Uspon električnog automobila: budućnost energije P3

Vaš automobil—njegov utjecaj na svijet u kojem živite bit će daleko veći nego što biste očekivali. 

Ako ste pročitali posljednji uljni dio ove serije Future of Energy, mogli biste se kladiti da će ovaj treći dio pokriti uspon solarne energije kao novog dominantnog oblika energije u svijetu. Pa, samo ste malo u krivu: mi ćemo to obraditi četvrti dio. Umjesto toga, odlučili smo prvo pokriti biogoriva i električne automobile jer većina svjetske transportne flote (tj. automobili, kamioni, brodovi, zrakoplovi, čudovišni kamioni, itd.) radi na plin i to je cijeli razlog zbog kojeg sirova nafta zauzima svijet grlo. Uklonite plin iz jednadžbe i cijeli svijet će se promijeniti.

Naravno, odmaknuti se od plina (a uskoro čak i motora s unutarnjim izgaranjem) lakše je reći nego učiniti. Ali ako čitate do depresivnog kraja drugi dio, sjetili biste se da većina svjetskih vlada neće imati puno izbora po tom pitanju. Jednostavno rečeno, nastavak vođenja gospodarstva na sve nestabilnijem i oskudnijem izvoru energije – sirovoj nafti – postat će ekonomski i politički neodrživ između 2025.-2035. Srećom, ova divovska tranzicija mogla bi biti lakša nego što mislimo.

Prava stvar iza biogoriva

Električni automobili budućnost su prijevoza—i tu ćemo budućnost istražiti u drugoj polovici ovog članka. Ali s više od jedne milijarde automobila na cestama diljem svijeta, zamjena tog voznog parka električnim vozilima mogla bi potrajati jedno do dva desetljeća. Nemamo toliko vremena. Ako svijet želi riješiti svoju ovisnost o nafti, morat ćemo pronaći druge izvore goriva koji mogu pokretati naša trenutna vozila s unutarnjim izgaranjem desetak godina dok električna ne preuzme primat. Tu na scenu dolaze biogoriva.

Kada posjetite crpku, zapravo imate samo opciju natočiti plin, bolji plin, premium plin ili dizel. I to je problem za vaš džeparac – jedan od razloga zašto je nafta tako skupa je to što ima gotovo monopol na benzinskim crpkama koje ljudi koriste u većem dijelu svijeta. Nema konkurencije.

Biogoriva, međutim, mogu biti ta konkurencija. Zamislite budućnost u kojoj ćete vidjeti etanol, ili hibrid etanol-plin, ili čak mogućnosti električnog punjenja sljedeći put kada se odvezete u pumpu. Ta budućnost već postoji u Brazilu. 

Brazil proizvodi goleme količine etanola iz šećerne trske. Kada Brazilci odu na pumpu, mogu birati hoće li natočiti plin ili etanol ili razne druge mješavine između. Rezultat? Gotovo potpuna neovisnost o stranoj nafti, nižim cijenama plina i rastućem gospodarstvu kao dodatak—zapravo, više od 40 milijuna Brazilaca prešlo je u srednju klasu između 2003. i 2011. kada je industrija biogoriva u zemlji krenula. 

'Ali čekajte', kažete, 'biogoriva trebaju automobile s fleksibilnim gorivom da ih pokreću. Baš kao i električni, bila bi potrebna desetljeća da se svjetski automobili zamijene automobilima s fleksibilnim gorivom.' Zapravo, ne baš. Prljava mala tajna unutar auto industrije je da se gotovo svi automobili proizvedeni od 1996. godine mogu pretvoriti u automobile s fleksibilnim gorivom za samo 150 dolara. Ako ste zainteresirani za preinaku svog automobila, pogledajte ove poveznice: jedan i dva.

'Ali čekajte', opet ćete reći, 'uzgoj biljaka za proizvodnju etanola će povećati cijenu hrane!' Suprotno javnom uvjerenju (uvjerenja koja formalno dijeli ovaj pisac), etanol ne istiskuje proizvodnju hrane. Zapravo, nusproizvod većine proizvodnje etanola je hrana. Na primjer, velik dio kukuruza koji se uzgaja u Americi uopće se ne uzgaja za ljude, uzgaja se za stočnu hranu. A jedna od najboljih stočnih namirnica je 'žitarice za destilatore', napravljene od kukuruza, ali prvo proizvedene kroz proces fermentacije-destilacije—nusproizvod je (pogađate) etanol I žitarice za destilatore.

Donošenje izbora za benzinsku pumpu

Nije nužno hrana naspram goriva, može biti hrana i puno goriva. Pa bacimo brzi pogled na različita biogoriva i alternativna goriva koja ćemo vidjeti kako se osvetnički pojavljuju na tržištu do sredine 2020-ih:

etanol. Etanol je alkohol, nastao fermentacijom šećera, a može se napraviti od raznih biljnih vrsta poput pšenice, kukuruza, šećerne trske, čak i čudnih biljaka poput kaktusa. Općenito, etanol se može proizvesti u velikim količinama korištenjem bilo koje biljke koja je najprikladnija za uzgoj u nekoj zemlji. 

metanol. Timovi za trkaće automobile i drag racing već desetljećima koriste metanol. Ali zašto? Pa, ima viši ekvivalentni oktanski broj (~113) od premium plina (~93), nudi bolje omjere kompresije i vrijeme paljenja, sagorijeva puno čišće od benzina i općenito je trećina cijene standardnog benzina. I kako napraviti ove stvari? Korištenjem H2O i ugljičnog dioksida—dakle vode i zraka, što znači da ovo gorivo možete proizvoditi jeftino bilo gdje. Zapravo, metanol se može stvoriti korištenjem recikliranog ugljičnog dioksida iz rastuće svjetske industrije prirodnog plina, pa čak i s recikliranom biomasom (tj. otpadom generiranim u šumarstvu, poljoprivredi, pa čak i gradskim otpadom). 

U Americi se svake godine proizvede dovoljno biomase da se proizvede dovoljno metanola da se pokrije polovica automobila u SAD-u po cijeni od dva dolara po galonu, u usporedbi s četiri ili pet za benzin. 

alge. Čudno, konkretno bakterije cijanobakterije, može pokretati vaš budući automobil. Ove bakterije hrane se fotosintezom i ugljičnim dioksidom, uglavnom suncem i zrakom, i mogu se lako pretvoriti u biogorivo. Uz malo genetskog inženjeringa, znanstvenici se nadaju da će jednog dana uzgojiti ogromne količine ovih bakterija u ogromnim vanjskim bačvama. Zanimljivo je to što se te bakterije hrane ugljičnim dioksidom, što više rastu, to više čiste i naš okoliš. To znači da budući uzgajivači bakterija mogu zaraditi i na količini biogoriva koje prodaju i na količini ugljičnog dioksida koju usisaju iz atmosfere.

Električni automobili su već ovdje i već su sjajni

Električna vozila, ili EV, postala su dio pop kulture velikim dijelom zahvaljujući Elonu Musku i njegovoj tvrtki Tesla Motors. Tesla Roadster, a posebno Model S, dokazali su da električna vozila nisu samo najzeleniji automobil koji možete kupiti, već i najbolji automobil za vožnju, točka. Model S osvojio je 2013. “Motor Trend Car of the Year” i Automobile Magazine 2013. “Automobil godine”. Tvrtka je dokazala da električna vozila mogu biti statusni simbol, kao i lider u automobilskom inženjerstvu i dizajnu.

Ali sve ovo Teslino ljubljenje guzica na stranu, stvarnost je da usprkos svim tiskovnim prilikama koje su Tesla i drugi modeli električnih vozila imali posljednjih godina, oni još uvijek predstavljaju samo manje od jedan posto globalnog tržišta automobila. Razlozi koji stoje iza ovog sporog rasta uključuju nedostatak javnog iskustva u vožnji električnih vozila, veće troškove komponenti električnih vozila i proizvodnih troškova (stoga i visoka cijena) te nedostatak infrastrukture za punjenje. Ovi nedostaci su značajni, ali neće dugo trajati.

Trošak proizvodnje automobila i električnih baterija prijeti krahu

Do 2020-ih godina čitav niz tehnologija pojavit će se na mreži kako bi se smanjili troškovi proizvodnje vozila, posebice električnih vozila. Za početak, uzmimo vaš prosječni automobil: oko tri petine cjelokupnog našeg goriva za mobilnost odlazi na automobile, a dvije trećine tog goriva koristi se za prevladavanje težine automobila kako bi ga gurnuli naprijed. Zato sve što možemo učiniti da automobile učinimo lakšima ne samo da će ih učiniti jeftinijima, već će im pomoći i da troše manje goriva (bilo plina ili struje).

Evo što je u pripremi: do sredine 2020-ih proizvođači automobila počet će izrađivati ​​sve automobile od karbonskih vlakana, materijala koji je svjetlosnim godinama lakši i jači od aluminija. Ovi lakši automobili moći će pokretati manje motore i zadržati iste performanse. Lakši automobili također će učiniti održivijim korištenje električnih baterija u odnosu na motore s unutarnjim izgaranjem, budući da će trenutna tehnologija baterija moći pokretati ova lakša vozila koliko i automobile na plin.

Naravno, to ne računajući očekivani napredak u tehnologiji baterija, a bit će ih mnogo. Cijena, veličina i kapacitet pohrane baterija za električna vozila već se godinama poboljšavaju munjevitom brzinom, a nove tehnologije stalno dolaze na mrežu kako bi ih poboljšale. Na primjer, do 2020. vidjet ćemo uvođenje superkondenzatora na bazi grafena. Ovi superkondenzatori omogućit će EV baterije koje ne samo da su lakše i tanje, već će također zadržati više energije i brže je otpuštati. To znači da su automobili lakši, jeftiniji i brže ubrzavaju. U međuvremenu, do 2017., Teslina Gigafactory počet će proizvoditi EV baterije u ogromnom opsegu, potencijalno smanjujući troškove EV baterija za 30 posto do 2020. godine.

Ove inovacije u korištenju ugljičnih vlakana i ultra-učinkovite tehnologije baterija dovest će troškove električnih vozila u rang s tradicionalnim vozilima s motorom s unutarnjim izgaranjem, a na kraju daleko ispod vozila s izgaranjem—kao što ćemo tek vidjeti.

Svjetske vlade uključuju se kako bi ubrzale prijelaz

Pad cijena električnih vozila neće nužno značiti bogatstvo prodaje električnih vozila. A to je problem ako svjetske vlade ozbiljno žele izbjeći nadolazeći ekonomski kolaps (opisano u drugi dio). Zato je jedna od najboljih taktika koje vlade mogu primijeniti kako bi smanjile potrošnju plina i cijene na crpkama promicanje usvajanja električnih vozila. Evo kako vlade to mogu učiniti:

Jedna od najvećih prepreka uvođenju EV-a je strah mnogih potrošača da će ostati bez soka dok su na putu, daleko od stanice za punjenje. Kako bi riješile ovu rupu u infrastrukturi, vlade će naložiti instaliranje infrastrukture za punjenje električnih vozila na svim postojećim benzinskim postajama, čak će koristiti subvencije u nekim slučajevima kako bi se ubrzao proces. Proizvođači električnih vozila vjerojatno će se uključiti u ovu izgradnju infrastrukture, jer predstavlja novi i unosan tok prihoda koji se može ukrasti od postojećih naftnih kompanija.

Lokalne vlasti počet će ažurirati građevinske podzakonske akte, nalažući da sve kuće imaju utičnice za punjenje električnih vozila. Srećom, to se već događa: Kalifornija prošao zakon zahtijevajući da sva nova parkirališta i stambene zgrade uključuju infrastrukturu za punjenje električnih vozila. U Kini, grad Shenzhen donesen zakon zahtijevajući od investitora stanova i stanova da ugrade punjačnice/stanice u svako parkirno mjesto. U međuvremenu, Japan sada ima više stanica za brzo punjenje (40,000) nego benzinskih postaja (35,000). Druga prednost ove investicije u infrastrukturu je ta što će predstavljati tisuće novih radnih mjesta koja se ne mogu izvoziti u svakoj zemlji koja je usvoji.

U međuvremenu, vlade također mogu izravno poticati kupnju električnih vozila. Norveška je, primjerice, jedan od najvećih svjetskih uvoznika Tesle. Zašto? Zato što norveška vlada vlasnicima električnih vozila nudi besplatan pristup nezakrčenim voznim trakama (npr. traci za autobuse), besplatno javno parkiranje, besplatno korištenje cesta s naplatom cestarine, oslobođenje od godišnje registracije, izuzeće od određenih poreza na promet i odbitak poreza na dohodak. Da, točno znam! Iako je Tesla Model S luksuzni automobil, ovi poticaji čine kupnju Tesla gotovo jednakom kao posjedovanje tradicionalnog automobila.

Druge vlade mogu lako ponuditi slične poticaje, idealno isteći nakon što električna vozila dostignu određeni prag ukupnog nacionalnog vlasništva automobila (primjerice 40 posto) kako bi se ubrzao prijelaz. A nakon što električna vozila konačno predstavljaju većinu javnog voznog parka, daljnji porez na ugljik može se primijeniti na preostale vlasnike automobila s motorom s unutarnjim izgaranjem kako bi se potaknula njihova kasna nadogradnja na električna vozila.

U ovakvom okruženju, vlade bi prirodno davale subvencije za istraživanje napretka i proizvodnje električnih vozila. Ako stvari postanu dlakave i budu potrebne ekstremnije mjere, vlade također mogu naložiti proizvođačima automobila da prebace veći postotak svoje proizvodnje na električna vozila ili čak naložiti proizvodnju samo za električna vozila. (Takvi mandati bili su nevjerojatno učinkoviti tijekom Drugog svjetskog rata.)

Sve ove opcije mogle bi ubrzati prijelaz s izgaranja na električna vozila za desetljeća, smanjujući svjetsku ovisnost o nafti, stvarajući milijune novih radnih mjesta i uštedjevši vladama milijarde dolara (koji bi inače bili potrošeni na uvoz sirove nafte) koji bi se mogli uložiti drugdje .

Za dodatni kontekst, danas u svijetu postoji oko dvije ili više od jedne milijarde automobila. Proizvođači automobila općenito proizvedu 100 milijuna automobila svake godine, pa će, ovisno o tome koliko agresivno težimo prijelazu na električna vozila, biti potrebno samo jedno do dva desetljeća da se zamijeni dovoljan broj svjetskih automobila da se ponovno pokrene naše buduće gospodarstvo.

Bum nakon prekretnice

Jednom kada električna vozila dosegnu prekretnicu u vlasništvu javnosti, otprilike 15 posto, rast električnih vozila postat će nezaustavljiv. Električna vozila su daleko sigurnija, koštaju daleko manje za održavanje, a do sredine 2020-ih koštat će mnogo manje goriva u usporedbi s automobilima na plin – bez obzira na to koliko nisko pada cijena plina.

Isti tehnološki napredak i državna potpora dovest će do sličnih primjena u električnim kamionima, autobusima i zrakoplovima. Ovo će promijeniti igru.

Onda odjednom sve pojeftini

Zanimljiva stvar se događa kada vozila izbacite iz jednadžbe potrošnje sirove nafte, sve odjednom pojeftini. Razmisli o tome. Kao što smo vidjeli u drugi dio, hrana, kuhinjski i kućanski proizvodi, farmaceutski proizvodi i medicinska oprema, odjeća, kozmetički proizvodi, građevinski materijali, dijelovi automobila i veliki postotak gotovo svega ostalog, svi su stvoreni korištenjem nafte.

Kada većina vozila prijeđe na električna vozila, potražnja za sirovom naftom će pasti, što će sa sobom povući i cijenu sirove nafte. Taj će pad značiti velike uštede troškova za proizvođače proizvoda u svim sektorima koji koriste naftu u svojim proizvodnim procesima. Ove uštede će se na kraju prenijeti na prosječnog potrošača, stimulirajući svako svjetsko gospodarstvo koje je bilo pogođeno visokim cijenama plina.

Mikroelektrane se napajaju u mrežu

Još jedna sporedna prednost posjedovanja EV-a je ta što može poslužiti i kao praktičan izvor rezervne energije ako snježna oluja ikada sruši dalekovode u vašem susjedstvu. Jednostavno povežite svoj automobil s kućom ili električnim uređajima za brzo povećanje napajanja u nuždi.

Ako je vaša kuća ili zgrada uložila u solarne panele i pametnu mrežnu vezu, može napuniti vaš automobil kada vam ne treba i zatim vratiti tu energiju natrag u vašu kuću, zgradu ili elektroenergetsku mrežu u zajednici noću, potencijalno štedeći na našem račun za energiju ili vam čak zaraditi nešto sporednog novca.

Ali znate što, sada se uvlačimo u temu solarne energije, i iskreno, to zaslužuje poseban razgovor: Solarna energija i uspon energetskog interneta: budućnost energije P4

BUDUĆNOST LINKOVA ENERGETSKOG SERIJA

Lagana smrt ere ugljične energije: budućnost energije P1.

Ulje! Okidač za eru obnovljivih izvora energije: budućnost energije P2

Solarna energija i uspon energetskog interneta: budućnost energije P4

Obnovljivi izvori energije u odnosu na zamjenske znakove za energiju torija i fuzije: budućnost energije P5

Naša budućnost u svijetu koji obiluje energijom: Budućnost energije P6