Ibland under mänsklighetens historia har tekniska genombrott på ett dramatiskt sätt ändrat förutsättningarna inom hela den globala ekonomin. Vi har just upplevt det med transistorn och genombrottet inom elektroniken som lade grunden för informationssamhället. Nästa genombrott handlar om två sammanlänkade tekniska utvecklingstrender, nämligen solenergin och tekniken för att kunna lagra elenergi.

Solelens genombrott har hittills hindrats av två faktorer, dels har produktionskostnaden per kWh inte kunnat konkurera med kol, olja och gas, dels har kostnaden för solel belastats med backup produktion som varit nödvändig p.g.a. solelens intermittenta karaktär. Solceller kan bara producera när och där solen lyser.

Det första hindret håller nu på att försvinna. Priset på solceller i USA har sedan 1977 gått från 76 USD till 0,3 USD per Watt. Prisutvecklingen har precis som för transistorer tidigare, följt Moores lag. Det har i sin tur lett till en dramatiskt minskad kostnad för att producera el från solceller. Den här dramatiska kostnadsminskningen har satt fart på utvecklingen av ellagringstekniken, för att därmed eliminera det andra hindret för solenergins genombrott.

Utvecklingen av lithium-ion batterier har gått snabbt under de senaste decennierna, även om kostnaden fortfarande är relativt hög. Utvecklingen har dock varit så stark att företag som Tesla med framgång kan marknadsföra eldrivna lyxbilar som kan bära kostnaden för batteriet. I takt med att kostnaden sjunker, även den enligt Moores lag, kommer billigare segment inom bilindustrin att börja påverkas på allvar.

Parallellt med utvecklingen av lithium-ion batterierna pågår andra lovande utvecklingsprojekt med utnyttjande av superkondensatorer gjorda av grafen och teknik där man byter batteriets flytande elektrolyt vid vanliga tankstationer. En intressant utvecklingslinje är en kombination av lithium-ion teknik och grafenkondensator som skulle kunna kraftigt öka kapaciteten hos t.ex. bilbatteriet i eldrivna bilar. På sikt kan man nog även räkna med rena grafenbatterier, varvid batteriframställningen blir långt mer miljövänlig och mindre resurskrävande. Prognosen idag är att batteritekniken når en ekonomisk tipping point under det närmaste decenniet.

En tidigare svensk medarbetare inom Tesla planerar att bygga Europas största batterifabrik i Sverige och han har bl.a.fått stöd av statliga Vattenfall. Företaget som heter Northvolt tror jag kan bli en stor framgång, timingen verkar bra.

I kölvattnet av den allt billigare solelen så kommer vi att få se nya projekt för stationär ellagring, där jag tror superkondensatorer av grafen kommer att spela en stor roll inom några decennier. När sådana ellager kommit ner tillräckligt i pris kommer solel att på allvar börja konkurera ut fossilbaserad elproduktion och kärnkraft i regioner med rik solinstrålning. För länder på nordkalotten med ett mörkt halvår som t.ex. Sverige kommer tekniken att ha sämre förutsättningar. Vi måste ha kvar mer konventionella elproduktionsssytem.

 

Bilindustrins Kodak händelse

Allt tyder på att ledande bilindustrier tror på en tipping point för övergången till eldrift i en nära framtid. Alla ledande bilföretag utvecklar elbilar och har en rad modeller i stort sett färdiga för introduktion på marknaden. Volvo PV t.ex. deklarerade nyligen att man slutat spendera utvecklingspengar på nya förbränningsmotorgenerationer, vilket talar sitt tydliga språk.

Det som talar för ett snabbt genombrott för eldrivna bilar är inte bara utvecklingen inom batteritekniken, utan det faktum att elbilar är tekniskt helt överlägsna bilar med förbränningsmotorer.

Förbränningsmotorbilen har 2000 rörliga delar som är utsatta för ett betydande slitage. Motorn är ytterst svag vid lägre varvtal vilket gör det nödvändigt med en tung växellåda och slirkoppling. Detta gör dagens bilar mycket underhållskrävande och tunga, med en tung motor, tung växellåda och tung drivlina med differential. Den ekonomiska livslängden för förbränningsmotorbilen blir därför kort. När slitaget gått tillräckligt långt lönar det sig inte att reparera.

Elbilen har 20 rörliga delar med två eller fyra små elmotorer/generatorer monterade direkt på hjulaxlarna. Dessa motorer kan styras individuellt med en dator för optimala driftsegenskaper i olika situationer. Energieffektiviteten är helt överlägsen förbränningsmotorn. Och en elmotor har fullt vridmoment genom hela varvtalsregistret och behöver varken koppling eller växellåda. Det ger elbilen helt överlägsna prestanda, med acceleration som en supersportbil. Slitaget blir långt mindre än för dagens omoderna bilar, vilket kommer att medföra betydligt längre ekonomisk livslängd och mycket långa garantitider.

Den ytterst ensidiga politiska fokuseringen på minskning av helt harmlösa koldioxidutsläpp har styrt energi- och miljöpolitiken under senare år. Allt är baserat på den politiskt motiverade hysterin rörande en förmodad skadlig påverkan på klimatet som inte har något betydande stöd i faktiska observationer. Denna politik har fört med sig en massiv övergång från bensindrift till turboladdade dieseldrivna bilar som har lägre koldioxidutsläpp. Detta har i sin tur skapat ett verkligt miljöproblem i form av dieselmotorernas utsläpp av kväveoxider och ultrafina PAH-partiklar, som är skadliga för hälsan.

Enda orsaken till att vi inte åker elbil idag är att det inte funnits lämpliga billiga batterier som gett bilen tillräcklig aktionsradie. De elbilar som kommer ut på marknaden nu lovar en aktionsradie på ca. 300 km på en laddning, vilket gör att de börjar närma sig helt acceptabla aktionsradier. (Tesla 3 lovar 350 km och stora Tesla X 565 km med 8 års garanti oberoende av körsträcka) När priserna kommer ner på en nivå närmare dagens bilar kommer försäljningen att ta fart. För urbant bruk är denna aktionsradie fullt acceptabel, speciellt om man har i åtanke att bilens batterier kan laddas nattetid och alltid vara fulladdade på morgonen. Långfärdsanvändning är fortfarande en nackdel för elbilen, men även det kommer att hitta sin tekniska lösning.

 

Den ekonomiska jordbävningen

Det stora skiftet med högeffektiva batterier kommer om några år. Det kommer att medföra elektrifiering av en allt större del av transporterna som idag drivs med enbart fossila bränslen. Botten kommer att gå ur oljemarknaden och vi kommer att se oljepriser långt under dagens 50 USD per fat. Oljeindustrin kommer att gå mot en betydande omstrukturering och de stora oljeproducenterna bland Gulfstaterna som är helt beroende av sin oljeexport, kommer att tappa sin nyckelposition med betydande geopolitiska konsekvenser.

Ekonomen Tony Seba vid Stanford University har nyligen publicerat rapporten Rethinking Transportation 2020-2030 som skapat en våg av oro bland alla berörda industrier, inom såväl fossil energi som bilar och andra industrigrenar som är beroende av dem.

Seba menar att folk kommer att sluta köra bil, de kommer att gå över till självkörande elbilar som har en tiondel av driftskostanden hos dagens bilar och en körsträcka under sin ekonomiska livslängd på flera hundratusen mil. Han tror att bara nostalgiker kommer att fortsätta äga bil. Det stora flertalet kommer att utnyttja bil on demand. Att via nätet hyra en självkörande bil som själv kommer till din port, blir ju långt enklare än dagens bilägande med ständiga problem att hitta parkeringsplatser. Därtill beställer man exakt den typ av bil man just då behöver.

Seba menar att när myndigheter och politiker inser hur mycket säkrare trafiken blir med självkörande bilar i jämförelse med bilar körda av dagens stressade, SMS:ande och kanske sjuka människor, då blir det förbjudet att köra själv i tätorter. Försäkringskostnaderna kommer även att kraftigt reduceras.

Bilindustrin måste definiera om sin roll från biltillverkare med återförsäljarnät till serviceföretag som tillhandahåller transporttjänster on demad via nätet – en storskalig variant av Uber m.a.o.. Taxi som vi känner det idag kommer att försvinna helt.

Seba betonar helt riktigt att skiftet kommer att drivas av teknik och ekonomi, inte av klimatpolitik. De marknadskrafter som detta teknikskifte släpper loss kommer att förändra förutsättningarna för framtidens energi- och klimatpolitik långt snabbare än något politiskt beslut eller överstatligt FN-avtal. Om några decennier kommer vi att skratta åt Paris-avtalet om klimatet. Vi kan dock räkna med att den politiska härskarklassen kommer att försöka ta åt sig äran av de positiva miljöeffekter som skiftet orsaker.

Professor Seba menar att redan 2025 kommer alla nya fordon att vara elektriska, alla nya bussar, alla nya bilar, alla nya traktorer, alla nya skåpbilar, allt som rör sig på hjul kommer att bli elektriskt, globalt. Låt mig tillägga att detsamma givetvis kommer att hända på sjön, med början för fritidsbåtar och taxibåtar.

Efterfrågan på olja kommer att kulminera på 100 miljoner fat per dag ca. år 2020 för att sedan falla till 70 miljoner redan år 2030. Det kommer att ta tid att fasa ut den omoderna fordonsflottan, men 95% av de körda milen år 2030 kommer att vara i elbilar p.g.a. kostnader, bekvämlighet och effektivitet, enligt Seba.

En intressant frågeställning kommer att bli hur politikerna kommer att hantera det enorma bortfallet av skatteintäkter från dagens bilism och bortfallet av arbetstillfällen inom hela dagens transportsystem.

De stora länderna Kina och Indien som idag brottas med stora urbana miljöproblem från en snabbt växande bilism ligger långt fram i planeringen med att fasa ut förbränningsmotorfordon.  Indien planerar att utfasningen skall vara klar redan 2032. Kina är på väg att via sin elbilsindustri BYD bygga upp en omfattande tillverkning av elbilar som bekräftar professor Sebas förutsägelser. Den kinesiska satsningen är uppbackad av Warren Buffett’s Berkshire Hathaway och Buffet brukar veta vad han skall satsa på.

Som vanligt i den här frågan kommer förståsigpåare, mest herrar i min höga ålder att säga att det kommer att ta mycket längre tid och att problem som hindrar förändringen är långt större än vad Seba hävdar i sin prognos. De älskar ju ljudet från sina gamla V8-or. Jag har själv en så jag vet vad jag talar om. Jag är dock benägen att tro Seba, när han menar att ett antal teniska trender sammanfaller till en perfekt storm som mest kan liknas vid en ekonomisk jordbävning, kanske det tar några år längre än vad han tror, men inte många.

Elfordonen kommer att kräva ökad tillgång till elproduktion, men inte på långa vägar så mycket som man kan tro. Laddningen av fordonens batterier kommer att kunna styras till tider på dygnet med lägre efterfrågan på nätet, vilket kommer att öka effektiviteten i befintliga elnätsystem genom en hög och jämn belastning. Till det skall läggas den kraftigt ökade möjligheten att utnyttja intermittent producerad el från solceller där solen lyser året runt. Många kommer att framhålla vindkraften, men den tror jag mindre på. Den har alldeles för stora tekniska problem och kommer rimligen inte att kunna följa solkraftens kostnadskurva neråt. Så vindkraften blir sannolikt en kort dyrbar parentes orsakad av politisk klåfingrighet.

Bank of Englands guvernör och ordförande i Basels finansiella stabilitetsstyrelse Mark Carney har varnat för ett Minsky moment p.g.a. att bl.a. fossilföretagen bokför tillgångar som kan bli värdelösa när den här utvecklingen tar fart, det som brukar kallas stranded assets. Om vi inte förbereder våra ekonomier för den kommande Kodak-händelsen kan den utvecklas till en global finansiell kris. Världens geopolitiska ordning kommer att skaka i sina grundvalar, men mänskligheten i sin helhet kommer att göra enorma välfärds- och miljövinster.