Auge do coche eléctrico: Futuro da Enerxía P3

O teu coche: o seu impacto no mundo no que vives será moito maior do que esperarías. 

Se leches a última parte oleosa desta serie Future of Energy, apostarías que esta terceira entrega cubriría o ascenso da solar como a nova forma dominante de enerxía do mundo. Ben, estás un pouco equivocado: cubrirémolo cuarta parte. En cambio, optamos por cubrir primeiro os biocombustibles e os coches eléctricos porque a maioría da flota mundial de transporte (é dicir, coches, camións, barcos, avións, camións monstruo, etc.) funciona con gasolina e esa é a razón pola que o petróleo cru ten o mundo. gorxa. Elimina o gas da ecuación e todo o mundo cambia.

Por suposto, afastarse do gas (e pronto mesmo do motor de combustión) é máis fácil dicir que facelo. Pero se le ata o final deprimente parte dous, lembrarías que a maioría dos gobernos mundiais non terán moita opción ao respecto. En pocas palabras, seguir executando unha economía cunha fonte de enerxía cada vez máis volátil e escasa, o petróleo cru, converterase en insostible económica e políticamente entre 2025 e 2035. Afortunadamente, esta transición xigante podería ser máis fácil do que pensamos.

O verdadeiro negocio detrás dos biocombustibles

Os coches eléctricos son o futuro do transporte, e imos explorar ese futuro na segunda metade deste artigo. Pero con máis de mil millóns de coches na estrada en todo o mundo, substituír esa flota de vehículos por vehículos eléctricos podería levar unha ou dúas décadas. Non temos ese tempo. Se o mundo vai abandonar a súa adicción ao petróleo, teremos que atopar outras fontes de combustible que poidan facer funcionar os nosos vehículos de combustión actuais durante unha década aproximadamente ata que a eléctrica se faga cargo. Aí entran os biocombustibles.

Cando visitas a bomba, só tes a opción de encher gasolina, gasolina mellor, gasolina premium ou diésel. E ese é un problema para o teu peto: unha das razóns polas que o petróleo é tan caro é que ten un case monopolio sobre as gasolineiras que a xente usa na maior parte do mundo. Non hai competencia.

Os biocombustibles, con todo, poden ser esa competencia. Imaxina un futuro no que vexas etanol, ou un híbrido etanol-gas, ou mesmo opcións de carga eléctrica a próxima vez que conduzas á bomba. Ese futuro xa existe en Brasil. 

Brasil produce cantidades masivas de etanol a partir da cana de azucre. Cando os brasileiros van á bomba, poden escoller entre encher gas ou etanol ou unha variedade de outras mesturas no medio. O resultado? Independencia case total do petróleo estranxeiro, prezos máis baratos do gas e unha economía en auxe, de feito, máis de 40 millóns de brasileiros pasaron á clase media entre 2003 e 2011 cando despegou a industria dos biocombustibles do país. 

"Pero espera", dis, "os biocombustibles necesitan coches de combustible flexible para facelos funcionar. Do mesmo xeito que os eléctricos, levarían décadas substituír os coches do mundo por coches de combustible flexible». En realidade, non realmente. Un pequeno segredo sucio dentro da industria do automóbil é que practicamente todos os coches construídos desde 1996 poden converterse en coches de combustible flexible por tan só 150 dólares. Se estás interesado en converter o teu coche, consulta estas ligazóns: un dous.

"Pero espera", dis de novo, "crecer plantas para facer etanol aumentará o custo dos alimentos!" Ao contrario da crenza pública (crenzas compartidas formalmente por este escritor), o etanol non despraza a produción de alimentos. De feito, o subproduto da maior parte da produción de etanol é o alimento. Por exemplo, gran parte do millo que se cultiva en América non se cultiva en absoluto para os humanos, senón que se cultiva para alimentación animal. E un dos mellores alimentos para animais é o "gran de destilación", feito a partir de millo, pero que se produce primeiro mediante o proceso de fermentación-destilación; o subproduto é (xa o adiviñaches) o etanol E os grans de destilación.

Traendo elección á bomba de gas

Non é necesariamente comida contra combustible, pode ser comida e moito combustible. Entón, imos dar unha rápida ollada aos diferentes biocombustíbeis e combustibles alternativos que veremos chegar ao mercado con vinganza a mediados da década de 2020:

Etanol. O etanol é alcohol, elaborado mediante a fermentación de azucres, e pódese facer a partir dunha variedade de especies vexetais como o trigo, o millo, a cana de azucre e incluso plantas estrañas como un cacto. Xeralmente, o etanol pódese producir a escala usando a maioría das plantas que sexan máis adecuadas para o cultivo dun país. 

Metanol. Os equipos de carreiras de automóbiles e de carreiras de resistencia levan décadas usando metanol. Pero por qué? Ben, ten un índice de octano equivalente máis alto (~113) que o gas premium (~93), ofrece mellores relacións de compresión e tempo de ignición, queima moito máis limpo que a gasolina e, en xeral, é un terzo do prezo da gasolina estándar. E como fas estas cousas? Usando H2O e dióxido de carbono, é dicir, auga e aire, o que significa que podes fabricar este combustible de forma barata en calquera lugar. De feito, o metanol pódese crear utilizando dióxido de carbono reciclado procedente da crecente industria do gas natural do mundo, e mesmo con biomasa reciclada (é dicir, residuos xerados forestais, agrícolas e mesmo residuos urbanos). 

En Estados Unidos prodúcese biomasa suficiente cada ano para producir metanol suficiente para cubrir a metade dos coches dos Estados Unidos a dous dólares o galón, en comparación con catro ou cinco que usan gasolina. 

Algas. Curiosamente, as bacterias, en concreto Cianobacterias, pode alimentar o teu futuro coche. Estas bacterias aliméntanse da fotosíntese e do dióxido de carbono, basicamente do sol e do aire, e pódense transformar facilmente en biocombustible. Cun pouco de enxeñería xenética, os científicos esperan algún día cultivar cantidades masivas destas bacterias en cubas xigantes ao aire libre. O peor é que, dado que estas bacterias se alimentan de dióxido de carbono, canto máis medran, máis limpan tamén o noso medio ambiente. Isto significa que os futuros agricultores de bacterias poden gañar cartos coa cantidade de biocombustible que venden e coa cantidade de dióxido de carbono que aspira a atmosfera.

Os coches eléctricos xa están aquí e xa fantásticos

Os vehículos eléctricos, ou vehículos eléctricos, pasaron a formar parte da cultura pop grazas en gran parte a Elon Musk e á súa empresa, Tesla Motors. O Tesla Roadster, e o Model S en particular, demostraron que os vehículos eléctricos non son só o coche máis ecolóxico que podes mercar, senón tamén o mellor para conducir. O Model S gañou o "Coche do Ano de Motor Trend" en 2013 e o "Coche do Ano de 2013" da revista Automobile. A compañía demostrou que os vehículos eléctricos poden ser un símbolo de status, así como un líder en enxeñaría e deseño automoción.

Pero todos estes bicos de Tesla a un lado, a realidade é que para toda a prensa que Tesla e outros modelos EV mandaron nos últimos anos, aínda só representan menos do un por cento do mercado mundial de automóbiles. As razóns detrás deste lento crecemento inclúen a falta de experiencia pública na condución de vehículos eléctricos, os custos de fabricación e compoñentes máis elevados de vehículos eléctricos (polo tanto, un alto prezo en xeral) e a falta de infraestrutura de recarga. Estes inconvenientes son substanciais, pero non durarán moito.

O custo da fabricación de coches e as baterías eléctricas están a fallar

Na década de 2020, toda unha serie de tecnoloxías estarán en liña para reducir os custos de fabricación de vehículos, especialmente de vehículos eléctricos. Para comezar, tomemos o teu coche medio: preto de tres quintas partes de todo o noso combustible de mobilidade vai para os coches e dous terzos dese combustible úsanse para superar o peso do coche e impulsalo cara adiante. É por iso que calquera cousa que poidamos facer para que os coches sexan máis lixeiros non só os fará máis baratos, senón que tamén lles axudará a utilizar menos combustible (xa sexa gas ou electricidade).

Aquí está o que está en proceso: a mediados da década de 2020, os fabricantes de coches comezarán a fabricar todos os coches con fibra de carbono, un material que é anos luz máis lixeiro e máis resistente que o aluminio. Estes coches máis lixeiros poderán funcionar con motores máis pequenos e manter o mesmo rendemento. Os coches máis lixeiros tamén farán que o uso de baterías eléctricas sobre os motores de combustión sexa máis viable, xa que a tecnoloxía actual de baterías poderá alimentar estes vehículos máis lixeiros ata os coches de gasolina.

Por suposto, isto non está contando os avances esperados na tecnoloxía da batería, e haberá moitos. O custo, o tamaño e a capacidade de almacenamento das baterías de vehículos eléctricos melloraron a un ritmo vertixinoso desde hai anos e as novas tecnoloxías están a estar en liña todo o tempo para melloralas. Por exemplo, para 2020, veremos a introdución de supercondensadores baseados en grafeno. Estes supercondensadores permitirán que as baterías de vehículos eléctricos non só sexan máis lixeiras e delgadas, senón que tamén reterrán máis enerxía e a liberarán máis rápido. Isto significa que os coches son máis lixeiros, máis baratos e aceleran máis rápido. Mentres tanto, para 2017, a Gigafactory de Tesla comezará a producir baterías de vehículos eléctricos a enorme escala, o que pode reducir os custos das baterías de vehículos eléctricos. 30 por cento para 2020.

Estas innovacións no uso de fibra de carbono e tecnoloxía de batería ultraeficiente farán que os custos dos vehículos eléctricos sexan parecidos aos dos vehículos con motor de combustión tradicionais e, finalmente, moi por debaixo dos vehículos de combustión, como estamos a piques de ver.

Os gobernos mundiais intervén para acelerar a transición

A baixada do prezo dos vehículos eléctricos non significará necesariamente unha bonanza de vendas de vehículos eléctricos. E ese é un problema se os gobernos mundiais se toman en serio evitar o próximo colapso económico (descrito en parte dous). É por iso que unha das mellores tácticas que os gobernos poden implementar para reducir o consumo de gas e reducir o prezo na bomba é promover a adopción de vehículos eléctricos. Así é como os gobernos poden facer que isto suceda:

Un dos maiores obstáculos para a adopción dos vehículos eléctricos é o medo de moitos consumidores a quedarse sen zume mentres están na estrada, lonxe dunha estación de carga. Para abordar este buraco de infraestrutura, os gobernos obrigarán a que se instale infraestrutura de recarga de vehículos eléctricos en todas as gasolineiras existentes, incluso utilizando subvencións nalgúns casos para acelerar o proceso. É probable que os fabricantes de vehículos eléctricos se impliquen nesta construción de infraestruturas, xa que representa un fluxo de ingresos novo e lucrativo que se pode roubar ás petroleiras existentes.

Os gobernos locais comezarán a actualizar os estatutos dos edificios, obrigando a que todas as vivendas teñan puntos de carga de vehículos eléctricos. Por sorte, isto xa está a suceder: California aprobou unha lei esixindo que todos os novos aparcamentos e vivendas inclúan infraestrutura de carga de vehículos eléctricos. Na China, a cidade de Shenzhen aprobouse a lexislación esixindo que os promotores de apartamentos e condominios constrúan puntos/estación de carga en cada praza de aparcamento. Mentres tanto, Xapón ten agora máis puntos de carga rápida (40,000) que as gasolineiras (35,000). O outro beneficio deste investimento en infraestruturas é que representará miles de novos postos de traballo non exportables en todos os países que o adopten.

Mentres tanto, os gobernos tamén poden incentivar directamente a compra de vehículos eléctricos. Noruega, por exemplo, é un dos maiores importadores de Tesla do mundo. Por que? Porque o goberno noruegués ofrece aos propietarios de vehículos eléctricos acceso gratuíto a carrís de circulación non congestionados (por exemplo, o carril dos autobuses), aparcamento público gratuíto, uso gratuíto das estradas de peaxe, exención da taxa de rexistro anual, exención de determinados impostos sobre vendas e dedución do imposto sobre a renda. Si, sei ben! Aínda que o Tesla Model S é un coche de luxo, estes incentivos fan que comprar Tesla sexa case á par que ter un coche tradicional.

Outros gobernos poden ofrecer facilmente incentivos similares, idealmente caducan despois de que os vehículos eléctricos alcancen un certo limiar de propiedade total de vehículos nacionais (como o 40 por cento) para acelerar a transición. E despois de que os vehículos eléctricos representen finalmente a maioría da flota de vehículos do público, pódese aplicar un imposto adicional sobre o carbono aos restantes propietarios de coches con motor de combustión para fomentar a súa actualización tardía aos vehículos eléctricos.

Neste ambiente, os gobernos proporcionarían naturalmente subvencións para a investigación sobre o avance e a produción de vehículos eléctricos. Se as cousas se complican e son necesarias medidas máis extremas, os gobernos tamén poden obrigar aos fabricantes de automóbiles a trasladar unha porcentaxe máis elevada da súa produción aos vehículos eléctricos, ou incluso esixir a produción só de vehículos eléctricos. (Tales mandatos foron sorprendentemente eficaces durante a Segunda Guerra Mundial).

Todas estas opcións poderían acelerar a transición dos vehículos de combustión aos vehículos eléctricos durante décadas, reducindo a dependencia mundial do petróleo, creando millóns de novos postos de traballo e aforrando aos gobernos miles de millóns de dólares (que doutro xeito se gastarían en importacións de cru) que se poderían investir noutros lugares. .

Para algún contexto adicional, hai preto de dous ou máis de mil millóns de coches no mundo hoxe. Os fabricantes de automóbiles producen xeralmente 100 millóns de coches ao ano, polo que, dependendo da agresividade con que persigamos a transición aos vehículos eléctricos, só levaría unha ou dúas décadas substituír o suficiente dos coches do mundo para reactivar a nosa economía futura.

Un boom despois do punto de inflexión

Unha vez que os vehículos eléctricos alcancen un punto de inflexión na propiedade entre o público en xeral, aproximadamente o 15 por cento, o crecemento dos vehículos eléctricos farase imparable. Os vehículos eléctricos son moito máis seguros, custan moito menos de manter e a mediados da década de 2020 custarán moito menos combustible en comparación cos coches que funcionan a gasolina, por moi baixo que caia o prezo da gasolina.

Os mesmos avances tecnolóxicos e o apoio do goberno levarán a aplicacións similares en camións, autobuses e avións eléctricos. Isto cambiará o xogo.

Entón, de súpeto, todo se fai máis barato

Sucede algo interesante cando sacas vehículos da ecuación do consumo de cru, de súpeto todo se fai máis barato. Pénsao. Como vimos en parte dous, alimentos, produtos de cociña e domésticos, produtos farmacéuticos e equipos médicos, roupa, produtos de beleza, materiais de construción, pezas de automóbiles e unha gran porcentaxe de case todo o demais, son creados a partir do petróleo.

Cando a maioría dos vehículos transición aos vehículos eléctricos, a demanda de cru colapsarase, baixando consigo o prezo do cru. Ese descenso suporá un enorme aforro de custos para os fabricantes de produtos de todos os sectores que usan petróleo nos seus procesos de produción. Este aforro pasará finalmente ao consumidor medio, estimulando calquera economía mundial que se vese afectada polos altos prezos do gas.

As microcentrais alimentan a rede

Outro beneficio secundario de ter un vehículo eléctrico é que tamén pode ser unha fonte útil de enerxía de reserva se unha tormenta de neve derrube as liñas eléctricas do teu barrio. Só tes que conectar o teu coche á túa casa ou aos electrodomésticos para aumentar rapidamente a enerxía de emerxencia.

Se a túa casa ou edificio investiu en paneis solares e conexión á rede intelixente, pode cargar o teu coche cando non o necesites e despois alimentar esa enerxía á túa casa, edificio ou rede eléctrica comunitaria pola noite, o que pode aforrar no noso factura de enerxía ou incluso facerche un pouco de diñeiro adicional.

Pero xa sabes que, agora estamos metidos no tema da enerxía solar e, francamente, merece a súa propia conversación: A enerxía solar e o auxe da enerxía en internet: o futuro da enerxía P4

FUTURO DAS ENLACES DA SERIE ENERXÉTICA

A morte lenta da era da enerxía do carbono: o futuro da enerxía P1.

Aceite! O detonante da era renovable: o futuro da enerxía P2

A enerxía solar e o auxe da enerxía en internet: o futuro da enerxía P4

Renovables fronte aos comodíns de enerxía de torio e fusión: o futuro da enerxía P5

O noso futuro nun mundo enerxético abundante: Futuro da Enerxía P6