Sähköauton nousu: Energian tulevaisuus P3

Autosi – sen vaikutus maailmaan, jossa asut, on paljon suurempi kuin odotit. 

Jos lukisit tämän Future of Energy -sarjan viimeisen öljyisen osan, olisit veikannut, että tämä kolmas osa kattaisi auringon nousun maailman uudeksi hallitsevaksi energiamuodoksi. No, olet vain hieman väärässä: käsittelemme sen osa neljä. Sen sijaan päätimme kattaa ensin biopolttoaineet ja sähköautot, koska suurin osa maailman kuljetuskalustosta (esim. autot, kuorma-autot, laivat, lentokoneet, monsteriautot jne.) käyttää kaasua ja tämä on syy siihen, miksi raakaöljyllä on maailmaa. kurkku. Poista kaasu yhtälöstä ja koko maailma muuttuu.

Tietenkin kaasusta (ja pian jopa polttomoottorista) siirtyminen on helpommin sanottu kuin tehty. Mutta jos luet masentavan loppuun asti osa kaksi, muistat, että useimmilla maailman hallituksilla ei ole paljon valinnanvaraa tässä asiassa. Yksinkertaisesti sanottuna talouden jatkaminen yhä epävakaampana ja niukemmalle energialähteelle – raakaöljylle – tulee taloudellisesti ja poliittisesti kestämätöntä vuosina 2025–2035. Onneksi tämä jättiläinen siirtymä voi olla helpompi kuin uskommekaan.

Todellinen asia biopolttoaineiden takana

Sähköautot ovat liikenteen tulevaisuus – ja aiomme tutkia sitä tulevaisuutta tämän artikkelin toisella puoliskolla. Mutta kun maailmanlaajuisesti liikennöi yli miljardi autoa, ajoneuvokannan korvaaminen sähköajoneuvoilla voi kestää yhdestä kahteen vuosikymmentä. Meillä ei ole sellaista aikaa. Jos maailma aikoo päästä eroon riippuvuudestaan ​​öljystä, meidän on löydettävä muita polttoainelähteitä, jotka voivat käyttää nykyisiä polttoajoneuvojamme noin vuosikymmenen ajan, kunnes sähkö ottaa vallan. Siellä biopolttoaineet tulevat mukaan.

Kun käyt pumpun luona, sinulla on oikeastaan ​​vain mahdollisuus tankata kaasua, parempaa kaasua, premium-kaasua tai dieseliä. Ja se on taskukirjasi ongelma – yksi syy siihen, miksi öljy on niin kallista, on se, että sillä on lähes monopoli huoltoasemissa, joita ihmiset käyttävät suurimmassa osassa maailmaa. Ei ole kilpailua.

Biopolttoaineet voivat kuitenkin olla se kilpailu. Kuvittele tulevaisuus, jossa näet etanolin tai etanoli-kaasuhybridin tai jopa sähkölatausvaihtoehdot, kun seuraavan kerran astut pumppuun. Tämä tulevaisuus on jo olemassa Brasiliassa. 

Brasilia tuottaa valtavia määriä etanolia sokeriruo'osta. Kun brasilialaiset menevät pumpun luo, he voivat valita, täyttävätkö ne kaasua tai etanolia tai erilaisia ​​muita seoksia välissä. Lopputulos? Melkein täydellinen riippumattomuus ulkomaisesta öljystä, halvemmat kaasun hinnat ja kukoistava talouskasvu – itse asiassa yli 40 miljoonaa brasilialaista siirtyi keskiluokkaan vuosina 2003–2011, kun maan biopolttoaineteollisuus lähti nousuun. 

"Mutta odota", sanot, "biopolttoaineet tarvitsevat flex-fuel-autoja käyttääkseen niitä. Aivan kuten sähköautoissa, maailman autojen korvaaminen flex-fuel-autoilla kestäisi vuosikymmeniä. Itse asiassa, ei oikeastaan. Likainen pieni salaisuus autoteollisuudessa on, että käytännöllisesti katsoen kaikki vuodesta 1996 lähtien valmistetut autot voidaan muuntaa flex-fuel-autoiksi vain 150 dollarilla. Jos olet kiinnostunut muuttamaan autosi, katso nämä linkit: yksi ja kaksi.

"Mutta odota", sanot uudelleen, "kasvien kasvattaminen etanolin valmistamiseksi nostaa ruoan hintaa!" Toisin kuin yleinen käsitys (tämän kirjoittajan muodollisesti jakamat uskomukset), etanoli ei syrjäytä ruoantuotantoa. Itse asiassa useimpien etanolin tuotannon sivutuote on ruoka. Esimerkiksi suurta osaa Amerikassa kasvatetusta maissista ei kasvateta lainkaan ihmisille, vaan se kasvatetaan eläinten rehuksi. Ja yksi parhaista eläinrehuista on "tislaajien vilja", joka on valmistettu maissista, mutta valmistettu ensin käymis-tislausprosessin kautta – sivutuotteena (arvasit sen) etanolia JA tislaajien viljaa.

Tuo valinta bensapumppuun

Se ei välttämättä ole ruoka vs polttoaine, se voi olla ruokaa ja paljon polttoainetta. Tarkastellaanpa siis erilaisia ​​bio- ja vaihtoehtoisia polttoaineita, jotka tulevat markkinoille kovasti 2020-luvun puoliväliin mennessä:

etanoli. Etanoli on alkoholia, jota valmistetaan käymällä sokereita, ja sitä voidaan valmistaa useista kasvilajeista, kuten vehnästä, maissista, sokeriruo'osta, jopa oudoista kasveista, kuten kaktus. Yleensä etanolia voidaan tuottaa mittakaavassa käyttämällä useimmiten mitä tahansa kasveja, jotka sopivat parhaiten maan kasvuun. 

metanoli. Kilpa-auto- ja hiihtotiimit ovat käyttäneet metanolia vuosikymmeniä. Mutta miksi? No, sillä on korkeampi vastaava oktaaniluku (~113) kuin premium-kaasulla (~93), se tarjoaa paremmat puristussuhteet ja sytytyksen ajoituksen, se palaa paljon puhtaammin kuin bensiini ja se on yleensä kolmannes tavallisen bensiinin hinnasta. Ja miten teet tämän tavaran? Käyttämällä H2O:ta ja hiilidioksidia – eli vettä ja ilmaa, voit valmistaa tätä polttoainetta edullisesti missä tahansa. Itse asiassa metanolia voidaan luoda käyttämällä kierrätettyä hiilidioksidia maailman kasvavasta maakaasuteollisuudesta ja jopa kierrätetystä biomassasta (eli jätteestä syntyvä metsä-, maatalous- ja jopa kaupunkijäte). 

Amerikassa tuotetaan vuosittain tarpeeksi biomassaa metanolin tuottamiseen, jotta se kattaa puolet Yhdysvaltojen autoista kahdella dollarilla gallonalta verrattuna neljään tai viiteen bensiiniin. 

levät. Kummallista kyllä, erityisesti bakteerit syanobakteerit, voi käyttää tulevaa autoasi. Nämä bakteerit saavat ravintoa fotosynteesistä ja hiilidioksidista, pohjimmiltaan auringosta ja ilmasta, ja ne voidaan helposti muuttaa biopolttoaineeksi. Geenitekniikan avulla tutkijat toivovat jonain päivänä kasvattavansa valtavia määriä näitä bakteereja jättimäisissä ulkoaltaissa. Potkuri on se, että koska nämä bakteerit syövät hiilidioksidia, mitä enemmän ne kasvavat, sitä enemmän ne myös puhdistavat ympäristöämme. Tämä tarkoittaa, että tulevat bakteeriviljelijät voivat ansaita rahaa sekä myymällään biopolttoaineella että ilmakehästä imemällä hiilidioksidin määrällä.

Sähköautot ovat jo täällä ja ovat jo mahtavia

Sähköajoneuvoista tai sähköautoista on tullut osa popkulttuuria suurelta osin Elon Muskin ja hänen yrityksensä Tesla Motorsin ansiosta. Tesla Roadster ja erityisesti Model S ovat osoittaneet, että sähköautot eivät ole vain vihrein auto, jonka voit ostaa, vaan myös paras auto ajaa. Model S voitti vuoden 2013 "Motor Trend Car of the Year" - ja Automobile Magazine -lehden 2013 "Vuoden auto" -palkinnon. Yritys osoitti, että sähköautot voivat olla statussymboli sekä johtava autojen suunnittelu ja suunnittelu.

Mutta kaikki tämä Teslan perseen suuteleminen syrjään, todellisuus on, että Teslan ja muiden sähköautomallien viime vuosina komeilemasta painostuksesta huolimatta ne edustavat edelleen vain alle yhtä prosenttia maailmanlaajuisista automarkkinoista. Tämän hitaan kasvun taustalla on julkisen kokemuksen puute sähköautoilla ajamisesta, korkeammat sähköajoneuvojen komponentit ja valmistuskustannukset (siis kaiken kaikkiaan korkea hintalappu) ja latausinfrastruktuurin puute. Nämä haitat ovat merkittäviä, mutta ne eivät kestä kauan.

Auton valmistuskustannukset ja sähköakut romahtavat

2020-luvulle mennessä verkkoon tulee joukko teknologioita, jotka vähentävät ajoneuvojen, erityisesti sähköautojen, valmistuskustannuksia. Otetaan aluksi keskimääräinen autosi: noin kolme viidesosaa kaikesta liikkumisen polttoaineesta menee autoihin ja kaksi kolmasosaa siitä polttoaineesta käytetään auton painon voittamiseksi sen työntämiseksi eteenpäin. Siksi kaikki, mitä voimme tehdä autojen keventämiseksi, ei ainoastaan ​​tee niistä halvempia, vaan myös auttaa niitä käyttämään vähemmän polttoainetta (olipa se sitten kaasua tai sähköä).

Tässä on valmisteilla: 2020-luvun puoliväliin mennessä autonvalmistajat alkavat valmistaa kaikkia autoja hiilikuidusta, materiaalista, joka on valovuosia kevyempi ja vahvempi kuin alumiini. Nämä kevyemmät autot pystyvät käyttämään pienempiä moottoreita ja säilyttämään saman suorituskyvyn. Kevyemmät autot tekevät myös sähköakkujen käytöstä polttomoottoreiden sijaan kannattavampaa, koska nykyinen akkutekniikka pystyy toimimaan näissä kevyemmissä ajoneuvoissa jopa kaasukäyttöisissä autoissa.

Tässä ei tietenkään oteta huomioon odotettuja akkuteknologian edistysaskeleita, ja niitä tulee olemaan monia. Sähköajoneuvojen akkujen hinta, koko ja tallennuskapasiteetti ovat parantuneet salamannopeasti jo vuosia, ja verkkoon tulee jatkuvasti uusia tekniikoita niiden parantamiseksi. Esimerkiksi vuoteen 2020 mennessä näemme käyttöönoton grafeenipohjaiset superkondensaattorit. Nämä superkondensaattorit mahdollistavat sähköakkujen akut, jotka eivät ole vain kevyempiä ja ohuempia, vaan ne myös säilyttävät enemmän energiaa ja vapauttavat sen nopeammin. Tämä tarkoittaa, että autot ovat kevyempiä, halvempia ja kiihtyvät nopeammin. Vuoteen 2017 mennessä Teslan Gigafactory alkaa valmistaa sähköakkuja valtavassa mittakaavassa, mikä saattaa laskea sähköakkujen kustannuksia 30 prosenttia 2020.

Nämä hiilikuidun ja erittäin tehokkaan akkuteknologian käyttöön liittyvät innovaatiot tuovat sähköautojen kustannukset perinteisten polttomoottoriajoneuvojen tasolle ja lopulta paljon polttoajoneuvojen alapuolelle – kuten tulemme näkemään.

Maailman hallitukset ryhtyvät nopeuttamaan muutosta

Sähköautojen hintojen lasku ei välttämättä tarkoita sähköautojen myyntivoittoa. Ja se on ongelma, jos maailman hallitukset haluavat tosissaan välttää tulevan taloudellisen romahduksen (kuvattu vuonna osa kaksi). Siksi yksi parhaista taktiikoista, joita hallitukset voivat toteuttaa vähentääkseen kaasun kulutusta ja alentaakseen pumpun hintaa, on sähköautojen käyttöönoton edistäminen. Näin hallitukset voivat saada sen tapahtumaan:

Yksi suurimmista sähköautojen käyttöönoton esteistä on monien kuluttajien pelko, että mehu loppuu tien päällä kaukana latausasemasta. Tämän infrastruktuurin aukon korjaamiseksi hallitukset määräävät sähköajoneuvojen latausinfrastruktuurin asentamisen kaikille olemassa oleville huoltoasemille, jopa käyttämällä tukia joissakin tapauksissa prosessin nopeuttamiseksi. Sähköajoneuvojen valmistajat todennäköisesti osallistuvat tähän infrastruktuurin rakentamiseen, koska se edustaa uutta ja tuottoisaa tulovirtaa, joka voidaan varastaa olemassa olevilta öljy-yhtiöiltä.

Kunnat alkavat päivittää rakennussääntöjä, joiden mukaan kaikissa kodeissa on sähköautojen latauspisteet. Onneksi tämä on jo tapahtumassa: Kalifornia hyväksyi lain Kaikkiin uusiin pysäköintialueisiin ja asuntoihin on sisällytettävä sähköautojen latausinfrastruktuuri. Kiinassa Shenzhenin kaupunki hyväksyi lainsäädännön vaativat asuntojen ja asuntojen rakentajia rakentamaan latauspisteitä/asemia jokaiseen pysäköintipaikkaan. Samaan aikaan Japanissa on nyt enemmän pikalatauspisteitä (40,000 35,000) kuin huoltoasemia (XNUMX XNUMX). Toinen tämän infrastruktuuri-investoinnin etu on, että se tuo tuhansia uusia, ei-vietävä työpaikkoja jokaisessa sen käyttöön ottaneessa maassa.

Samaan aikaan hallitukset voivat myös suoraan kannustaa sähköautojen ostamista. Esimerkiksi Norja on yksi maailman suurimmista Teslan maahantuojista. Miksi? Koska Norjan hallitus tarjoaa sähköajoneuvojen omistajille ilmaisen pääsyn ruuhkattomille ajokaistoille (esim. linja-autokaistalle), ilmaisen julkisen pysäköinnin, maksuttomien teiden käytön, vapautetun vuosittaisen rekisteröintimaksun, vapautuksen tietyistä myyntiveroista ja tuloverovähennyksen. Joo, tiedän oikein! Vaikka Tesla Model S on luksusauto, nämä kannustimet tekevät Teslien ostamisesta melkein samanlaista kuin perinteisen auton omistaminen.

Muut hallitukset voivat helposti tarjota samanlaisia ​​kannustimia, joiden voimassaolo päättyy mieluiten sen jälkeen, kun sähköautot saavuttavat tietyn kynnyksen kansallisista autojen kokonaisomistuksista (kuten 40 prosenttia) siirtymisen nopeuttamiseksi. Ja kun sähköautot muodostavat lopulta suurimman osan yleisön ajoneuvokannasta, polttomoottoriautojen jäljellä oleviin omistajiin voidaan soveltaa lisää hiilidioksidiveroa kannustamaan heidän päivittämään sähköautoihinsa.

Tässä ympäristössä valtiot luonnollisesti tukisivat sähköajoneuvojen kehittämistä ja tuotantoa koskevaa tutkimusta. Jos asiat muuttuvat karvaiseksi ja äärimmäisempiä toimenpiteitä tarvitaan, hallitukset voivat myös velvoittaa autonvalmistajat siirtämään suuremman prosenttiosuuden tuotannostaan ​​sähköautoihin tai jopa vaatia vain sähköautojen tuotantoa. (Tällaiset toimeksiannot olivat hämmästyttävän tehokkaita toisen maailmansodan aikana.)

Kaikki nämä vaihtoehdot voisivat nopeuttaa siirtymistä polttoautoista sähköajoneuvoihin vuosikymmenillä, vähentää maailmanlaajuista riippuvuutta öljystä, luoda miljoonia uusia työpaikkoja ja säästää hallituksilta miljardeja dollareita (jotka muuten käytettäisiin raakaöljyn tuontiin), jotka voitaisiin sijoittaa muualle. .

Lisäkontekstin mukaan maailmassa on nykyään noin kaksi ja yli miljardi autoa. Autonvalmistajat tuottavat yleensä 100 miljoonaa autoa vuodessa, joten riippuen siitä, kuinka aggressiivisesti siirrymme sähköautoihin, kestäisi vain yhdestä kahteen vuosikymmentä vaihtaa tarpeeksi maailman autoja tulevaisuuden taloutemme elvyttämiseksi.

Puomi käänteen jälkeen

Kun sähköautot saavuttavat suuren yleisön omistuksessa kääntöpisteen, noin 15 prosenttia, sähköautojen kasvusta tulee pysäyttämätön. Sähköautot ovat paljon turvallisempia, maksavat paljon vähemmän huoltaa, ja 2020-luvun puoliväliin mennessä polttoaineen lisääminen maksaa paljon vähemmän kuin kaasukäyttöiset autot – riippumatta siitä, kuinka alhaiseksi kaasun hinta putoaa.

Samat tekniset edistysaskeleet ja valtion tuki johtavat samankaltaisiin sovelluksiin sähköautoissa, linja-autoissa ja lentokoneissa. Tämä tulee muuttamaan peliä.

Sitten yhtäkkiä kaikki tulee halvemmaksi

Mielenkiintoinen asia tapahtuu, kun ottaa ajoneuvot pois raakaöljyn kulutusyhtälöstä, kaikki tulee yhtäkkiä halvemmaksi. Ajattele sitä. Kuten näimme sisään osa kaksi, elintarvike-, keittiö- ja kotitaloustuotteet, lääkkeet ja lääkinnälliset laitteet, vaatteet, kauneustuotteet, rakennusmateriaalit, autonosat ja suuri osa lähes kaikesta muusta valmistetaan öljystä.

Kun suurin osa ajoneuvoista siirtyy sähköautoihin, raakaöljyn kysyntä romahtaa, mikä laskee raakaöljyn hintaa mukanaan. Tämä lasku merkitsee valtavia kustannussäästöjä tuotteiden valmistajille kaikilla aloilla, jotka käyttävät öljyä tuotantoprosesseissaan. Nämä säästöt siirtyvät lopulta keskivertokuluttajalle, mikä stimuloi kaikkia maailmantaloutta, jota korkeat kaasun hinnat pitävät.

Mikrovoimalaitokset syöttävät verkkoon

Toinen sähköauton omistamisen sivuetu on, että se voi toimia myös kätevänä varavirtalähteenä, jos lumimyrsky kaataa sähkölinjoja naapurustossasi. Liitä vain autosi kotiisi tai sähkölaitteisiin saadaksesi nopean lisävirran hätätilanteessa.

Jos talosi tai rakennuksesi on investoinut aurinkopaneeleihin ja älyverkkoyhteyteen, se voi ladata autosi, kun et tarvitse sitä ja syöttää sen sitten takaisin talosi, rakennuksesi tai yhdyskuntasi sähköverkkoon yöllä, mikä saattaa säästää energiaamme. energialaskua tai jopa ansaita sinulle hieman sivurahaa.

Mutta tiedätkö mitä, nyt hiipimme aurinkoenergian aiheeseen, ja suoraan sanottuna se ansaitsee oman keskustelunsa: Aurinkoenergia ja energia-internetin nousu: Energian tulevaisuus P4

FUTURE OF ENERGY -SARJAN LINKIT

Hiilienergian aikakauden hidas kuolema: Energian tulevaisuus P1.

Öljy! Uusiutuvan energian aikakauden laukaisin: Energian tulevaisuus P2

Aurinkoenergia ja energia-internetin nousu: Energian tulevaisuus P4

Uusiutuvat vs. torium- ja fuusioenergian yleismerkit: Energian tulevaisuus P5

Tulevaisuutemme energiarikkaassa maailmassa: Energian tulevaisuus P6