ظهور ماشین الکتریکی: آینده انرژی P3

ماشین شما – تاثیر آن بر دنیایی که در آن زندگی می کنید بسیار بیشتر از آن چیزی است که انتظار دارید. 

اگر آخرین بخش روغنی این مجموعه آینده انرژی را بخوانید، شرط می‌بندید که این قسمت سوم ظهور انرژی خورشیدی را به عنوان شکل غالب جدید انرژی در جهان پوشش می‌دهد. خوب، شما فقط کمی در اشتباه هستید: ما آن را در این مورد پوشش خواهیم داد قسمت چهارم. در عوض، ابتدا سوخت‌های زیستی و خودروهای الکتریکی را پوشش دادیم، زیرا اکثر ناوگان حمل‌ونقل جهان (مانند خودروها، کامیون‌ها، کشتی‌ها، هواپیماها، کامیون‌های هیولا و غیره) با گاز کار می‌کنند و به همین دلیل است که نفت خام دنیا را در اختیار دارد. گلو. گاز را از معادله حذف کنید و کل جهان تغییر کند.

البته، دور شدن از بنزین (و به زودی حتی موتور احتراقی) گفتن آسان تر از انجام آن است. اما اگر تا پایان غم انگیز بخوانید بخش دومبه یاد داشته باشید که اکثر دولت های جهان در این مورد انتخاب زیادی نخواهند داشت. به عبارت ساده، ادامه اقتصاد با منبع انرژی فزاینده نوسان و کمیاب - نفت خام - از نظر اقتصادی و سیاسی بین سال‌های 2025-2035 ناپایدار خواهد شد. خوشبختانه، این انتقال غول پیکر می تواند ساده تر از آن چیزی باشد که ما فکر می کنیم.

معامله واقعی در پشت سوخت های زیستی

خودروهای الکتریکی آینده حمل و نقل هستند و ما در نیمه دوم این مقاله قصد داریم این آینده را بررسی کنیم. اما با وجود بیش از یک میلیارد خودرو در جاده ها در سراسر جهان، جایگزینی آن ناوگان خودرو با وسایل نقلیه الکتریکی ممکن است یک تا دو دهه طول بکشد. ما چنین زمانی نداریم اگر قرار است دنیا اعتیاد خود به نفت را ترک کند، ما باید منابع سوخت دیگری را پیدا کنیم که بتواند وسایل نقلیه احتراقی فعلی ما را برای یک دهه یا بیشتر تا زمانی که برق قدرت را به دست بگیرد، راه‌اندازی کند. اینجاست که سوخت های زیستی وارد می شوند.

وقتی از پمپ بازدید می کنید، واقعاً فقط گزینه پر کردن گاز، گاز بهتر، گاز درجه یک یا گازوئیل را دارید. و این یک مشکل برای جیب شما است - یکی از دلایل گرانی نفت این است که تقریباً در انحصار پمپ بنزین‌هایی است که مردم در بیشتر نقاط جهان از آنها استفاده می‌کنند. هیچ رقابتی وجود ندارد

با این حال، سوخت های زیستی می توانند این رقابت باشند. آینده ای را تصور کنید که دفعه بعد که وارد پمپ می شوید، اتانول، یا ترکیبی اتانول-گاز، یا حتی گزینه های شارژ الکتریکی را ببینید. این آینده از قبل در برزیل وجود دارد. 

برزیل مقادیر زیادی اتانول از نیشکر تولید می کند. وقتی برزیلی‌ها به پمپ می‌روند، انتخابی برای پر کردن گاز یا اتانول یا انواع مخلوط‌های دیگر در این بین دارند. نتیجه؟ تقریباً استقلال کامل از نفت خارجی، قیمت ارزان‌تر گاز، و رشد اقتصادی در حال رشد - در واقع، بیش از 40 میلیون برزیلی بین سال‌های 2003 تا 2011 زمانی که صنعت سوخت زیستی کشور شروع به کار کرد، به طبقه متوسط ​​مهاجرت کردند. 

شما می‌گویید، اما صبر کنید، سوخت‌های زیستی برای راه‌اندازی آن‌ها به خودروهایی با سوخت انعطاف‌پذیر نیاز دارند. درست مانند برقی، دهه ها طول می کشد تا خودروهای جهان با خودروهای سوخت انعطاف پذیر جایگزین شوند. در واقع، نه واقعا. یک راز کوچک کثیف در صنعت خودرو این است که تقریباً تمام خودروهایی که از سال 1996 ساخته شده‌اند، می‌توانند با کمتر از 150 دلار به خودروهای سوخت انعطاف‌پذیر تبدیل شوند. اگر علاقه مند به تبدیل ماشین خود هستید، این لینک ها را بررسی کنید: یک و دو.

دوباره می گویید، اما صبر کنید، رشد گیاهان برای تولید اتانول هزینه غذا را افزایش می دهد! برخلاف باور عمومی (باورهایی که این نویسنده رسماً به اشتراک گذاشته است)، اتانول جایگزین تولید غذا نمی شود. در واقع محصول جانبی بیشتر تولید اتانول غذا است. به عنوان مثال، بسیاری از ذرت های کشت شده در آمریکا به هیچ وجه برای انسان ها کشت نمی شوند، بلکه برای خوراک حیوانات کشت می شوند. و یکی از بهترین خوراک‌های حیوانی «غلات تقطیر» است که از ذرت تهیه می‌شود، اما ابتدا از طریق فرآیند تخمیر تقطیر تولید می‌شود – محصول جانبی (شما حدس زدید) اتانول و غلات تقطیرکننده است.

آوردن انتخاب به پمپ بنزین

این لزوما غذا در مقابل سوخت نیست، می تواند غذا و سوخت زیاد باشد. بنابراین بیایید نگاهی گذرا به سوخت‌های مختلف زیستی و جایگزین بیندازیم که تا اواسط دهه 2020 شاهد ورود آنها به بازار خواهیم بود:

اتانول. اتانول الکلی است که از تخمیر قندها ساخته می‌شود و می‌توان از انواع گونه‌های گیاهی مانند گندم، ذرت، نیشکر، حتی گیاهان عجیب و غریب مانند کاکتوس تهیه کرد. به طور کلی، اتانول را می توان در مقیاس با استفاده از اکثر گیاهانی که برای رشد یک کشور مناسب است، تولید کرد. 

متانول. تیم های مسابقه اتومبیلرانی و درگ برای چندین دهه از متانول استفاده می کنند. اما چرا؟ خوب، رتبه اکتان معادل بالاتری (~113) نسبت به گاز درجه یک (~93) دارد، نسبت تراکم و زمان اشتعال بهتری را ارائه می دهد، بسیار تمیزتر از بنزین می سوزد و به طور کلی یک سوم قیمت بنزین استاندارد است. و چگونه این مواد را درست می کنید؟ با استفاده از H2O و دی اکسید کربن—بنابراین آب و هوا، به این معنی که می توانید این سوخت را در هر مکانی ارزان بسازید. در واقع، متانول را می توان با استفاده از دی اکسید کربن بازیافت شده از صنعت رو به رشد گاز طبیعی جهان و حتی با زیست توده بازیافتی (یعنی زباله های تولید شده در جنگل ها، کشاورزی و حتی زباله های شهری) ایجاد کرد. 

هر سال در آمریکا به اندازه‌ای زیست توده تولید می‌شود که متانول کافی برای پوشش نیمی از خودروها در ایالات متحده با قیمت دو دلار در هر گالن تولید می‌شود، در حالی که چهار یا پنج خودرو از بنزین استفاده می‌کنند. 

جلبک ها. به اندازه کافی عجیب، باکتری ها، به طور خاص سیانوباکتری ها، ممکن است ماشین آینده شما را تامین کند. این باکتری ها از فتوسنتز و دی اکسید کربن، اساساً خورشید و هوا تغذیه می کنند و می توانند به راحتی به سوخت زیستی تبدیل شوند. با کمی مهندسی ژنتیک، دانشمندان امیدوارند روزی مقادیر زیادی از این باکتری ها را در خمره های غول پیکر در فضای باز پرورش دهند. نکته مهم این است که از آنجایی که این باکتری ها از دی اکسید کربن تغذیه می کنند، هر چه بیشتر رشد کنند، محیط ما را نیز تمیز می کنند. این بدان معناست که کشاورزان باکتری های آینده می توانند هم از میزان سوخت زیستی که می فروشند و هم از میزان دی اکسید کربنی که از جو خارج می شود، درآمد کسب کنند.

خودروهای الکتریکی در حال حاضر اینجا هستند و در حال حاضر عالی هستند

وسایل نقلیه الکتریکی یا خودروهای الکتریکی به لطف الون ماسک و شرکتش، تسلا موتورز، بخشی از فرهنگ پاپ شده اند. تسلا رودستر و به‌ویژه مدل S ثابت کرده‌اند که خودروهای الکتریکی نه تنها سبزترین خودرویی هستند که می‌توانید بخرید، بلکه بهترین خودرویی برای رانندگی هستند. مدل S در سال 2013 برنده جایزه "موتور ترند خودروی سال" و مجله Automobile در سال 2013 "ماشین سال" شد. این شرکت ثابت کرد که خودروهای برقی می توانند یک نماد وضعیت و همچنین پیشرو در مهندسی و طراحی خودرو باشند.

اما تمام این بوسیدن های تسلا را کنار بگذاریم، واقعیت این است که برای تمام مطبوعاتی که تسلا و سایر مدل های برقی الکتریکی در سال های اخیر فرمان داده اند، هنوز هم تنها کمتر از یک درصد از بازار جهانی خودرو را تشکیل می دهند. دلایل این رشد کند عبارتند از فقدان تجربه عمومی در رانندگی با خودروهای برقی، هزینه های بالاتر قطعات EV و تولید (از این رو به طور کلی برچسب قیمت بالا) و فقدان زیرساخت شارژ مجدد. این معایب قابل توجه هستند، اما مدت زیادی دوام نخواهند داشت.

هزینه ساخت خودرو و باطری های برقی در حال سقوط است

تا سال 2020، مجموعه‌ای از فناوری‌ها برای کاهش هزینه‌های تولید وسایل نقلیه، به‌ویژه خودروهای برقی، آنلاین خواهند شد. برای شروع، بیایید خودروی متوسط ​​شما را در نظر بگیریم: حدود سه پنجم از کل سوخت حرکتی ما به خودروها می‌رسد و دو سوم آن سوخت برای غلبه بر وزن خودرو و هل دادن آن به جلو استفاده می‌شود. به همین دلیل است که هر کاری که می‌توانیم برای سبک‌تر کردن خودروها انجام دهیم، نه تنها آنها را ارزان‌تر می‌کند، بلکه به آنها کمک می‌کند تا سوخت کمتری نیز مصرف کنند (بنزین یا برق).

آنچه در راه است این است: تا اواسط دهه 2020، خودروسازان شروع به ساخت تمام خودروها از فیبر کربن خواهند کرد، ماده ای که سال نوری سبک تر و قوی تر از آلومینیوم است. این خودروهای سبک تر می توانند با موتورهای کوچکتر کار کنند و عملکرد یکسانی داشته باشند. خودروهای سبک‌تر همچنین استفاده از باتری‌های الکتریکی را نسبت به موتورهای احتراقی قابل استفاده‌تر می‌کنند، زیرا فناوری فعلی باتری می‌تواند این خودروهای سبک‌تر را تا جایی که خودروهای گازسوز می‌سازد، تامین کند.

البته، این پیشرفت‌های مورد انتظار در فناوری باتری را به حساب نمی‌آوریم، و پسر بسیار زیاد خواهد بود. هزینه، اندازه و ظرفیت ذخیره‌سازی باتری‌های EV سال‌ها است که به سرعت بهبود یافته است و فناوری‌های جدید دائماً برای بهبود آنها آنلاین می‌شوند. به عنوان مثال، تا سال 2020، شاهد معرفی آن خواهیم بود ابرخازن های مبتنی بر گرافن. این ابرخازن‌ها به باتری‌های EV اجازه می‌دهند که نه تنها سبک‌تر و نازک‌تر هستند، بلکه انرژی بیشتری در خود نگه می‌دارند و سریع‌تر آزاد می‌کنند. این بدان معناست که خودروها سبک‌تر، ارزان‌تر و سریع‌تر هستند. در همین حال، تا سال 2017، Gigafactory تسلا شروع به تولید باتری های EV در مقیاس عظیم خواهد کرد که به طور بالقوه هزینه باتری های EV را کاهش می دهد. 30 درصد توسط 2020.

این نوآوری‌ها در استفاده از فیبر کربن و فناوری باتری بسیار کارآمد، هزینه‌های خودروهای الکتریکی را با خودروهای موتور احتراقی سنتی و در نهایت بسیار پایین‌تر از خودروهای احتراقی - همانطور که می‌خواهیم ببینیم - برابری می‌کند.

دولت های جهانی برای سرعت بخشیدن به گذار وارد میدان می شوند

کاهش قیمت خودروهای برقی لزوماً به معنای رونق فروش خودروهای برقی نیست. و این یک مشکل است اگر دولت های جهان در مورد اجتناب از فروپاشی اقتصادی آینده جدی باشند بخش دوم). به همین دلیل است که یکی از بهترین تاکتیک‌هایی که دولت‌ها می‌توانند برای کاهش مصرف گاز و کاهش قیمت در پمپ اجرا کنند، ترویج استفاده از خودروهای الکتریکی است. اینگونه است که دولت ها ممکن است این اتفاق بیفتد:

یکی از بزرگترین موانع برای پذیرش خودروهای برقی ترس بسیاری از مصرف کنندگان از تمام شدن آب میوه در جاده ها، دور از ایستگاه شارژ است. برای رفع این حفره زیرساختی، دولت‌ها نصب زیرساخت‌های شارژ خودروهای برقی را در تمام پمپ بنزین‌های موجود، حتی با استفاده از یارانه‌ها در برخی موارد برای تسریع روند، موظف خواهند کرد. سازندگان خودروهای برقی احتمالاً با این زیرساخت‌ها درگیر خواهند شد، زیرا نشان‌دهنده یک جریان درآمد جدید و پرسود است که می‌تواند از شرکت‌های نفتی موجود دزدیده شود.

دولت‌های محلی به‌روزرسانی آیین‌نامه‌های ساختمانی را آغاز می‌کنند و الزام می‌کنند که همه خانه‌ها دارای پریزهای شارژ خودروهای الکتریکی باشند. خوشبختانه، این در حال حاضر اتفاق می افتد: کالیفرنیا قانون را تصویب کرد تمام پارکینگ‌ها و مسکن‌های جدید باید شامل زیرساخت شارژ خودروهای الکتریکی باشند. در چین، شهر شنژن تصویب قانون توسعه دهندگان آپارتمان ها و کاندوها را ملزم می کند تا در هر فضای پارکینگی، ایستگاه های شارژ شارژ بسازند. در همین حال، ژاپن اکنون نقاط شارژ سریع بیشتری (40,000) نسبت به پمپ بنزین ها (35,000) دارد. مزیت دیگر این سرمایه گذاری زیرساختی این است که نشان دهنده هزاران شغل جدید و غیرقابل صادرات در هر کشوری است که آن را اتخاذ می کند.

در همین حال، دولت‌ها ممکن است مستقیماً مشوق خرید خودروهای الکتریکی باشند. به عنوان مثال، نروژ یکی از بزرگترین واردکنندگان تسلا در جهان است. چرا؟ زیرا دولت نروژ به صاحبان وسایل نقلیه برقی دسترسی رایگان به خطوط رانندگی بدون شلوغی (به عنوان مثال خط اتوبوس)، پارکینگ عمومی رایگان، استفاده رایگان از جاده‌های عوارضی، معافیت از هزینه ثبت نام سالانه، معافیت از برخی مالیات‌های فروش و کسر مالیات بر درآمد را ارائه می‌دهد. آره درست میدونم! حتی با وجود اینکه تسلا مدل اس یک خودروی لوکس است، این مشوق ها خرید تسلا را تقریباً با داشتن یک خودروی سنتی برابر می کند.

دولت‌های دیگر می‌توانند به راحتی مشوق‌های مشابهی را ارائه دهند، که در حالت ایده‌آل، پس از رسیدن خودروهای برقی به آستانه معینی از مالکیت کل خودروی ملی (مثل 40 درصد) برای تسریع در انتقال، منقضی می‌شوند. و پس از اینکه خودروهای برقی در نهایت اکثریت ناوگان وسایل نقلیه عمومی را تشکیل می‌دهند، می‌توان مالیات کربن بیشتری را برای مالکان باقی‌مانده خودروهای موتور احتراقی اعمال کرد تا ارتقاء آنها را به خودروهای برقی در اواخر بازی تشویق کند.

در این محیط، دولت ها به طور طبیعی یارانه هایی را برای تحقیق در مورد پیشرفت خودروهای برقی و تولید خودروهای برقی ارائه می کنند. اگر همه چیز کم رنگ شود و اقدامات شدیدتری ضروری باشد، دولت ها ممکن است به تولیدکنندگان خودرو نیز دستور دهند که درصد بیشتری از تولید خود را به خودروهای برقی منتقل کنند یا حتی تولید فقط خودروهای برقی را اجباری کنند. (چنین دستوراتی در طول جنگ جهانی دوم به طرز شگفت انگیزی مؤثر بودند.)

همه این گزینه‌ها می‌توانند انتقال از خودروهای احتراقی به برقی را طی دهه‌ها سرعت بخشند، وابستگی جهانی به نفت را کاهش دهند، میلیون‌ها شغل جدید ایجاد کنند و میلیاردها دلار برای دولت‌ها صرفه‌جویی کنند (که در غیر این صورت صرف واردات نفت خام می‌شد) که می‌توان آن را در جاهای دیگر سرمایه‌گذاری کرد. .

برای برخی زمینه های اضافه شده، حدود دو تا بیش از یک میلیارد خودرو در جهان امروز وجود دارد. خودروسازان عموماً سالانه 100 میلیون خودرو تولید می‌کنند، بنابراین بسته به اینکه چقدر تهاجمی برای انتقال به خودروهای برقی دنبال می‌کنیم، تنها یک تا دو دهه طول می‌کشد تا تعداد کافی از خودروهای جهان را جایگزین کنیم تا اقتصاد آینده ما دوباره روشن شود.

رونق پس از نقطه اوج

زمانی که خودروهای برقی به نقطه اوج مالکیت در بین عموم مردم، یعنی تقریباً 15 درصد برسند، رشد خودروهای الکتریکی غیرقابل توقف خواهد شد. خودروهای الکتریکی بسیار ایمن‌تر هستند، هزینه نگهداری آن‌ها بسیار کمتر است و تا اواسط دهه 2020 در مقایسه با خودروهای گازسوز هزینه سوخت‌گیری بسیار کمتر خواهد بود - مهم نیست که قیمت بنزین چقدر پایین بیاید.

همین پیشرفت‌های فناوری و حمایت دولت منجر به کاربردهای مشابه در کامیون‌های برقی، اتوبوس‌ها و هواپیماها می‌شود. این تغییر دهنده بازی خواهد بود.

سپس ناگهان، همه چیز ارزان تر می شود

وقتی خودروها را از معادله مصرف نفت خام خارج می کنید، یک اتفاق جالب می افتد، ناگهان همه چیز ارزان می شود. در مورد آن فکر کنید. همانطور که دیدیم در بخش دوممواد غذایی، محصولات آشپزخانه و خانگی، داروها و تجهیزات پزشکی، پوشاک، محصولات زیبایی، مصالح ساختمانی، قطعات خودرو، و درصد زیادی از تقریباً هر چیز دیگری، همه با استفاده از نفت ساخته می شوند.

زمانی که اکثر وسایل نقلیه به سمت خودروهای برقی حرکت می کنند، تقاضا برای نفت خام کاهش می یابد و قیمت نفت خام را نیز با خود کاهش می دهد. این کاهش به معنای صرفه جویی عظیمی در هزینه برای تولیدکنندگان محصول در هر بخش که از نفت در فرآیندهای تولید خود استفاده می کند، خواهد بود. این پس انداز در نهایت به مصرف کننده عادی منتقل می شود و هر اقتصاد جهانی را که با قیمت های بالای بنزین ضربه خورده است تحریک می کند.

نیروگاه های میکرو به شبکه تغذیه می کنند

یکی دیگر از مزیت های جانبی داشتن یک خودروی الکتریکی این است که می تواند به عنوان یک منبع مفید برق پشتیبان نیز در صورتی که طوفان برف خطوط برق را در محله شما خراب کند، دو برابر شود. برای افزایش سریع برق اضطراری، به سادگی ماشین خود را به خانه یا وسایل برقی خود متصل کنید.

اگر خانه یا ساختمان شما روی پنل‌های خورشیدی و اتصال به شبکه هوشمند سرمایه‌گذاری کرده است، می‌تواند در مواقعی که نیازی به آن ندارید، ماشین شما را شارژ کند و سپس آن انرژی را در شب به خانه، ساختمان یا شبکه برق اجتماعی شما برگرداند و به طور بالقوه در مصرف انرژی ما صرفه‌جویی شود. قبض انرژی یا حتی پول نقد جانبی برای شما.

اما می دانید چه، اکنون ما به موضوع انرژی خورشیدی می پردازیم، و کاملاً صادقانه بگویم، این سزاوار گفتگوی بسیار خاص خود است: انرژی خورشیدی و ظهور اینترنت انرژی: آینده انرژی P4

پیوندهای سری آینده انرژی

مرگ آهسته عصر انرژی کربن: آینده انرژی P1.

نفت! محرک عصر تجدیدپذیر: آینده انرژی P2

انرژی خورشیدی و ظهور اینترنت انرژی: آینده انرژی P4

انرژی‌های تجدیدپذیر در برابر توریم و انرژی فیوژن: آینده انرژی P5

آینده ما در دنیای سرشار از انرژی: آینده انرژی P6