Elfordon måste laddas. Eftersom batterier har betydligt sämre energiinnehåll än diesel, måste laddstationerna stå betydligt tätare längs vägen än bensinstationer. På livligt trafikerade leder skulle man kunna tänka sig att strömförsörja fordonen under färd: sk elvägar. Det fungerar ju med järnvägen, så varför inte med vägtrafik?
Text: Jörgen Städje
2022. Den svenska elektrifieringskommissionens slutrapport väntas i slutet av 2022. I början av 2023 förväntas Trafikverkets valda teknik för elvägar att offentliggöras. Den första permanenta elvägen i Sverige planeras stå färdig 2025 på en del av E20 mellan Hallsberg och Örebro, följt av en utbyggnad med ytterligare 3000 kilometer elväg till 2045.
Men fungerar det? Hur ska kraften överföras? Artikeln ska undersöka alla fyra metoderna.
Enfas luftledning
Metoden med enfas luftledning (pantograf) är den vanligaste och har funnits länge. Trådbussar infördes 1940 i Göteborg och fortfarande finns trådbussar i Landskrona. Världens längsta trådbussförbindelse går mellan Sevastopol och Jalta på Krim och är 52,4 kilometer lång. Men när strömavtagarna blir slitna, kniper de tag i luftledningen och river ned den. Det beror på dåligt underhåll, vilket järnvägen visat. Uppenbarligen fungerar det för stadsbussar eftersom det bara är en aktör, som kan och vill hålla koll på strömavtagarnas kvalitet och hastigheten är låg. Men hur kommer det att fungera på en motorväg där hastigheten är hög, det finns massor av operatörer och ingen har övergripande ansvar för strömavtagarna?
Induktiv överföring
Metoden med induktiv överföring kunde tänkas ge väldigt låg verkningsgrad, men så tycks inte vara fallet om man sköter energiöverföringen ordentligt. Under projektnamnet Smartroad Gotland har det israeliska företaget Electreon Wireless (i Sverige: Electreon AB) byggt en 2x800 meter lång provsträcka med induktiv överföring nära Visby flygplats. Samtidigt pågår liknande projekt i Italien, Tyskland, Israel och i Detroit i USA.
Sändarspolarna, som är 1,65 meter långa, ligger begravda med 2 meters delning i asfalten och sänder tvärs igenom denna på frekvensen 85 kHz. Sändningen aktiveras av en RFID-mekanism med krypterad överföring, som bara godkänner giltiga fordon, så att ingen ska kunna stjäla energi.
Under varje fordon sitter flera mottagarspolar som kan avstämmas elektroniskt. Flygbussarna har tre spolar, medan lastbilar har fem undertill. Fordonen har alltså alltid kontakt med flera sändarspolar, som vardera kan mata ut en puls på 20 kW. Verkningsgraden är faktiskt så hög som 85-90 % räknat från anslutet elnät, över nätstation, luft, mottagare, likriktare, till batteri. Nätstationerna bör stå så tätt som 1-2 kilometer.
Verkningsgraden skulle bli mindre bra om fordonet kör vid sidan av spolarna, varför sändningen upphör om mottagarspolen missar sändarspolen med mer än 20 centimeter.
En intressant fråga är elektromagnetiska strålade störningar, där alla relevanta myndigheter har fått vara med och mäta och ha åsikter. Situationen är allvarlig eftersom Visby flygplats, som är både militär och civil, inte kan tolerera radiostörningar. De kinkigaste av alla, radioamatörerna, har fått försöka lyssna på elvägen, men kunde inte höra något, vilket är gott betyg.
I och med att spolarna ligger ett par centimeter under asfalten, bortfaller problemet med snöröjning och motorcyklister har inget att halka på.
Nedsänkta spår
Metoden med nedsänkta spår i vägen kanske fungerar tills spåret blir fullt av vatten som fryser, stenar faller ned i spåret eller en elak pojke kastar ned en ölburk. När strömavtagaren sedan kommer i 100 km/t, blir det krasch eller kortslutning. För att inte tala om hur det ska gå till att ploga vägen på vintern.
Ytförlagda spår
Metoden med ytförlagda spår är den som tycks ha störst potential (!) och minst risk att plogas sönder vid vinterväglag. Här finns två svenska tillverkare, Elonroad och Elways som gjort praktiska försök. I och med att kontaktledningen är indelad i korta sektioner som bara aktiveras när ett elektriskt fordon med lämplig elektronik kör över, kan vägen måhända plogas utan att plogen gör kortslutning.
Elonroad
Elonroads lösning med en trefasskena på marken provas för närvarande i Lund. Den kräver att fordonet har tre eller flera släpskor inunder som gör kontakt med den cirka 30 centimeter breda skenan, som sticker upp 4,5 centimeter. Släpskorna ska klara 150-300 kW vid 600-750 volt, vilket blir ~428 ampere! Skenan är indelad i segment om en meter, som aktiveras av fordonet. Systemet kräver att det finns en kraftstation på mellan 0,5-3 MW varje kilometer.
Den första varianten som är upphöjd ur marken fungerar bäst för stadstrafik, men nu provas en variant som ligger jäms med vägbanan, som fungerar bättre på motorväg. Men provsträckorna är för närvarande begränsade, bara 600 meter.
Hamnprojektet i Helsingborg
Elonroad har samarbetat med Helsingborgs hamn och lagt ut ett par kortare elspår som används för att ladda lastfordon i hamnen.
Elonroad menar att hamnen är ett bra ställe att testa detta på eftersom det är som ett samhälle i miniatyr, där tekniken blir enklare att hantera eftersom det är en part som styr över både marken och fordonen.
Spåren som lagts ut är relativt korta och används bara för att ladda parkerade fordon. Man har gjort det på enklast möjliga sätt och förser spåren med 48 volt för att laddelektroniken ska bli enkel, i prototypform. För att ladda på någorlunda överkomlig tid ska spåren kunna mata ut cirka 100 ampere.
Strömavtagarna är det känsliga kapitlet, men Elonroad menar att förslitningen inte är något problem, eftersom avtagarna hålls upplyfta när fordonet rör sig och bara sänks ned vid laddning. Därmed blir förslitningen försumbar på både avtagare och strömskena. Elonroad har märkt att strömavtagarna rengör sig själva.
Spåren i marken är i rostfritt stål för att klara sig från korrosion. Det är trots allt en hamn och det finns hav med saltvatten runt omkring. Ännu så länge har man inte heller haft problem med snö och is, eller med skräp som har kunnat hamna ovanpå spåren och hindra kontakt. Spåren är av den typ som ligger jäms med marken och därför har de kunnat plogas med vanlig plog utan att ta skada. Men det är uppenbart att man måste ha en tjänst som hela tiden undersöker om spåren är fria och rena, när alltihop tas i kommersiell drift.
Då är det intressantare med elvägar för rörliga fordon. För elvägen i Lund har man inte fasta strömavtagare, utan rörliga dylika som själva känner av var spåret i marken är och kan flytta sig i sidled, vilket skulle ge föraren en smula vingelutrymme. Fördelen med projektet i Helsingborgs hamn är att det bara är en operatör och då går det att hålla koll på strömavtagarnas kvalitet och underhåll. Man kan tänka sig att det finns risker när många operatörer är i farten och konkurrerar om lägsta möjliga pris på transporter, på allmän väg. Elonroads förslag är att spåret kan känna av om strömavtagaren är sliten eller ger dålig kontakt och vägra lämna ström till just detta fordon.
Thomas Eneroth har alla svar
Till sist undanröjer infrastrukturminister Thomas Eneroth alla tvivel.
”Det finns fyra demonstrationsanläggningar som faktiskt fungerar. Ta tillexempel Smartroad Gotland där det finns en buss som drivs induktivt på en sträcka. Det är klart att Siemens anläggning som fanns i Sandviken i norra Sverige med pantograf hade sina infrastrukturella utmaningar, men den fungerade väl och åkerierna menade att det fungerade som modell. Banan vid Arlanda som har en strömavtagare i marken gav också goda erfarenheter och Trafikverket och väghållaren menade att det gick att kombinera med snöröjning.
Vi protesterar och undrar hur det går när det kommer ned sand och is i spåren.
”Det visade sig att det fungerade. Man klarade driften en hel vinter. Men politikens uppgift är inte att ta ställning till den tekniska metoden utan att genom försöksverksamheten låta testa de olika modellerna och se vilken som fungerar bäst och sedan låta dem konkurrera. Jag tror för egen del att den induktiva metoden på sikt är den som kanske kommer att vara enklast att genomföra. Men den är dyr att investera i. Den lämnar inget spår i vägen och kräver ingen pantograf. Just nu så byggs denna typ av induktiva vägar i både Israel, USA och Sverige, som ett bra komplement till de laddstationer som vi nu, först och främst, producerar.”