Ładowanie sześciu samochodów jednocześnie jest w porządku. Ładowanie milionów 60 może być nieco trudniejsze. Nadya Kubik / Shutterstock.com
Dziś mniej niż 2 procent pojazdów, które kupują Amerykanie, są elektryczne. Ale w ciągu następnych trzech dekad niektórzy eksperci branży motoryzacyjnej oczekują, że większość pojazdów stanowić będą pojazdy elektryczne Stany Zjednoczone i globalna sprzedaż samochodów.
Wszyscy mówią, że amerykańscy kierowcy się logują 3 bilionów mil rocznie, zużywając więcej niż 170 miliardów galonów benzyny i oleju napędowego w tym procesie. Konwersja wszystkich tych mil drogowych na energię elektryczną spowodowałaby nowe wymagania dla krajowego systemu produkcji i dostarczania energii elektrycznej.
Jako część specjalizacji badanie infrastruktury energetycznej, Poszukujemy zrozumieć, jak wzrost liczby pojazdów elektrycznych (EV) może się zmienić jak energia is dostarczone i skonsumowane. Do tej pory ustaliliśmy, że wpływ pojazdów elektrycznych będzie zależeć od miejsca zamieszkania i czasu ich ładowania.
Szacowanie, ile elektryczności będą wymagały pojazdy elektryczne
Korzystanie z podobnej techniki opisanej w nasz najnowszy artykuł w przypadku pojazdów napędzanych wodorem opracowaliśmy ocenę stanu energii elektrycznej, która byłaby potrzebna do naładowania zelektryfikowanej floty samochodów osobowych, ciężarowych i SUV-ów.
Zaczęliśmy od oszacowania ilości benzyny, którą dzisiaj zużywa każdy okręg. Następnie przelicziliśmy przebyte mile samochodowe na zapotrzebowanie na energię elektryczną na podstawie wydajności dzisiejszych pojazdów elektrycznych.
Trzeba przyznać, że metody te mają ograniczenia. Liczba przejechanych mil może się znacznie zmienić, jeśli pojazdy autonomiczne stają się powszechne, a coraz więcej osób polega na Uber, Lyft i innych usługi udostępniania pojazdów, na przykład. Uważamy jednak, że nasze podejście stanowi dobry punkt wyjścia do oszacowania przyszłego zapotrzebowania na energię elektryczną, jeśli pojazdy elektryczne staną się normą.
Oddziaływania regionalne
Sieć elektryczna w USA stale ewoluowała, aby sprostać nowym wymaganiom w całym ostatni wiek. Ale gdyby pojazdy tego kraju szybko stały się elektryczne, sieć musiałaby się zmienić szybciej. W zależności od lokalnych nawyków prowadzenia pojazdu i istniejącej infrastruktury sieci, nasza analiza pokazuje, że pojazdy elektryczne będą miały różne skutki w różnych regionach.
Od Teksasu i Kalifornii zużywają więcej energii elektrycznej niż jakikolwiek inny stanstanowią dobrą migawkę tego, jak może wyglądać przyszłość pełna pojazdów elektrycznych. W obu przypadkach wzrost EV spowodowałby wzrost zużycia, co mogłoby potencjalnie obciążyć lokalną infrastrukturę.
Gdyby dziś praktycznie wszystkie samochody osobowe w Teksasie zostały zelektryfikowane, państwo potrzebowałoby około 110 więcej terawatogodzin energii elektrycznej rocznie - średnie roczne zużycie energii elektrycznej 11 milionów domów. Dodatkowe zapotrzebowanie na energię elektryczną spowodowałoby wzrost procentowy 30 w stosunku do bieżącego zużycia w Teksasie.
Dla porównania, z powodu bardziej umiarkowanego klimatu Kalifornia może wymagać prawie 50 procent więcej energii elektrycznej niż obecnie zużywa, jeśli pojazdy pasażerskie w państwie są w pełni zelektryfikowane. Oznacza to, że Kalifornia musiałaby generować dodatkowe terawatogodziny energii elektrycznej 120 rocznie.
Opowieść o dwóch siatkach
Spojrzenie na siatki obu stanów pokazuje, w jaki sposób zależność od pojazdów elektrycznych może się różnić w zależności od miejsca.
W gorące letnie popołudnia Teksas używa połowa energii elektrycznej generuje moc klimatyzacji, aby utrzymać chłód budynków. Duże sezonowe wahania zapotrzebowania na energię elektryczną wynikające z klimatyzacji oznaczają, że państwo ma elektrownie, które pozostają bezczynne przez wiele godzin w roku. Wolne moce produkcyjne poza godzinami szczytu mogą ułatwić Teksasowi zaspokojenie przyszłych potrzeb elektrycznych pojazdów elektrycznych.
Bardziej umiarkowany klimat Kalifornii oznacza, że stan potrzebuje mniej energii elektrycznej w letnie dni i mniejszą zmienność popytu w sieci. W rezultacie Kalifornia ma mniej dostępnych mocy wytwórczych niż Teksas, aby zaspokoić przyszłe potrzeby ładowania pojazdów elektrycznych.
W 2018, Texas Reliability Council of Texas, organizacja zarządzająca większością sieci elektrycznej w Teksasie, osiągnęła nowy szczytowy popyt, z grubsza Gigawatty 73 w lipcu 19. Patrząc na godziny poza szczytem w lipcu 19, 2018, stwierdziliśmy, że sieć ERCOT ma wolne moce produkcyjne, aby zapewnić więcej niż 350 gigawatogodzin dodatkowej energii elektrycznej, jeśli bezczynne elektrownie będą działać przez cały dzień, nie tylko podczas szczytowego zapotrzebowania.
Zgodnie z naszymi szacunkami wymagania dotyczące ładowania w pełni zelektryfikowanej floty samochodów osobowych w Teksasie wyniosłyby około 290 gigawatogodzin dziennie, mniej niż dostępna nadwyżka mocy wytwórczych. Innymi słowy, sieć Texas mogłaby teoretycznie naładować dziś w pełni zelektryfikowaną flotę pojazdów, gdyby pojazdy były ładowane poza godzinami szczytu.
Kiedy przeprowadziliśmy tę samą analizę dla Kalifornii, okazało się jednak, że jeśli EV stałyby się normą, mogłoby to przesunąć całkowite zapotrzebowanie na energię elektryczną poza istniejącą moc sieci Golden State.
Być może nawet ważniejsze niż to, ile elektryczności zużyłyby EV, to pytanie, kiedy zostanie zużyty.
Powyższe szacunki oparliśmy na optymalnych wzorcach ładowania poza szczytem. Jeśli zamiast tego większość pojazdów EV miałaby być ładowana po południu, sieć elektryczna potrzebowałaby większej mocy wytwórczej, aby uniknąć awarii.
Aby sprostać temu zapotrzebowaniu, Kalifornia i Teksas będą musiały zbudować nowe elektrownie lub kup więcej energii elektrycznej z sąsiednich państw niż oni już to robią. Stany mogą również potrzebować dodatkowej infrastruktury przesyłowej i dystrybucyjnej, aby pomieścić nowe samochody infrastruktura ładowania.
Podsumowując, przejście na pojazdy elektryczne z pojazdów z silnikiem spalinowym może potencjalnie kosztować dziesiątki miliardów dolarów w Teksasie, a nawet więcej w Kalifornii, aby zainstalować nową infrastrukturę elektryczną, jeśli wiele pojazdów miałoby być ładowanych w godzinach szczytu.
Zachęty mogą obniżyć koszty wyposażenia sieci dla wielu pojazdów elektrycznych. Na przykład zakłady energetyczne mogą pobierać różne stawki za prąd w różnych porach dnia i w różne dni tygodnia. Znany jako czas użytkowania ceny, ta praktyka może zachęcać do ładowania pojazdów, gdy energia elektryczna jest obfita w godzinach poza szczytem, a zatem tańsza w dostawie.
California i inne obszary, w tym Austin, Teksas, zaczęły już stosować różne strategie wdrażania wskaźniki czasu użytkowania. Inne regiony mogą chcieć uważnie obserwować i wykorzystywać wnioski wyciągnięte z tych miejsc w miarę wzrostu liczby pojazdów elektrycznych na drodze.
Droga przed nami
Podczas gdy pojazdy elektryczne mogą zwiększać ilość energii elektrycznej zużywanej przez USA, inwestycja wymagana do ich przystosowania może być mniejsza niż się wydaje. Wiele regionów ma już wystarczającą moc wytwórczą, jeśli pojazdy są ładowane poza godzinami szczytu. Magazynowanie energii na pokładzie pojazdów elektrycznych może zapewnić elastyczność potrzebną do zmiany czasów ładowania i pomóc operatorom sieci lepiej zarządzać podażą i popytem na energię elektryczną.
Co więcej, na podstawie naszych obliczeń pieniądze, które Amerykanie zaoszczędziliby na samych kosztach paliwa, mogłyby zrównoważyć te inwestycje.
Na przykład, gdyby większość kalifornijskich pojazdów była zasilana elektrycznie przez 2017, szacujemy, że jego kierowcy zaoszczędziliby około miliarda USD w tym roku na kosztach paliwa - na podstawie średnie ceny energii elektrycznej i benzyna.
Oprócz oszczędności paliwa niektórzy analitycy rynku oczekują, że samochody elektryczne będą tańsze niż pojazdy konwencjonalne 2026, kolejna potencjalna korzyść ekonomiczna.
Chociaż przewidywanie przyszłych cen benzyny, energii elektrycznej i pojazdów jest trudne, uważamy, że powszechne stosowanie pojazdów elektrycznych zmniejszy ogólne koszty transportu w Kalifornii i innych krajach. Oszczędności te są jeszcze większe, szczególnie w przypadku korzyści dla środowiska niższa emisja węglasą brane pod uwagę.
Związek Zainteresowanych Naukowców badał ślad węglowy pojazdów elektrycznych w porównaniu do samochodów napędzanych benzyną.
O autorze
F. Todd Davidson, Research Associate, Energy Institute, University of Texas w Austin; Dave Tuttle, Research Fellow, The Energy Institute ,, University of Texas w Austin; Joshua D. Rhodes, Research Fellow of Energy, University of Texas w Austinoraz Kazunori Nagasawa, naukowiec z tytułem doktora, Narodowe Laboratorium Energii Odnawialnej
Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.
Powiązane książki
Awaria: najbardziej kompleksowy plan, jaki kiedykolwiek zaproponowano, aby odwrócić globalne ocieplenie
autorstwa Paula Hawkena i Toma Steyera
W obliczu powszechnego strachu i apatii międzynarodowa koalicja naukowców, profesjonalistów i naukowców połączyła się, aby zaoferować zestaw realistycznych i odważnych rozwiązań w zakresie zmian klimatu. Opisano tutaj sto technik i praktyk - niektóre są dobrze znane; niektóre, o których być może nigdy nie słyszałeś. Obejmują one od czystej energii po edukację dziewcząt w krajach o niższych dochodach po praktyki użytkowania gruntów, które wyciągają węgiel z powietrza. Rozwiązania istnieją, są ekonomicznie opłacalne, a społeczności na całym świecie obecnie wdrażają je z umiejętnościami i determinacją. Dostępne na Amazon
Projektowanie rozwiązań klimatycznych: Przewodnik polityczny dotyczący energii niskoemisyjnej
przez Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Ponieważ skutki zmiany klimatu już dotykają nas, potrzeba ograniczenia globalnych emisji gazów cieplarnianych jest pilna. To trudne wyzwanie, ale technologie i strategie pozwalające mu sprostać istnieją już dzisiaj. Niewielki zestaw polityk energetycznych, dobrze zaprojektowanych i wdrożonych, może skierować nas na ścieżkę do przyszłości niskoemisyjnej. Systemy energetyczne są duże i złożone, dlatego polityka energetyczna musi być ukierunkowana i opłacalna. Podejście uniwersalne po prostu nie spełni swojego zadania. Decydenci potrzebują jasnych, kompleksowych zasobów, które nakreślą polityki energetyczne, które będą miały największy wpływ na naszą przyszłość klimatyczną, oraz opisują, jak dobrze zaprojektować te polityki. Dostępne na Amazon
To zmienia wszystko: kapitalizm kontra klimat
autor: Naomi Klein
In To wszystko zmienia Naomi Klein twierdzi, że zmiany klimatu to nie tylko kolejna kwestia, którą należy starannie uporządkować między podatkami a opieką zdrowotną. Jest to alarm, który wzywa nas do naprawienia systemu gospodarczego, który już pod wieloma względami zawodzi. Klein skrupulatnie opowiada się za tym, jak ogromne zmniejszenie naszej emisji gazów cieplarnianych jest naszą najlepszą szansą na jednoczesne zmniejszenie rozbieżnych nierówności, ponowne wyobrażenie sobie naszych złamanych demokracji i odbudowę wypatroszonych lokalnych gospodarek. Obnaża ideologiczną desperację negacjonistów zmian klimatu, mesjanistyczne złudzenia niedoszłych geoinżynierów oraz tragiczny defetyzm zbyt wielu głównych inicjatyw ekologicznych. I dokładnie pokazuje, dlaczego rynek nie - i nie może - naprawić kryzysu klimatycznego, ale pogorszy sytuację, wprowadzając coraz bardziej ekstremalne i niszczące ekologicznie metody wydobycia, któremu towarzyszy szalony kapitalizm katastroficzny. Dostępne na Amazon
Od wydawcy:
Zakupy na Amazon iść na pokrycie kosztów przynoszą InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, i ClimateImpactNews.com bez kosztów i bez reklamodawców śledzących twoje nawyki przeglądania. Nawet jeśli klikniesz link, ale nie kupisz tych wybranych produktów, wszystko, co kupisz podczas tej samej wizyty w Amazon, płaci nam niewielką prowizję. Nie ponosisz żadnych dodatkowych kosztów, więc proszę przyczynić się do wysiłku. Możesz też skorzystaj z tego linku do korzystania z Amazon w dowolnym momencie, aby pomóc wesprzeć nasze wysiłki.
