Ett bredare perspektiv på avkarbonisering: Varför hybrider kan vara mer effektiva än elbilar
Toyota har rätt: Vi behöver fler hybridbilar och färre elbilar. Här är varför
Bilindustrin satsar fullt ut på elbilar, men ett mer effektivt sätt att snabbt minska utsläppen är uppenbart framför oss.
En gång i tiden ledde Toyota den vanliga övergången till energieffektiva bilar med hybridbilen Prius. Idag verkar de mer konservativa, då de har avfärdat batterielektriska fordon i åratal till förmån för hybrider och vätgas—för att slutligen erkänna elbilarnas potential med BZ4X. Något i alla fall; de tror fortfarande starkt på ett brett spektrum av avkarboniseringslösningar, där hybrider är viktigare än fulla elbilar.
Det låter som eftersläpning från en senkomling vars första elbil mottogs med ljummet intresse. Men om du tittar närmare på hur effektivt hybrider och elbilar använder sina batterier, inser du att Toyota faktiskt har rätt: hybrider har en större roll att spela i avkarboniseringen än elbilar på lång sikt, om någonsin. Faktum är att vi behöver använda våra begränsade batteritillgångar för att maximera minskningen av CO2-utsläpp i hela bilindustrin, och snart. Vi måste använda varje sista kilowattimme till fullo, och på kort sikt betyder det inte att gå all-in på elbilar. Det betyder att luta sig tillbaka mot hybrider.
Data är entydig: Elbilar genererar färre koldioxidutsläpp än de som drivs av förbränningsmotorer under sin livstid, och vad du kommer att läsa här ifrågasätter inte det. Men övergången till elbilar snubblar över räckviddsbegränsningar, otillräckliga laddningsnätverk och höga priser på grund av batterikostnaderna som driver dem.
Vad mer är, tillgången på elbilsbatterier förväntas inte möta efterfrågan inom de närmaste åren. Benchmark Mineral Intelligence berättade för Financial Times att de förutser att litiumefterfrågan kommer att femdubblas till 2035, medan Boston Consulting Group förutspår "kroniska" brister så snart som 2025. Förra året varnade Stellantis VD Carlos Tavares om liknande i CNBC, och förutspådde mineral- och batteribrist senare under detta decennium.
Så är det en bättre användning för de batterier som för närvarande packas in i ett relativt litet antal $60,000 elbilar eller $100,000 elpickupbilar? Skulle övergången till fullständiga hybridmodeller—nu mest avfärdade som en tillfällig brygga—faktiskt minska utsläppen snabbare än att påskynda elbilar på kort sikt?
För att illustrera detta ska vi jämföra koldioxidutsläppen på vägen för några modeller som finns tillgängliga med förbränningsmotorer, hybrid/plug-in hybrid (PHEV) och elektriska drivlinor: Ford F-150, Hyundai Kona och Kia Niro från 2022 (som använder samma chassi) och BMW 3-serie och i4 (som också delar sin grund). Frågan vi vill besvara är: Vad är det bästa sättet att använda en begränsad batteritillgång? Ska vi sprida dessa material över en massa hybrider, eller packa dem i några elbilar och lämna resten med bensin- eller dieselmotorer?
Vi kan besvara detta genom att dela hur mycket varje fordon minskar CO2-utsläppen jämfört med sin förbränningsmotor motsvarighet med sin batterikapacitet i kilowattimmar. Det är svårt att föreställa sig, så bry dig inte: titta bara på denna ekvation istället.
Beväpnade med denna data kan vi då beräkna hur effektivt varje elektrifierat fordon använder sitt batteri. Målet är att minska CO2-utsläppen så mycket som möjligt med en begränsad batteritillgång. Och när du gör matematiken är det ganska klart vad det bästa alternativet är.
Tänk på hur mycket batteri din typiska massmarknads-elbil använder. Att driva en F-150 Lightning kan generera mindre än en tredjedel av CO2-utsläppen från en bensindriven F-150, men varje enhet använder 98 kWh batteri, varav det mesta endast kommer att användas vid sällsynta längre körningar. Under tiden är ett F-150 Powerboost hybridbatteri bara 1,5 kWh. Det uppnår inte samma utsläppsminskning som Lightning, men Ford skulle kunna tillverka 65 av dem med de batterier som går in i en enda Lightning.
Det läggs ihop, för om Ford säljer en Lightning och 64 bensindrivna F-150s, minskar det CO2-utsläppen från dessa lastbilar som en grupp med 370 g/mi. Om de sålde 65 hybrider—och sprider en Lightnings batteritillgång över dem alla—skulle de minska de totala utsläppen med 4,550 g/mi. Kom ihåg, detta är med exakt samma mängd batterier; distributionen är bara annorlunda.
Mönstret håller för Hyundai/Kia-kombon och BMWs också—att gå full hybrid minskar utsläppen mycket mer än att bygga ett fåtal elbilar och en massa bensinbilar. Delar du upp en i4:s batteri kan du tillverka sju 330e PHEVs, vilket minskar 560 g/mi mot en i4:s 266. Delar du upp en Kona EV:s batteri kan du tillverka sju Niro PHEVs som minskar 1,085 g/mi (en EV minskar 239), eller 41 vanliga Niro hybrider, för 4,797 g/mi eliminerade. Som Ford, de använder bättre en fast batteritillgång genom att sprida den över ett stort antal hybrider, snarare än att koncentrera dem alla i en enda elbil.
Naturligtvis förbättras elbilarnas fall när de körs enbart på förnybar energi. Vi kan nollställa deras CO2-utsläpp per mil för att simulera det, och det hjälper dem—men det ändrar inte det faktum att deras batterianvändning fortfarande är ineffektiv. Att driva ett fåtal elbilar med förnybar energi har fortfarande inte samma omedelbara effekt som en bredare hybridisering av nya bilar skulle ha.
Det handlar om detta: Genom att använda sin begränsade batteritillgång på ett litet antal (dyra) elbilar, får bilindustrin applåder från investerare och allmänheten trots att de genomför en ineffektiv avkarboniseringsplan. De kan tvätta sitt rykte med ett fåtal bländande produkter, medan de i själva verket inte minskar CO2-utsläppen så mycket som de skulle kunna. Siffrorna tyder starkt på att hybridisering av så många nya bilar som möjligt är mer effektivt, och i ökande grad när batteritekniken utvecklas och tillgången förhoppningsvis ökar. Det skulle tillåta hybrider att övergå till PHEVs, innan de ersätts av fulla elbilar där det är lämpligt.
De flesta fördelarna med en full övergång till elbilar skulle dock visa sig med utbredd PHEV-adoption. De erbjuder tillräcklig räckvidd för att göra korta resor på el enbart, ofta till jämförbar förhandskostnad som en elbil, men också flexibiliteten och effektiviteten hos en hybriddrivlina för längre resor. Detta låter dem undvika de flesta hinder för elbilsadoption, nämligen batteritillgång och dålig laddningsinfrastruktur.
Det finns dock skäl till varför PHEVs inte har slagit igenom. De är mindre effektiva och mer komplicerade att producera och underhålla än elbilar eller vanliga hybrider, för att inte tala om tyngre och dyrare än vanliga hybrider. De gynnas inte heller av sina förvirrande namn, än mindre PHEV-akronymen.
Hybrider som helhet har tagit lång tid att få marknadsandelar, och utgjorde bara 5,5 procent av lättbilsmarknaden 2021, enligt Bureau of Transportation Statistics. Det är över en period på 24 år sedan den banbrytande Toyota Prius började tillverkas. Elbilar nådde under tiden en liknande marknadsandel på mindre än halva den tiden, och uppnådde 5,8 procent av den amerikanska marknaden 2022 enligt The Wall Street Journal. Det är bara ett decennium sedan den paradigmskiftande Tesla Model S började tillverkas.
Men elbilsköpare gynnades av mer generösa skattelättnader än hybridkunder någonsin gjorde, med den tidigare federala elbilsskattekrediten som effektivt skapade mark
Bilindustrin satsar fullt ut på elbilar, men ett mer effektivt sätt att snabbt minska utsläppen är uppenbart framför oss.
En gång i tiden ledde Toyota den vanliga övergången till energieffektiva bilar med hybridbilen Prius. Idag verkar de mer konservativa, då de har avfärdat batterielektriska fordon i åratal till förmån för hybrider och vätgas—för att slutligen erkänna elbilarnas potential med BZ4X. Något i alla fall; de tror fortfarande starkt på ett brett spektrum av avkarboniseringslösningar, där hybrider är viktigare än fulla elbilar.
Det låter som eftersläpning från en senkomling vars första elbil mottogs med ljummet intresse. Men om du tittar närmare på hur effektivt hybrider och elbilar använder sina batterier, inser du att Toyota faktiskt har rätt: hybrider har en större roll att spela i avkarboniseringen än elbilar på lång sikt, om någonsin. Faktum är att vi behöver använda våra begränsade batteritillgångar för att maximera minskningen av CO2-utsläpp i hela bilindustrin, och snart. Vi måste använda varje sista kilowattimme till fullo, och på kort sikt betyder det inte att gå all-in på elbilar. Det betyder att luta sig tillbaka mot hybrider.
Data är entydig: Elbilar genererar färre koldioxidutsläpp än de som drivs av förbränningsmotorer under sin livstid, och vad du kommer att läsa här ifrågasätter inte det. Men övergången till elbilar snubblar över räckviddsbegränsningar, otillräckliga laddningsnätverk och höga priser på grund av batterikostnaderna som driver dem.
Vad mer är, tillgången på elbilsbatterier förväntas inte möta efterfrågan inom de närmaste åren. Benchmark Mineral Intelligence berättade för Financial Times att de förutser att litiumefterfrågan kommer att femdubblas till 2035, medan Boston Consulting Group förutspår "kroniska" brister så snart som 2025. Förra året varnade Stellantis VD Carlos Tavares om liknande i CNBC, och förutspådde mineral- och batteribrist senare under detta decennium.
Så är det en bättre användning för de batterier som för närvarande packas in i ett relativt litet antal $60,000 elbilar eller $100,000 elpickupbilar? Skulle övergången till fullständiga hybridmodeller—nu mest avfärdade som en tillfällig brygga—faktiskt minska utsläppen snabbare än att påskynda elbilar på kort sikt?
För att illustrera detta ska vi jämföra koldioxidutsläppen på vägen för några modeller som finns tillgängliga med förbränningsmotorer, hybrid/plug-in hybrid (PHEV) och elektriska drivlinor: Ford F-150, Hyundai Kona och Kia Niro från 2022 (som använder samma chassi) och BMW 3-serie och i4 (som också delar sin grund). Frågan vi vill besvara är: Vad är det bästa sättet att använda en begränsad batteritillgång? Ska vi sprida dessa material över en massa hybrider, eller packa dem i några elbilar och lämna resten med bensin- eller dieselmotorer?
Vi kan besvara detta genom att dela hur mycket varje fordon minskar CO2-utsläppen jämfört med sin förbränningsmotor motsvarighet med sin batterikapacitet i kilowattimmar. Det är svårt att föreställa sig, så bry dig inte: titta bara på denna ekvation istället.
Beväpnade med denna data kan vi då beräkna hur effektivt varje elektrifierat fordon använder sitt batteri. Målet är att minska CO2-utsläppen så mycket som möjligt med en begränsad batteritillgång. Och när du gör matematiken är det ganska klart vad det bästa alternativet är.
Tänk på hur mycket batteri din typiska massmarknads-elbil använder. Att driva en F-150 Lightning kan generera mindre än en tredjedel av CO2-utsläppen från en bensindriven F-150, men varje enhet använder 98 kWh batteri, varav det mesta endast kommer att användas vid sällsynta längre körningar. Under tiden är ett F-150 Powerboost hybridbatteri bara 1,5 kWh. Det uppnår inte samma utsläppsminskning som Lightning, men Ford skulle kunna tillverka 65 av dem med de batterier som går in i en enda Lightning.
Det läggs ihop, för om Ford säljer en Lightning och 64 bensindrivna F-150s, minskar det CO2-utsläppen från dessa lastbilar som en grupp med 370 g/mi. Om de sålde 65 hybrider—och sprider en Lightnings batteritillgång över dem alla—skulle de minska de totala utsläppen med 4,550 g/mi. Kom ihåg, detta är med exakt samma mängd batterier; distributionen är bara annorlunda.
Mönstret håller för Hyundai/Kia-kombon och BMWs också—att gå full hybrid minskar utsläppen mycket mer än att bygga ett fåtal elbilar och en massa bensinbilar. Delar du upp en i4:s batteri kan du tillverka sju 330e PHEVs, vilket minskar 560 g/mi mot en i4:s 266. Delar du upp en Kona EV:s batteri kan du tillverka sju Niro PHEVs som minskar 1,085 g/mi (en EV minskar 239), eller 41 vanliga Niro hybrider, för 4,797 g/mi eliminerade. Som Ford, de använder bättre en fast batteritillgång genom att sprida den över ett stort antal hybrider, snarare än att koncentrera dem alla i en enda elbil.
Naturligtvis förbättras elbilarnas fall när de körs enbart på förnybar energi. Vi kan nollställa deras CO2-utsläpp per mil för att simulera det, och det hjälper dem—men det ändrar inte det faktum att deras batterianvändning fortfarande är ineffektiv. Att driva ett fåtal elbilar med förnybar energi har fortfarande inte samma omedelbara effekt som en bredare hybridisering av nya bilar skulle ha.
Det handlar om detta: Genom att använda sin begränsade batteritillgång på ett litet antal (dyra) elbilar, får bilindustrin applåder från investerare och allmänheten trots att de genomför en ineffektiv avkarboniseringsplan. De kan tvätta sitt rykte med ett fåtal bländande produkter, medan de i själva verket inte minskar CO2-utsläppen så mycket som de skulle kunna. Siffrorna tyder starkt på att hybridisering av så många nya bilar som möjligt är mer effektivt, och i ökande grad när batteritekniken utvecklas och tillgången förhoppningsvis ökar. Det skulle tillåta hybrider att övergå till PHEVs, innan de ersätts av fulla elbilar där det är lämpligt.
De flesta fördelarna med en full övergång till elbilar skulle dock visa sig med utbredd PHEV-adoption. De erbjuder tillräcklig räckvidd för att göra korta resor på el enbart, ofta till jämförbar förhandskostnad som en elbil, men också flexibiliteten och effektiviteten hos en hybriddrivlina för längre resor. Detta låter dem undvika de flesta hinder för elbilsadoption, nämligen batteritillgång och dålig laddningsinfrastruktur.
Det finns dock skäl till varför PHEVs inte har slagit igenom. De är mindre effektiva och mer komplicerade att producera och underhålla än elbilar eller vanliga hybrider, för att inte tala om tyngre och dyrare än vanliga hybrider. De gynnas inte heller av sina förvirrande namn, än mindre PHEV-akronymen.
Hybrider som helhet har tagit lång tid att få marknadsandelar, och utgjorde bara 5,5 procent av lättbilsmarknaden 2021, enligt Bureau of Transportation Statistics. Det är över en period på 24 år sedan den banbrytande Toyota Prius började tillverkas. Elbilar nådde under tiden en liknande marknadsandel på mindre än halva den tiden, och uppnådde 5,8 procent av den amerikanska marknaden 2022 enligt The Wall Street Journal. Det är bara ett decennium sedan den paradigmskiftande Tesla Model S började tillverkas.
Men elbilsköpare gynnades av mer generösa skattelättnader än hybridkunder någonsin gjorde, med den tidigare federala elbilsskattekrediten som effektivt skapade mark
