Ny studie avslöjar dolda utmaningar med att elektrifiera kollektivtrafiken

Vi människor gillar egentligen inte kylan. Trots allt minskar blodflödet, värmeförlusten ökar och vi lider av nedsatt manuell fingerfärdighet.

Men vad sägs om maskinerna, särskilt våra elfordon (EVs)? Jo, det visar sig att de inte gillar kallt väder heller.

En ny studie¹ har funnit att den totala energin som förbrukas och regenereras av elbussar ökar med i genomsnitt 48 % när temperaturen ligger i intervallet -4 °C till 0 °C jämfört med den optimala temperaturzonen (OTZ). Samtidigt är den genomsnittliga ökningen i intervallet -12 °C till 10 °C 28,6 %.

Varför elektrifiering omformar kollektivtrafik och energi världen över

Elbussar är en del av elektrifieringstrenden, som snabbt formar den globala energilandskapet. Detta innebär ett skifte mot elfordon och energilagringslösningar, som ersätter användningen av fossila bränslen. Dessa ersättningar är mer effektiva, minskar energiefterfrågan och avkarboniserar kraft- och transportsektorerna.

Denna övergång sänker inte bara utsläppen av växthusgaser (GHG) utan förbättrar också energisäkerheten, främjar hållbar ekonomisk tillväxt och stödjer utvecklingen av renare, mer motståndskraftiga energisystem världen över.

Som en del av denna trend får elfordon (EVs) mycket uppmärksamhet, med mer än 4 miljoner sålda elbilar under första kvartalet 2025, vilket är över en miljon fler EVs sålda under de första tre månaderna i år jämfört med samma period föregående år.

Lätta fordon (LDV) såsom bilar och skåpbilar står för majoriteten av dessa EV-försäljningar. Enligt International Energy Agency (IEA)-rapporten hade elbussar och el‑LDV ungefär samma lagerandel år 2024, men försäljningsandelen för de förstnämnda växer långsammare. 

Andelen förväntas nå under 20 % globalt i slutet av detta decennium i Stated Policies Scenario (STEPS), som ger en sektor‑för‑sektor‑utvärdering av de politikåtgärder som införts för att uppnå angivna energimål. Som ett resultat förväntas elbussar stå för något mer än 10 % av den globala bussparken år 2030.

Trots detta förväntas den globala marknaden för elbussar växa från 17 miljarder dollar år 2024 till 37,5 miljarder dollar år 2030, vilket motsvarar en sammansatt årlig tillväxttakt (CAGR) på 14,2 %.

I linje med denna trend fick Tompkins Consolidated Area Transit (TCAT), en kollektivtrafikoperatör i Ithaca, New York, finansiering för att skaffa sju helt elektriska bussar för ett provkörningsprojekt, men erfarenheten blev inte så bra som förväntat. Bussarna hade faktiskt problem med det kuperade terrängen i regionen och var opålitliga med minskad räckvidd i kallt väder. Så kontaktade TCAT Cornell-forskare för att få insikter från deras pilotprogram.

Cornell researchers undertook this task and carefully assessed the underperformance of buses in cold weather, as well as its implications for manufacturers, operators, policymakers, schools, cities, and other groups considering the electrification of their fleets.

Varför elbussar har problem i kallt väder: Nyckelutmaningar

Medan batterielektriska bussar (BEBs) har visat stor potential att minska GHG-utsläpp och förväntas spela en nyckelroll i omvandlingen av kollektivtrafik mot rena energialternativ, står de inför utmaningar som begränsar deras breda införande.

Bland dessa tekniska utmaningar är den begränsade driftsräckvidden för BEBs, särskilt i kalla väderförhållanden, ett stort problem.

Saken är att, precis som alla andra EV med högspänningsbatteripaket, lider batterielektriska bussar av en betydande minskning i energieffektivitet när de körs under den optimala temperaturen. Detta gäller särskilt under nollgradiga förhållanden, vilket leder till ökade totala driftskostnader och räckviddsångest.

Med urbana transitbussar som i genomsnitt kör 42 940 miles (69 000 km) per år, vilket är fyra gånger mer än en vanlig bil, och som kör på fasta rutter och tidtabeller, skapar variationen i kallt väder för elbussars prestanda allvarliga utmaningar för att möta transportbehoven.

Förutom komplikationer med schemaläggning av laddning och utskick av fordon, inkluderade utmaningarna svårigheter med att välja batteristorlek och planera laddningsinfrastruktur. Alla dessa faktorer kan negativt påverka den ekonomiska lönsamheten för BEBs jämfört med dieselbussar.

När det gäller den minskade driftsräckvidden för BEBs i kallt väder beror det på ett antal sammankopplade faktorer.

Viktigast är de kemiska egenskaperna hos battericellerna, som är temperaturkänsliga, vilket leder till minskad kapacitet och lägre urladdningshastigheter. För att hålla battericellerna vid optimal temperatur har batteri‑termiska styrsystem (BTMS) utvecklats, men även de kan vara energikrävande beroende på driftsförhållandena.

Sedan finns den ökade energibelastningen från ventilations-, värme‑ och luftkonditioneringssystemet (HVAC), vilket avsevärt bidrar till en minskad driftsräckvidd.

Effektiviteten hos regenerativa bromssystem, som återvinner energi under inbromsning, försämras under kalla förhållanden på grund av olika tekniska och miljömässiga faktorer. Dessutom påverkar förarnas och operatörernas beteenden, som påverkas av ogynnsamma väderförhållanden och ruttkaraktäristika, BEBs energiprestanda avsevärt.

Så är det avgörande att förstå alla dessa mänskliga och mekaniska faktorer i detalj för att utveckla effektiva strategier som mildrar kylanvändningens negativa effekter på BEBs. Detta minskar i sin tur driftskostnaderna för flottoperatörer och möjliggör för tillverkare att förbättra sina fordon för bättre prestanda i kallt väder.

Flera studier har försökt kvantifiera kylanvändningens påverkan på BEBs prestanda genom att simulera deras energiförbrukning och undersöka den omgivande lufttemperaturens inverkan i verkligheten. 

Det finns dock betydande kunskapsluckor kring hur den påverkan varierar under olika, mer komplexa scenarier, såsom tomgång och körning på landsbygd- och stadsvägar, vilket är avgörande för riktade regionala driftsstrategier. 

Inte bara har bidragen från batteriuppvärmning, regenerativ bromsning och andra nyckelkomponenter till energiprestanda inte diskuterats tillräckligt i komplex ruttplanering, utan det saknas också verkliga studier som täcker betydande avstånd vid fryspunkter. Dessutom är informationen begränsad kring BEBs genomförbarhet i kallt väder, och vägledningen är otillräcklig för driftsstrategier i kallt väder.

Så tog forskare från Cornell University sig an uppgiften att analysera kylanvändningens påverkan på energiförbrukning och återvinning, genom att bryta ner BEBs med hjälp av verkliga data från två år från de sju batterielektriska bussarna som TCAT driver. Mer än 40 % av resorna med dessa BEBs skedde under 12 °C. 

För att kvantifiera påverkan utvecklade teamet Optimal Temperature Zone (OTZ)-modeller för att förutsäga energiförbrukningen under tomgång, körning och återvinning för varje resa, under antagandet av ideala temperaturer.

Efter att ha identifierat de operativa faktorerna som ansvarar för den ökade förbrukningen ger forskarna även rekommendationer för att förbättra bussarnas funktion.

Kvantifiering av kylanvändningens påverkan på elbussars effektivitet

Som vi beskrev tidigare fann Cornell University-studien att batterier i elbussar förbrukade upp till 48 % mer energi i kallt väder, med temperaturer mellan 25 °F och 32 °F. Dessa batterier förbrukade också nästan 27 % mer energi i ett bredare temperaturintervall, från 10 °F till 50 °F.

Denna drastiska ökning i energiförbrukning, sade seniorförfattaren Max Zhang, Irving Porter Church Professor of Engineering vid Cornell Engineering, var oväntad, men tillade att ”alla lärdomar är bra lärdomar. Detta hjälper oss att lära som samhälle och bli bättre.”

Kvantifieringen av pilotflottans ökade energiförbrukning baseras på två år av data insamlade från TCAT, vilket gör den till den första som bedömer och analyserar prestandan hos elbussar i nordöstra USA.

På så sätt delar TCAT och Cornell-forskare sina insikter med varandra och lär sig av varandra genom data och samarbete. Zhangs team mötte TCAT‑representanter upprepade gånger under forskningsprocessen.

Det är anmärkningsvärt att datasetet från TCAT täckte en betydande sträcka, med en total körsträcka på 225 837 kilometer i Tompkins County, New York, under varierande förhållanden, vilket ger ett mer omfattande dataset än tidigare BEB‑studier.

4,7 % av denna totala sträcka registrerades under genomsnittliga omgivningstemperaturer, dvs. under noll, medan cirka 50 000 miles eller över 80 000 kilometer loggades i kalla temperaturer, dvs. 0 °C till 12 °C.

According to Zhang, who is a provost’s fellow for public engagement:

“Vi drar nytta av att TCAT är en ledare i denna region, och det är ett verkligt privilegium att ha tillgång till dessa data, så att vi kan se prestandan i realtid. En av de lärdomar vi har fått är att dessa bussar bör utformas för hela landet, inklusive delstater med kallare klimat. Vi har också funnit att de skiljer sig från konventionella dieselbussar, med olika beteenden, vilket kräver olika strategier för att utnyttja detta.”

Forskarna modellerade först hur fordonen skulle prestera vid ideala temperaturer för att ta hänsyn till faktorer som inte enbart är temperaturrelaterade, såsom variationer i trafikförhållanden.

För detta utvecklade de en innovativ OTZ-baslinjemodell som simulerar BEB-prestanda under optimala temperaturer, samtidigt som de icke‑temperaturkänsliga förhållandena bibehålls som de var under den faktiska kylanvändningsdriften.

Sedan jämförde de detta med deras faktiska prestanda över mer än 40 komplexa rutter och tidtabeller. 

Researchers found that battery self-heating accounts for half of the increased energy use in cold weather. EV batteries perform best around 75°F, so the colder they are at startup, the more energy is needed to warm them.

Uppvärmning av bussens kupé är den andra huvudorsaken. Frekventa stopp, som särskilt sker på urbana rutter, innebär att dörrarna öppnas och stängs varannan minut, vilket betyder att batterierna måste arbeta hårdare för att värma kupéerna.

“Med ett helt elektriskt fordon är batteriet den enda energikällan ombord. Allt måste komma från det.”

– Zhang, som också är senior fakultetsfellow vid Cornell Atkinson Center for Sustainability

Regenerativ bromsning har också visat sig vara mindre effektiv vid låga temperaturer enligt forskarna. Denna energiåtervinningsmekanism saktar ner ett rörligt fordon genom att omvandla dess kinetiska energi till elektrisk energi som kan användas omedelbart eller lagras för framtida bruk.

Denna mekanism finns i de flesta hybrid- och helt elektriska fordon. Till skillnad från ett konventionellt bromssystem, där fordonet saktar ner på grund av friktion mellan bromsbelägg och skivor, vilket resulterar i förlust av nästan all den kinetiska energi som driver fordonet framåt, återvinner regenerativ bromsning över 70 % av energin.

Nu blir detta system mindre effektivt i kallt väder, sannolikt på grund av att batteriet har svårt att hålla en jämn temperatur över sina celler. Batteriet i elbussar är, trots allt, ungefär åtta gånger så stort som ett standard‑EV‑batteri för att kunna hantera längre rutter och större passagerarkapacitet.

Nu är frågan, vad kan göras för att förbättra prestandan hos batterielektriska bussar i kallt väder? För detta rekommenderar forskarna att förvara bussarna inomhus när de inte används för att förbättra batteriernas prestanda. Förutom att hålla omgivningstemperaturen varmare under långa tomgångsperioder, inkluderar andra kortsiktiga strategier som rekommenderas för operatörer att ladda batteriet när det fortfarande är varmt, installera sidotäckningar för att minska luftkonvektion in i kupén, och begränsa varaktigheten för dörröppningar vid hållplatser.

För tillverkare rekommenderade forskarna optimerade konstruktioner för batteriuppvärmning och HVAC‑system. Studien kan också hjälpa beslutsfattare att skapa incitamentsriktlinjer, utvärdera genomförbarhet och fastställa ruttprioriteringar för elektrifierad kollektivtrafik.

På en större skala påpekade doktorand Jintao Gu, den första författaren till studien, att denna forskning belyser behovet av bedömning och större anpassningar i infrastrukturen för att stödja elbussar.

“Du måste försöka optimera schemat för alla bussar och beakta kapaciteten i din infrastruktur – hur många laddstationer du har, och om du har ett eget garage. Du måste utbilda förare, dispatchers och servicepersonal. Jag tror att ur ett operativt och infrastrukturellt perspektiv finns det många budskap här för framtida planering av transportsystem.”

– Gu

De landsbygd- och stadsvägar i Ithaca, tillsammans med dess kuperade terräng, gjorde det möjligt för forskarna att få mycket mer insikter om bussarnas prestanda.

Detta hjälpte dem att upptäcka att elbussar visade en mindre ökning i energianvändning på landsbygdsvägar jämfört med de urbana under kallt väder. Enligt honom kan sådan information hjälpa flottplanerare att fatta informerade strategiska beslut när de tilldelar rutter till elbussar.

Investering i elektrifieringstrenden

REV Group kommer sannolikt att dra mest nytta av den växande trenden att omvandla traditionella bränsledrivna fordon till elfordon. Det är en designer och tillverkare av special- och fritidsfordon och betjänar främst den nordamerikanska marknaden med följande produkter:

• Brandutrustning under KME, E-ONE, Ferrara och Spartan ER
• Ambulans under varumärkena Leader, Horton, Road Rescue, AEV och Wheeled Coach
• Terminaltruckar under varumärkena Laymor och Capacity
• Fritidsfordon via American Coach, Lance Camper, Holiday Rambler, Renegade RV, Fleetwood RV och Midwest Automotive Designs

REV Group (REVG ) 

År 2021 introducerade REV Fire Group en helt elektrisk brandbil kallad Vector, med 316 kWh av bilklassade batterier. Dessutom meddelade REV Ambulance Group den första helt elektriska ambulansen i USA, med upp till 105 kWh batterikapacitet. REB Groups dotterbolag, Capacity Trucks, har under tiden producerat en vätgasbränslecell och en batterielektrisk terminaltruck som använder litium‑jon (NMC) batterier.

Företaget var också involverat i bussstillverkning men beslutade att lämna marknaden förra året genom att sälja sitt Collins-skolbussmärke till Forest River under 1Q24 för 303 miljoner dollar och sin El Dorado National (ENC) transitbussdivision till Rivaz under 4Q25 för 52 miljoner dollar som en del av sitt initiativ att effektivisera verksamheten och öka lönsamheten.

När det gäller marknadsprestandan för REV Group har företaget med ett börsvärde på 1,9 miljarder dollar njutit av en stark uppåttrend. Vid skrivandet handlas REVG-aktierna till 37,49 $, upp 17,63 % i år hittills. Aktiekursen handlas kring sitt historiska högsta (ATH) på 38,50 $, som nåddes för bara ett par veckor sedan.

Den har ett EPS (TTM) på 1,76, ett P/E (TTM) på 21,26 och ett ROE (TTM) på 20,13 % samt erbjuder en utdelningsavkastning på 0,64 %.

När det gäller företagets finanser rapporterade REV Group nettoförsäljning på 525,1 miljoner dollar, nettoresultat på 18,2 miljoner dollar eller 0,35 $ per utspädd aktie, samt ett rekordjusterat EBITDA på 36,8 miljoner dollar för första kvartalet 2025. Kapitalutgifterna minskade också avsevärt från 10,5 miljoner dollar i 1Q24 till 4,9 miljoner dollar i 1Q25.

Denna rekordstart 2025, sade VD Mark Skonieczny, visar “styrkan i vår operativa genomförande och disciplinerade tillvägagångssätt. Denna prestation stärker vårt förtroende för den drivkraft vi bygger och placerar oss väl för det kommande året.”

Med sin starka finansiella position återupptog företaget aktieåterköp, vilket Skonieczny sade, “vi ser som ett attraktivt användningsområde för kapitalet till den nuvarande värderingen.”

Under Q1 2025 återköpte REV Group cirka 0,6 miljoner av sina stamaktier för 19,2 miljoner dollar till ett genomsnittligt inköpspris på 33,09 $ per aktie. Per 31 jan. 2025 rapporterade de 290,2 miljoner dollar i handelskapital, 108,4 miljoner dollar i nettoskuld och 31,6 miljoner dollar i kontanter.

Senaste nyheter och utveckling kring REV Group (REVG)-aktien

Slutsats: Övervinna barriärer i kallt klimat för elfordon i offentlig transport

När världen övergår till elfordon erbjuder batterielektriska bussar en lovande väg mot hållbar masskollektivtrafik. Deras prestanda i kallare klimat innebär dock kritiska utmaningar som hindrar en bredare adoption.

Att ta itu med dessa utmaningar är avgörande för att avkarbonisera transportsektorn, vilket kräver förståelse för komplexiteten i energianvändning, operativa förhållanden och klimatpåverkan. Den senaste omfattande forskningen från Cornell ger den efterlängtade insikten i dessa faktorer, vilket hjälper operatörer, tillverkare och beslutsfattare att navigera löftena och fallgroparna med elektrifiering med en bättre och mer informerad förståelse, och därmed bana vägen för en smidigare och mer motståndskraftig övergång till ett renare offentligt transportsystem.

Klicka här för en lista över EV-aktier att investera i

Studier som refereras:

^{1. Gu, J., Liao, Q., & Zhang, K. M. (2025). Assessing the cold weather impact on battery electric transit buses. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 127, 104809. https://doi.org/10.1016/j.trd.2025.104809}