Ascesa dell'auto elettrica: Future of Energy P3

La tua auto: il suo impatto sul mondo in cui vivi sarà molto più grande di quanto ti aspetteresti. 

Se hai letto l'ultima parte oleosa di questa serie Future of Energy, avresti scommesso che questa terza puntata coprirebbe l'ascesa del solare come nuova forma di energia dominante nel mondo. Beh, ti sbagli solo leggermente: lo tratteremo quarta parte. Invece, abbiamo scelto di coprire prima i biocarburanti e le auto elettriche perché la maggior parte della flotta di trasporto mondiale (cioè automobili, camion, navi, aerei, monster truck, ecc.) funziona a gas ed è l'unica ragione per cui il petrolio greggio ha il mondo dal gola. Togli il gas dall'equazione e il mondo intero cambia.

Certo, allontanarsi dal gas (e presto anche dal motore a scoppio) è più facile a dirsi che a farsi. Ma se leggi fino alla deprimente fine di seconda parte, ricorderesti che la maggior parte dei governi mondiali non avrà molta scelta in materia. In poche parole, continuare a gestire un'economia da una fonte energetica sempre più volatile e scarsa, il petrolio greggio, diventerà economicamente e politicamente insostenibile tra il 2025 e il 2035. Fortunatamente, questa gigantesca transizione potrebbe essere più facile di quanto pensiamo.

Il vero affare dietro i biocarburanti

Le auto elettriche sono il futuro dei trasporti e lo esploreremo nella seconda metà di questo articolo. Ma con oltre un miliardo di auto in circolazione a livello globale, la sostituzione di quella flotta di veicoli con veicoli elettrici potrebbe richiedere da uno a due decenni. Non abbiamo quel tipo di tempo. Se il mondo vuole liberarsi della sua dipendenza dal petrolio, dovremo trovare altre fonti di carburante in grado di far funzionare i nostri attuali veicoli a combustione per un decennio circa, fino a quando l'elettricità non prenderà il sopravvento. È qui che entrano in gioco i biocarburanti.

Quando visiti la pompa, hai davvero solo la possibilità di fare il pieno di gas, gas migliore, gas premium o diesel. E questo è un problema per il tuo portafoglio: uno dei motivi per cui il petrolio è così costoso è che ha quasi il monopolio delle stazioni di servizio che le persone usano nella maggior parte del mondo. Non c'è concorrenza.

I biocarburanti, tuttavia, possono essere quella concorrenza. Immagina un futuro in cui vedrai etanolo, o un ibrido etanolo-gas, o persino opzioni di ricarica elettrica la prossima volta che guidi nella pompa. Quel futuro esiste già in Brasile. 

Il Brasile produce enormi quantità di etanolo dalla canna da zucchero. Quando i brasiliani vanno alla pompa, possono scegliere di fare il pieno di gas o etanolo o una varietà di altre miscele intermedie. Il risultato? Quasi completa indipendenza dal petrolio estero, prezzi del gas più bassi e un'economia in forte espansione per l'avvio: infatti, oltre 40 milioni di brasiliani sono passati alla classe media tra il 2003 e il 2011 quando l'industria dei biocarburanti del paese è decollata. 

"Ma aspetta", dici, "i biocarburanti hanno bisogno di auto a carburante flessibile per farli funzionare. Proprio come l'elettrico, ci vorrebbero decenni per sostituire le auto del mondo con auto a carburante flessibile.' In realtà, non proprio. Un piccolo sporco segreto all'interno dell'industria automobilistica è che praticamente tutte le auto costruite dal 1996 possono essere convertite in auto a carburante flessibile per un minimo di $ 150. Se sei interessato a convertire la tua auto, dai un'occhiata a questi link: prima ed seconda.

"Ma aspetta", dici ancora, "coltivare piante per produrre etanolo aumenterà il costo del cibo!" Contrariamente alla credenza pubblica (credenze formalmente condivise da chi scrive), l'etanolo non sostituisce la produzione alimentare. In effetti, il sottoprodotto della maggior parte della produzione di etanolo è il cibo. Ad esempio, gran parte del mais coltivato in America non viene affatto coltivato per l'uomo, viene coltivato per l'alimentazione degli animali. E uno dei migliori mangimi per animali è il "grano da distillatore", prodotto dal mais, ma prodotto prima attraverso il processo di fermentazione-distillazione: il sottoprodotto è (avete indovinato) etanolo E grano da distillatore.

Portare la scelta alla pompa di benzina

Non è necessariamente cibo contro carburante, può essere cibo e molto carburante. Quindi diamo una rapida occhiata ai diversi combustibili biologici e alternativi che vedremo arrivare sul mercato con una vendetta entro la metà degli anni 2020:

etanolo. L'etanolo è alcol, prodotto dalla fermentazione degli zuccheri, e può essere ottenuto da una varietà di specie vegetali come grano, mais, canna da zucchero e persino piante strane come un cactus. In generale, l'etanolo può essere prodotto su larga scala utilizzando quasi tutte le piante più adatte alla crescita di un paese. 

Metanolo. Le squadre di auto da corsa e di drag racing utilizzano il metanolo da decenni. Ma perché? Bene, ha un numero di ottano equivalente più alto (~113) rispetto al gas premium (~93), offre rapporti di compressione e tempi di accensione migliori, brucia molto più pulito della benzina e generalmente è un terzo del prezzo della benzina standard. E come si fa questa roba? Usando H2O e anidride carbonica, quindi acqua e aria, il che significa che puoi produrre questo carburante a buon mercato ovunque. In effetti, il metanolo può essere creato utilizzando anidride carbonica riciclata dalla crescente industria mondiale del gas naturale e persino con biomassa riciclata (cioè rifiuti generati da silvicoltura, agricoltura e persino rifiuti urbani). 

Ogni anno in America viene prodotta abbastanza biomassa per produrre abbastanza metanolo da coprire la metà delle auto negli Stati Uniti a due dollari al gallone, rispetto a quattro o cinque che usano la benzina. 

Alghe. Stranamente, i batteri, in particolare I cianobatteri, potrebbe alimentare la tua futura auto. Questi batteri si nutrono di fotosintesi e anidride carbonica, fondamentalmente sole e aria, e possono essere facilmente trasformati in biocarburanti. Con un po' di ingegneria genetica, gli scienziati sperano di coltivare un giorno enormi quantità di questi batteri in giganteschi tini all'aperto. Il kicker è che poiché questi batteri si nutrono di anidride carbonica, più crescono, più puliscono anche il nostro ambiente. Ciò significa che i futuri coltivatori di batteri possono guadagnare sia dalla quantità di biocarburante che vendono sia dalla quantità di anidride carbonica che viene risucchiata dall'atmosfera.

Le auto elettriche sono già qui e già fantastiche

I veicoli elettrici, o veicoli elettrici, sono diventati parte della cultura pop grazie in gran parte a Elon Musk e alla sua azienda, Tesla Motors. La Tesla Roadster, e la Model S in particolare, hanno dimostrato che i veicoli elettrici non sono solo l'auto più ecologica che puoi acquistare, ma anche la migliore da guidare, punto. La Model S ha vinto il "Motor Trend Car of the Year" nel 2013 e il "Car of the Year" della rivista Automobile Magazine nel 2013. L'azienda ha dimostrato che i veicoli elettrici possono essere uno status symbol, nonché un leader nell'ingegneria e nel design automobilistico.

Ma a parte tutto questo bacio in culo a Tesla, la realtà è che per tutta la stampa che Tesla e altri modelli di veicoli elettrici hanno comandato negli ultimi anni, rappresentano ancora solo meno dell'uno per cento del mercato automobilistico globale. Le ragioni alla base di questa crescita lenta includono la mancanza di esperienza pubblica nella guida di veicoli elettrici, componenti di veicoli elettrici e costi di produzione più elevati (quindi un prezzo complessivo elevato) e la mancanza di infrastrutture di ricarica. Questi inconvenienti sono sostanziali, ma non dureranno a lungo.

Il costo della produzione di automobili e delle batterie elettriche è destinato a crollare

Entro il 2020, tutta una serie di tecnologie sarà online per ridurre i costi di produzione dei veicoli, in particolare dei veicoli elettrici. Per iniziare, prendiamo la tua auto media: circa tre quinti di tutto il nostro carburante per la mobilità va alle auto e due terzi di quel carburante viene utilizzato per superare il peso dell'auto per spingerla in avanti. Ecco perché tutto ciò che possiamo fare per rendere le auto più leggere non solo le renderà più economiche, ma le aiuterà anche a utilizzare meno carburante (che si tratti di gas o elettricità).

Ecco cosa c'è in programma: entro la metà degli anni '2020, le case automobilistiche inizieranno a produrre tutte le auto in fibra di carbonio, un materiale anni luce più leggero e resistente dell'alluminio. Queste auto più leggere saranno in grado di funzionare con motori più piccoli e mantenere le stesse prestazioni. Le auto più leggere renderanno anche più praticabile l'uso delle batterie elettriche sui motori a combustione, poiché l'attuale tecnologia delle batterie sarà in grado di alimentare questi veicoli più leggeri fino alle auto a gas.

Ovviamente, questo non conta i progressi attesi nella tecnologia delle batterie, e ragazzi, ce ne saranno molti. Il costo, le dimensioni e la capacità di stoccaggio delle batterie dei veicoli elettrici sono migliorati in modo fulmineo da anni ormai e nuove tecnologie sono continuamente online per migliorarle. Ad esempio, entro il 2020 vedremo l'introduzione di supercondensatori a base di grafene. Questi supercondensatori consentiranno batterie EV che non solo sono più leggere e sottili, ma manterranno anche più energia e la rilasceranno più rapidamente. Ciò significa che le auto devono essere più leggere, più economiche e accelerare più velocemente. Nel frattempo, entro il 2017, la Gigafactory di Tesla inizierà a produrre batterie per veicoli elettrici su vasta scala, riducendo potenzialmente i costi delle batterie per veicoli elettrici di 30 percent di 2020.

Queste innovazioni nell'uso della fibra di carbonio e della tecnologia delle batterie ultra efficienti porteranno i costi dei veicoli elettrici alla pari con i tradizionali veicoli con motore a combustione e, alla fine, molto al di sotto dei veicoli a combustione, come stiamo per vedere.

I governi mondiali intervengono per accelerare la transizione

Il calo del prezzo dei veicoli elettrici non significherà necessariamente una manna d'oro nelle vendite di veicoli elettrici. E questo è un problema se i governi mondiali sono seriamente intenzionati a evitare il prossimo collasso economico (descritto in seconda parte). Ecco perché una delle migliori tattiche che i governi possono mettere in atto per abbassare il consumo di gas e ridurre il prezzo alla pompa è promuovere l'adozione dei veicoli elettrici. Ecco come i governi possono farlo accadere:

Uno dei maggiori ostacoli all'adozione di veicoli elettrici è il timore di molti consumatori di rimanere senza carica mentre sono in viaggio, lontano da una stazione di ricarica. Per affrontare questo buco infrastrutturale, i governi imporranno l'installazione di infrastrutture di ricarica per veicoli elettrici in tutte le stazioni di servizio esistenti, anche utilizzando sussidi in alcuni casi per accelerare il processo. I produttori di veicoli elettrici saranno probabilmente coinvolti in questa costruzione di infrastrutture, poiché rappresenta un nuovo e redditizio flusso di entrate che può essere rubato alle compagnie petrolifere esistenti.

I governi locali inizieranno ad aggiornare i regolamenti edilizi, imponendo che tutte le case abbiano prese di ricarica per veicoli elettrici. Fortunatamente, questo sta già accadendo: la California ha approvato una legge richiedendo che tutti i nuovi parcheggi e alloggi includano l'infrastruttura di ricarica dei veicoli elettrici. In Cina, la città di Shenzhen approvata legislazione richiedendo agli sviluppatori di appartamenti e condomini di costruire prese/stazioni di ricarica in ogni parcheggio. Nel frattempo, il Giappone ha ora più punti di ricarica rapida (40,000) che distributori di benzina (35,000). L'altro vantaggio di questo investimento infrastrutturale è che rappresenterà migliaia di nuovi posti di lavoro non esportabili in ogni paese che lo adotterà.

Nel frattempo, i governi possono anche incentivare direttamente l'acquisto di veicoli elettrici. La Norvegia, ad esempio, è uno dei maggiori importatori di Tesla al mondo. Come mai? Perché il governo norvegese offre ai proprietari di veicoli elettrici l'accesso gratuito a corsie di guida non congestionate (ad es. la corsia degli autobus), parcheggi pubblici gratuiti, uso gratuito delle strade a pedaggio, esenzione dalla tassa di registrazione annuale, esenzione da determinate imposte sulle vendite e detrazione dall'imposta sul reddito. Sì, lo so bene! Anche se la Tesla Model S è un'auto di lusso, questi incentivi rendono l'acquisto di Tesla quasi alla pari con il possesso di un'auto tradizionale.

Altri governi possono facilmente offrire incentivi simili, che scadono idealmente dopo che i veicoli elettrici hanno raggiunto una certa soglia di proprietà totale di un'auto nazionale (come il 40 percento) per accelerare la transizione. E dopo che i veicoli elettrici alla fine rappresentano la maggior parte della flotta di veicoli del pubblico, un'ulteriore tassa sul carbonio può essere applicata ai restanti proprietari di auto con motore a combustione per incoraggiare il loro aggiornamento a fine partita ai veicoli elettrici.

In questo ambiente, i governi fornirebbero naturalmente sussidi per la ricerca sull'avanzamento dei veicoli elettrici e sulla produzione di veicoli elettrici. Se le cose si complicano e sono necessarie misure più estreme, i governi possono anche imporre alle case automobilistiche di trasferire una percentuale più alta della loro produzione sui veicoli elettrici, o addirittura imporre la produzione esclusivamente di veicoli elettrici. (Tali mandati furono straordinariamente efficaci durante la seconda guerra mondiale.)

Tutte queste opzioni potrebbero accelerare di decenni il passaggio dai veicoli a combustione ai veicoli elettrici, riducendo la dipendenza mondiale dal petrolio, creando milioni di nuovi posti di lavoro e facendo risparmiare ai governi miliardi di dollari (che altrimenti verrebbero spesi per le importazioni di greggio) che potrebbero essere investiti altrove .

Per qualche ulteriore contesto, ci sono circa due o più di un miliardo di auto nel mondo oggi. Le case automobilistiche generalmente producono 100 milioni di auto ogni anno, quindi, a seconda di quanto aggressivamente perseguiamo il passaggio ai veicoli elettrici, ci vorrebbero solo da uno a due decenni per sostituire un numero sufficiente di auto del mondo per riaccendere la nostra economia futura.

Un boom dopo il punto di svolta

Una volta che i veicoli elettrici raggiungeranno un punto critico nella proprietà tra il pubblico in generale, circa il 15%, la crescita dei veicoli elettrici diventerà inarrestabile. I veicoli elettrici sono molto più sicuri, costano molto meno da mantenere e entro la metà degli anni '2020 costerà molto meno fare il pieno rispetto alle auto a gas, non importa quanto basso scenda il prezzo del gas.

Gli stessi progressi tecnologici e il supporto del governo porteranno ad applicazioni simili in camion, autobus e aerei elettrici. Questo cambierà il gioco.

Poi, all'improvviso, tutto diventa più economico

Una cosa interessante accade quando togli i veicoli dall'equazione del consumo di petrolio greggio, tutto diventa improvvisamente più economico. Pensaci. Come abbiamo visto seconda parte, cibo, prodotti per la cucina e per la casa, prodotti farmaceutici e apparecchiature mediche, abbigliamento, prodotti di bellezza, materiali da costruzione, parti di automobili e una grande percentuale di quasi tutto il resto sono tutti creati utilizzando petrolio.

Quando la maggior parte dei veicoli passerà ai veicoli elettrici, la domanda di greggio crollerà, portando con sé il prezzo del greggio. Tale calo significherà enormi risparmi sui costi per i produttori di prodotti in ogni settore che utilizza il petrolio nei loro processi di produzione. Questi risparmi alla fine verranno trasferiti al consumatore medio, stimolando qualsiasi economia mondiale che è stata colpita dagli alti prezzi del gas.

Le microcentrali alimentano la rete

Un altro vantaggio collaterale del possedere un veicolo elettrico è che può anche raddoppiare come una pratica fonte di alimentazione di riserva nel caso in cui una tempesta di neve dovesse abbattere le linee elettriche nel tuo quartiere. Basta collegare l'auto a casa o agli elettrodomestici per una rapida spinta di emergenza.

Se la tua casa o edificio ha investito in pannelli solari e connessione alla rete intelligente, può caricare la tua auto quando non ne hai bisogno e quindi reimmettere quell'energia nella tua casa, edificio o rete elettrica della comunità di notte, risparmiando potenzialmente sul nostro bolletta energetica o anche per farti guadagnare un po' di soldi.

Ma sai una cosa, ora ci stiamo insinuando nell'argomento dell'energia solare e, francamente, questo merita una conversazione molto personale: L'energia solare e l'ascesa di Internet dell'energia: il futuro dell'energia P4

COLLEGAMENTI FUTURE OF ENERGY SERIES

La lenta morte dell'era dell'energia del carbonio: Future of Energy P1.

Olio! L'innesco dell'era delle rinnovabili: Future of Energy P2

L'energia solare e l'ascesa di Internet dell'energia: il futuro dell'energia P4

Rinnovabili vs i caratteri jolly dell'energia di torio e fusione: Future of Energy P5

Il nostro futuro in un mondo ricco di energia: Future of Energy P6