Morgunblaðið - 13.07.2008, Blaðsíða 16

16 SUNNUDAGUR 13. JÚLÍ 2008 MORGUNBLAÐIÐ
Eftir Baldur Arnarson og
Einar Bjarka Gunnarsson
M
ikill bylting kann að vera hand-
an við hornið. Ef rétt reynist
munu nýjar kynslóðir raf-
hlaðna gera rafmagnsbifreiðar
að samkeppnishæfum valkosti
innan aðeins nokkurra missera. Vel gæti farið
svo að slík ökutæki verði orðinn hluti bílaflotans
undir lok næsta áratugar, um einni og hálfri öld
eftir að olíuæðið rann á menn í Bandaríkjunum.
Það æði er hratt að renna af mönnum.
„Þjóðin hefur lengi verið í sjálfsafneitun. Ég
er að gera það sem ég er að gera fyrir þjóðina.
Það er svo einfalt. Ég tel mig vita meira um
olíuiðnaðinn en nokkur annar. Forsetafram-
bjóðendurnir skilja þetta ekki. Þeir skilja ekki
hversu alvarleg staðan er.“
Þessi viðvörun er höfð eftir Thomas Boone
Pickens, þekktum fjárfesti í olíuiðnaðinum í
Texas, suðurríkinu sem lengi sá Bandaríkj-
unum fyrir ódýrri olíu. Þeir dagar eru liðnir. Nú
hirða aðrir gróðann af olíukaupunum.
„OPEC-ríkin [samtök helstu olíuvinnslu-
ríkja] munu í ár hafa 700 milljarða Bandaríkja-
dali í tekjur af olíusölu til Bandaríkjanna. Hvað
þýðir það fyrir okkur? Okkur hefur rekið að
þeim stað að við flytjum nú inn hátt í 70% olí-
unnar sem við notum. Við höfum ekki haft neina
orkustefnu í 40 ár. Hvort það eru repúblikanar
eða demókratar skiptir ekki máli. Enginn, og þá
á ég við enginn, hefur nokkru sinni haft orku-
stefnu.“
Sjö hundruð milljarðar Bandaríkjadala eru
gríðarlegt fé og á dögum sögulega hás olíuverðs
þarf ekki að koma á óvart að Pickens, sem ýtt
hefur úr vör milljarða króna auglýsingaherferð
til að koma sjónarmiðum sínum á dagskrá í
kosningabaráttunni vestanhafs, taki djúpt í ár-
inni. Á næstu tíu árum muni Bandaríkjamenn
verja tíu billjónum dala í kaup á erlendri olíu,
sem jafngildi „mestu tilfærslu á auði í sögunni“.
Og hann er stórhuga. Fyrirtæki hans, BP
Capital, hyggst verja milljörðum Bandaríkja-
dala í að reisa stærsta vindorkubú heims, fjög-
urra gígawatta bú sem framleiðir um sjöfalt
meiri orku en Kárahnjúkavirkjun. Hann vill að
stjórnvöld taki þátt í niðurgreiðslum til að auka
hlut vind- og sólarorku í raforkukerfinu og að
þau styðji við uppbyggingu á dreifikerfi fyrir
jarðgas sem orkukosti fyrir bifreiðar.
Með því að nota jarðgasið megi draga úr olíu-
innflutningunum um 38 prósent og með áherslu
á vindinn framleiða 200 gígawött af vindorku,
ígildi hátt í 200 meðalstórra kjarnorkuvera.
Sólarorkan býður einnig upp á geysilega
möguleika og hafa formælendur hennar bent á
að á ferhyrndu svæði sem sé hundrað mílur á
hverja hlið mætti framleiða jafnmikla orku og
nú er sótt í jarðefnaeldsneytið vestanhafs.
Nýr orkugrundvöllur í uppbyggingu
Jarðefnaeldsneyti hefur séð heiminum fyrir
ódýrri orku, svo ódýrri að aðrir orkukostir hafa
átt erfitt uppdráttar í samanburði.
Ofan á þetta leggst að eldsneyti hefur ekki
verið skattlagt eins í Bandaríkjunum og í Vest-
ur-Evrópu. Á þetta var minnt er bandarískir
ökumenn ráku upp ramakvein þegar verðið fór
yfir fjóra dalina gallonið, verð sem þætti ekki
saga til næsta bæjar í Evrópu, þar sem elds-
neytið er víða mörgum tugum prósenta dýrara.
Lágt eldsneytisverð og hin efnahagslega
röskun sem innleiðing nýrra orkukosta óhjá-
kvæmilega felur í sér eru því ekki lengur rök
gegn breytingum. Eftir því sem Bandaríkja-
menn halda lengur í olíuna, þeim mun meira
fjármagn flytja þeir úr landi. Tími annarra
orkukosta er að renna upp.
Uppbygging nýrra orkuinnviða í Bandaríkj-
unum mun kosta mikið fé en kann þegar upp er
staðið að bjóða upp á ódýrari kosti í sam-
göngum en jarðefnaeldsneyti.
Ágætt dæmi er að talsmenn Tesla Motors,
framsækins fyrirtækis sem þegar hefur tekið
við þúsundum pantana á rafmagnssportbílnum
Tesla, fullyrða að kílómetrinn muni kosta innan
við krónu í akstri. Það er langt, langt undir elds-
neytisverðinu nú, ef rétt reynist og hugmyndin
gengur upp. Til mikils er að vinna og ætti því
ekki að koma á óvart að kapphlaupið um rafbíl-
inn sé hafið.
Stefnan sett á 2010
Stærstu bílafyrirtæki heims, General Motors
og Toyota, hafa sett stefnuna á að kynna til sög-
unnar tengiltvinnbíla, bifreiðar sem tengja má
við innstunguna í bílskúrnum, þegar árið 2010,
13 árum eftir að Priusinn kom á markað.
Þar er annars vegar um að ræða hugmynda-
bílinn Chevrolet Volt, sem verkfræðingar GM
vinna nú dag og nótt við að þróa, og nýja út-
færslu af tvinnbílnum Toyota Prius, rafmagns-
bíl sem má hlaða með tengingu við innstungu.
Lykillinn að því að þessi markmið náist er að
fyrir hendi séu nægilega öflugar og ending-
argóðar rafhlöður til að uppfylla þær kröfur
sem gerðar verða í bifreiðum framtíðarinnar.
Hefur GM valið sér til samstarfs fyrirtækið
A123 systems (sjá neðsta rammann til hliðar)
sem fengið hefur einkaleyfi á að því er virðist
byltingarkenndri útfærslu af litínjón-
arafhlöðum, sem hlaða má í þúsundir skipta.
Þessi tækni mun einnig líta dagsins ljós í raf-
tækjum og boðar vísindamaðurinn Yi Cui við
Stanford-háskóla tækni sem tífalda mun
geymslugetu litínjónarafhlaðna. Dæmi er raf-
hlaða í fartölvu sem duga mun til tuttugu
klukkustunda notkunar í stað tveggja áður.
Toyota hefur líkt og GM leitað til einkafyrir-
tækja í þróuninni og meðal annars átt í sam-
vinnu við fyrirtækið Kyocera Group um þróun
sólarrafhlaðna í þriðju kynslóð tvinnbílsins
Prius sem kemur á markað á næsta ári. Stend-
ur til að þak bifreiðarinnar verði búið þunnum
filmum sem sótt geta orku í geisla sólarinnar og
séð ökumanninum fyrir nægri orku til að knýja
miðstöðina og jafnvel önnur raftæki.
Japanski bílaframleiðandinn Mitsubishi tek-
ur einnig þátt í þróuninni og miðar áætlanir við
að aðeins muni taka þrjár klukkustundir að
hlaða 80 prósent af hámarksgeymslugetu
næstu kynslóðar rafhlaðna fyrir iMiev, rafbíl á
hugmyndastigi sem kann að bjóðast japönskum
neytendum árið 2010.
Þá hafa talsmenn Nissan skýrt frá stofnun
fyrirtækis í félagi við raftækjaframleiðandann
NEC um þróun og sölu á litínjónarafhlöðum
fyrir bifreiðar, með það að markmiði að fjölda-
framleiðsla hefjist árið 2011.
Líkt og í vetnisþróuninni hafa japönsk stjórn-
völd stutt dyggilega við rannsóknir á raf-
hlöðum, enda litið svo á að þróun tengiltvinnbíla
varði hagsmuni þjóðarinnar í ljósi þarfarinnar
fyrir innflutning á dýru eldsneyti.
Mun skýrast á næstu misserum
Nefna mætti fleiri hugmyndabíla sem knúnir
eru rafmagni og er sú þróun vitaskuld ekki ein-
skorðuð við þau fyrirtæki sem hér eru nefnd.
Nefna má að í Noregi er unnið að þróun rafbíls-
ins Think, þar sem rafhlöður verða leigðar.
Margt gæti orðið til að seinka bjartsýnustu
spám um innleiðingu rafmagnsbíla. Enn á eftir
að koma í ljós hvort litínjónatæknin sé jafn
langt komin og frumkvöðlafyrirtæki fullyrða.
Ennfremur líður jafnan mjög langur tími frá því
að ný tækni kemst á það stig að fara í fjölda-
framleiðslu fyrir almennan neytendamarkað.
Þetta á ekki síst við bílamarkaðinn.
Dæmi eru um að tækni sem „drepur á“ vél-
inni þegar bíll er í kyrrstöðu, svo sem á ljósum á
gatnamótum, sé margra ára gömul. Hún hefur
hins vegar ekki þótt hagkvæm fyrr en nú og ár-
ið 2014 hyggjast bílaframleiðendurnir Fiat, Da-
imler, BMW, VW, GM (í Evrópu) og Ford hafa
sett slíkan búnað í hátt í tvær milljónir bifreiða.
Tækni af því tagi og önnur viðleitni til að
draga úr eldsneytisnotkun hefðbundinna bif-
reiða sem eru knúnar sprengihreyfli mun
lækka rekstrarkostnað þeirra miðað við að elds-
neytisverð haldist hátt, hversu mikið er óvíst.
Samtíma þessari þróun má búast við að
tvinnbílatæknin muni taka miklum framförum
og að hún verði orðinn almenn um miðjan næsta
áratug. Að samanlögðu má segja að áherslan
verði á að hámarka drægni ökutækja sem not-
ast með einhverju móti við eldsneyti. Prýðilegt
dæmi er hugmyndabíllinn Volt, sem ætlunin er
að gangi fyrstu 40 mílurnar á rafmagni einu
saman áður en orka er sótt í annan orkugjafa,
fyrst og fremst bensín. Hér heima er þessi fjöldi
í kílómetrum talinn um helmingi hærri en með-
alakstur á höfuðborgarsvæðinu.
Kapphlaupið um rafhlöðurnar
2010 Hugmyndabíllinn Chevrolet Volt. 2009 Næsta kynslóð Prius sækir orku í sólina. 2010 Mitsubish iMiev fer senn á markað. 2010? Rafhlöður Think verða leigðar.
Samgöngur
BRESKI vísindamaðurinn Michael Fara-
day setti fram hugtakið jón (e. ion). Með
því er átt við frumeind eða sameind sem er
annaðhvort jákvætt eða neikvætt hlaðin.
Þegar frumeind er jákvætt hlaðin hefur
hún glatað rafeindum en bætt við sig slík-
um eindum þegar hún er neikvætt hlaðin.
Frumefnið natrín (Na) getur glatað raf-
eind og myndað jákvætt hlaðna jón, Na+,
og klór (Cl) getur bætt við sig rafeind og
myndað neikvætt hlaðna jón, Cl-. Þessar
jónir hafa jafnstóra en gagnstæða hleðslu
og rafkraftar milli þeirra draga þær því
saman og mynda matarsalt, NaCl. Mat-
arsaltið er hins vegar óhlaðið efni vegna
þess að jákvæða hleðslan í natríninu vegur
upp neikvæðu hleðsluna í klórinu.
Algengur Blýrafgeymir er gerð rafhlöðu.
Dans rafeindanna
RAFHLAÐA samanstendur af tveimur raf-
skautum, jákvæðu og neikvæðu, sem eru
aðskilin en tengd í gegnum rafvaka, sem
er ýmist í föstu eða fljótandi formi og get-
ur leitt jónir milli skautanna. Með öðrum
orðum er jákvæðu og neikvæðu skauti,
sem eru yfirleitt gerð úr málmum, komið
fyrir í rafvakanum. Efnahvörf sem verða
við málmana í skautunum verða til þess að
að rafeindir losna við neikvæða skautið.
Rafeindirnar eru síðan leiddar út um
skautið gegnum ytri rás þar sem þær nýt-
ast til að knýja raftækið sem tengt er raf-
hlöðunni. Val efna í rafskautin og raf vak-
ann miðar meðal annars að því að kerfið,
það er rafhlaðan öll, sé í jafnvægi.
Framtíðin? Safn litínjónarafhlaðna.
Rafskautin tvö
KAPPHLAUPIÐ um þróun nýrrar raf-
hlöðugerðar fyrir bifreiðar snýst um að
auka gæði litínjónarafhlaðna, rafhlaðna
sem flytja litínjónir á milli rafskautanna
tveggja. Litínjónarafhlöðum bregður
fyrir í mörgum algengum raftækjum, til
dæmis farsímum og fartölvum. Í algeng-
ustu gerðum rafhlaðnanna er neikvæða
skautið gert úr grafíti, óbundnu kolefni,
og jákvæða skautið úr ýmsum efnum,
þar á meðal litínkóbaltoxíði (kóbaltoxíð
er efnasamband málmsins kóbalts og
súrefnis). Rafvakinn er úr litínsöltum og
lífrænum leysum og gegnir stóru hlut-
verki í ferlinu.
Áherslan á litín-
jónarafhlöður
Úrelt Blýrafhlöður í EV1, rafbíl GM.
FYRIRTÆKIÐ A123 Systems, sem byrj-
aði sem lítið sprotafyrirtæki á vegum
tækniháskólans í Massachusetts, MIT, á
nú í samvinnu við General Motors um
þróun nýrrar kynslóðar litínjón-
arafhlaðna, þar sem nanótækni er beitt.
Með nanótækni er átt við þá dverga-
smíð þar sem unnið er með stærðir sem
eru einn milljónasti úr metra, í því skyni
að hafa áhrif á eiginleika efnisins sem
unnið er með hverju sinni.
Hér hefur litínkóbaltoxíðinu í jákvæða
skautinu verið skipt út fyrir nanófosfat
sem er nokkrum stærðargráðum minna.
Smæð nanófosfatsins gerir það að verk-
um að efnahvörfin ganga mun hraðar
fyrir sig sem aftur þýðir að skemmri
tíma tekur að hlaða rafhlöðuna.
Jafnframt tryggir smæðin mun meiri
endingu, svo hægt verður að hlaða raf-
hlöðurnar mörg þúsund sinnum, nógu oft
til að knýja bifreið árum saman. Hleðsla
fartölvu er sögð aðeins munu taka nokkr-
ar mínútur. Tæknin er einnig talin
öruggari, meðal annars vegna þess að
rafhlaðan gefur frá sér mun minni varma
og því minni líkur á að kvikni í graffít-
inu, sem er í neikvæða skautinu.
Að samanlögðu stuðla þessar framfarir
að bjartsýni um að innan nokkurra miss-
era verði hægt að fjöldaframleiða nýja
gerð litínjónarafhlaðna sem þola svo
margar hleðslur á líftíma sínum og eru
svo aflmiklar og fljótar í hleðslu að til
greina komi að notast við þær í bifreið-
um. Ýmislegt gæti þó sett strik í reikn-
inginn.
Sérfræðingur sem Morgunblaðið ræddi
við fyrir nokkrum mánuðum benti á að
stemningin hefði verið áþekk undir lok
síðasta áratugar, þegar bjartsýnustu
menn töldu að byltingarkenndar raf-
hlöður væru handan við hornið.
Margt hefur hins vegar breyst. Hráolí-
an er nú margfalt dýrari og umhverfis-
áhrif þess að brenna jarðefnaeldsneyti í
miðdepli allrar umhverfisumræðu.
Stærsta iðnríkið, Bandaríkin, verður sí-
fellt háðara innfluttu eldsneyti og eru
jafnvel olíubarónarnir í Texas farnir að
renna hýru auga til vindorkunnar sem
framtíðarorkukosts.
Afköstin aukin
með nanótækni
Í hönnun Rafhlaða A123 fyrir GM Volt.