Ny studie avslører skjulte utfordringer ved elektrifisering av offentlig transport

Vi mennesker liker egentlig ikke kulde. Tross alt reduseres blodstrømmen, varmetapet øker, og vi lider av redusert manuell fingerferdighet.

Men hva med maskinene, spesielt våre elektriske kjøretøy (EV-er)Vel, det viser seg at de heller ikke liker kaldt vær.

A ny studie¹ har funnet ut at den totale energien som forbrukes og regenereres av elektriske busser øker med gjennomsnittlig 48 % når temperaturen er i området -4 °C til 0 °C sammenlignet med den optimale temperatursonen (OTZ). Samtidig er den gjennomsnittlige økningen i området -12 °C til 10 °C 28.6 %.

Hvorfor elektrifisering omformer transport og energi over hele verden

Elbusser er en del av elektrifiseringstrenden, som raskt former det globale energilandskapet. Dette markerer et skifte mot elektriske kjøretøy og energilagringsløsninger, som erstatter bruken av fossilt brensel. Disse erstatningene er mer effektive, reduserer energibehovet og dekarboniserer kraft- og transportsektoren.

Denne overgangen er ikke bare reduserer utslipp av klimagasser men forbedrer også energisikkerheten, fremmer bærekraftig økonomisk vekst og støtter utviklingen av renere og mer robuste energisystemer over hele verden.

Som en del av denne trenden får elbiler (EV-er) mye fotfeste, med mer enn 4 millioner elbiler solgt i første kvartal 2025, som er over én million flere solgte elbiler i løpet av årets tre første måneder enn i samme periode året før.

Lette kjøretøy (LDV-er) som biler og varebiler står for mesteparten av dette elbilsalget. Ifølge rapporten fra Det internasjonale energibyrået (IEA) hadde elbusser og elektriske LDV-er omtrent samme andel i 2024, mens salgsandelen til førstnevnte vokser saktere. 

Andelen er anslått å bli mindre enn 20% globalt innen utgangen av dette tiåret i Stated Policies Scenario (STEPS), som gir en sektor-for-sektor evaluering av tiltak som er implementert for å oppnå oppgitte energirelaterte mål. Som et resultat forventes det at elektriske busser vil utgjøre litt over 10 % av den globale bussmassen innen 2030.

Likevel forventes det globale markedet for elektriske busser å vokse fra 17 milliarder dollar i 2024 til 37.5 milliarder dollar innen 2030, noe som representerer en sammensatt årlig vekstrate (CAGR) på 14.2 %.

I tråd med denne trenden skaffet Tompkins Consolidated Area Transit (TCAT), en offentlig transportoperatør i Ithaca, New York, finansiering til å skaffe sju helelektriske busser til en prøvekjøring, men erfaringen ble ikke så god som forventet. Bussene slet faktisk i regionens kuperte terreng og var upålitelige med redusert rekkevidde i kaldt vær. Derfor tok TCAT kontakt med Cornell-forskere for å få innsikt fra pilotprogrammet deres.

Cornell-forskere utførte denne oppgaven og vurderte nøye bussenes dårlige ytelse i kaldt vær, samt implikasjonene for produsenter, operatører, beslutningstakere, skoler, byer og andre grupper som vurderer elektrifisering av bussflåtene sine.

Hvorfor elektriske busser sliter i kaldt vær: Viktige utfordringer

Selv om batterielektriske busser (BEB-er) har vist et stort potensial for å redusere klimagassutslipp og forventes å spille en nøkkelrolle i å transformere offentlig transport mot rene energialternativer, står de overfor utfordringer som begrenser utbredelsen av deres implementering.

Blant disse tekniske utfordringene er den begrensede rekkevidden til BEB-er, spesielt i kalde værforhold, et stort problem.

Saken er at batterielektriske busser, i likhet med alle andre elbiler utstyrt med høyspentbatteripakker, også opplever en betydelig reduksjon i energieffektivitet når de opererer under optimal temperatur. Dette gjelder spesielt under frysepunktet, noe som igjen fører til økte totale driftskostnader og rekkeviddeangst.

Med bybusser som kjører i gjennomsnitt 42,940 XNUMX miles årlig, noe som er fire ganger mer enn en typisk bil, og som kjører på faste ruter og tidsplaner, skaper variasjoner i elektriske bussers ytelse i kaldt vær alvorlige utfordringer med å møte transportbehovene.

I tillegg til komplikasjoner med planlegging av lade- og utsendingskjøretøy, inkluderte utfordringene vanskeligheter med å velge batteristørrelse og planlegge ladeinfrastruktur. Alle disse faktorene kan påvirke den økonomiske gjennomførbarheten til batteridrevne busser negativt sammenlignet med dieselbusser.

Når det gjelder den reduserte rekkevidden til BEB-er i kaldt vær, skyldes det en rekke sammenhengende elementer.

Viktigst av alt fører battericellenes kjemiske egenskaper, som er følsomme for temperatur, til redusert kapasitet og lavere utladningshastigheter. For å holde battericellene ved optimal temperatur har det blitt utviklet batteritermiske styringssystemer (BTMS), men selv de kan være energikrevende avhengig av driftsforholdene.

Så er det den økte energibelastningen fra ventilasjons-, varme- og klimaanlegget (HVAC), noe som bidrar betydelig til en redusert rekkevidde.

Effektiviteten til regenerative bremsesystemer, som fanger opp energi under bremsing, svekkes under kalde forhold på grunn av ulike tekniske og miljømessige faktorer. I tillegg påvirker atferden til sjåfører og operatører, som påvirkes av ugunstige værforhold og ruteegenskaper, energieffektiviteten til BEB-er betydelig. 

Så det er viktig å forstå alle disse menneskelige og mekaniske faktorene i detalj for å utvikle effektive strategier for å redusere kuldeværets negative effekter på elbiler. Dette reduserer igjen driftskostnadene for flåteoperatører og gjør det mulig for produsenter å forbedre kjøretøydesignet for bedre ytelse i kaldt vær.

Flere studier har forsøkt å kvantifisere effekten av kaldt vær på ytelsen til BEB-er ved å simulere energiforbruket deres og undersøke effekten av omgivelsestemperatur på den virkelige verden. 

Det er imidlertid fortsatt betydelige hull i forståelsen av hvordan denne effekten påvirkes under ulike, mer komplekse scenarier, som tomgangs- og kjøresituasjoner på landlige og urbane ruter, noe som er avgjørende for målrettede regionale driftsstrategier. 

Ikke bare har bidragene fra batterioppvarming, regenerativ bremsing og andre viktige komponenter til energiytelse ikke blitt tilstrekkelig diskutert i kompleks ruteplanlegging, men det er også mangel på studier fra den virkelige verden som dekker betydelige avstander ved minusgrader. Videre er informasjonen begrenset om gjennomførbarheten av batteridrevne el-motorer i kaldt vær, og veiledningen er utilstrekkelig for driftsstrategier i kaldt vær.

Forskere fra Cornell University tok derfor på seg oppgaven med å analysere effekten av kaldt vær på energiforbruk og regenerering, og analysere BEB-er ved hjelp av reelle data som spenner over to år fra de syv batterielektriske bussene som drives av TCAT. Mer enn 40 % av turene til disse BEB-ene skjedde under 12 grader Celsius. 

For å kvantifisere effekten utviklet teamet modeller for optimal temperatursone (OTZ) for å forutsi energiforbruket under tomgang, kjøring og regenerering for hver tur, forutsatt ideelle temperaturer.

Etter å ha identifisert de driftsmessige faktorene som er ansvarlige for det økte forbruket, tilbyr forskerne også anbefalinger for å forbedre bussenes funksjon.

Kvantifisering av kaldt værs innvirkning på elbussers effektivitet

Som vi beskrev tidligere, fant studien fra Cornell University at batterier i elektriske busser forbrukte opptil 48 % mer energi i kaldt vær, med temperaturer fra -25 °C til -32 °C. Disse batteriene forbrukte også nesten 27 % mer energi i et bredere temperaturområde, fra -10 til -50 °C.

Denne drastiske økningen i energiforbruket, sa seniorforfatter Max Zhang, Irving Porter Church-professor i ingeniørfag ved Cornell Engineering, var uventet, men la til at «alle lærdommer er gode lærdommer. Dette hjelper oss å lære som samfunn og gjøre det bedre.»

Kvantifiseringen av pilotflåtens økte energiforbruk er basert på to år med data samlet inn fra TCAT, noe som gjør den til den første som vurderer og analyserer ytelsen til elektriske busser i det nordøstlige USA.

På denne måten deler forskere ved TCAT og Cornell sine innsikter med hverandre og lærer av hverandre gjennom data og samarbeid. Zhangs team møtte TCAT-representanter gjentatte ganger etter hvert som forskningen skred frem.

Det er verdt å merke seg at datasettet fra TCAT dekket en betydelig avstand, med en total kjørelengde på 225,837 XNUMX kilometer i Tompkins County, New York, under ulike forhold, og dermed ga et mer omfattende datasett enn tidligere BEB-studier.

4.7 % av denne totale distansen ble registrert under gjennomsnittlige omgivelsestemperaturer, dvs. minusgrader, mens rundt 50,000 80,000 miles eller over 0 12 kilometer ble registrert i kalde temperaturer, dvs. i området XNUMX °C til XNUMX °C.

Ifølge Zhang, som er rektors fellow for offentlig engasjement:

«Vi drar nytte av at TCAT er ledende i denne regionen, og det er et stort privilegium å ha tilgang til disse dataene, slik at vi kan se ytelsen i sanntid. En av lærdommene vi har lært er at disse bussene bør utformes for hele landet, inkludert stater med kaldere klima. Vi har også funnet ut at de er forskjellige fra konvensjonelle dieselbusser, med ulik oppførsel, som krever forskjellige strategier for å dra nytte av dette.»

Forskerne modellerte først hvordan kjøretøyene ville prestere ved ideelle temperaturer for å ta hensyn til faktorer som ikke bare var relatert til temperatur, for eksempel variasjoner i trafikkforhold.

For dette formålet utviklet de en innovativ OTZ-basismodell som simulerer BEB-ytelse under optimale temperaturer, samtidig som de opprettholder de ikke-temperaturfølsomme forholdene som de var under den virkelige kalde værdriften.

Deretter sammenlignet de det med den faktiske ytelsen på tvers av over 40 komplekse ruter og tidsplaner. 

Forskere fant ut at selvoppvarming av batteriet står for halvparten av det økte energiforbruket i kaldt vær. Elbilbatterier yter best rundt 75 °C, så jo kaldere de er ved oppstart, desto mer energi trengs for å varme dem opp.

Oppvarmingen av bussens kupé er den andre hovedårsaken. Hyppige stopp, som spesielt skjer på byruter, innebærer at dørene må åpnes og lukkes med noen minutters mellomrom, og det betyr at batteriene må jobbe hardere for å varme opp kupeene.

«Med et helelektrisk kjøretøy er batteriet den eneste energikilden om bord. Alt må komme fra det.»

– Zhang, som også er seniorforsker ved Cornell Atkinson Center for Sustainability

Regenerativ bremsing har også vist seg å være mindre effektiv ved lave temperaturer av forskere. energigjenvinningsmekanisme bremser ned et kjøretøy i bevegelse ved å omdanne dets kinetiske energi til elektrisk energi som kan brukes umiddelbart eller lagres for senere bruk.

Denne mekanismen finnes i de fleste hybrid- og helelektriske kjøretøy. I motsetning til et konvensjonelt bremsesystem, der kjøretøyet bremser ned på grunn av friksjon mellom bremseklossene og bremseskivene, noe som resulterer i tap av nesten all den kinetiske energien som driver kjøretøyet fremover, gjenvinner regenerativ bremsing over 70 % av energien.

Nå blir dette systemet mindre effektivt i kaldt vær, sannsynligvis på grunn av at batteriet sliter med å opprettholde en jevn temperatur i cellene. Batteriet i elektriske busser er tross alt omtrent åtte ganger så stort som et standard elbilbatteri, for å kunne håndtere lengre ruter og større passasjerkapasitet.

Spørsmålet er nå hva som kan gjøres for å forbedre ytelsen til batterielektriske busser i kaldt vær. Forskerne anbefaler derfor å oppbevare bussene innendørs når de ikke er i bruk for å forbedre batterienes ytelse.I tillegg til å holde omgivelsestemperaturen varmere under lengre tomgangsperioder, inkluderer andre kortsiktige strategier som anbefales for førere å lade batteriet når det fortsatt er varmt, installere sidedeksler for å redusere luftkonveksjon inn i kupeen og begrense varigheten av døråpninger ved stopp.

Forskerne anbefalte optimaliserte design for batterivarme- og HVAC-systemer for produsenter. Studien kan også hjelpe beslutningstakere med å lage retningslinjer for insentiv, evaluere levedyktighet og etablere ruteprioriteringer for elektrifisert offentlig transport.

I større skala uttalte doktorgradsstudent Jintao Gu, den første forfatteren av studien, at denne forskningen fremhever behovet for vurdering og større justeringer i infrastrukturen for å støtte elektriske busser.

«Du må prøve å optimalisere rutetabellen til alle bussene og vurdere infrastrukturens kapasitet – hvor mange ladestasjoner du har, og om du har ditt eget garasjeanlegg. Du må lære opp sjåførene, sentralene og servicearbeiderne. Jeg tror at fra et drifts- og infrastrukturperspektiv er det mange budskap her for fremtidig planlegging av transportsystemer.»

– Gu

De landlige og urbane rutene i Ithaca, sammen med det kuperte terrenget, gjorde det mulig for forskerne å få langt mer innsikt i bussenes ytelse.

Dette hjalp dem med å finne ut at elbusser viste en mindre økning i energiforbruket på ruter i landdistriktene sammenlignet med bybusser i kaldt vær. Ifølge ham kan slik informasjon hjelpe flåteplanleggere med å ta informerte strategiske beslutninger når de tildeler ruter til elbusser.

Investering i elektrifiseringstrenden

REV Group vil sannsynligvis dra mest nytte av den økende trenden med å konvertere tradisjonelle drivstoffdrevne kjøretøy til elektriske kjøretøy. er en designer og produsent av spesial- og fritidskjøretøy og betjener primært det nordamerikanske markedet med følgende produkter:

• Brannapparatutstyr under KME, E-ONE, Ferrara og Spartan ER
• Ambulanser under merkene Leader, Horton, Road Rescue, AEV og Wheeled Coach
• Terminalbiler under merkene Laymor og Capacity
• Fritidskjøretøy gjennom American Coach, Lance Camper, Holiday Rambler, Renegade RV, Fleetwood RV og Midwest Automotive Designs

REV Group (REVG ) 

I 2021 introduserte REV Fire Group en helelektrisk brannbil kalt Vector, med 316 kWh bilbatterier. I tillegg annonserte REV Ambulance Group den første helelektriske ambulansen i USA, med opptil 105 kWh batterikapasitet. REB Groups datterselskap, Capacity Trucks, har i mellomtiden produsert hydrogenbrenselcellen og en batteridrevet elektrisk terminalbil med litiumionbatterier (NMC).

Selskapet var også involvert i bussproduksjon, men bestemte seg for å forlate markedet i fjor ved å selge skolebussmerket Collins til Forest River i første kvartal 1 for 24 millioner dollar og transittbussdivisjonen El Dorado National (ENC) til Rivaz i fjerde kvartal 303 for 4 millioner dollar, som en del av initiativet for å effektivisere driften og forbedre lønnsomheten.

Når det gjelder markedsutviklingen til REV Group, har selskapet med en markedsverdi på 1.9 milliarder dollar hatt en sterk opptrend. I skrivende stund handles REVG-aksjene til 37.49 dollar, en økning på 17.63 % så langt i år. Aksjekursen handles rundt sin rekordhøye (ATH) på 38.50 dollar, som ble nådd for bare et par uker siden.

Den har en EPS (TTM) på 1.76, en P/E (TTM) på 21.26 og en ROE (TTM) på 20.13 %, samtidig som den tilbyr en utbytteavkastning på 0.64 %.

Når det gjelder selskapets økonomiske tall, rapporterte REV Group et nettoomsetning på 525.1 millioner dollar, et nettoresultat på 18.2 millioner dollar eller 0.35 dollar per utvannet aksje, og et rekordhøyt justert EBITDA på 36.8 millioner dollar for første kvartal 2025. Investeringsutgiftene falt også betydelig fra 10.5 millioner dollar i 1. kvartal 24 til 4.9 millioner dollar i 1. kvartal 25.

Denne rekorden starter i 2025, sier administrerende direktør Mark Skonieczny, og demonstrerer «styrken i vår operative gjennomføring og disiplinerte tilnærming. Denne prestasjonen forsterker vår tillit til momentumet vi bygger og posisjonerer oss godt for året som kommer.»

Ved å bruke sin sterke finansielle stilling gjenopptok selskapet tilbakekjøp av aksjer, noe Skonieczny sa «vi ser på som en attraktiv bruk av kapital med nåværende verdsettelse».

I første kvartal 1 kjøpte REV Group tilbake omtrent 2025 millioner av sine ordinære aksjer for 0.6 millioner dollar til en gjennomsnittlig kjøpspris på 19.2 dollar per aksje. Per 33.09. januar 31 rapporterte de 2025 millioner dollar i arbeidskapital, 290.2 millioner dollar i nettogjeld og 108.4 millioner dollar i kontanter.

Siste aksjenyheter og utvikling for REV Group (REVG)

Konklusjon: Overvinne barrierer i kaldt klima innen elbiltransport

Etter hvert som verden går over til elektriske kjøretøy, tilbyr batterielektriske busser en lovende vei mot bærekraftig kollektivtransport. Ytelsen deres i kaldere klima byr imidlertid på kritiske utfordringer som hindrer en bredere adopsjon av dem.

Å håndtere disse utfordringene er avgjørende for å dekarbonisere transportsektoren, noe som krever forståelse av kompleksiteten i energibruk, driftsforhold og klimapåvirkninger. Den nyeste omfattende forskningen fra Cornell gir den sårt tiltrengte innsikten i disse faktorene, og hjelper operatører, produsenter og beslutningstakere med å navigere løftene og fallgruvene ved elektrifisering med en bedre og mer informert forståelse, og dermed bane vei for en smidigere og mer robust overgang til et renere offentlig transportsystem.

Klikk her for en liste over elbilaksjer du kan investere i

Referert til studier:

^{1. Gu, J., Liao, Q., og Zhang, KM (2025). Vurdering av kaldt værs innvirkning på batterielektriske kollektivbusser. Transportforskning del D: Transport og miljø, 127, 104809. https://doi.org/10.1016/j.trd.2025.104809}