Quantumrun

КРЕДИТ ЗА ИЗОБРАЖЕНИЕ: Quantumrun

Възходът на електрическата кола: Бъдещето на енергията P3

Дейвид Тал, издател, футурист
@DavidTalПише
LinkedIn

Пон, 09/14/2020 - 08:11

Вашият автомобил – неговото въздействие върху света, в който живеете, ще бъде много по-голямо, отколкото бихте очаквали.

Ако сте чели последната мазна част от тази поредица „Бъдещето на енергията“, бихте се обзаложили, че тази трета част ще обхване възхода на слънчевата енергия като новата доминираща форма на енергия в света. Е, грешите само малко: ще разгледаме това част четвърта. Вместо това избрахме първо да обхванем биогоривата и електрическите автомобили, защото по-голямата част от световния транспортен парк (т.е. коли, камиони, кораби, самолети, чудовищни камиони и т.н.) се движи с газ и това е цялата причина, поради която суровият петрол е в света гърлото. Премахнете газа от уравнението и целият свят ще се промени.

Разбира се, отдалечаването от газта (и скоро дори от двигателя с вътрешно горене) е по-лесно да се каже, отколкото да се направи. Но ако прочетете до депресиращия край на част две, ще си спомните, че повечето световни правителства няма да имат голям избор по въпроса. Просто казано, продължаването на управлението на икономика с все по-нестабилен и оскъден енергиен източник – суров петрол – ще стане икономически и политически неустойчиво между 2025-2035 г. За щастие, този гигантски преход може да бъде по-лесен, отколкото си мислим.

Истинската сделка зад биогоривата

Електрическите автомобили са бъдещето на транспорта – и ние ще проучим това бъдеще във втората половина на тази статия. Но с над един милиард коли по пътищата в световен мащаб, замяната на този автомобилен парк с електрически превозни средства може да отнеме едно до две десетилетия. Нямаме толкова време. Ако светът иска да се откаже от пристрастяването си към петрола, ще трябва да намерим други източници на гориво, които могат да управляват настоящите ни превозни средства с вътрешно горене за около десетилетие, докато електричеството поеме надмощието. Ето къде идват биогоривата.

Когато посетите помпата, наистина имате възможност само да заредите газ, по-добър газ, премиум газ или дизел. И това е проблем за вашия джобен портфейл – една от причините петролът да е толкова скъп е, че има почти монопол върху бензиностанциите, които хората използват в по-голямата част от света. Няма конкуренция.

Биогоривата обаче могат да бъдат тази конкуренция. Представете си бъдеще, в което ще видите етанол или хибрид етанол-газ, или дори опции за електрическо зареждане следващия път, когато влезете в помпата. Това бъдеще вече съществува в Бразилия.

Бразилия произвежда огромни количества етанол от захарна тръстика. Когато бразилците отидат до помпата, те имат избор дали да заредят газ или етанол или различни други смеси между тях. Резултатът? Почти пълна независимост от чуждестранен петрол, по-евтини цени на газа и процъфтяваща икономика за зареждане – всъщност над 40 милиона бразилци се преместиха в средната класа между 2003 г. и 2011 г., когато промишлеността на биогоривата в страната потръгна.

„Но чакайте“, казвате вие, „биогоривата се нуждаят от автомобили с гъвкаво гориво, за да ги управляват. Подобно на електрическите, ще са необходими десетилетия, за да се заменят колите в света с автомобили с гъвкаво гориво. Всъщност, не наистина. Мръсна малка тайна в автомобилната индустрия е, че почти всички автомобили, произведени от 1996 г. насам, могат да бъдат превърнати в автомобили с гъвкаво гориво само за $150. Ако се интересувате от преобразуване на вашия автомобил, вижте тези връзки: един намлява две.

„Но чакайте“, казвате отново, „отглеждането на растения за производство на етанол ще повиши цената на храната!“ Противно на общественото убеждение (убеждения, официално споделяни от този автор), етанолът не измества производството на храни. Всъщност вторичният продукт от повечето производство на етанол е храната. Например голяма част от царевицата, отглеждана в Америка, изобщо не се отглежда за хора, а за храна на животни. А една от най-добрите храни за животни е „дестилаторното зърно“, направено от царевица, но произведено първо чрез процеса на ферментация-дестилация – страничният продукт е (познахте) етанол И дестилаторно зърно.

Избор на бензиновата помпа

Не е непременно храна срещу гориво, може да е храна и много гориво. Така че нека хвърлим бърз поглед към различните био и алтернативни горива, които ще видим да се появяват на пазара с отмъщение до средата на 2020-те:

Етанол. Етанолът е алкохол, произведен чрез ферментация на захари и може да бъде направен от различни растителни видове като пшеница, царевица, захарна тръстика, дори странни растения като кактус. Като цяло, етанолът може да се произвежда в мащаб, като се използват почти всякакви растения, които са най-подходящи за отглеждане в дадена страна.

Метан. Екипите за състезателни коли и драг състезания използват метанол от десетилетия. Но защо? Е, той има по-висок еквивалентен октанов рейтинг (~113) от първокласния газ (~93), предлага по-добро съотношение на компресия и момент на запалване, гори много по-чисто от бензина и като цяло е една трета от цената на стандартния бензин. И как се правят тези неща? Чрез използване на H2O и въглероден диоксид - следователно вода и въздух, което означава, че можете да произвеждате това гориво евтино навсякъде. Всъщност метанолът може да бъде създаден с помощта на рециклиран въглероден диоксид от разрастващата се световна промишленост за природен газ и дори с рециклирана биомаса (т.е. отпадъци, генерирани от горско стопанство, селско стопанство и дори градски отпадъци).

Всяка година в Америка се произвежда достатъчно биомаса, за да се произведе достатъчно метанол, за да покрие половината коли в САЩ при два долара за галон, в сравнение с четири или пет, използващи бензин.

водорасли. Колкото и да е странно, конкретно бактериите цианобактерии, може да захранва бъдещата ви кола. Тези бактерии се хранят с фотосинтеза и въглероден диоксид, основно слънце и въздух, и могат лесно да бъдат трансформирани в биогориво. С малко генно инженерство учените се надяват един ден да култивират огромни количества от тези бактерии в гигантски вани на открито. Най-важното е, че тъй като тези бактерии се хранят с въглероден диоксид, колкото повече растат, толкова повече почистват и нашата среда. Това означава, че бъдещите фермери на бактерии могат да правят пари както от количеството биогориво, което продават, така и от количеството въглероден диоксид, изсмукан от атмосферата.

Електрическите автомобили вече са тук и вече са страхотни

Електрическите превозни средства или EV са станали част от поп културата благодарение до голяма степен на Илон Мъск и неговата компания Tesla Motors. Tesla Roadster и по-специално Model S доказаха, че електромобилите не са само най-екологичната кола, която можете да си купите, но и най-добрата кола за шофиране, точка. Model S спечели 2013 „Motor Trend Car of the Year“ и „Автомобил на годината“ на Automobile Magazine 2013. Компанията доказа, че електромобилите могат да бъдат символ на статус, както и лидер в автомобилното инженерство и дизайн.

Но като оставим настрана цялата тази целувка на Tesla, реалността е, че въпреки цялата преса, която Tesla и другите модели на EV управляваха през последните години, те все още представляват само по-малко от един процент от глобалния автомобилен пазар. Причините за този бавен растеж включват липсата на публичен опит в шофирането на EV, по-високи EV компоненти и производствени разходи (следователно висока цена като цяло) и липса на инфраструктура за презареждане. Тези недостатъци са съществени, но няма да продължат дълго.

Разходите за производство на автомобили и електрическите батерии ще се сринат

До 2020 г. цял набор от технологии ще се появят онлайн за намаляване на разходите за производство на превозни средства, особено на електромобили. Като начало, нека вземем вашия среден автомобил: около три пети от цялото ни гориво за мобилност отива за автомобили и две трети от това гориво се използва за преодоляване на теглото на автомобила, за да го избута напред. Ето защо всичко, което можем да направим, за да направим автомобилите по-леки, не само ще ги направи по-евтини, но и ще им помогне да използват по-малко гориво (било то газ или електричество).

Ето какво предстои: до средата на 2020 г. производителите на автомобили ще започнат да правят всички автомобили от въглеродни влакна, материал, който е на светлинни години по-лек и по-здрав от алуминия. Тези по-леки автомобили ще могат да работят с по-малки двигатели и да поддържат същата производителност. По-леките автомобили също така ще направят използването на електрически батерии вместо двигатели с вътрешно горене по-жизнеспособно, тъй като сегашната технология за батерии ще може да захранва тези по-леки превозни средства толкова, колкото и колите, задвижвани с газ.

Разбира се, това не се брои очаквания напредък в технологията на батериите, а момчето ще има много. Цената, размерът и капацитетът за съхранение на EV батериите се подобриха със светкавична бързина от години и нови технологии идват онлайн през цялото време, за да ги подобрят. Например до 2020 г. ще видим въвеждането на суперкондензатори на базата на графен. Тези суперкондензатори ще позволят EV батерии, които не само са по-леки и по-тънки, но също така ще задържат повече енергия и ще я освобождават по-бързо. Това означава колите да бъдат по-леки, по-евтини и да ускоряват по-бързо. Междувременно до 2017 г. Gigafactory на Tesla ще започне да произвежда EV батерии в огромен мащаб, потенциално намалявайки разходите за EV батерии с 30 процента до 2020 г.

Тези нововъведения в използването на въглеродни влакна и ултра-ефективна технология за батерии ще изравнят разходите за електромобили с традиционните превозни средства с двигатели с вътрешно горене и в крайна сметка далеч под автомобилите с вътрешно горене – както предстои да видим.

Световните правителства се намесват, за да ускорят прехода

Намаляването на цените на електромобилите не означава непременно богатство на продажбите на електромобили. И това е проблем, ако световните правителства са сериозни за избягване на предстоящия икономически колапс (описан в част две). Ето защо една от най-добрите тактики, които правителствата могат да приложат, за да намалят потреблението на газ и цената на помпата, е да насърчат приемането на електромобили. Ето как правителствата могат да направят това:

Една от най-големите пречки пред възприемането на EV е страхът на много потребители да не останат без заряд, докато са на път, далеч от станция за зареждане. За да се справят с тази дупка в инфраструктурата, правителствата ще наложат инсталирането на инфраструктура за зареждане на EV във всички съществуващи бензиностанции, като в някои случаи дори ще използват субсидии за ускоряване на процеса. Производителите на електромобили вероятно ще се включат в това изграждане на инфраструктура, тъй като то представлява нов и доходоносен поток от приходи, който може да бъде откраднат от съществуващите петролни компании.

Местните власти ще започнат да актуализират подзаконовите актове на сградите, задължавайки всички домове да имат изходи за зареждане на EV. За щастие това вече се случва: Калифорния прие закон изискване всички нови паркинги и жилища да включват инфраструктура за зареждане на електромобили. В Китай, град Шенжен прие законодателство изискване от разработчиците на апартаменти и апартаменти да изграждат контакти/станции за зареждане във всяко място за паркиране. Междувременно Япония вече има повече точки за бързо зареждане (40,000 35,000), отколкото бензиностанции (XNUMX XNUMX). Другата полза от тази инфраструктурна инвестиция е, че тя ще представлява хиляди нови работни места, които не подлежат на износ във всяка страна, която я приеме.

Междувременно правителствата могат също директно да стимулират закупуването на електромобили. Норвегия например е един от най-големите вносители на Tesla в света. Защо? Тъй като норвежкото правителство предлага на собствениците на електромобили безплатен достъп до ненатоварени ленти за шофиране (напр. автобусната лента), безплатен обществен паркинг, безплатно използване на платени пътища, отменена годишна такса за регистрация, освобождаване от определени данъци върху продажбите и приспадане на данък върху дохода. Да, знам правилно! Въпреки че Tesla Model S е луксозен автомобил, тези стимули правят закупуването на Tesla почти равностойно на притежаването на традиционен автомобил.

Други правителства могат лесно да предложат подобни стимули, в идеалния случай изтичащи, след като електромобилите достигнат определен праг от общата национална собственост на автомобили (като 40 процента), за да ускорят прехода. И след като електромобилите в крайна сметка представляват по-голямата част от обществения автомобилен парк, допълнителен въглероден данък може да бъде приложен към останалите собственици на автомобили с двигател с вътрешно горене, за да насърчи тяхното надграждане до електромобили в края на играта.

В тази среда правителствата естествено биха предоставили субсидии за научни изследвания в областта на напредъка и производството на електромобили. Ако нещата станат трудни и са необходими по-екстремни мерки, правителствата могат също така да наложат на производителите на автомобили да пренасочат по-висок процент от продукцията си към електромобили или дори да наложат производство само за електромобили. (Такива мандати бяха удивително ефективни по време на Втората световна война.)

Всички тези опции биха могли да ускорят прехода от горивни към електрически превозни средства с десетилетия, намалявайки световната зависимост от петрола, създавайки милиони нови работни места и спестявайки на правителствата милиарди долари (които иначе биха били похарчени за внос на суров петрол), които биха могли да бъдат инвестирани другаде .

За допълнителен контекст, днес в света има около два или над един милиард автомобила. Производителите на автомобили обикновено произвеждат 100 милиона автомобила всяка година, така че в зависимост от това колко агресивно преследваме прехода към електромобили, ще отнеме само едно до две десетилетия, за да заменим достатъчно от колите в света, за да възродим нашата бъдеща икономика.

Бум след повратната точка

След като електромобилите достигнат повратна точка в собствеността сред широката общественост, приблизително 15 процента, растежът на електромобилите ще стане неудържим. Електромобилите са много по-безопасни, струват много по-малко за поддръжка и до средата на 2020 г. ще струват много по-малко гориво в сравнение с колите, задвижвани с газ – без значение колко ниско пада цената на бензина.

Същият технологичен напредък и правителствена подкрепа ще доведат до подобни приложения в EV камиони, автобуси и самолети. Това ще промени играта.

След това изведнъж всичко става по-евтино

Интересно нещо се случва, когато извадите превозните средства от уравнението за потреблението на суров петрол, всичко изведнъж става по-евтино. Помисли за това. Както видяхме в част две, храни, кухненски и домакински продукти, фармацевтични продукти и медицинско оборудване, дрехи, продукти за красота, строителни материали, части за автомобили и голям процент от почти всичко останало, всички са създадени с помощта на петрол.

Когато по-голямата част от превозните средства преминат към електромобили, търсенето на суров петрол ще се срине, което ще намали цената на суровия петрол със себе си. Този спад ще означава огромни икономии на разходи за производителите на продукти във всеки сектор, който използва петрол в своите производствени процеси. Тези спестявания в крайна сметка ще бъдат прехвърлени на средния потребител, стимулирайки всяка световна икономика, която е била ударена от високите цени на газа.

Микроелектрическите централи захранват мрежата

Друга странична полза от притежаването на EV е, че той може да се удвои и като удобен източник на резервно захранване, ако снежна буря някога събори електропроводи във вашия квартал. Просто свържете колата си към къщата или електрическите уреди за бързо увеличаване на аварийното захранване.

Ако вашата къща или сграда е инвестирала в слънчеви панели и интелигентна връзка с мрежата, тя може да зарежда колата ви, когато не ви е необходима и след това да подава тази енергия обратно във вашата къща, сграда или обществена електрическа мрежа през нощта, потенциално спестявайки сметка за енергия или дори да ви направи малко странични пари.

Но знаете ли какво, сега се промъкваме в темата за слънчевата енергия и честно казано, това заслужава свой собствен разговор: Слънчевата енергия и възходът на енергийния интернет: бъдещето на енергията P4