Støtt Helsemagasinet med en donasjon

Helsemagasinet utgis av Stiftelsen vitenskap og fornuft. Du kan bidra til at flere får tilgang til faglig baserte kunnskaper om hvordan du kan bedre din egen helse og folkehelsa generelt, og samfunnet bedre kan ivareta enkeltindividers behov for velferd, frihet, sikkerhet og identitet.
Stiftelsen trenger økonomisk støtte for på en best mulig måte kunne utføre slike oppgaver. Vi er takknemlige for ethvert bidrag eller donasjon uansett størrelse.

Stiftelsen vitenskap og fornuft
Bjerkelundsveien 8 B
1358 Jar

kr.
Personlig informasjon

Kredittkortinformasjon
Dette er en sikker SSL-kryptert betaling.

Totalt bidrag: kr. 20 One Time

Forside > Arkiv > 2018 > Forbrenningsmotorens endelikt – utgått på dato

Forbrenningsmotorens endelikt – utgått på dato

Norske bilister har vært raske til å kaste seg på elbiltrenden, stimulert av at norske myndigheter har forholdene til rette for en slik overgang, både ved skattereduksjon og adgang til motorveienes kollektivfiler. Parkeringshus i mange kjøpesentre tilbyr gratis eller rimelig batterilading, og det kommer stadig nye bilmodeller på markedet. Knut Samset forklarer hvorfor forbrenningsmotorens dager snart er talte.

Tekst Knut Samset   Foto Shutterstock, The Economist

 

I august 2017 publiserte The Economist på lederplass et informativt innlegg om elektriske biler. Temaet omhandlet forbrenningsmotorens endelikt, hvor begrepet ”roadkill” defineres. Merriam-Websters ordbok gir to forklaringer på dette ordet: 1) det er hva som ligger igjen på veien etter en overkjørsel, for eksempel når dagens trafikk har massert et uheldig pinnsvin ned i asfalten, eller 2) det brukes om en person som er blitt offer for overveldende konkurranse og har gitt opp.

I dette tilfellet handlet det om forbrenningsmotoren som fenomen. Man kan slå fast at den er i ferd med å bli utradert til fordel for langt bedre teknologi. Dette er noe mange har ventet på fordi de mener at forbrenningsmotoren for lengst har nådd pensjonsalderen. Da dreier det seg om mange tiår.

En gassdrevet forbrenningsmotor ble patentert allerede i 1838 av William Hall Barnet (1802–1865). Karl Benz (1844–1929) hadde i 1885 utviklet en selvdreven automobil utstyrt med forbrenningsmotor drevet av gass. Benz fikk patent på sin ”Patent Motorwagen” i 1886 og begynte å selge en modifisert versjon på seinsommeren 1888. Forbrenningsmotoren fikk imidlertid sitt gjennombrudd først i 1894. Det skjedde i en konkurranse for selvdrevne kjøretøy der målet var å tilbakelegge distansen mellom Paris og Rouen, 126 kilometer, på kortest mulig tid. Det var 102 påmeldte kjøretøy, hvorav bare 21 kvalifiserte. De var drevet av damp, elektrisitet, olje, trykkluft eller hydraulikk. En av dem vant overlegent – den som var utstyrt med forbrenningsmotor. Resultatet var en sensasjon og ble til sterk inspirasjon.

Annonse:

Utvikling av forbrenningsmotorer var startskuddet for mye mer enn bilismen. Den satte fart i den økonomiske utviklingen både i krig og fred og fikk konsekvenser både på godt og ondt gjennom hele hundreåret som fulgte.

Intet nytt under sola?

Men representerte dette noe nytt? Selvfølgelig ikke. Forbrenningsmotoren bygger på nøyaktig samme prinsipp som dampmaskinen, som var drivkraften bak den industrielle revolusjonen i hundreåret som var gått. Den viktigste forskjellen var arbeidsmediet, som tidligere var vanndamp under høyt trykk, mens det nye denne gangen var at brennbar gass eller væske ble brukt som drivstoff. Likheten er slående. Forbrenningsmotoren er fremdeles en mekanisk innretning med stempler koplet til en veivaksel som gjør om lineær bevegelse til rotasjon. Den er slik sett en særdeles primitiv innretning, i prinsippet ikke annet enn en mekanisk pumpe kjørt i revers. Bare tenk tanken: I en forbrenningsmotor skal hvert stempel bevege seg fram og tilbake med to bråstopp 1 000 ganger i minuttet eller mer, avhengig av rotasjonshastigheten! I en Formel 1-bil kan hastigheten komme opp i mer enn 20 000 omdreininger i minuttet! Eventuelle besøkende fra en av universets mer avanserte sivilisasjoner ville antakelig ledd seg i hjel om de hadde løftet på panseret og sett hva vi fremdeles bruker som drivkraft og arbeidsmaskin her på jorda. De ville antakelig rangert vår sivilisasjon i nærheten av noe vi kaller nyere steinalder.

Den viktigste årsaken til det er at både dampmaskinen og forbrennings-
motoren har til felles at begge har ekstremt lav virkningsgrad. Nesten uansett hva man gjør av forbedringer, vil omtrent to tredeler av energien som tilføres, gå tapt og forsvinne ut gjennom avgassrøret eller
skorsteinen som varme. Det er en naturlov som gjelder alle varmekraftmaskiner, inkludert atomkraftanlegg, som i prinsippet ikke er annet enn en dampmaskin. Både forbrenningsmotorer og dampmaskiner er også svært forurensende. Det er ingen grunn til å idyllisere de miljømessige konsekvensene av industriens bruk av dampmaskiner under den industrielle revolusjon. Drivstoffet var kull og koks, og luftkvaliteten i de store byene var den gang så ekstremt dårlig at millioner bukket under for forurensningen.

Problemet ble likevel videreført. Med Henry Fords (1863–1947) billige T-Ford, en forløper for den tyske folkevogna, eksploderte markedet for personbiler. Gjennom hele det forrige århundret førte det ikke bare til miljøforurensing, men til en pågående ombygging av hele samfunnet, med stadig større investeringer i veinettet, endrete bosettingsmønstre med drabantbyer, varehus, drive-in-kinoer, osv. Alt ble tilrettelagt for bilismen. Bilindustrien var viktig i økonomisk betydning, den var en generator for økonomisk utvikling og framveksten av en raskt voksende middelklasse i USA og andre land.

Antall biler i verden passerte i 2010 én milliard. Nesten alle var drevet med forbrenningsmotor. Hver enkelt motor er bare i drift en mindre del av døgnet, omtrent fire prosent i gjennomsnitt i USA. Den samlete motorkraften i den amerikanske bilparken er likevel om lag 10 ganger høyere enn landets samlete kraftproduksjon fra olje, tunge atomer, vann og vind. Kapasiteten er enorm, men svært dårlig utnyttet. Dette bidrar også til bildet av hvor galt det kan gå og at galskapen kan vedvare et helt hundreår.

Ifølge redaktøren i The Economist er den gode nyheten at nå ringer bjellene for forbrenningsmotoren. Det vil gi gjenlyd over hele verden, og han mener at konsekvensene av dette vil bli tatt godt imot.

Elektrifisering av bilparken

Elektrifiseringen vil kaste om på det meste og skaper allerede nå både bekymringer og optimisme i bilindustrien. Elektriske biler er svært mye enklere å bygge og har færre komponenter enn dagens bilmotorer – de er nærmest å oppfatte som datamaskiner på hjul. En amerikansk V8-motor, som for eksempel er vanlig i større personbiler og nyttekjøretøyer, veier nesten ett tonn og har mer enn 2 000 deler. Potensielle mekaniske problemer står derfor i kø og venter på å slå til. Motoren i en elektrisk Tesla veier en brøkdel og har bare 20 bevegelige deler, men gir omtrent samme dreiemoment og sparker derfor nesten like mye fra i oppstarten når man trykker på ”gasspedalen”.

Inntil nå har bilindustrien forsøkt å unngå det uunngåelige ved å produsere såkalte hybridbiler, men det er å kaste blår i øynene på folk og tømme lommebøkene deres. Hybridbiler er ikke noe annet enn en bil med forbrenningsmotor og en liten elektrisk hjelpemotor i tillegg, samt et lite batteri. Den går elektrisk i starten, men forbrenningsmotoren sjaltes inn når man får opp farten eller batteriet begynner å tømmes. Forbrenningsmotoren gjør det meste av jobben det meste av tida og bruker derfor bare marginalt mindre drivstoff enn en konvensjonell bil. Miljømessig blir resultatet omtrent det samme. Paradokset er at den er enda mer kompleks enn den konvensjonelle fossilbilen, og derfor kan enda mer gå galt.

Den mekaniske løsningen på bilmotorer må nå vike for den elektriske. Tilsvarende har vi sett før da sveitsisk klokkeindustri ble offer for digitaliseringen. Urmakeryrket ble raskt utradert utover 1970-tallet da digitale ur dukket opp som konkurrenter til analoge ur med urvisere.

Forenklingen av fenomenet bil i tiden som kommer, vil på samme måte bety færre arbeidsplasser ved samlebåndene og færre underleverandører til bilindustrien. Samtidig blir det mindre som går galt, så markedet for vedlikehold, reservedeler og reparasjoner vil krympe enormt. Samtidig vil kompleksiteten og dermed terskelen for å starte opp ny bilproduksjon være lavere, og fabrikkene vil i større grad enn tidligere måtte konkurrere på kostnader og pris. Det spektakulære forsvinner. Det vil være galskap å utdanne seg til bilmekaniker i årene som kommer. Det går med dem som med urmakerne. De må finne noe annet å gjøre.

Dernest kommer det helt store spørsmålet om hvorvidt folk flest ønsker å eie biler i tida som kommer. Elektrifisering, sett i sammenheng med selvdrevne kjøretøy og en delingsøkonomi i utvikling, kan føre til at selve eierskapet til bil i stor grad blir erstattet med transport som en tjeneste. De mest ekstreme estimatene anslår at USA kan få en reduksjon av bilparken på så mye som 90 prosent innen 2030.

Nabobil-konseptet i Norge utnytter kjøretøyene så effektivt at én eneste felles bil gjør tilsvarende nytte som mer enn ti privateide og reduserer kostnadene for brukerne tilsvarende. Selvkjørende biler som henter folk hjemme og leverer på arbeidsplassen, kan bli en realitet. Slike kjøretøyer i stadig bevegelse kan gjøre at behovet for parkeringsplasser blir mindre. Disse utgjør opp mot 25 prosent av arealet i enkelte byer (omkring 75 prosent i bilbyen Los Angeles). Følgelig kan trenden mot økt drabantbyutbygging snu.

Samtidig vil elektrifisering bety enorme fordeler for folk, både miljø- og helsemessig. Karbonavtrykket fra elektriske biler er omtrent halvparten av avtrykket fra bensindrevne, ifølge en 2015-studie utført av National Resources Defense Council i USA. I Norge, der nesten all elektrisk kraft er vannbasert, er tallet mye lavere.

Når det gjelder luftforurensning, vil det bli en enorm forbedring ved overgang til elektriske biler. Verdens Helseorganisasjon regner bilen som den største kilden til luftforurensning i de store byene, og som fører til anslagsvis 3,7 millioner dødsfall per år. En amerikansk studie fra 2012 anslo at i USA var eksosutslipp fra bilene årsak til 53 000 dødsfall per år, mens omtrent 34 000 døde i trafikkulykker.

Ressursene

I tillegg kommer situasjonen som gjelder verdens oljeproduksjon. Bilparken står i USA for omtrent to tredeler av landets oljeforbruk. Det strides om når toppen i oljeforbruket vil bli nådd. Oljeselskapet Shell anslår for eksempel at det kan dreie seg om i overkant av et tiår. Andre beregninger angir tilsvarende, det vil si innen 10–15 år. I en slik situasjon vil viljen til å investere i leting og ny utbygging av oljefelt avta, særlig i områder der produksjonskostnaden vil være høy, som i Arktis. At den norske regjeringen fremdeles holder døren åpen for oljeutvinning i nord, blir i lys av dette et paradoks. Samtidig vil land med lett tilgang til olje, slik som Saudi Arabia, presse på for å pumpe opp olje før det er for sent. Etterspørselen avtar, prisen går ned, og produsentene i Midtøsten vil gradvis få mindre innflytelse over verdens energimarked.

De siste årene har prisen på litium økt dramatisk. I 2011 kostet et tonn litium 3 870 dollar, mens prisen i 2018 er kommet opp i 16 500 dollar. Det samme gjelder kobolt og sjeldne jordmetaller som brukes i produksjon av el-motorer. Spørsmålet er om det vil gjøre et land som Chile til et nytt Saudi Arabia. Antakelig ikke, for litium er ikke en forbruksvare som olje og gass, men et råstoff som kan resirkuleres.

Samtidig ser vi at til tross for prisøkningen på råstoff, er litiumbatteriene blitt billigere. Kostnaden per kilowattime falt fra om lag 1 000 dollar i 2010 til 227 dollar i 2016. Langt viktigere er at dagens intense forskning på ny batteriteknologi kan endre bildet fullstendig både når det gjelder kapasitet og pris, dersom man lykkes. Karbonbatterier er ett av flere mulige alternativer. Karbon er en ubegrenset ressurs, og et gjennombrudd der ville være godt nytt for oss alle.

Det forskes også på brenselceller, som konverterer kjemisk energi direkte til elektrisk strøm, for eksempel fra hydrogen eller metanol (tresprit). Brenselceller har ingen bevegelige deler og er enkle å lage. Det finnes allerede en begynnende omsetning av elektriske biler med brenselceller som drives av hydrogengass. De er miljønøytrale og ikke avhengige av store pakker med litiumbatterier. Chiles fortrinn som råvareprodusent kan derfor vise seg å bli forholdsvis kortvarig.

The Economist mener at forbrenningsmotorer antakelig fortsatt vil ha en viktig rolle i skipsfart og luftfart, men i veitrafikken vil motoren bukke under som det uheldige pinnsvinet. Artikkelen spår avslutningsvis at introduksjon av selvkjørende elektriske biler i vårt århundre vil bidra til forbedringer på mange områder, slik biler med forbrenningsmotorer gjorde det i forrige århundre. Men det vil være mange humper i veien, så det lønner seg å spenne sikkerhetsbeltet.

Her hjemme registrerte vi sommeren 2017 at kinesiske Volvo sendte ut en pressemelding om at det allerede om to år er slutt: etter 2019 vil ingen av selskapets nye biler ha forbrenningsmotor.

Salget av elbiler i rask vekst

Den globale omsetningen av elbiler går foreløpig tregt, men er i rask vekst. I 2017 ble det solgt om lag 1,2 millioner elbiler i verden, omtrent 1,4 prosent av nybilmarkedet. Norge er i ledelsen med omtrent 15 prosent av salget i fjor. I 2018 vil Kina produsere omtrent tre firedeler av alle solgte elbiler i verden, og regner med at det vil være to millioner elektriske plug-in-biler globalt i 2020. OPEC anslår at antallet elbiler vil ha passert 266 millioner innen 2040. Britiske og franske myndigheter har gitt uttrykk for at biler som bare drives av forbrenningsmotor, da vil være forbudt. Med Volvos beslutning i minnet kan det skje mye tidligere.

Det sentrale spørsmålet er hvor energien til å drive elbilene skal komme fra. En rapport fra TØI fra 2014 anslo at dersom hele den norske bilparken ble elektrifisert, ville den bruke omtrent seks prosent av landets strømproduksjon, noe vi vil tro er noe vi kunne leve godt med.

I land med mindre vannkraft og mere sol enn hos oss, det vil si de fleste land i verden, tenker man i retning av at mye av kraften kan produseres lokalt. Elbiler koblet til strømnettet kan nasjonalt representere en enorm kapasitetsbuffer for lagring av strøm som produseres på dagtid. Samtidig kan kraftproduksjon på husholdningsnivå, for eksempel med solceller, gi et betydelig plussbidrag til samfunnet, noe vi ser blant annet i Tyskland. I USA har Tesla tatt høyde for dette og tilbyr nå både sin Powerwall-batterienhet og solpaneler for hustak som en samlet pakke. Det forgår en intens virksomhet innen forskning og utvikling på dette området, og det er spennende å følge med. Ikke minst gjelder det de samfunnsmessige konsekvensene av ny teknologi innenfor transportsektoren – og utenfor.

Optimisme

Forfatterne i The Economist er nøkterne optimister og gir uttrykk for at i det lange løp vil overgangen fra forbrenningsmotor til elektrisk drift gå veldig bra, og være til fordel for de fleste. Pinnsvinet, som blir liggende igjen i veibanen, er ikke noe å bry seg om.

I Norge, som ligger langt foran andre land både når det gjelder elektrifisering og modernisering av bilparken, og som lenge har levd høyt på oljeinntektene, er dette perspektivet særlig interessant. En liten tue kan velte et stort lass, heter det, men vi vil tilføye at et ihjelkjørt pinnsvin antakelig ikke vil skape problemer. Det gjelder å se framover og handle deretter.

Verden har aldri før sett et så stort omfang av grenseoverskridende teknologisk utvikling som i dag. Mange mener mye om det som kommer, men ingen vet sikkert hva som skjer før det har skjedd.


Allsidig forfatter

Knust F. Samset (f. 1946) er professor ved NTNU
og leder et større forskningsprogram som skal sikre selve konseptvalget i store, offentlige investeringsprosjekter, for derved å oppnå høyest mulig samfunnsnytte i forhold til kostnader. Han er teknolog og samfunnsviter og har blant annet arbeidet med fredsforskning, framtidsstudier, utviklingsstudier og risikoanalyse. Tidligere har han arbeidet som journalist, blant annet som redaktør i Teknisk Ukeblad, og drev i mange år internasjonal virksomhet som rådgivende konsulent for bistands-organisasjoner i Norge, Sverige, Danmark og Japan, for OECD, FN og Verdensbanken mfl. Han bor i Trondheim med kone og tre barn og kan kontaktes via e-post knut.samset@ntnu.no.

Kilder:

1. Leder. Electric cars. The death of the internal combustion engine. The Economist 12.8.2017. https://www.economist.com/leaders/2017/08/12/the-death-of-the-internal-combustion-engine

2. William Barnett (engineer). https://en.wikipedia.org/wiki/William_Barnett_(engineer)

3. https://en.wikipedia.org/wiki/Karl_Benz#Benz’s_Gasmotoren-Fabrik_Mannheim_(1882–1883) (31.3.2018).

4. Paris-Rouen (motor race. https://www.revolvy.com/topic/Paris–Rouen%20(motor%20race)&item_type=topic (31.3.2018).

5. Internal combustion engine. http://www.newworldencyclopedia.org/entry/Internal_combustion_engine (31.3.2018).

6. https://no.wikipedia.org/wiki/Henry_Ford (3.4.2018).

7. Schneider KR. Autokind vs. mankind. New York: Schocken Paperback, W. W. Norton & Company, Inc., 1972.

8. https://en.wikipedia.org/wiki/Motor_vehicle (31.3.2018).

9. https://no.wikipedia.org/wiki/Armbåndsur (1.4.2018).

10. Seba T. Clean disruption of energy and transportation: how Silicon Valley will make oil, nuclear, natural gas, coal, electric utilities and conventional cars obsolete by 2030. https://tonyseba.com/portfolio-item/clean-disruption-of-energy-and-transportation/ (3.4.2018).

11. Tonachel L. Study: Electric vehicles can dramatically reduce carbon pollution from transportation, and improve air quality. 17.9.2015. https://www.nrdc.org/experts/luke-tonachel/study-electric-vehicles-can-dramatically-reduce-carbon-pollution

12. Chu J. Study: Air pollution causes 200,000 early deaths each year in the U.S. MIT News. http://news.mit.edu/2013/study-air-pollution-causes-200000-early-deaths-each-year-in-the-us-0829 (31.3.2018).

13. Frumkin H, Hess J, Vindigni S. Energy and public health: The challenge of peak petroleum. Public Health Reports 2009; 124: 5–19. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2602925/

14. Lithium price. https://www.metalary.com/lithium-price/ (3.4.2018).

15. Lambert F. Electric vehicle battery cost dropped 80% in 6 years down to $227/kWh – Tesla claims to be below $190/kwh. 30.1.2017. https://electrek.co/2017/01/30/electric-vehicle-battery-cost-dropped-80-6-years-227kwh-tesla-190kwh/ (3.4.2018).

16. Fuel cell. https://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_cell (3.4.2018).

17. Wærstad L. Volvo: - Bensinbiler er historie etter 2019. 5.7.2017. http://www.side3.no/motor/volvo---bensinbiler-er-historie-etter-2019/3423354718.html (3.4.2018).

18. Wang B. Global electric car sales will top 2 million in 2018 and China will top 1,5 million. 1.1.2018. https://www.nextbigfuture.com/2018/01/global-electric-car-sales-will-top-2-million-in-2018-and-china-will-top-1-5-million.html (31.3.2018).

19. Demandt B. Global car sales analysis 2017. 23.2.2018. http://carsalesbase.com/global-car-sales-2017/

20. Fridstrøm L, Alfsen KH. Vegen mot klimavennlig transport. TØI rapport 1321/2014. http://docplayer.me/1717150-Vegen-mot-klimavennlig-transport.html (3.4.2018).

Legg igjen et svar