Vzestup elektromobilu: Budoucnost energie P3

Vaše auto – jeho dopad na svět, ve kterém žijete, bude mnohem větší, než byste čekali. 

Pokud byste četli poslední mastný díl této série Future of Energy, vsadili byste se, že tento třetí díl pokryje vzestup solární energie jako nové dominantní formy energie na světě. No, mýlíte se jen trochu: probereme to část čtvrtá. Místo toho jsme se rozhodli nejprve pokrýt biopaliva a elektromobily, protože většina světové přepravní flotily (tj. auta, nákladní auta, lodě, letadla, monster trucky atd.) jezdí na plyn, a to je celý důvod, proč má ropa svět kolem sebe. hrdlo. Odstraňte plyn z rovnice a celý svět se změní.

Odklon od plynu (a brzy dokonce i spalovacího motoru) se samozřejmě snáze řekne, než udělá. Ale pokud čtete až do depresivního konce část dvěpamatujete si, že většina světových vlád nebude mít v této věci moc na výběr. Jednoduše řečeno, další provozování ekonomiky na stále volatilnějším a vzácnějším zdroji energie – ropě – se v letech 2025–2035 stane ekonomicky a politicky neudržitelným. Naštěstí by tento obří přechod mohl být jednodušší, než si myslíme.

Skutečný obchod za biopalivy

Elektromobily jsou budoucností dopravy – a tuto budoucnost prozkoumáme v druhé polovině tohoto článku. Ale s více než jednou miliardou aut na celém světě by nahrazení vozového parku elektrickými vozidly mohlo trvat jednu až dvě desetiletí. My takový čas nemáme. Pokud se svět hodlá zbavit své závislosti na ropě, budeme muset najít jiné zdroje paliva, které by dokázaly pohánět naše současná spalovací vozidla po dobu zhruba deseti let, než převezme vládu elektrická. Tam přicházejí na řadu biopaliva.

Při návštěvě pumpy máte opravdu jen možnost natankovat plyn, lepší plyn, prémiový plyn, nebo naftu. A to je problém pro vaši peněženku – jedním z důvodů, proč je ropa tak drahá, je to, že má téměř monopol na čerpací stanice, které lidé používají ve většině světa. Žádná konkurence.

Touto konkurencí však mohou být biopaliva. Představte si budoucnost, kde uvidíte etanol nebo hybrid etanol-plyn nebo dokonce elektrické nabíjení, až příště vjedete do pumpy. Tato budoucnost již v Brazílii existuje. 

Brazílie vyrábí obrovské množství etanolu z cukrové třtiny. Když Brazilci jdou k pumpě, mají na výběr, zda mezi tím natankují plyn nebo etanol nebo různé jiné směsi. Výsledek? Téměř úplná nezávislost na zahraniční ropě, levnější ceny plynu a prosperující ekonomika – ve skutečnosti se více než 40 milionů Brazilců mezi lety 2003 a 2011, kdy se v zemi rozběhl průmysl biopaliv, přestěhovalo do střední třídy. 

„Ale počkej,“ říkáš, „biopaliva potřebují k provozu auta na flex-fuel. Stejně jako u elektrických by trvalo desítky let, než by se světová auta nahradila vozy na flex-fuel.“ Vlastně ne. Malým špinavým tajemstvím v automobilovém průmyslu je, že prakticky všechna auta vyrobená od roku 1996 lze přeměnit na auta na flex-fuel za pouhých 150 dolarů. Pokud máte zájem o přestavbu svého vozu, podívejte se na tyto odkazy: jedna a dvě.

"Ale počkej," říkáš znovu, "pěstování rostlin na výrobu etanolu zvýší náklady na jídlo!" Na rozdíl od veřejného mínění (víry formálně sdílené tímto spisovatelem) etanol nevytlačuje produkci potravin. Ve skutečnosti je vedlejším produktem většiny výroby etanolu jídlo. Například velká část kukuřice vypěstovaná v Americe se vůbec nepěstuje pro lidi, ale pro krmení zvířat. A jedním z nejlepších krmiv pro zvířata je „lihovarnické obilí“, vyrobené z kukuřice, ale vyrobené nejprve procesem fermentace-destilace – vedlejším produktem je (uhodli jste) etanol A obilí z lihovarů.

Přinést výběr do plynové pumpy

Není to nutně jídlo vs palivo, může to být jídlo a spousta paliva. Pojďme se tedy rychle podívat na různá biopaliva a alternativní paliva, která uvidíme, jak se v polovině roku 2020 pomstí na trh:

Ethanol. Ethanol je alkohol, vyrobený fermentací cukrů a může být vyroben z různých druhů rostlin, jako je pšenice, kukuřice, cukrová třtina, dokonce i podivné rostliny, jako je kaktus. Obecně lze etanol vyrábět v měřítku za použití většiny rostlin, které se nejlépe hodí pro pěstování v dané zemi. 

Methanol. Týmy závodních vozů a dragsterů používají metanol po celá desetiletí. Ale proč? No, má vyšší ekvivalentní oktanové číslo (~113) než prémiový plyn (~93), nabízí lepší kompresní poměry a časování zapalování, hoří mnohem čistěji než benzín a obecně je to třetina ceny standardního benzínu. A jak tyhle věci vyrábíš? Díky použití H2O a oxidu uhličitého – tedy vody a vzduchu, můžete toto palivo levně vyrobit kdekoli. Ve skutečnosti lze metanol vyrobit pomocí recyklovaného oxidu uhličitého z rostoucího světového plynárenského průmyslu, a dokonce i s recyklovanou biomasou (tj. odpad z lesnictví, zemědělství a dokonce i městský odpad). 

Každý rok se v Americe vyprodukuje dostatek biomasy na výrobu dostatečného množství metanolu na pokrytí poloviny aut v USA za dva dolary za galon, ve srovnání se čtyřmi nebo pěti na benzín. 

Řasy. Kupodivu, konkrétně bakterie Sinice, může pohánět vaše budoucí auto. Tyto bakterie se živí fotosyntézou a oxidem uhličitým, v podstatě sluncem a vzduchem, a lze je snadno přeměnit na biopalivo. S trochou genetického inženýrství vědci doufají, že jednoho dne vypěstují obrovské množství těchto bakterií v obřích venkovních kádích. Nakopnutím je, že jelikož se tyto bakterie živí oxidem uhličitým, čím více rostou, tím více také čistí naše životní prostředí. To znamená, že budoucí pěstitelé bakterií mohou vydělávat peníze jak na množství biopaliva, které prodávají, tak na množství oxidu uhličitého vysátého z atmosféry.

Elektromobily už jsou tady a jsou úžasné

Elektromobily, neboli EV, se staly součástí pop kultury z velké části díky Elonu Muskovi a jeho společnosti Tesla Motors. Tesla Roadster, a zejména Model S, prokázaly, že elektromobily nejsou jen nejekologičtějším autem, které si můžete koupit, ale také tím nejlepším vozem, s nímž se dá řídit. Model S vyhrál v roce 2013 „Motor Trend Car of the Year“ a časopis Automobile Magazine 2013 „Car of the Year“. Společnost dokázala, že elektromobily mohou být symbolem statusu a také lídrem v automobilovém inženýrství a designu.

Ale všechny tyhle pusinky od Tesly stranou, realita je taková, že podle všeho tisku, kterému Tesla a další modely EV v posledních letech velely, stále představují jen méně než jedno procento celosvětového automobilového trhu. Důvody tohoto pomalého růstu zahrnují nedostatek veřejných zkušeností s řízením EV, vyšší náklady na komponenty a výrobu EV (proto celkově vysoká cena) a nedostatek infrastruktury pro dobíjení. Tyto nevýhody jsou značné, ale nebudou trvat dlouho.

Náklady na výrobu automobilů a elektrických baterií se hroutí

Do roku 2020 bude online celá řada technologií, které sníží náklady na výrobu vozidel, zejména elektromobilů. Pro začátek si vezměme vaše průměrné auto: asi tři pětiny veškerého našeho paliva pro mobilitu jde do aut a dvě třetiny tohoto paliva se spotřebují na překonání hmotnosti vozu a jeho posun vpřed. Proto vše, co můžeme udělat pro to, aby byla auta lehčí, je nejen zlevní, ale také jim pomůže spotřebovat méně paliva (ať už jde o plyn nebo elektřinu).

Zde je to, co se připravuje: do poloviny 2020 začnou výrobci automobilů vyrábět všechna auta z uhlíkových vláken, materiálu, který je o světelné roky lehčí a pevnější než hliník. Tyto lehčí vozy budou moci jezdit na menší motory a zachovat si stejný výkon. Lehčí auta také umožní používat elektrické baterie oproti spalovacím motorům, protože současná technologie baterií bude schopna pohánět tato lehčí vozidla stejně jako auta na plyn.

To samozřejmě nepočítá očekávaný pokrok v technologii baterií a bude jich mnoho. Cena, velikost a skladovací kapacita baterií EV se již několik let bleskurychle zlepšuje a neustále přicházejí online nové technologie, které je zlepšují. Například do roku 2020 se dočkáme zavedení superkondenzátory na bázi grafenu. Tyto superkondenzátory umožní EV baterie, které jsou nejen lehčí a tenčí, ale také pojmou více energie a rychleji ji uvolní. To znamená, že auta budou lehčí, levnější a zrychlí rychleji. Mezitím, do roku 2017, začne Gigafactory Tesly vyrábět baterie pro elektromobily v obrovském měřítku, což potenciálně sníží náklady na baterie pro elektromobily. 30 procent do roku 2020.

Tyto inovace v použití uhlíkových vláken a ultra-účinné technologie baterií přinesou náklady na elektromobily na úroveň s tradičními vozidly se spalovacím motorem a nakonec mnohem nižší než u vozidel se spalovacím motorem – jak uvidíme.

Světové vlády se přiklánějí k urychlení přechodu

Klesající cena EV nemusí nutně znamenat prodejní bonanzu EV. A to je problém, pokud to světové vlády myslí vážně, aby se vyhnuli nadcházejícímu ekonomickému kolapsu (nastíněnému v část dvě). To je důvod, proč jednou z nejlepších taktik, které mohou vlády zavést, aby snížily spotřebu plynu a snížily cenu u pumpy, je podporovat zavádění elektromobilů. Vlády toho mohou dosáhnout takto:

Jednou z největších překážek přijetí EV je strach mnoha spotřebitelů, že jim dojde šťáva na cestách daleko od nabíjecí stanice. Aby se tato díra v infrastruktuře vyřešila, vlády nařídí instalaci infrastruktury pro dobíjení elektromobilů na všech stávajících čerpacích stanicích, a to i pomocí dotací v některých případech k urychlení procesu. Výrobci elektromobilů se pravděpodobně zapojí do budování infrastruktury, protože představuje nový a lukrativní zdroj příjmů, který lze ukrást stávajícím ropným společnostem.

Místní samosprávy začnou aktualizovat stavební předpisy a nařídit, aby všechny domy měly zásuvky pro nabíjení elektromobilů. Naštěstí se to už děje: Kalifornie prošel zákonem požadavek, aby všechna nová parkoviště a obytné prostory zahrnovaly dobíjecí infrastrukturu pro elektromobily. V Číně město Shenzhen schválena legislativa vyžadující od developerů bytů a bytových jednotek zabudovat nabíjecí zásuvky/stanice do každého parkovacího místa. Japonsko má nyní více rychlonabíjecích stanic (40,000 35,000) než čerpacích stanic (XNUMX XNUMX). Další výhodou této investice do infrastruktury je, že bude představovat tisíce nových, neexportovatelných pracovních míst v každé zemi, která ji zavede.

Mezitím mohou vlády také přímo stimulovat nákup EV. Norsko je například jedním z největších světových importérů Tesly. Proč? Protože norská vláda nabízí majitelům elektromobilů bezplatný přístup k nepřetíženým jízdním pruhům (např. pruh pro autobusy), bezplatné veřejné parkování, bezplatné používání zpoplatněných silnic, osvobození od ročního registračního poplatku, osvobození od určitých daní z prodeje a odpočet daně z příjmu. Jo, já vím správně! I když je Tesla Model S luxusní vůz, díky těmto pobídkám je nákup Tesly téměř na stejné úrovni jako vlastnictví tradičního vozu.

Jiné vlády mohou snadno nabídnout podobné pobídky, které v ideálním případě vyprší poté, co elektromobily dosáhnou určité hranice celkového národního vlastnictví automobilů (například 40 procent), aby se přechod urychlil. A poté, co EV budou nakonec představovat většinu vozového parku veřejnosti, může být na zbývající vlastníky automobilů se spalovacím motorem uvalena další uhlíková daň, která podpoří jejich pozdější upgrade na EV.

V tomto prostředí by vlády přirozeně poskytovaly dotace na výzkum vývoje elektromobilů a výroby elektromobilů. Pokud se věci začnou chlupat a jsou nutná extrémnější opatření, vlády mohou také nařídit výrobcům automobilů přesunout vyšší procento jejich produkce na EV, nebo dokonce nařídit produkci pouze EV. (Takové mandáty byly během druhé světové války úžasně účinné.)

Všechny tyto možnosti by mohly urychlit přechod od spalovacích k elektrickým vozidlům o desetiletí, snížit celosvětovou závislost na ropě, vytvořit miliony nových pracovních míst a ušetřit vládám miliardy dolarů (které by jinak byly vynaloženy na dovoz ropy), které by mohly být investovány jinde. .

Pro některé další souvislosti jsou dnes na světě asi dvě a více než jedna miliarda automobilů. Výrobci automobilů obecně každý rok vyrobí 100 milionů vozů, takže v závislosti na tom, jak agresivně usilujeme o přechod na EV, by trvalo jen jednu až dvě desetiletí, než by bylo nahrazeno tolik světových aut, aby znovu nastartovalo naši budoucí ekonomiku.

Boom po bodu zlomu

Jakmile EV dosáhnou bodu zvratu ve vlastnictví široké veřejnosti, zhruba 15 procent, růst EV se stane nezastavitelným. Elektromobily jsou mnohem bezpečnější, jejich údržba stojí mnohem méně a do poloviny roku 2020 bude stát palivo mnohem méně než auta na plyn – bez ohledu na to, jak nízko cena plynu klesne.

Stejný technologický pokrok a vládní podpora povedou k podobným aplikacím v nákladních automobilech EV, autobusech a letadlech. Tohle změní hru.

Pak najednou všechno zlevní

Zajímavá věc se stane, když vyjmete vozidla z rovnice spotřeby ropy, všechno najednou zlevní. Přemýšlejte o tom. Jak jsme viděli v část dvě, potraviny, kuchyňské a domácí výrobky, léčiva a lékařské vybavení, oděvy, kosmetické výrobky, stavební materiály, automobilové díly a velké procento všeho ostatního, to vše je vyrobeno z ropy.

Když většina vozidel přejde na EV, poptávka po ropě se zhroutí, což s sebou vezme i cenu ropy. Tento pokles bude znamenat obrovské úspory nákladů pro výrobce produktů v každém odvětví, které používá ropu ve svých výrobních procesech. Tyto úspory se nakonec přenesou na průměrného spotřebitele, což podpoří jakoukoli světovou ekonomiku, která byla zmítána vysokými cenami plynu.

Mikroelektrárny napájejí síť

Další vedlejší výhodou vlastnictví elektromobilu je, že může také sloužit jako praktický zdroj záložní energie, pokud by sněhová bouře někdy srazila elektrické vedení ve vašem okolí. Jednoduše připojte své auto k domu nebo k elektrickým spotřebičům pro rychlé zvýšení nouzového napájení.

Pokud váš dům nebo budova investovala do solárních panelů a připojení k chytré síti, může nabíjet vaše auto, když jej nepotřebujete, a poté tuto energii v noci napájet zpět do vašeho domu, budovy nebo komunitní elektrické sítě, čímž může ušetřit na našich účet za energii nebo vám dokonce vydělá trochu vedlejších peněz.

Ale víte co, teď se vkrádáme k tématu solární energie a upřímně řečeno, to si zaslouží vlastní rozhovor: Solární energie a vzestup energetického internetu: Budoucnost energie P4

BUDOUCNOST ODKAZŮ ŘADY ENERGIE

Pomalá smrt éry uhlíkové energie: Budoucnost energie P1.

Olej! Spouštěč obnovitelné éry: Budoucnost energie P2

Solární energie a vzestup energetického internetu: Budoucnost energie P4

Zástupné karty obnovitelné zdroje vs. Thorium a Fusion Energy: Future of Energy P5

Naše budoucnost ve světě bohatém na energii: Budoucnost energie P6