Quantumrun

КРЭДЫТ ВЫЯВЫ: Quantumrun

Паўстанне электрамабіля: будучыня энергіі P3

Дэвід Таль, выдавец, футурыст
@DavidTalWrites
LinkedIn

Пн, 09 - 14:2020

Ваш аўтамабіль — яго ўплыў на свет, у якім вы жывяце, будзе значна большы, чым вы чакаеце.

Калі вы прачыталі апошнюю масляністую частку гэтай серыі "Будучыня энергіі", вы б паспрачаліся, што гэтая трэцяя частка будзе асвятляць рост сонечнай энергіі як новай дамінуючай формы энергіі ў свеце. Што ж, вы толькі трохі памыляецеся: мы разгледзім гэта частка чацвёртая. Замест гэтага мы вырашылі ў першую чаргу ахапіць біяпаліва і электрамабілі, таму што большасць сусветнага транспартнага парку (напрыклад, аўтамабілі, грузавікі, караблі, самалёты, грузавікі-монстры і г.д.) працуюць на газе, і гэта ўся прычына, па якой сырая нафта займае ўвесь свет горла. Выдаліце газ з раўнання, і ўвесь свет зменіцца.

Вядома, адмовіцца ад газу (і неўзабаве нават ад рухавіка ўнутранага згарання) лягчэй сказаць, чым зрабіць. Але калі дачытаць да дэпрэсіўнага канца частка два, вы памятаеце, што ў большасці сусветных урадаў не будзе вялікага выбару ў гэтым пытанні. Прасцей кажучы, далейшае кіраванне эканомікай на ўсё больш нестабільнай і дэфіцытнай крыніцы энергіі - сырой нафце - стане эканамічна і палітычна няўстойлівым у 2025-2035 гадах. На шчасце, гэты гіганцкі пераход можа быць прасцей, чым мы думаем.

Рэальная справа за біяпалівам

Электрамабілі - гэта будучыня транспарту, і мы збіраемся даследаваць гэтую будучыню ў другой палове гэтага артыкула. Але з больш чым адным мільярдам аўтамабіляў на дарогах па ўсім свеце, замена гэтага аўтапарка электрамабілямі можа заняць ад аднаго да двух дзесяцігоддзяў. У нас няма такога часу. Калі свет збіраецца пазбавіцца ад залежнасці ад нафты, нам давядзецца знайсці іншыя крыніцы паліва, якія могуць працаваць на нашых сучасных аўтамабілях з унутраным згараннем на працягу дзесяцігоддзя або каля таго, пакуль электрычнасць не возьме верх. Вось дзе біяпаліва прыходзіць.

Калі вы наведваеце помпа, у вас сапраўды ёсць магчымасць запраўляць толькі бензін, лепшы бензін, прэміум-бензін або дызельнае паліва. І гэта праблема для вашага кішэні — адна з прычын, чаму нафта такая дарагая, заключаецца ў тым, што яна мае амаль манаполію на заправачных станцыях, якімі карыстаюцца людзі ў большасці краін свету. Няма канкурэнцыі.

Біяпаліва, аднак, можа быць такой канкурэнцыяй. Уявіце сабе будучыню, у якой вы ўбачыце этанол, або гібрыд этанолу і газу, або нават варыянты электрычнай зарадкі ў наступны раз, калі заедзеце ў аўтазаправачную сістэму. Такая будучыня ў Бразіліі ўжо ёсць.

Бразілія вырабляе велізарную колькасць этанолу з цукровага трыснёга. Калі бразільцы ідуць на запраўку, у іх ёсць выбар: заправіцца газам, этанолам або мноствам іншых сумесяў паміж імі. Вынік? Амаль поўная незалежнасць ад замежнай нафты, больш танныя цэны на газ і бурна развіваючаяся эканоміка ў дадатак - больш за 40 мільёнаў бразільцаў перайшлі ў сярэдні клас паміж 2003 і 2011 гадамі, калі біяпаліва ў краіне пачала развівацца.

«Але пачакайце, — скажаце вы, — для працы біяпаліва патрэбныя машыны на гнуткім паліве. Гэтак жа, як і электрычным, спатрэбяцца дзесяцігоддзі, каб замяніць аўтамабілі ў свеце аўтамабілямі, якія працуюць на гнуткім паліве». На самай справе, не вельмі. Маленькі брудны сакрэт у аўтамабільнай прамысловасці заключаецца ў тым, што практычна ўсе аўтамабілі, вырабленыя з 1996 года, можна перарабіць у машыны з гнуткім палівам усяго за 150 долараў. Калі вы хочаце пераўтварыць свой аўтамабіль, праверце гэтыя спасылкі: 1 і 2.

"Але пачакайце, - скажаце вы зноў, - вырошчванне раслін для вытворчасці этанолу павысіць кошт ежы!" Насуперак грамадскаму меркаванню (веранні, якія афіцыйна падзяляе гэты пісьменнік), этанол не выцясняе вытворчасць прадуктаў харчавання. Фактычна, пабочным прадуктам большай часткі вытворчасці этанолу з'яўляецца ежа. Напрыклад, значная частка кукурузы, якая вырошчваецца ў Амерыцы, вырошчваецца зусім не для людзей, яна вырошчваецца на корм жывёлам. І адным з лепшых кармоў для жывёл з'яўляецца «дыстыляцыйнае збожжа», зробленае з кукурузы, але вырабленае спачатку ў працэсе ферментацыі-дыстыляцыі — пабочным прадуктам з'яўляецца (як вы ўжо здагадаліся) этанол І дыстыляцыйнае збожжа.

Пераход да выбару бензапомпы

Гэта не абавязкова ежа супраць паліва, гэта можа быць ежа і шмат паліва. Такім чынам, давайце кінем кароткі погляд на розныя віды біялагічнага і альтэрнатыўнага паліва, якія мы ўбачым, што з помстай з'явяцца на рынку да сярэдзіны 2020-х гадоў:

Ethanol. Этанол - гэта спірт, які атрымліваецца шляхам ферментацыі цукру і можа быць зроблены з розных відаў раслін, такіх як пшаніца, кукуруза, цукровы трыснёг, нават дзіўных раслін, такіх як кактус. Як правіла, этанол можа быць выраблены ў вялікіх маштабах, выкарыстоўваючы амаль любую расліну, якая лепш за ўсё падыходзіць для вырошчвання ў краіне.

Метанол. Каманды гоначных аўтамабіляў і дрэг-рэйсінгу выкарыстоўваюць метанол дзесяцігоддзямі. Але чаму? Што ж, ён мае больш высокі эквівалентны актанавы лік (~113), чым газ прэміум-класа (~93), забяспечвае лепшую ступень сціску і час запальвання, ён гарыць нашмат чысцей, чым бензін, і, як правіла, гэта траціна цаны стандартнага бензіну. І як вы робіце гэты матэрыял? Выкарыстоўваючы H2O і вуглякіслы газ, а значыць, ваду і паветра, гэта азначае, што вы можаце зрабіць гэта паліва танна ў любым месцы. Фактычна, метанол можа быць атрыманы з перапрацаванага вуглякіслага газу з растучай сусветнай прамысловасці прыроднага газу і нават з перапрацаванай біямасы (г.зн. адходаў лясной гаспадаркі, сельскай гаспадаркі і нават гарадскіх адходаў).

Кожны год у Амерыцы вырабляецца дастаткова біямасы, каб вырабіць дастатковую колькасць метанолу, каб пакрыць палову аўтамабіляў у ЗША па цане два даляры за галон, у параўнанні з XNUMX-XNUMX пры выкарыстанні бензіну.

Algae. Як ні дзіўна, менавіта бактэрыі Цианобактерии, можа прывесці ваш будучы аўтамабіль. Гэтыя бактэрыі сілкуюцца фотасінтэзам і вуглякіслым газам, у асноўным сонцам і паветрам, і могуць быць лёгка ператвораны ў біяпаліва. З дапамогай геннай інжынерыі навукоўцы спадзяюцца аднойчы вырошчваць велізарную колькасць гэтых бактэрый у гіганцкіх адкрытых чанах. Галоўнае ў тым, што, паколькі гэтыя бактэрыі сілкуюцца вуглякіслым газам, чым больш яны растуць, тым больш яны чысцяць навакольнае асяроддзе. Гэта азначае, што будучыя фермеры бактэрый могуць зарабляць грошы як на колькасці біяпаліва, якое яны прадаюць, так і на колькасці вуглякіслага газу, які высмоктваецца з атмасферы.

Электрамабілі ўжо тут, і яны ўжо цудоўныя

Электрамабілі, або электрамабілі, сталі часткай поп-культуры шмат у чым дзякуючы Ілону Маску і яго кампаніі Tesla Motors. Tesla Roadster і, у прыватнасці, Model S, даказалі, што электрамабілі - гэта не толькі самы экалагічна чысты аўтамабіль, які вы можаце купіць, але і лепшы аўтамабіль для кіравання, і кропка. Model S выйграла ў 2013 годзе ў намінацыі «Motor Trend Car of the Year» і ў 2013 годзе ў намінацыі Automobile Magazine «Аўтамабіль года». Кампанія даказала, што электрамабілі могуць быць сімвалам статусу, а таксама лідэрам у аўтамабільнай тэхніцы і дызайне.

Але калі пакінуць у баку ўсе гэтыя пацалункі ў азадкі Tesla, рэальнасць такая, што, нягледзячы на ўсю прэсу, якую Tesla і іншыя мадэлі EV выклікалі ў апошнія гады, яны па-ранейшаму складаюць менш за адзін працэнт сусветнага аўтамабільнага рынку. Прычыны такога павольнага росту ўключаюць адсутнасць грамадскага вопыту кіравання электрамабілямі, больш высокія кампаненты электрамабіляў і вытворчыя выдаткі (такім чынам, высокі агульны кошт), а таксама адсутнасць інфраструктуры падзарадкі. Гэтыя недахопы істотныя, але яны не будуць працягвацца доўга.

Кошт вытворчасці аўтамабіляў і электрычных акумулятараў абрынецца

Да 2020-х гадоў у сетку з'явіцца мноства тэхналогій для зніжэння выдаткаў на вытворчасць аўтамабіляў, асабліва электрамабіляў. Для пачатку давайце возьмем ваш сярэдні аўтамабіль: каля трох пятых усяго нашага паліва для мабільнасці ідзе на аўтамабілі, і дзве траціны гэтага паліва выкарыстоўваецца для пераадолення вагі аўтамабіля, каб падштурхнуць яго наперад. Вось чаму ўсё, што мы можам зрабіць, каб палегчыць аўтамабілі, не толькі зробіць іх таннейшымі, але і дапаможа ім спажываць менш паліва (газ ці электрычнасць).

Вось што плануецца: да сярэдзіны 2020-х вытворцы аўтамабіляў пачнуць вырабляць усе аўтамабілі з вугляроднага валакна, матэрыялу, які на светлавыя гады лягчэйшы і мацнейшы за алюміній. Гэтыя больш лёгкія аўтамабілі змогуць працаваць з меншымі рухавікамі і захоўваць тыя ж характарыстыкі. Больш лёгкія аўтамабілі таксама зробяць выкарыстанне электрычных акумулятараў замест рухавікоў унутранага згарання больш жыццяздольным, паколькі цяперашняя тэхналогія акумулятараў зможа забяспечваць харчаванне гэтых больш лёгкіх транспартных сродкаў гэтак жа, як і аўтамабіляў, якія працуюць на газе.

Вядома, гэта не лічачы чаканага прагрэсу ў тэхналогіі акумулятараў, і іх будзе шмат. Кошт, памер і ёмістасць акумулятараў электрамабіляў за апошнія гады імкліва палепшыліся, і новыя тэхналогіі ўвесь час з'яўляюцца ў сетцы, каб палепшыць іх. Напрыклад, да 2020 года мы ўбачым увядзенне суперкандэнсатары на аснове графена. Гэтыя суперкандэнсатары дазволяць выкарыстоўваць акумулятары электрамабіляў, якія не толькі лягчэйшыя і танчэйшыя, але яны таксама будуць утрымліваць больш энергіі і хутчэй яе вызваляць. Гэта азначае, што машыны лягчэй, танней і разганяюцца хутчэй. Між тым, да 2017 г. Gigafactory Tesla пачне вырабляць акумулятары для электрамабіляў у велізарных маштабах, патэнцыйна знізіўшы кошт акумулятараў для электрамабіляў на 30 працэнты да 2020 года.

Гэтыя новаўвядзенні ў выкарыстанні вугляроднага валакна і тэхналогіі звышэфектыўных акумулятараў прывядуць кошт электрамабіляў да ўзроўню традыцыйных аўтамабіляў з рухавіком унутранага згарання і, у канчатковым выніку, значна ніжэй за кошт аўтамабіляў з рухавіком унутранага згарання — як мы хутка ўбачым.

Сусветныя ўрады падключаюцца, каб паскорыць пераход

Зніжэнне коштаў на электрамабілі не абавязкова будзе азначаць рост продажаў электрамабіляў. І гэта праблема, калі сусветныя ўрады сур'ёзна настроены пазбегнуць будучага эканамічнага калапсу (выкладзена ў частка два). Вось чаму адна з найлепшых тактык, якія ўрады могуць прымяніць для зніжэння спажывання газу і цаны на запраўках, - гэта садзейнічанне прыняццю электрамабіляў. Вось як урады могуць гэта зрабіць:

Адной з самых вялікіх перашкод для ўкаранення электрамабіляў з'яўляецца страх многіх спажыўцоў застацца без соку ў дарозе, далёка ад зараднай станцыі. Каб ліквідаваць гэтую дзірку ў інфраструктуры, урады будуць абавязаць устанаўліваць інфраструктуру падзарадкі электрамабіляў на ўсіх існуючых АЗС, у некаторых выпадках нават выкарыстоўваючы субсідыі для паскарэння працэсу. Вытворцы электрамабіляў, хутчэй за ўсё, будуць удзельнічаць у стварэнні гэтай інфраструктуры, паколькі гэта ўяўляе сабой новы і прыбытковы паток даходаў, які можна скрасці ў існуючых нафтавых кампаній.

Мясцовыя ўлады пачнуць абнаўляць падзаконныя акты аб будаўніцтве, прадпісваючы, каб ва ўсіх дамах былі разеткі для зарадкі электрамабіляў. На шчасце, гэта ўжо адбываецца: Каліфорнія быў прыняты закон патрабаванне, каб усе новыя паркоўкі і жыллё ўключалі інфраструктуру для зарадкі электрамабіляў. У Кітаі горад Шэньчжэнь прыняў заканадаўства патрабаванне ад забудоўшчыкаў кватэр і кватэр будаваць разеткі/станцыі для зарадкі на кожнай паркоўцы. Між тым, у Японіі зараз больш пунктаў хуткай зарадкі (40,000 35,000), чым АЗС (XNUMX XNUMX). Яшчэ адна перавага гэтых інвестыцый у інфраструктуру заключаецца ў тым, што яны будуць прадстаўляць тысячы новых працоўных месцаў, якія не падлягаюць экспарту, у кожнай краіне, якая прыме іх.

Між тым, урады могуць таксама наўпрост стымуляваць куплю электрамабіляў. Нарвегія, напрыклад, з'яўляецца адным з найбуйнейшых у свеце імпарцёраў Tesla. чаму? Таму што ўрад Нарвегіі прапануе ўладальнікам электрамабіляў бясплатны доступ да незагружаных палос руху (напрыклад, аўтобуснай паласы), бясплатную паркоўку, бясплатнае карыстанне платнымі дарогамі, адмену штогадовай платы за рэгістрацыю, вызваленне ад некаторых падаткаў з продажаў і вылік з падаходнага падатку. Так, я дакладна ведаю! Нягледзячы на тое, што Tesla Model S з'яўляецца раскошным аўтамабілем, гэтыя стымулы робяць куплю Tesla амаль на адным узроўні з валоданнем традыцыйным аўтамабілем.

Каб паскорыць пераход, іншыя ўрады могуць лёгка прапанаваць падобныя стымулы, тэрмін дзеяння якіх у ідэале заканчваецца пасля таго, як электрамабілі дасягнуць пэўнага парога агульнага валодання аўтамабілямі ў краіне (напрыклад, 40 працэнтаў). І пасля таго, як электрамабілі ў канчатковым выніку складаюць большасць грамадскага парку транспартных сродкаў, да астатніх уладальнікаў аўтамабіляў з рухавіком унутранага згарання можа быць ужыты дадатковы падатак на выкід вугляроду, каб заахвоціць іх перайсці на электрамабілі ў канцы гульні.

У такіх умовах урады, натуральна, прадастаўляюць субсідыі на даследаванні ў галіне развіцця і вытворчасці электрамабіляў. Калі справы стануць цяжкімі і спатрэбяцца больш экстрэмальныя меры, урады могуць таксама абавязаць вытворцаў аўтамабіляў перавесці большы працэнт вытворчасці на электрамабілі або нават абавязаць выпускаць толькі электрамабілі. (Такія мандаты былі надзвычай эфектыўнымі падчас Другой сусветнай вайны.)

Усе гэтыя варыянты могуць на дзесяцігоддзі паскорыць пераход ад паліўнага гарэння да электрамабіляў, знізіўшы сусветную залежнасць ад нафты, стварыўшы мільёны новых працоўных месцаў і зэканоміўшы ўрадам мільярды долараў (якія ў адваротным выпадку былі б выдаткаваны на імпарт сырой нафты), якія можна было б інвеставаць у іншыя краіны. .

Для дадатковага кантэксту, сёння ў свеце налічваецца ад двух да аднаго мільярда аўтамабіляў. Вытворцы аўтамабіляў звычайна вырабляюць 100 мільёнаў аўтамабіляў кожны год, таму ў залежнасці ад таго, наколькі агрэсіўна мы будзем праводзіць пераход на электрамабілі, спатрэбіцца ўсяго ад аднаго да двух дзесяцігоддзяў, каб замяніць дастатковую колькасць аўтамабіляў у свеце, каб аднавіць нашу будучую эканоміку.

Бум пасля пераломнага моманту

Як толькі электрамабілі дасягнуць пераломнага пункта ў валоданні сярод шырокай грамадскасці, прыкладна 15 працэнтаў, рост электрамабіляў стане нястрымным. Электромабілі нашмат бяспечнейшыя, каштуюць значна танней у абслугоўванні, а да сярэдзіны 2020-х гадоў паліва будзе каштаваць значна танней у параўнанні з аўтамабілямі, якія працуюць на газе, незалежна ад таго, наколькі нізка ўпадзе цана на бензін.

Тыя ж тэхналагічныя дасягненні і дзяржаўная падтрымка прывядуць да аналагічнага прымянення ў электрамабілях, аўтобусах і самалётах. Гэта зменіць гульню.

Потым раптам усё таннее

Цікавая рэч адбываецца, калі вы выключаеце транспартныя сродкі з раўнання спажывання сырой нафты, усё раптам становіцца танней. Падумайце пра гэта. Як мы бачылі ў частка два, харчовыя, кухонныя і бытавыя тавары, фармацэўтычныя прэпараты і медыцынскае абсталяванне, адзенне, касметычныя тавары, будаўнічыя матэрыялы, аўтазапчасткі і вялікая частка практычна ўсяго астатняга - усё гэта ствараецца з выкарыстаннем нафты.

Калі большасць транспартных сродкаў пераходзіць на электрамабілі, попыт на сырую нафту ўпадзе, што прывядзе да зніжэння коштаў на сырую нафту. Гэта зніжэнне будзе азначаць велізарную эканомію сродкаў для вытворцаў прадукцыі ва ўсіх галінах, якія выкарыстоўваюць нафту ў сваіх вытворчых працэсах. Гэтыя зберажэнні ў канчатковым выніку будуць перададзены звычайнаму спажыўцу, стымулюючы любую сусветную эканоміку, якая пацярпела ад высокіх коштаў на газ.

Мікраэлектрастанцыі сілкуюцца ў сетку

Яшчэ адна пабочная перавага валодання электрамабілем заключаецца ў тым, што ён таксама можа служыць зручнай крыніцай рэзервовай энергіі, калі снежная бура абрывае лініі электраперадач у вашым раёне. Проста падключыце аўтамабіль да дома або электрапрыбораў для хуткага павышэння аварыйнага сілкавання.

Калі ваш дом або будынак уклаў грошы ў сонечныя панэлі і падключэнне да разумнай сеткі, ён можа зараджаць ваш аўтамабіль, калі ён вам не патрэбны, а потым вяртаць гэтую энергію ў ваш дом, будынак або супольную электрасетку ноччу, патэнцыйна зэканоміўшы на нашым рахунак за энергію ці нават заробак.

Але ведаеце што, зараз мы падкрадаемся да тэмы сонечнай энергіі, і, шчыра кажучы, гэта заслугоўвае асобнай размовы: Сонечная энергія і рост энергетычнага інтэрнэту: будучыня энергетыкі P4