Transportsektorn är den största bidragsgivaren till utsläpp av växthusgaser i USA, och mycket uppmärksamhet har ägnats åt elektriska personfordon och deras potential att bidra till att minska dessa utsläpp.

Men med ökningen av onlineshopping och just-in-time-leverans, elleveransflottor har dykt upp som ytterligare en möjlighet att minska transportsektorns miljöpåverkan.

Även om elbilar representerar en liten del av leveransfordon idag, antalet växer. Under 2019, Amazon meddelade planer på att skaffa 100, 000 elbilar. UPS har beställt 10, 000 av dem och FedEx planerar att vara helt elektriska till 2040.

Nu, en studie från University of Michigan forskare visar att när, var och hur dessa fordonsparker laddas kan i hög grad påverka deras potential att minska utsläppen av växthusgaser.

En nyckelpunkt i studien är att både de utsläpp som är direkt knutna till laddning av fordonen och utsläpp från tillverkning av batterier måste beaktas. Laddningsmetoder som förkortar ett batteris livslängd kommer att leda till tidigt batteribyte, lägga till de totala växthusgasutsläppen i samband med det fordonet.

UM-forskarna fann att 50% till 80% av livslängdens utsläpp i samband med ett elbils batteri sker under laddning. Därför, laddning från en renare energikälla – som ett elnät med massor av förnybara energikällor – är ett av de mest effektiva sätten att minska utsläppen från ett elfordon.

När både laddning och batteriförsämring beaktades, forskarna fann att utsläppen av växthusgaser kan sänkas med så mycket som 37% genom att optimera laddningsstrategier.

Och, förvånande, de fann också att även i de mest kolintensiva regionerna i USA, elektriska leveransfordon resulterade i färre utsläpp av växthusgaser än deras bensin- eller dieselmotsvarigheter.

"Vår utvärderingsstrategi leder till två huvudrekommendationer för företag som investerar i flottor av elfordon, " sa Maxwell Woody från UM:s Center for Sustainable Systems, huvudförfattare till studien publicerad online 9 juli i tidningen Miljövetenskap och teknik .

"Det första är att tänka på batteriets försämring när man bestämmer när man ska ladda och hur mycket man ska ladda. Vissa laddningsstrategier kan förlänga batteriets livslängd, och detta kommer både att sänka utsläppen av växthusgaser och skydda företagets investering."

U-M-teamets andra rekommendation till bilparksägare är att fundera över varifrån energiladdningen kommer från fordonet. Ett fordon som laddas från sol- eller vindenergi och ett fordon som laddas från ett kol- eller naturgaseldat kraftverk kommer att ha mycket olika miljöpåverkan.

"Med tanke på att laddningskällan kan hjälpa företag att avgöra de bästa platserna att ladda, eftersom lokala nät varierar över landet. Företag bör prioritera elektrifiering av flottan i regioner som ger de största koldioxidminskningsfördelarna, sa Woody, en ny magisterexamen vid U-M:s skola för miljö och hållbarhet som nu arbetar som forskningsområde specialist vid Center for Sustainable Systems.

I sin modellstudie, forskarna analyserade fyra laddningsstrategier och tittade på deras livstids miljöpåverkan. Den nya U-M-studien går längre än tidigare arbete genom att kombinera den regionala och tidsmässiga variationen i laddningsutsläpp med laddningens inverkan på batteriförsämring.

Forskarna visade att ett baslinjescenario där ett fordon är fulladdat omedelbart efter att ha återvänt till en central depå resulterade i de högsta utsläppen. Användning av alternativa laddningsmetoder ledde till utsläppsminskningar på 8 % till 37 %.

"Att ladda fordonet så fort det kommer tillbaka och ladda fordonet upp till 100% resulterar i mycket tid att sitta vid depån/laddstationen med fullt batteri. Denna extra tid som spenderas fulladdat kommer att göra att batteriet slits ut mer snabbt – så snabbt att batteriet kan behöva bytas någon gång under fordonets livstid, "sa studien motsvarande författare Parth Vaishnav, biträdande professor vid U-M-skolan för miljö och hållbarhet.

"Att skapa detta extra batteri ger ytterligare utsläpp av växthusgaser, samt extra kostnader."

Laddar batteriet bara tillräckligt för att slutföra dagens rutt, en praxis som forskarna kallade tillräcklig laddning, ledde till en stor ökning av batteritiden – i vissa fall mer än en fördubbling. Som ett resultat, utsläppen kopplade till batteriproduktionen minskade.

Övergripande, laddningsstrategier som minimerar utsläppen av växthusgaser sänkte vanligtvis kostnaderna också. I de flesta fallen, skjuta upp laddningen tills fordonet var nära avgång, i kombination med tillräcklig laddning, var den optimala strategin för både kostnad och utsläpp.

"Det viktigaste resultatet är att det finns en stor möjlighet här att sänka utsläppen, " sa studiens medförfattare Greg Keoleian, U-M professor i miljö och hållbarhet och föreståndare för U-M Center for Sustainable Systems.

"Elektriska leveransfordon utgör bara en liten del av leveransbilarna just nu, men den siffran förväntas öka under de kommande åren. Att etablera bästa praxis för laddning nu, eftersom dessa fordon börjar distribueras i större antal, är ett avgörande steg mot att minska utsläppen av växthusgaser."