Uppgangur rafbílsins: Future of Energy P3

Bíllinn þinn – áhrif hans á heiminn sem þú býrð í verða mun meiri en þú bjóst við. 

Ef þú lest síðasta olíukennda hluta þessarar Future of Energy seríu, hefðirðu veðjað á að þessi þriðja afborgun myndi ná yfir hækkun sólar sem nýja ríkjandi orkuform heimsins. Jæja, þú hefur aðeins rangt fyrir þér: við munum fjalla um það hluti fjórir. Þess í stað völdum við að ná fyrst yfir lífeldsneyti og rafbíla vegna þess að meirihluti flutningaflota heimsins (þ.e. bílar, vörubílar, skip, flugvélar, skrímslabílar, osfrv.) ganga fyrir gasi og það er öll ástæðan fyrir því að hráolía hefur heiminn hálsi. Taktu gas úr jöfnunni og allur heimurinn breytist.

Auðvitað er auðveldara sagt en gert að hverfa frá bensíni (og bráðum jafnvel brunavélinni). En ef þú lest þangað til niðurdrepandi endalok hluti tvö, þú myndir muna að flestar ríkisstjórnir heimsins munu ekki hafa mikið val í málinu. Einfaldlega sagt, að halda áfram að reka hagkerfi á sífellt sveiflukenndari og af skornum skammti orkugjafa - hráolíu - mun verða efnahagslega og pólitískt ósjálfbær á árunum 2025-2035. Sem betur fer gætu þessi risastóru umskipti verið auðveldari en við höldum.

Raunverulegur samningurinn á bak við lífeldsneyti

Rafbílar eru framtíð samgangna - og við ætlum að kanna þá framtíð í seinni hluta þessarar greinar. En með meira en einn milljarð bíla á veginum á heimsvísu gæti það tekið einn til tvo áratugi að skipta þessum bílaflota út fyrir rafbíla. Við höfum ekki svona tíma. Ef heimurinn ætlar að hætta olíufíkn sinni verðum við að finna aðra eldsneytisgjafa sem getur keyrt núverandi brunabíla okkar í áratuginn eða svo þar til rafmagn tekur við. Það er þar sem lífeldsneyti kemur inn.

Þegar þú heimsækir dæluna hefurðu í raun aðeins möguleika á að fylla á bensín, betra gas, úrvalsgas eða dísel. Og það er vandamál fyrir vasabókina þína - ein af ástæðunum fyrir því að olía er svo dýr er sú að hún hefur nánast einokun á bensínstöðvum sem fólk notar um allan heim. Það er engin samkeppni.

Lífeldsneyti getur hins vegar verið sú samkeppni. Ímyndaðu þér framtíð þar sem þú sérð etanól, eða etanól-gas blendingur, eða jafnvel rafhleðslumöguleika næst þegar þú keyrir inn í dæluna. Sú framtíð er þegar til staðar í Brasilíu. 

Brasilía framleiðir gríðarlegt magn af etanóli úr sykurreyr. Þegar Brasilíumenn fara í dæluna hafa þeir val um að fylla á gas eða etanól eða ýmsar aðrar blöndur á milli. Niðurstaðan? Nánast algjört sjálfstæði frá erlendri olíu, ódýrara gasverð og uppsveifla hagkerfi til að byrja með - í raun fluttu yfir 40 milljónir Brasilíumanna inn í millistéttina á milli 2003 og 2011 þegar lífeldsneytisiðnaður landsins tók við. 

„En bíddu,“ segir þú, „lífeldsneyti þarf flex-fuel bíla til að keyra það. Rétt eins og rafknúin tæki myndi það taka áratugi að skipta út bílum heimsins fyrir flex-fuel bíla.' Reyndar, eiginlega ekki. Lítið óhreint leyndarmál innan bílaiðnaðarins er að nánast öllum bílum sem smíðaðir eru síðan 1996 er hægt að breyta í sveigjanlega eldsneytisbíla fyrir allt að $150. Ef þú hefur áhuga á að breyta bílnum þínum skaltu skoða þessa tengla: einn og tvö.

"En bíddu," segir þú aftur, "ræktun plantna til að búa til etanól mun hækka matarkostnaðinn!" Andstætt því sem almenningur trúir (viðhorf sem þessi höfundur hefur formlega deilt), kemur etanól ekki í stað matvælaframleiðslu. Reyndar er aukaafurð flestrar etanólframleiðslu matvæli. Til dæmis er mikið af maís sem ræktað er í Ameríku alls ekki ræktað fyrir menn, það er ræktað til dýrafóðurs. Og eitt besta dýrafóðurið er „eimingarkorn“, gert úr maís, en framleitt fyrst í gegnum gerjun-eimingarferlið – aukaafurðin er (þú giskaðir á það) etanól OG eimingarkorn.

Koma með val til bensíndælunnar

Það er ekki endilega matur vs eldsneyti, það getur verið matur og fullt af eldsneyti. Svo við skulum líta fljótt á mismunandi lífræna og annars konar eldsneyti sem við munum sjá koma á markaðinn með hefnd um miðjan 2020:

Etanól. Etanól er alkóhól, búið til með því að gerja sykur, og er hægt að búa til úr ýmsum plöntutegundum eins og hveiti, maís, sykurreyr, jafnvel skrítnum plöntum eins og kaktus. Almennt er hægt að framleiða etanól í stærðargráðu með því að nota nánast hvaða plöntu sem hentar best fyrir land að vaxa. 

Metanól. Kappakstursbíla- og keppnislið hafa notað metanól í áratugi. En afhverju? Jæja, það hefur hærra samsvarandi oktaneinkunn (~113) en úrvalsgas (~93), býður upp á betri þjöppunarhlutföll og kveikjutíma, það brennur miklu hreinnar en bensín og það er almennt þriðjungur af verði venjulegs bensíns. Og hvernig gerir maður þetta dót? Með því að nota H2O og koltvísýring—svo vatn og loft, sem þýðir að þú getur búið til þetta eldsneyti ódýrt hvar sem er. Reyndar er hægt að búa til metanól með því að nota endurunnið koltvísýring frá vaxandi jarðgasiðnaði heimsins, og jafnvel með endurunnum lífmassa (þ.e. úrgangsmyndaðan skógrækt, landbúnað og jafnvel borgarúrgang). 

Nægur lífmassi er framleiddur á hverju ári í Ameríku til að framleiða nóg metanól til að þekja helming bíla í Bandaríkjunum á tvo dollara gallonið, samanborið við fjórir eða fimm sem nota bensín. 

Þörungar. Merkilegt nokk, bakteríur, sérstaklega Sýanóbakteríur, gæti knúið framtíðarbílinn þinn. Þessar bakteríur nærast á ljóstillífun og koltvísýringi, aðallega sól og lofti, og er auðvelt að umbreyta þeim í lífeldsneyti. Með smá erfðatækni vonast vísindamenn til að einn daginn rækti gríðarlegt magn af þessum bakteríum í risastórum útikerum. Árangurinn er sá að þar sem þessar bakteríur nærast af koltvísýringi, því meira sem þær vaxa, því meira hreinsa þær líka umhverfið okkar. Þetta þýðir að bakteríubændur í framtíðinni geta grætt peninga bæði á magni lífeldsneytis sem þeir selja og magni koltvísýrings sem sogar út úr andrúmsloftinu.

Rafbílar eru nú þegar hér og nú þegar frábærir

Rafbílar, eða rafbílar, eru orðnir hluti af poppmenningu að miklu leyti þökk sé Elon Musk og fyrirtæki hans, Tesla Motors. Tesla Roadster, og Model S sérstaklega, hafa sannað að rafbílar eru ekki bara grænasti bíllinn sem þú getur keypt, heldur líka besti bíllinn til að keyra, punktur. Model S vann 2013 „Motor Trend Car of the Year“ og Automobile Magazine 2013 „Bíll ársins“. Fyrirtækið sannaði að rafbílar geta verið stöðutákn, sem og leiðandi í bílaverkfræði og hönnun.

En allt þetta Tesla rass kyssar til hliðar, raunveruleikinn er sá að þrátt fyrir alla fjölmiðla sem Tesla og aðrar rafbílagerðir hafa stjórnað á undanförnum árum, eru þær samt aðeins minna en eitt prósent af alþjóðlegum bílamarkaði. Ástæðurnar á bak við þennan slaka vöxt eru meðal annars skortur á almennri reynslu af því að keyra rafbíla, hærri rafbílaíhluti og framleiðslukostnað (þar af leiðandi hátt verðmiði í heildina) og skortur á endurhleðslumannvirkjum. Þessir gallar eru verulegir, en þeir munu ekki endast lengi.

Kostnaður við bílaframleiðslu og rafhlöður á eftir að hrynja

Fyrir 2020 mun fjöldinn allur af tækni koma á netið til að draga úr kostnaði við framleiðslu farartækja, sérstaklega rafbíla. Til að byrja með skulum við taka meðalbílinn þinn: um það bil þrír fimmtu hlutar alls hreyfanleikaeldsneytis okkar fara í bíla og tveir þriðju hlutar þess eldsneytis eru notaðir til að sigrast á þyngd bílsins til að ýta honum áfram. Þess vegna mun allt sem við getum gert til að gera bíla léttari gera þá ekki aðeins ódýrari, það mun líka hjálpa þeim að nota minna eldsneyti (hvort sem það er gas eða rafmagn).

Hér er það sem er í pípunum: um miðjan 2020 munu bílaframleiðendur byrja að búa til alla bíla úr koltrefjum, efni sem er ljósárum léttara og sterkara en ál. Þessir léttari bílar munu geta keyrt á minni vélum og haldið sömu afköstum. Léttari bílar munu einnig gera notkun rafgeyma umfram brunahreyfla hagkvæmari, þar sem núverandi rafhlöðutækni mun geta knúið þessi léttari farartæki jafn langt og gasknúna bíla.

Auðvitað er þetta ekki talið með væntanlegum framförum í rafhlöðutækni, og það verða margar. Kostnaður, stærð og geymslugeta rafgeyma rafgeyma hefur batnað með leifturhröðum klemmu í mörg ár og ný tækni er sífellt að koma á netið til að bæta þær. Til dæmis, árið 2020, munum við sjá kynningu á ofurþéttar sem byggjast á grafeni. Þessir ofurþéttar munu leyfa rafhlöður rafgeyma sem eru ekki aðeins léttari og þynnri, heldur halda þeir einnig meiri orku og losa hana hraðar. Þetta þýðir að bílar verða léttari, ódýrari og hraðar. Á sama tíma, árið 2017, mun Gigafactory Tesla byrja að framleiða rafgeyma rafhlöður í gríðarlegum mæli, sem gæti hugsanlega lækkað kostnað rafgeyma rafgeyma um 30 prósent árið 2020.

Þessar nýjungar í notkun koltrefja og ofurhagkvæmrar rafhlöðutækni munu færa kostnað rafbíla á pari við hefðbundna ökutæki með brunahreyfli og að lokum langt undir brunabifreiðum — eins og við erum að fara að sjá.

Heimsstjórnir leggja fram til að flýta fyrir umskiptum

Lækkandi verð á rafbílum þýðir ekki endilega sölu á rafbílum. Og það er vandamál ef ríkisstjórnum heimsins er alvara með að forðast komandi efnahagshrun (útskýrt í hluti tvö). Þess vegna er ein besta aðferðin sem stjórnvöld geta innleitt til að lækka bensínnotkun og lækka verðið á dælunni að stuðla að innleiðingu rafbíla. Svona geta ríkisstjórnir látið það gerast:

Ein stærsta hindrunin fyrir notkun rafbíla er ótti margra neytenda við að verða uppiskroppa með safa á leiðinni, langt í burtu frá hleðslustöð. Til að bregðast við þessu gat í innviðum munu stjórnvöld kveða á um að rafhleðslumannvirki verði sett upp á öllum núverandi bensínstöðvum, jafnvel nota styrki í sumum tilfellum til að flýta fyrir ferlinu. EV framleiðendur munu líklega taka þátt í þessari uppbyggingu innviða, þar sem það táknar nýjan og ábatasama tekjustreymi sem hægt er að stela frá núverandi olíufyrirtækjum.

Sveitarstjórnir munu byrja að uppfæra byggingarsamþykktir sem kveða á um að öll heimili hafi rafhleðslustöðvar. Sem betur fer er þetta þegar að gerast: Kalifornía sett lög krefjast þess að öll ný bílastæði og húsnæði innihaldi rafhleðslumannvirki. Í Kína, borginni Shenzhen samþykkt löggjöf krefjast þess að framkvæmdaraðilar íbúða og íbúða byggi hleðslustöðvar/stöðvar inn á hvert bílastæði. Á sama tíma eru Japanir með fleiri hraðhleðslustöðvar (40,000) en bensínstöðvar (35,000). Hinn ávinningur þessarar innviðafjárfestingar er að hún mun tákna þúsundir nýrra, óútflutningshæfra starfa í hverju landi sem tekur hana upp.

Á sama tíma geta stjórnvöld einnig beint hvatningu til kaupa á rafbílum. Noregur er til dæmis einn stærsti Tesla-innflytjandi heims. Hvers vegna? Vegna þess að norska ríkið býður eigendum rafbíla ókeypis aðgang að óþröngum akreinum (td strætóakrein), ókeypis almenningsbílastæði, ókeypis notkun á tollvegum, niðurfellt árlegt skráningargjald, undanþágu frá ákveðnum sölusköttum og tekjuskattsfrádrátt. Já, ég veit það! Jafnvel þar sem Tesla Model S sé lúxusbíll, gera þessir hvatningar það að verkum að kaup Tesla eru næstum á pari við það að eiga hefðbundinn bíl.

Aðrar ríkisstjórnir geta auðveldlega boðið upp á svipaða hvata, helst að renna út eftir að rafbílar ná ákveðnum þröskuldi heildar bílaeignar á landsvísu (eins og 40 prósent) til að flýta fyrir umskiptum. Og eftir að rafbílar eru á endanum fulltrúar meirihluta bílaflota almennings, er hægt að leggja frekari kolefnisskatt á þá eigendur sem eftir eru af brunahreyfilbílum til að hvetja til uppfærslu þeirra í rafbíla seint í leik.

Í þessu umhverfi myndu stjórnvöld að sjálfsögðu veita styrki til rannsókna á framþróun rafbíla og framleiðslu rafbíla. Ef hlutirnir verða loðnir og öfgafyllri ráðstafanir eru nauðsynlegar, gætu stjórnvöld einnig falið bílaframleiðendum að færa hærra hlutfall af framleiðsluframleiðslu sinni yfir á rafbíla, eða jafnvel framleiðsla eingöngu rafbíla. (Slík umboð voru ótrúlega áhrifarík í seinni heimsstyrjöldinni.)

Allir þessir valkostir gætu hraðað umskiptum frá bruna yfir í rafbíla um áratugi, dregið úr olíufíkn um allan heim, skapað milljónir nýrra starfa og sparað stjórnvöldum milljarða dollara (sem annars væri varið í innflutning á hráolíu) sem hægt væri að fjárfesta annars staðar .

Fyrir eitthvað aukið samhengi eru um tveir og yfir einn milljarður bíla í heiminum í dag. Bílaframleiðendur framleiða að jafnaði 100 milljónir bíla á hverju ári, þannig að það fer eftir því hversu hart við förum yfir í rafbíla, það myndi ekki taka nema einn til tvo áratugi að skipta um nóg af bílum heimsins til að endurvekja framtíðarhagkerfi okkar.

Uppsveifla eftir veltipunktinn

Þegar rafbílar hafa náð tímapunkti í eignarhaldi meðal almennings, um það bil 15 prósent, verður vöxtur rafbíla óstöðvandi. Rafbílar eru mun öruggari, kosta mun minna í viðhaldi og um miðjan 2020 mun það kosta mun minna að eldsneyta miðað við bensínknúna bíla - sama hversu lágt verð á bensíni lækkar.

Sömu tækniframfarir og stuðningur stjórnvalda munu leiða til svipaðra nota í rafbílum, rútum og flugvélum. Þetta mun breyta leik.

Svo allt í einu verður allt ódýrara

Athyglisvert gerist þegar þú tekur farartæki út úr hráolíunotkunarjöfnunni, allt verður allt í einu ódýrara. Hugsa um það. Eins og við sáum inn hluti tvö, matvæli, eldhús- og heimilisvörur, lyf og lækningatæki, fatnaður, snyrtivörur, byggingarefni, bílavarahlutir og stór hluti af nánast öllu öðru, allt er búið til með jarðolíu.

Þegar meirihluti farartækja fer yfir í rafbíla mun eftirspurn eftir hráolíu hrynja og lækka verð á hráolíu með henni. Sú lækkun mun þýða mikinn kostnaðarsparnað fyrir vöruframleiðendur í öllum geirum sem nota jarðolíu í framleiðsluferlum sínum. Þessi sparnaður mun á endanum skila sér yfir á hinn almenna neytanda og örva hvaða hagkerfi heimsins sem var undir háu gasverði.

Örvirkjanir fæða inn á netið

Annar hliðarávinningur af því að eiga rafbíl er að hann getur einnig tvöfaldast sem handhægur varaaflgjafi ef snjóstormur myndi leggja niður raflínur í hverfinu þínu. Tengdu bílinn þinn einfaldlega við húsið þitt eða rafmagnstæki til að auka neyðarafl hratt.

Ef húsið þitt eða bygging hefur fjárfest í sólarrafhlöðum og snjallnettengingu, getur það hlaðið bílinn þinn þegar þú þarft þess ekki og fært þá orku aftur inn í húsið þitt, bygginguna eða raforkukerfi samfélagsins á kvöldin, sem gæti sparað á okkur orkureikning eða jafnvel að gera þér smá aukapening.

En þú veist hvað, nú erum við að læðast inn í umræðuefnið sólarorku, og satt að segja verðskuldar það sitt eigið samtal: Sólarorka og uppgangur orkunetsins: Framtíð orku P4

FUTURE OF ENERGY SERIES TENGLAR

Hægur dauði kolefnisorkutímabilsins: Framtíð orku P1.

Olía! Kveikjan að endurnýjanlega tímanum: Future of Energy P2

Sólarorka og uppgangur orkunetsins: Framtíð orku P4

Renewables vs Thorium and Fusion energy wildcards: Future of Energy P5

Framtíð okkar í orkuríkum heimi: Framtíð orku P6