBO en stor solcellsdriven laddstation som både kan producera, lagra och dela energi [43], och e-on marknadsför lösningar för att ladda bilen från egna solceller [44]. En möjlig utveckling för att möta framtidens laddbehov är att laddinfrastrukturen rullas ut ihop med sådan mikroproduktion av el, så att det delvis bär sig självt.
4. Förutsättningar för taxi och transportföretag
I detta kapitel beskrivs dagsläge och utveckling inom taxi och transportbranschen. Förutsättningarna i Umeå tas upp emot bakgrunden av hur det ser ut i Sverige. Elektrifieringsgraden inom branscherna undersöks liksom körsträckor och antal fordon. Kapitlet bygger till stor del på intervjuer.
I kapitlet visas att 4 procent av taxifordonen i Umeå är laddbara och att andelen har ökat årligen. Inom transportbranschen påvisas ännu ingen elektrifiering, men intresset tycks finnas. Bristande
snabbladdningsmöjligheter sägs kunna utgöra ett hinder för elektrifieringen av taxi i Umeå. Behovet av laddning i framtiden beror på hur taxis roll inom transportsystemet utvecklas, och hur trafikarbetet till följd av antal fordon och deras körsträckor utvecklas.
4.1 Taxibranschen
Enligt Svenska Taxiförbundet ökar antalet taxiregistrerade fordon stadigt i Sverige [45]. Ungefär hälften av taxiresorna sker på uppdrag av det allmänna i form av skolskjuts, färdtjänst, sjukresor och anropsstyrd linjetrafik [46]. Den andra hälften av taxiresorna bekostas av företag och privatpersoner [47].
Taxibranschen kan delas in i transportörer och beställningscentraler. Beställningscentralerna sköter upphandlingar, marknadsföring och bokningar. Transportörerna tillhandahåller bilar och förare [47].
12 År 2018 fanns det 17 795 taxifordon i Sverige. Taxitätheten var 1,8 fordon per tusen invånare. Antalet elbilar inom taxiflottan steg från en enda, år 2013, till 190 stycken 2018, vilket motsvarade en ökning från 0 procent till strax över 1 procent [48]. Som en jämförelse kan nämnas att andelen elbilar i Sveriges totala fordonsflotta var 0,33 procent 2018 [18].
Figur 5. Här visas hur andelen elbilstaxi har utvecklats i Sverige 2013 – 2018. Statistiken är hämtad från Trafikanalys rapportserie Fordon i län och kommuner [10].
En taxi i Sverige kör i genomsnitt 6 000 – 7000 mil per år [9]. En svensk studie om elbilstaxi antar att livslängden för en dieseltaxi är tre år, medan livslängden för en elbil i taxitrafik är fem år [19]. Eftersom taxibilar byts ut relativt snabbt, finns möjligheten för en snabb omställning till eldrift inom branschen.
I skrivande stund är taxinäringen ekonomiskt pressad på grund av det minskade resandet i Covid-19 pandemins fotspår.
4.1.1 Taxibranschen i Umeå
Vid slutet av 2019 fanns 252 taxifordon i Umeå, jämfört med 194 fordon 2010 [10]. Taxitätheten 2019 var därmed 1,95 fordon per tusen invånare [49]. Siffran är något högre än riksgenomsnittet och lägre än i Stockholms län [48].
Figur 6. Utvecklingen av antal taxifordon i Umeå kommun 2010 – 2019 enligt statistik från Trafikanalys [10].
Andelen laddbara fordon i Umeås taxiflotta uppgick till 4 procent 2019 [11]. Då är också laddhybrider inräknade. Enligt Transportstyrelsens siffror från maj 2020, finns det i Umeå 14 laddbara fordon, varav två
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
2013 2014 2015 2016 2017 2018
Procent
Andel elbilar (BEV) av det totala antalet taxifordon i Sverige
0 50 100 150 200 250 300
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019
Antal taxifordon i Umeå 2010 - 2019
13 laddhybrider [50]. En rimlig gissning baserad på denna information är att Umeå har en hög andel
eltaxibilar jämfört med riksgenomsnittet, som var 1 procent 2018 [48].
Figur 7. Utvecklingen av antal laddbara bilar bland taxifordon i Umeå. Beställd statistik från Trafikanalys [11].
Den genomsnittliga körsträckan per år tycks skilja sig åt mellan de laddbara taxifordonen och övriga.
Körsträckan för ett laddbart fordon varierade ungefär mellan 4 100 och 5 900 mil per år 2016 – 2019.
Motsvarande för övriga taxifordon var ungefär 6 400 - 6 800 mil. Statistik har inhämtats från Trafikanalys.
Uppgiftslämnaren understryker dock att siffrorna för laddbara fordon behäftas med stor osäkerhet eftersom de bygger på ett fåtal fordon, varav flera har en skattad körsträcka [11].
Taxifordon i Umeå, laddbara och övriga
ANTAL OCH GENOMSNITTLIG ÅRLIG KÖRSTRÄCKA PER BIL
Laddbara fordon, körsträcka (mil)
Övriga fordon, körsträcka (mil)
Laddbara fordon, antal
Övriga fordon, antal
2019 4 117 6 607 10 242
2018 5 022 6 418 9 229
2017 4 355 6 771 7 200
2016 5 894 6 771 2 201
Tabell 1. I beställd statistik från Trafikanalys jämförs laddbara och övriga taxifordon i Umeå med avseende på körsträckor och antal [11].
Det finns två större beställningscentraler i Umeå. Dessutom finns det åtminstone tre fristående mindre taxiföretag. Intervjuer har genomförts med representanter för fyra av dessa företag. Representanterna svarar sammanlagt för majoriteten av Umeås taxiflotta.
Bilden av att laddbara fordon har kortare körsträcka stärks av Daniel Bernhardsson på Björkstadens Beställningscentral AB, som anger att deras elbilar kör 6 000 – 8 000 mil per år, medan fossilbilarna kan komma upp i 12 000 mil per år [24]. Enligt Bernhardsson är det inte omöjligt att alla företagets bilar någon gång i framtiden är laddbara, men just nu finns inga planer på att köpa fler elbilar [24].
0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045
2015 2016 2017 2018 2019
Procent
Andel laddbara fordon (BEV + PHEV) bland
taxifordon i Umeå
14 Umeå Eltaxi och Umeå Miljötaxi var dock på väg att köpa in fler elbilar innan branschen drabbades
ekonomiskt av Covid-19 pandemin [22, 23].
En taxi behöver klara många olika sorters körningar. Räckvidden bör vara god eftersom vissa resor kan sträcka sig långt genom landet. Det kan behövas plats för två rullstolar eller rullatorer i bagageutrymmet.
För långresor och samlastningsresor är inte elbilen ett rimligt alternativ idag [24]. Samlastning av rullstolar och rullatorer är vanligt inom den samhällsbetalda trafiken, som utgör hälften av taxikörningarna i
Sverige. På Björkstadens Beställningscentral AB uppskattar man att 60 procent av körningarna kan vara samhällsbetalda [24]. Umeå Miljötaxi menar att man alltid kommer att behöva ha någon eller några bilar med förbränningsmotor i sin flotta för att klara de längsta körningarna [23]. Pris och användbarhet har hittills begränsat intresset hos ett taxiföretag att investera i laddbara fordon [25].
I avsnitt 3.2.4 Umeås laddinfrastruktur ur taxibranschens synvinkel har geografisk lokalisering av taxis laddbehov behandlats. Intervjuerna syftade också till att ta reda på hur laddbehovet fördelas i tiden. Ett taxiföretag menar att normalladdning kan ske mellan 21:00 till 05:00 och att det kan finnas behov av snabbladdning mellan 14:00 till 16:00 [25]. Umeå Miljötaxi uppger att fordonen kan normalladdas åtminstone mellan 00:00 – 05:00, och att snabbladdning kan ske mellan 10:00 till 14:00, samt möjligen på helgnätter [23]. Mohammed Al-Nasser på Umeå Eltaxi säger att bilen ofta behöver snabbladdas någon gång runt 16:00 även om den är fulladdad på morgonen. I avsnitt 3.2.4 har det också nämnts att Björkstadens Beställningscentral AB skulle behöva ladda sina fordon inför eftermiddagsskiftet, som de idag inte tar sig ut på eftersom den möjligheten till laddning saknas [23].
Det kan finnas en säsongsvariation i laddbehovet. Enligt Umeå Miljötaxi drar bilen mer energi när det blir riktigt kallt [23], och ett företag uppger att behovet av snabbladdning är större på vintern [25].
Mohammed Al-Nasser på Umeå Eltaxi ser en nedgång i körningarna under utomhussäsongen då människor gärna rör sig till fots eller med cykel [22].
Om den genomsnittliga årliga körsträckan för en taxi fördelas på 365 dagar, ser det inte ut som att snabbladdning under dagen är nödvändig. Man får en ungefärlig körsträcka per dygn på 18 mil. I tidigare avsnitt har det visats att räckvidden för en elbil är 30 – 40 mil. Utan mer detaljerad information om taxis körmönster och energiförbrukning, är det svårt att säga om det uttryckta behovet av snabbladdning är befogat eller ett uttryck för räckviddsångest. Björkstadens Beställningscentral AB uppger att deras elbilar kör 35 – 40 mil per dygn [24]. Det borde innebära att batteriet är tömt på eftermiddagen och behovet av snabbladdning vid den tidpunkten är verkligt. Enligt ett företag uppstår behovet av snabbladdning främst vid långresor, under förutsättning att elbilens verkliga räckvidd under vintern är 35 – 40 mil när värmen är på mellan uppdragen [25].
Räckviddsångesten borde gå djupare inom taxibranschen än för privatbilister. Fordonets räckvidd är en grundläggande faktor för att ens kunna bedriva taxiverksamhet. För de flesta privatbilister är det i högre grad möjligt att anpassa sig till fordonets räckvidd. Till exempel genom att stanna oftare eller ta längre pauser för att ladda.
4.2 Vägtransporter i Sverige
Vägtransportarbetet i Sverige utförs av lätta och tunga lastbilar. En lätt lastbil har en totalvikt på högst 3,5 ton, och en lastbil med högre totalvikt än 3,5 ton klassificeras som tung. De senaste 20 åren har antalet lätta lastbilar mer än fördubblats, medan de tunga lastbilarnas antal har varit ganska oförändrat [51]. I Sverige 2019 fanns det 585 091 lätta lastbilar och 84 153 tunga lastbilar [10]. Antalet körda mil per år skiljer sig åt mellan fordonsslagen. Lätta lastbilar används oftare till lokala transporter, medan tunga lastbilar oftare kör långa distanser. En tung lastbil har därför i genomsnitt en längre färdsträcka per år jämfört med en lätt lastbil [51].
15 Huvuddelen av de tunga lastbilar som är registrerade i Sverige används till godstransporter. För de lätta lastbilarna är bilden annorlunda. Endast 5 procent av dessa används inom transportbranschen. Som en jämförelse kan det nämnas att 31 procent av de lätta lastbilarna används inom byggbranschen [51].
Lätta lastbilar i transportbranschen stod för 5 procent av de körda milen inom sitt fordonsslag år 2017.
Det kan översättas till 1 476 mil per bil och år i en tät kommun som Umeå [51]. Om man tänker sig att fordonen är i drift endast vardagar, och räknar med att året har 250 vardagar, motsvarar det ungefär 6 mil per dag.
4.2.1 Budtransporter i Umeå
Vid utgången av 2019 fanns det 5857 lastbilar registrerade i Umeå. Ungefär en sjättedel klassades som tunga lastbilar och cirka 5000 som lätta lastbilar. Om man antar att 5 procent av lätta lastbilar i kommunen fanns inom transportbranschen, så innebar det alltså 250 fordon.
Det fanns inga tunga eldrivna lastbilar i kommunen, men däremot 67 eldrivna lätta lastbilar. Andelen lätta ellastbilar i Umeå ökade från 0,9 till 1,3 procent mellan 2018 och 2019 [10].
Lätta lastbilar i Umeå kommun 2018 - 2019
2019 2018
Lätta lastbilar 4 988 4 832
Eldrivna lätta lastbilar 67 45
Eldrivna lätta lastbilar (procent) 1,3 0,9
Tabell 2. Statistik från Trafikanalys som visar framväxten av eldrivna lätta lastbilar i Umeå. Kategorin dök upp först 2018 [10].
Kummin Catering förfogar över två eldrivna Renault Kangoo, berättar man [22]. Dessa används till leveranser, oftast inom 6 kilometer, och laddas dagtid vid arbetsplatsen på Noliaområdet. Nattetid laddas de hemma. Ur ett hållbarhetsperspektiv ser man på Kummin bara fördelar med elskåpbilarna. Långa transporter under vintertid kan dock bli besvärliga [22].
Ett av de större transportföretagen i Umeå har 40 fordon. Det är drygt 30 tunga lastbilar och 8 lätta lastbilar, så kallade paketbilar. Paketbilarna lastar 450 – 1200 kilo, och används inom Umeå tätort [52].
De tunga lastbilarna kan grupperas i två kategorier. I den första kategorin finns företagets 10 lastbilar med släp. Dessa lastar 38 – 39 ton och kör lite längre och godsintensivare sträckor, till exempel till Nordmaling och Vindeln. I den andra kategorin finns drygt 20 lastbilar med bakgavel som lastar ungefär 13,7 ton.
Dessa kör transporter inom Umeå tätort och till destinationer inom ungefär 6 mils radie från Umeå [52].
Långväga godstransporter från Sveriges alla delar anländer med tåg eller lastbil på morgonen. De flesta långkörningarna med lastbil går via E4:an, men några går också till och från Östersund. När godset har anlänt till terminalen, lastas det om till någon av företagets umeåstationerade fordon. Dessa kör ut leveranserna och hämtar upp nya försändelser. Fordonen utgår från terminalen ungefär 8.30 och återkommer runt 15.00. Ett par veckodagar sker avvikelser från detta, då paketbilar används för kvällsleveranser. På kvällen, natten och helgerna är fordonen parkerade vid terminalen. Ifall något kan sägas om säsongsvariationer i godstrafiken, så är det att godsmängden ökar på våren [52].
Fordonen som kör inom Umeå återkommer under dagen för omlastning vid terminalen. De färdas ungefär 10 mil per dag. Lastbilarna som kör leveranser till andra kommuner är borta från terminalen hela dagen, och tillryggalägger ungefär 22 – 30 mil per dag [52].
16 UT Transport i norr har 35 – 40 fordon stationerade i Umeå, enligt ägaren Pierre Dorsch [53]. Av de fordon som finns i Umeå är 20 – 25 tunga lastbilar. Bland dem är det 15 – 20 som endast rör sig över dagen och inom kommunen. De har en körsträcka på 5 – 10 mil om dagen.
Resten av UT Transports fordonsflotta i Umeå består av 15 lätta lastbilar. Många av de lätta lastbilarna rör sig endast dagtid inom kommunen, men UT Transport har också flera bilar som kör till andra
destinationer. Till exempel en bil som utgår på kvällen mot Sundsvall och återkommer runt lunch dagen därpå. På natten står de flesta fordonen parkerade vid terminalen, men en handfull fordon kör dygnet runt och på helgen [53].
På UT Transport följer man utvecklingen inom eldrivna lastbilar, men har ännu inte börjat använda några eldrivna fordon. En lastbil med bakgavellyft och tio mils räckvidd skulle vara intressant för trafik i Umeå, menar Pierre Dorsch [53].
På industriområdet Västerslätt samsas ett flertal transportföretag. En översiktlig kartläggning med hjälp av Googles karttjänst [54] och företags hemsidor visar att det finns åtminstone sju företag på Västerslätt som uttalat arbetar med distribution inom Umeå. Dessutom finns ett antal grossistfirmor och
maskinleverantörer, som gissningsvis kör egna leveranser. På Linkans Åkeri finns enligt hemsidan 3 mindre budbilar [55], och UT Transport har uppgett vid en telefonintervju att de har 15 lätta lastbilar [53]. På ett av transportföretagen i Umeå uppges att man har åtta lätta lastbilar i distributionstrafik i Umeå [52].
Mot bakgrund av uppgifter från Googles karttjänst och intervjuer antas att man kan räkna 5 – 10 lätta lastbilar per transportföretag. En grovuppskattning av antalet lätta lastbilar inom transportbranschen på Västerslätt landar i 50 – 60 fordon.
4.3 Taxi och budtransporter i framtiden
För att nå klimatmålen förespråkas en omställning från privat bilägande till olika samåkningslösningar [1].
Taxi kan få en annorlunda roll i framtidens transportsystem. Inom branschen talar man om ”Hämtas- hemma transporter” [48].
I en rapport från 2018 diskuteras vad Hämtas-hemma utvecklingen kan innebära för taxibranschen. Om man gör det billigare att åka taxi, kan flertalet resor med privatbil ersättas med taxiresor i form av så kallad anropsstyrd kollektivtrafik. Så småningom kommer man att se en övergång till eldrivna, självkörande bussar och bilar inom den anropsstyrda kollektivtrafiken. I mindre städer kan detta transportsystem helt komma att ersätta kollektivtrafiken som den ser ut idag. Resandet förutspås öka, men det totala antalet privat- och kollektivfordon skulle ändå kunna decimeras [56].
De senaste tio åren har taxitätheten i Umeå varierat mellan 1,53 – 1,95 fordon per tusen invånare, med en liten tendens till ökning de senaste två åren [10, 49]. I Stockholms län ökade taxitätheten från 2,9 till 3,2 fordon per tusen invånare mellan åren 2009 – 2018 [48]. Enligt kommunens målsättning ska invånarantalet i Umeå nå 200 000 invånare 2050 [57]. Med en taxitäthet som idag, skulle det innebära 400 taxifordon år 2050.
Schenker planerar att alla deras fordon som väger upp till 3,5 ton ska vara el- eller bränslecellsdrivna år 2030 [58]. DHL har utvecklat en egen elskåpbil ihop med Ford, och hade drygt 11 000 elektriska fordon i drift 2019 [59]. Som tidigare nämnts räknar energiföretagens scenario med 70 procent elektrifiering av trafikarbetet för bilar och lätta lastbilar, och 100 procent elektrifiering av tunga lastbilar år 2050 [30].
Enligt trafikverkets prognos kommer vägtransporter att öka med 1,85 procent årligen fram till 2040 [60].
Behovet av elektrisk energi för taxi och budtransporter kommer att öka i framtiden, dels på grund av att fler fordon blir eldrivna, men också på grund av att trafikarbetet ökar. I taxis fall kan man tänka sig att utvecklingen grovt följer invånarantalet, men om taxi får en annorlunda funktion i framtidens
transportsystem, är det svårare att förutse branschens energibehov.
17
5. Antaganden
En rad antaganden har gjorts för att kunna beräkna laddbehovet och lokalisera det i tid och rum.
Antagandena är valda med ett värsta fall-scenario i tankarna, men ett som är förankrat i aktuella siffor och förhållanden. Först listas alla antaganden i tabeller för taxi respektive budtransporter. I löpande text efter varje tabell förklaras vad antagandena bygger på.
5.1 Taxi tabell
Scenario för taxis laddbehov 2050
GRUNDLÄGGANDE ANTAGANDEN Hur många fordon?
Antal invånare i Umeå 2050 200 000
Taxitäthet i Umeå 2 per 1000 invånare
Antal taxifordon i Umeå 2050 400 Hur många mil?
Genomsnittlig körsträcka per år 6600 mil per bil Genomsnittlig körsträcka per dygn 18 mil per bil
Hur stor energiförbrukning?
Fordonets räckvidd 42 mil
Fordonets energiförbrukning 2,2 kWh/mil Snabbladdning
Platser Umeå C; NUS; Flygplatsen
Antal tillfällen per bil 1 per dygn
Tidpunkt A: Någon gång mellan 14:00 – 16:00
B: Någon gång mellan 10:00 – 17:00
Laddarens effekt 150 kW
Normalladdning
Platser På företagets parkering; hemma hos föraren
Antal tillfällen per bil 1 per dygn
Tidpunkt Någon gång mellan 21:00 – 05:00
Laddarens effekt A: 3,7 kW
B: 7,4 kW Laddbehovets fördelning
50% snabbladdning; 50% normalladdning.
Snabbladdningstillfällena fördelas lika mellan de föreslagna snabbladdningsplatserna.
20 % av normalladdningen sker på industriområde, 80 % i bostadsområde.
18 Övrigt
Laddarna levererar alltid full effekt.
Tabell 3. Antaganden vid beräkning av taxis laddbehov.
5.1.1 Hur många fordon?
För att uppskatta antalet taxifordon i ett framtida Umeå, har måttet taxitäthet använts. Invånarantalet har antagits utifrån Umeå kommuns målsättning att nå 200 000 personer år 2050 [57].
Taxitäthet anger antalet taxifordon per tusen invånare. Enheten har använts inom offentlig statistik [10], och används av Svenska Taxiförbundet [48]. De senaste tio åren har taxitätheten i Umeå varierat mellan 1,53 – 1,95 fordon per tusen invånare [10, 49]. I enlighet med det värsta fall-scenario, kan man tänka sig att taxitätheten ökar, men det har inte gått att hitta några data på omfattningen av en eventuell sådan ökning. Därför antas här en – för Umeå – hög taxitäthet på 2 fordon per tusen invånare. Det resulterande antalet taxifordon blir:
200 000 𝑖𝑛𝑣å𝑛𝑎𝑟𝑒 × 0,002 𝑓𝑜𝑟𝑑𝑜𝑛
𝑖𝑛𝑣å𝑛𝑎𝑟𝑒 = 400 𝑓𝑜𝑟𝑑𝑜𝑛
5.1.2 Hur många mil?
Den genomsnittliga körsträckan per taxifordon och år antas vara densamma 2050 som 2020.
Riksgenomsnittet för en taxis årliga körsträcka har varierat mellan ungefär 6500 – 7000 mil de senaste tio åren, och tycks inte visa någon tydligt ökande eller minskande trend [9]. Den årliga körsträckan som antas gälla för en Umeåregistrerad taxi baseras på beställd statistik från Trafikanalys [11]. Uppgifter har erhållits om körsträckor för laddbara och övriga taxifordon 2016 – 2019. Den antagna årliga körsträckan 6600 mil per taxi motsvarar genomsnittet för de två utsläppsklasserna över de fyra åren.
Taxifordon i Umeå 2016 -2019
ANTAL OCH KÖRSTRÄCKOR, INDELAT I LADDBARA OCH ÖVRIGA FORDON.
Årlig körsträcka (mil) Antal taxifordon vid årets slut
Total körsträcka (mil)
Körsträcka per fordon (mil) Laddbara Övriga Laddbara Övriga
2019 4 117 6 607 10 242 1 640 064 6 508
2018 5 022 6 418 9 229 1 514 920 6 365
2017 4 355 6 771 7 200 1 384 685 6 689
2016 5 894 6 771 2 201 1 372 759 6 762
Genomsnittlig körsträcka per fordon (mil): 6 581 Tabell 4. Den antagna årliga körsträckan har beräknats med hjälp av beställda uppgifter från Trafikanalys [11].
Körsträckan per fordon och dygn antas vara 18 mil, vilket blir resultatet om den beräknande årliga körsträckan fördelas jämnt över 365 dagar. Det antas att behovet av taxi finns helg som vardag, samt att varje fordon är i drift alla årets dagar.
Ändå är det förmodligen så att taxitrafiken fluktuerar över säsongen, bland annat genom att den glesnar under sommaren [22]. Men det saknas underlag för att närmare beskriva en eventuell lokal
säsongsvariation. Samma gäller på nationell nivå. Den offentliga statistiken baseras på
mätarställningsuppgifter från besiktningsorganen. Dessa uppgifter är inte möjliga att fördela per månad [61]. Alltså antas 18 mil per dygn, med brasklappen att vissa dygn på året kan vara mer milintensiva.
19
5.1.3 Hur stor energiförbrukning?
Det antas att dagens bästa teknik är framtidens sämsta teknik. För att bestämma räckvidd och
energiförbrukning för framtidens fordon används därför ett räckviddstest som genomförts med 20 elbilar i februari 2020 [28]. Testvärdena för en Tesla Model X Long Range antas gälla. Teslan hade vid testet en räckvidd på 42 mil, och en energiförbrukning på 2,2 kWh/mil.
Bilmodellen har valts med tanke på att den är rymlig, relativt snabbladdad och har bra räckvidd, vilket utifrån intervjusvaren antas vara viktiga egenskaper för en taxi [23, 24].
5.1.4 Snabbladdning
Snabbladdningsplatser antas finnas där taxibolagen själva ser ett behov, nämligen vid
Universitetssjukhuset, Umeå Airport och i centrala Umeå [22, 23, 24]. I centrala Umeå antas att
laddningsplatsen lokaliseras till Umeå C, det vill säga centralstationen. Sjukhuset, flygplatsen och Umeå C är tänkbara snabbladdningsstationer enligt kommunens interna arbetsmaterial kring laddinfrastruktur [38], vilket också talar för dessa lokaliseringar.
Det förmodas att om de tre nämnda laddstationerna är tillfredsställande utbyggda, så kommer taxi huvudsakligen att använda dem, och ingen av de andra snabbladdningsstationer som finns idag.
Om man jämför taxins räckvidd med den genomsnittliga körsträckan per dygn, så ser det inte ut som att bilarna måste snabbladdas regelbundet. För scenariot antas dock att förarna lägger sig till med vanan att snabbladda dagligen, eftersom det är en trygghet att hålla bilen fulladdad.
Intervjuerna ger ingen entydig bild av när behovet av snabbladdning är som störst [22, 23, 24, 25]. Därför kommer två olika antaganden att undersökas. Det ena är att snabbladdningen koncentreras mellan 14:00 – 16:00. Det alternativa antagandet är att snabbladdningen sker någon gång mellan 10:00 – 17:00. Det eventuella snabbladdningsbehovet på helgnätterna kommer inte att följas upp.
Det antas att snabbladdningen sker då bilen i genomsnitt har rullat halva sitt dagliga milantal.
Det finns redan idag snabbladdare på upp till 350 kW [36], men inte så många fordon som kan ta emot den effekten. En Tesla Model X, som tidigare antaganden baseras på, kan laddas upp till 150 kW. Därför antas snabbladdarna vara på 150 kW.
5.1.5 Normalladdning
Antagandena om normalladdning bygger i huvudsak på intervjusvar. Normalladdning förmodas ske vid företagets kontor, eller hemma hos den enskilde föraren [24, 23, 25]. Enligt ett svar är det troligt att fordonen normalladdas mellan 21:00 – 05:00, och enligt ett annat svar kan normalladdning åtminstone ske mellan 00:00 – 05:00 [23, 25].
Två antaganden undersöks. Antingen sker normalladdningen vid 7,4 kW, vilket ger en räckvidd på nästan 17 mil, även om fordonet laddas under det kortare tidsintervallet mellan 00:00 – 05:00. Alternativt är laddarnas effekt på 3,7 kW. Vid den effekten fås 9 mils räckvidd efter drygt fem timmars laddning.
I värsta fallet laddas alla bilarna samtidigt vid 7,4 kW. Eftersom det inte går att säga vid vilken tidpunkt i intervallet 21:00 – 05:00 som fordonen mest troligt laddas samtidigt, behandlas normalladdningen som att högsta sammanlagda effekt tas ut under hela tidsintervallet.
5.1.6 Laddbehovets fördelning
Grundidén med detta arbete är att presentera en bild av laddbehovets fördelning i tid och rum.
Snabbladdning och normalladdning sker på olika sorters platser, och därför blir det intressant att säga något om hur fördelningen ser ut inom och mellan dessa laddtyper.
En modell har konstruerats som innebär att hälften av energin tas ut i form av snabbladdning, och hälften av energin i form av normalladdning. Det antas att snabbladdningen fördelas jämnt mellan tre stationer.
20 Normalladdningen förutsätts ske till 20 procent på industriområde (taxis kontor) och till 80 procent i bostadsområden (hemma hos föraren).
Denna modell får utgöra ett grundläggande scenario för taxis framtida laddbehov. Den är inte tänkt att korrekt avbilda verkligheten. Den ska endast vara till hjälp för att undersöka möjliga utfall.
5.1.7 Övrigt
För att förenkla beräkningarna har det antagits att laddarna alltid levererar full effekt.
5.2 Budtransporter tabell
Scenario för budtransporters laddbehov år 2050
ANTAGANDEN Hur många fordon?
Antal invånare i Umeå 2050 200 000
”Budbilstäthet” 2 fordon per tusen invånare
Antal lätta lastbilar hos budfirmor i Umeå 2050 400 Antal lätta lastbilar hos budfirmor på Västerslätt 2050
100
Hur många mil?
Genomsnittlig körsträcka per dygn 10 mil Hur stor energiförbrukning?
Fordonets räckvidd 13,7 mil
Fordonets energiförbrukning 3 kWh/mil
Normalladdning
Plats Vid transportföretagets terminal
Antal tillfällen per bil 1 per dygn
Tidpunkt Någon gång mellan 16 – 7.30
Laddarens effekt A: 2,3 kW
B: 7,4 kW Laddbehovets fördelning
Fordonen kommer enbart att normalladdas, och detta sker vid terminalen.
Tabell 5. Antaganden vid beräkning av budtransporternas laddbehov.
5.2.1 Hur många fordon?
Enligt offentlig statistik fanns det 4988 lätta lastbilar i Umeå vid utgången av 2019 [10]. Fem procent av de lätta lastbilarna i Sverige finns inom transportföretagen [51]. Om samma förhållande gäller i Umeå som i riket, så innebär det att Umeå kan ha 250 budbilar av det slaget.
För att bedöma det framtida antalet budbilar, konstrueras här måttet ”budbilstäthet”. Det antas att i framtiden kommer antalet budbilar per tusen invånare att vara lika stort som idag, nämligen 2 fordon per tusen invånare.
250 𝑓𝑜𝑟𝑑𝑜𝑛
128 901 𝑖𝑛𝑣å𝑛𝑎𝑟𝑒= 2 𝑓𝑜𝑟𝑑𝑜𝑛/𝑡𝑢𝑠𝑒𝑛 𝑖𝑛𝑣å𝑛𝑎𝑟𝑒
