Quantumrun

BILLEDKREDIT: Quantumrun

Rise of the electric car: Future of Energy P3

David Tal, udgiver, fremtidsforsker
@DavidTalWrites
LinkedIn

Min, 09 / 14 / 2020 - 08: 11

Din bil – dens indvirkning på den verden, du lever i, vil være langt større, end du havde forventet.

Hvis du læser den sidste olieagtige del af denne Future of Energy-serie, ville du have væddet på, at denne tredje rate ville dække solenergiens fremkomst som verdens nye dominerende energiform. Nå, du tager kun lidt fejl: vi dækker det ind del fire. I stedet valgte vi først at dække biobrændstoffer og elbiler, fordi størstedelen af verdens transportflåde (dvs. biler, lastbiler, skibe, fly, monstertrucks osv.) kører på gas, og det er hele grunden til, at råolie har verden ved hals. Fjern gas fra ligningen, og hele verden ændrer sig.

Selvfølgelig er det lettere sagt end gjort at flytte væk fra gas (og snart endda forbrændingsmotoren). Men hvis du læser indtil den deprimerende slutning af del to, vil du huske, at de fleste verdensregeringer ikke vil have meget valg i sagen. Kort sagt vil det at fortsætte med at drive en økonomi på en stadig mere ustabil og knap energikilde – råolie – blive økonomisk og politisk uholdbar mellem 2025-2035. Heldigvis kunne denne gigantiske overgang være lettere, end vi tror.

The real deal bag biobrændstoffer

Elektriske biler er fremtiden for transport - og vi skal udforske den fremtid i anden halvdel af denne artikel. Men med over en milliard biler på vej globalt, kan det tage et til to årtier at erstatte denne bilpark med elektriske køretøjer. Den slags tid har vi ikke. Hvis verden skal stoppe sin afhængighed af olie, bliver vi nødt til at finde andre brændstofkilder, der kan køre vores nuværende forbrændingskøretøjer i et årti eller deromkring, indtil elektriske tager over. Det er her, biobrændstoffer kommer ind.

Når du besøger pumpen, har du egentlig kun mulighed for at fylde gas, bedre gas, premium gas eller diesel. Og det er et problem for din pengepung – en af grundene til, at olie er så dyr, er, at den næsten har monopol på de tankstationer, folk bruger over det meste af verden. Der er ingen konkurrence.

Biobrændstoffer kan dog være den konkurrence. Forestil dig en fremtid, hvor du ser ethanol, eller en ethanol-gas-hybrid eller endda elektriske lademuligheder, næste gang du kører ind i pumpen. Den fremtid eksisterer allerede i Brasilien.

Brasilien producerer enorme mængder ethanol fra sukkerrør. Når brasilianere går til pumpen, kan de vælge at fylde gas eller ethanol eller en række andre blandinger imellem. Resultatet? Næsten fuldstændig uafhængighed af udenlandsk olie, billigere gaspriser og en blomstrende økonomi - faktisk flyttede over 40 millioner brasilianere ind i middelklassen mellem 2003 og 2011, da landets biobrændstofindustri tog fart.

"Men vent," siger du, "biobrændstoffer har brug for flex-fuel-biler til at køre dem. Ligesom elektrisk, ville det tage årtier at erstatte verdens biler med flex-fuel-biler.' Faktisk ikke rigtig. En beskidt lille hemmelighed inden for bilindustrien er, at stort set alle biler bygget siden 1996 kan konverteres til flex-fuel-biler for så lidt som $150. Hvis du er interesseret i at konvertere din bil, så tjek disse links: en , to.

'Men vent', siger du igen, 'at dyrke planter til fremstilling af ethanol vil øge prisen på mad!' I modsætning til offentlig overbevisning (tro, som formelt deles af denne skribent), fortrænger ethanol ikke fødevareproduktion. Faktisk er biproduktet af det meste af ethanolproduktion fødevarer. For eksempel dyrkes meget af majsen, der dyrkes i Amerika, slet ikke til mennesker, men dyrkes til dyrefoder. Og et af de bedste dyrefoder er 'destillationskorn', lavet af majs, men først fremstillet gennem fermentering-destillationsprocessen - biproduktet er (du gættede det) ethanol OG destillationskorn.

Bringer valg til benzinpumpen

Det er ikke nødvendigvis mad vs brændstof, det kan være mad og masser af brændstof. Så lad os tage et hurtigt blik på de forskellige bio- og alternative brændstoffer, vi vil se på markedet med en hævn i midten af 2020'erne:

ethanol. Ethanol er alkohol, fremstillet ved at gære sukkerarter, og kan fremstilles af en række forskellige plantearter som hvede, majs, sukkerrør, endda mærkelige planter som en kaktus. Generelt kan ethanol fremstilles i skala ved hjælp af næsten enhver plante, der er bedst egnet til et land at dyrke.

methanol. Racerbiler og dragracerhold har brugt methanol i årtier. Men hvorfor? Nå, den har et højere ækvivalent oktantal (~113) end premium gas (~93), tilbyder bedre kompressionsforhold og tændingstidspunkt, det brænder meget renere end benzin, og det er generelt en tredjedel af prisen på standardbenzin. Og hvordan laver man det her? Ved at bruge H2O og kuldioxid - så vand og luft, hvilket betyder, at du kan lave dette brændstof billigt overalt. Faktisk kan methanol fremstilles ved at bruge genanvendt kuldioxid fra verdens voksende naturgasindustri, og endda med genanvendt biomasse (dvs. affaldsgenereret skovbrug, landbrug og endda byaffald).

Der produceres nok biomasse hvert år i Amerika til at producere nok methanol til at dække halvdelen af bilerne i USA til to dollars pr. gallon sammenlignet med fire eller fem, der bruger benzin.

Alger. Mærkeligt nok, bakterier, specifikt Cyanobakterier, kan drive din fremtidige bil. Disse bakterier lever af fotosyntese og kuldioxid, dybest set sol og luft, og kan nemt omdannes til biobrændstof. Med en smule genteknologi håber forskerne en dag at dyrke enorme mængder af disse bakterier i gigantiske udendørs kar. Kickeren er, at da disse bakterier lever af kuldioxid, jo mere de vokser, jo mere renser de også vores miljø. Det betyder, at fremtidige bakteriebønder kan tjene penge både på mængden af biobrændstof, de sælger, og mængden af kuldioxid, som suges ud af atmosfæren.

Elbiler er allerede her og allerede fantastiske

Elbiler eller elbiler er blevet en del af popkulturen i høj grad takket være Elon Musk og hans firma Tesla Motors. Tesla Roadster, og Model S i særdeleshed, har bevist, at elbiler ikke bare er den grønneste bil, du kan købe, men også den bedste bil at køre, punktum. Model S vandt 2013 "Motor Trend Car of the Year" og Automobile Magazines 2013 "Car of the Year". Virksomheden beviste, at elbiler kan være et statussymbol såvel som førende inden for bilteknik og design.

Men alt dette Tesla-røv, der kysser til side, er virkeligheden, at for al den presse, Tesla og andre EV-modeller har kommanderet i de seneste år, repræsenterer de stadig kun mindre end én procent af det globale bilmarked. Årsagerne bag denne træge vækst inkluderer mangel på offentlig erfaring med at køre elbiler, højere EV-komponenter og produktionsomkostninger (derfor en høj pris samlet set) og mangel på genopladningsinfrastruktur. Disse ulemper er betydelige, men de vil ikke vare længe.

Omkostninger til bilproduktion og elektriske batterier er klar til at gå ned

I 2020'erne vil en lang række teknologier komme online for at reducere omkostningerne ved fremstilling af køretøjer, især elbiler. For at starte, lad os tage din gennemsnitlige bil: omkring tre femtedele af al vores mobilitetsbrændstof går til biler, og to tredjedele af dette brændstof bruges til at overvinde bilens vægt for at skubbe den fremad. Derfor vil alt, hvad vi kan gøre for at gøre biler lettere, ikke kun gøre dem billigere, det vil også hjælpe dem med at bruge mindre brændstof (det være sig gas eller elektricitet).

Her er, hvad der er i pipelinen: I midten af 2020'erne vil bilproducenter begynde at lave alle biler af kulfiber, et materiale, der er lysår lettere og stærkere end aluminium. Disse lettere biler vil kunne køre på mindre motorer og bevare den samme ydeevne. Lettere biler vil også gøre brugen af elektriske batterier over forbrændingsmotorer mere levedygtig, da den nuværende batteriteknologi vil være i stand til at drive disse lettere køretøjer lige så langt som gasdrevne biler.

Dette tæller selvfølgelig ikke de forventede fremskridt inden for batteriteknologi med, og der vil være mange. Prisen, størrelsen og lagerkapaciteten af EV-batterier er blevet forbedret med et lynhurtigt klip i årevis nu, og nye teknologier kommer hele tiden online for at forbedre dem. For eksempel vil vi i 2020 se introduktionen af grafen-baserede superkondensatorer. Disse superkondensatorer giver mulighed for EV-batterier, der ikke kun er lettere og tyndere, men de vil også holde på mere energi og frigive den hurtigere. Det betyder, at biler skal være lettere, billigere og accelerere hurtigere. I mellemtiden vil Teslas Gigafactory i 2017 begynde at producere EV-batterier i enorm skala, hvilket potentielt vil reducere omkostningerne til EV-batterier med 30 procent inden 2020.

Disse innovationer i brugen af kulfiber og ultraeffektiv batteriteknologi vil bringe omkostningerne ved elbiler på niveau med traditionelle forbrændingsmotorkøretøjer og i sidste ende langt under forbrændingskøretøjer – som vi er ved at se.

Verdensregeringer slår til for at fremskynde overgangen

Den faldende pris på elbiler betyder ikke nødvendigvis et EV-salgsbonanza. Og det er et problem, hvis verdens regeringer mener det alvorligt med at undgå det kommende økonomiske kollaps (skisseret i del to). Det er derfor, at en af de bedste taktikker, regeringer kan implementere for at sænke gasforbruget og reducere prisen ved pumpen, er at fremme indførelsen af elbiler. Sådan kan regeringer få det til at ske:

En af de største hindringer for EV-adoption er mange forbrugeres frygt for at løbe tør for juice, mens de er på farten, langt væk fra en ladestation. For at afhjælpe dette infrastrukturhul vil regeringer give mandat, at el-opladningsinfrastruktur skal installeres på alle eksisterende tankstationer, selv ved at bruge tilskud i nogle tilfælde for at fremskynde processen. EV-producenter vil sandsynligvis blive involveret i denne infrastrukturudbygning, da den repræsenterer en ny og lukrativ indtægtsstrøm, der kan stjæles fra eksisterende olieselskaber.

Lokale regeringer vil begynde at opdatere bygningsvedtægter, som påbyder, at alle hjem har elbil-opladningsudtag. Heldigvis sker dette allerede: Californien vedtaget en lov kræve, at alle nye parkeringspladser og boliger skal omfatte EV-opladningsinfrastruktur. I Kina, byen Shenzhen vedtaget lovgivning kræver, at udviklere af lejligheder og ejerlejligheder bygger ladeudtag/-stationer ind i hver parkeringsplads. I mellemtiden har Japan nu flere hurtigopladningspunkter (40,000) end tankstationer (35,000). Den anden fordel ved denne infrastrukturinvestering er, at den vil repræsentere tusindvis af nye, ikke-eksporterbare arbejdspladser i hvert land, der adopterer den.

I mellemtiden kan regeringer også direkte tilskynde til køb af elbiler. Norge er for eksempel en af verdens største Tesla-importører. Hvorfor? Fordi den norske regering tilbyder elbilejere gratis adgang til uoverfyldte kørebaner (f.eks. busbanen), gratis offentlig parkering, gratis brug af betalingsveje, et frafaldet årligt registreringsgebyr, fritagelse for visse salgsafgifter og et skattefradrag. Ja, jeg ved det rigtigt! Selv med Tesla Model S som en luksusbil, gør disse incitamenter køb af Teslaer næsten på niveau med at eje en traditionel bil.

Andre regeringer kan nemt tilbyde lignende incitamenter, ideelt set udløber, når elbiler når en vis grænse for det samlede nationale bilejerskab (som 40 procent) for at fremskynde overgangen. Og efter at elbiler i sidste ende repræsenterer størstedelen af offentlighedens bilflåde, kan en yderligere kulstofafgift pålægges de resterende ejere af biler med forbrændingsmotorer for at tilskynde til at opgradere til elbiler sent i spillet.

I dette miljø vil regeringer naturligvis give tilskud til forskning i EV-fremme og EV-produktion. Hvis tingene bliver behårede, og mere ekstreme foranstaltninger er nødvendige, kan regeringer også påbyde bilfabrikanter at flytte en højere procentdel af deres produktion til elbiler, eller endda påbyde kun elbiler. (Sådanne mandater var utroligt effektive under Anden Verdenskrig.)

Alle disse muligheder kunne fremskynde overgangen fra forbrænding til elektriske køretøjer med årtier, reducere verdensomspændende afhængighed af olie, skabe millioner af nye job og spare regeringer for milliarder af dollars (som ellers ville blive brugt på import af råolie), som kunne investeres andre steder .

For nogle ekstra sammenhænge er der omkring to er over en milliard biler i verden i dag. Bilproducenter producerer generelt 100 millioner biler hvert år, så afhængigt af hvor aggressivt vi går på overgangen til elbiler, ville det kun tage et til to årtier at erstatte nok af verdens biler til at genoplive vores fremtidige økonomi.

En bom efter vippepunktet

Når elbiler når et vendepunkt i ejerskabet blandt den brede offentlighed, omkring 15 procent, vil væksten af elbiler blive ustoppelig. Elbiler er langt sikrere, koster langt mindre at vedligeholde, og i midten af 2020'erne vil det koste langt mindre at brænde op sammenlignet med gasdrevne biler - uanset hvor lavt prisen på gas falder.

De samme teknologiske fremskridt og statsstøtte vil føre til lignende applikationer i EV-lastbiler, busser og fly. Dette vil ændre spillet.

Så pludselig bliver alting billigere

En interessant ting sker, når du tager køretøjer ud af råolieforbrugsligningen, alting bliver pludselig billigere. Tænk over det. Som vi så i del to, fødevarer, køkken- og husholdningsprodukter, lægemidler og medicinsk udstyr, tøj, skønhedsprodukter, byggematerialer, bildele og en stor procentdel af stort set alt andet, er alle skabt ved hjælp af petroleum.

Når størstedelen af køretøjer skifter til elbiler, vil efterspørgslen efter råolie kollapse, hvilket tager prisen på råolie ned med sig. Dette fald vil betyde enorme omkostningsbesparelser for produktproducenter på tværs af alle sektorer, der bruger olie i deres produktionsprocesser. Disse besparelser vil i sidste ende blive videregivet til den gennemsnitlige forbruger, hvilket stimulerer enhver verdensøkonomi, der blev ramt af høje gaspriser.

Mikrokraftværker strømmer ind i nettet

En anden sidegevinst ved at eje en elbil er, at den også kan fungere som en praktisk kilde til reservestrøm, hvis en snestorm nogensinde skulle slå strømledninger ned i dit nabolag. Du skal blot tilslutte din bil til dit hus eller elektriske apparater for et hurtigt løft af nødstrøm.

Hvis dit hus eller din bygning har investeret i solpaneler og smart grid-forbindelse, kan den oplade din bil, når du ikke har brug for det, og derefter føre energien tilbage til dit hus, bygning eller dit lokale elnet om natten, hvilket potentielt kan spare på vores energiregning eller endda gøre dig en smule sidepenge.

Men ved du hvad, nu kryber vi ind i emnet solenergi, og helt ærligt, det fortjener sin helt egen samtale: Solenergi og fremkomsten af energiinternettet: Future of Energy P4