Elektromobilio kilimas: energetikos ateitis P3

Jūsų automobilis – jo poveikis pasauliui, kuriame gyvenate, bus daug didesnis, nei tikitės. 

Jei skaitytumėte paskutinę riebiąją šios „Future of Energy“ serijos dalį, galėtumėte lažintis, kad ši trečioji dalis apims saulės, kaip naujos dominuojančios energijos formos, atsiradimą pasaulyje. Na, jūs tik šiek tiek klystate: mes tai aptarsime ketvirta dalis. Vietoj to, pirmiausia nusprendėme aprėpti biokurą ir elektromobilius, nes didžioji dalis pasaulio transporto parko (ty automobiliai, sunkvežimiai, laivai, lėktuvai, sunkvežimiai monstrai ir tt) yra varomi dujomis, ir tai yra priežastis, dėl kurios žalios naftos pasaulyje yra gerklės. Pašalinkite dujas iš lygties ir visas pasaulis pasikeis.

Žinoma, atsisakyti dujų (o netrukus net ir vidaus degimo variklio) lengviau pasakyti nei padaryti. Bet jei skaitėte iki slegiančios pabaigos antra dalis, prisimintumėte, kad dauguma pasaulio vyriausybių šiuo klausimu neturės daug pasirinkimo. Paprasčiau tariant, 2025–2035 m. ir toliau valdant ekonomiką, naudojamą vis nestabilesniu ir retesniu energijos šaltiniu – žalios naftos, jis taps ekonomiškai ir politiškai netvarus. Laimei, šis milžiniškas perėjimas gali būti lengvesnis, nei manome.

Tikrasis biokuro reikalas

Elektriniai automobiliai yra transporto ateitis, ir mes išnagrinėsime šią ateitį antroje šio straipsnio pusėje. Tačiau visame pasaulyje keliuose važinėjant daugiau nei milijardui automobilių, šio transporto priemonių parko pakeitimas elektrinėmis transporto priemonėmis gali užtrukti nuo vieno iki dviejų dešimtmečių. Mes neturime tokio laiko. Jei pasaulis ketina atsikratyti priklausomybės nuo naftos, turėsime rasti kitų degalų šaltinių, kurie galėtų naudoti mūsų dabartines vidaus degimo transporto priemones maždaug dešimtmetį, kol elektra perims viršų. Čia atsiranda biokuras.

Apsilankę prie siurblio iš tikrųjų turite tik galimybę įsipilti dujų, geresnių dujų, aukščiausios kokybės dujų ar dyzelino. Ir tai yra jūsų kišenės problema – viena iš priežasčių, kodėl nafta yra tokia brangi, yra ta, kad ji turi beveik monopolį degalinėse, kurias žmonės naudoja daugelyje pasaulio šalių. Nėra konkurencijos.

Tačiau biokuras gali būti ta konkurencija. Įsivaizduokite ateitį, kai kitą kartą įsėsdami į siurblį pamatysite etanolį, etanolio ir dujų hibridą ar net elektros įkrovimo galimybes. Tokia ateitis jau egzistuoja Brazilijoje. 

Brazilija iš cukranendrių gamina didžiulius kiekius etanolio. Kai brazilai eina prie siurblio, jie gali pasirinkti, ar įpilti dujų, etanolio ar įvairių kitų mišinių. Rezultatas? Beveik visiška nepriklausomybė nuo užsienio naftos, pigesnės dujų kainos ir sparčiai auganti ekonomika – iš tikrųjų daugiau nei 40 milijonų brazilų perėjo į viduriniąją klasę 2003–2011 m., kai šalies biokuro pramonė pakilo. 

„Bet palaukite“, – sakote jūs, – norint juos naudoti biokurui, reikia lengvo kuro automobilių. Kaip ir elektrinius, pasaulio automobilius pakeisti flex-fuel automobiliais prireiktų dešimtmečių. Tiesą sakant, tikrai ne. Nešvari maža paslaptis automobilių pramonėje yra ta, kad beveik visus automobilius, pagamintus nuo 1996 m., galima paversti lengvo kuro automobiliais vos už 150 USD. Jei norite pakeisti savo automobilį, peržiūrėkite šias nuorodas: vienas ir du.

„Bet palauk“, – vėl sakai, – auginant augalus etanoliui gaminti, maisto kaina padidės! Priešingai nei manoma (šiuo rašytojo oficialiai pritaria), etanolis neišstumia maisto gamybos. Tiesą sakant, daugumos etanolio gamybos šalutinis produktas yra maistas. Pavyzdžiui, didžioji dalis Amerikoje auginamų kukurūzų iš viso auginami ne žmonėms, o gyvuliams šerti. Ir vienas geriausių pašarų gyvuliams yra „distiliuotojų grūdai“, gaminami iš kukurūzų, bet pirmiausia gaminami fermentacijos-distiliavimo būdu – šalutinis produktas yra (atspėjote) etanolis IR distiliuotojo grūdai.

Dujų siurblio pasirinkimas

Tai nebūtinai maistas ir kuras, tai gali būti maistas ir daug kuro. Taigi trumpai pažvelkime į skirtingus biologinius ir alternatyvius degalus, kurie 2020 m. viduryje pasieks rinką.

Etanolis. Etanolis yra alkoholis, gaminamas fermentuojant cukrų ir gali būti pagamintas iš įvairių augalų rūšių, tokių kaip kviečiai, kukurūzai, cukranendrės, net ir keistų augalų, tokių kaip kaktusas. Paprastai etanolis gali būti gaminamas dideliu mastu naudojant bet kokį augalą, kuris geriausiai tinka šaliai auginti. 

Metanolis. Lenktyninių automobilių ir drago lenktynių komandos metanolį naudoja dešimtmečius. Bet kodėl? Na, jo ekvivalentinis oktaninis skaičius yra didesnis (~113) nei aukščiausios kokybės dujos (~93), geresnis suspaudimo laipsnis ir uždegimo laikas, jis dega daug švariau nei benzinas ir paprastai kainuoja trečdalį standartinio benzino kainos. Ir kaip tu gamini tokius daiktus? Naudodami H2O ir anglies dioksidą, taigi vandenį ir orą, galite pigiai pasigaminti šio kuro bet kur. Tiesą sakant, metanolis gali būti sukurtas naudojant perdirbtą anglies dioksidą iš pasaulyje augančios gamtinių dujų pramonės ir netgi iš perdirbtos biomasės (ty miško, žemės ūkio ir net miesto atliekų). 

Kiekvienais metais Amerikoje pagaminama pakankamai biomasės, kad pagamintų pakankamai metanolio, kad padengtų pusę JAV automobilių, kainuojančių du dolerius už galoną, palyginti su keturiais ar penkiais naudojant benziną. 

Dumbliai. Kaip bebūtų keista, konkrečiai bakterijos Melsvadumbliai, gali varyti jūsų būsimą automobilį. Šios bakterijos maitinasi fotosinteze ir anglies dioksidu, daugiausia saulės ir oro, ir gali būti lengvai paverčiamos biokuru. Šiek tiek genų inžinerijos dėka mokslininkai tikisi vieną dieną išauginti didžiulius kiekius šių bakterijų milžiniškose lauko kubiluose. Svarbiausia yra tai, kad šios bakterijos maitinasi anglies dioksidu, todėl kuo daugiau jos auga, tuo labiau valo aplinką. Tai reiškia, kad būsimi bakterijų augintojai gali užsidirbti tiek iš parduodamo biokuro kiekio, tiek iš atmosferos išsiurbto anglies dioksido kiekio.

Elektromobiliai jau čia ir jau nuostabūs

Elektrinės transporto priemonės arba EV tapo popkultūros dalimi, daugiausia dėl Elono Musko ir jo įmonės Tesla Motors. „Tesla Roadster“ ir ypač „Model S“ įrodė, kad elektromobiliai yra ne tik ekologiškiausias automobilis, kurį galite nusipirkti, bet ir geriausias automobilis. „Model S“ laimėjo 2013 metų „Motor Trend Metų automobilio“ ir „Automobile Magazine“ 2013 metų „Metų automobilio“ titulą. Bendrovė įrodė, kad elektromobiliai gali būti statuso simbolis, taip pat automobilių inžinerijos ir dizaino lyderis.

Tačiau nepaisant viso šito „Tesla“ užpakalio bučiavimo, realybė yra tokia, kad pastaraisiais metais Tesla ir kiti elektromobilių modeliai vis dar sudaro mažiau nei vieną procentą pasaulinės automobilių rinkos. Priežastys, nulėmusios šį lėtą augimą, yra visuomenės patirties vairuojant elektromobilius trūkumas, didesnės EV komponentų ir gamybos sąnaudos (taigi bendra kaina didelė) ir įkrovimo infrastruktūros trūkumas. Šie trūkumai yra dideli, tačiau jie truks neilgai.

Automobilių gamybos ir elektros baterijų kaina sugrius

Iki 2020-ųjų bus įdiegta daugybė technologijų, kurios sumažins transporto priemonių, ypač elektromobilių, gamybos sąnaudas. Norėdami pradėti, paimkime jūsų vidutinį automobilį: maždaug trys penktadaliai visų mūsų mobilumo kuro atitenka automobiliams, o du trečdaliai šių degalų yra naudojami automobilio svoriui įveikti, kad jį stumtų į priekį. Štai kodėl viskas, ką galime padaryti, kad automobiliai būtų lengvesni, ne tik atpis, bet ir padės sunaudoti mažiau degalų (dujų ar elektros).

Štai kas ruošiamasi: iki 2020-ųjų vidurio automobilių gamintojai pradės gaminti visus automobilius iš anglies pluošto – medžiagos, kuri šviesmečiais lengvesnė ir tvirtesnė už aliuminį. Šie lengvesni automobiliai galės dirbti su mažesniais varikliais ir išlaikyti tą patį našumą. Lengvesni automobiliai taip pat leis naudoti elektrinius akumuliatorius, o ne vidaus degimo variklius, nes dabartinė akumuliatorių technologija galės maitinti šias lengvesnes transporto priemones tiek pat, kiek ir dujomis varomus automobilius.

Žinoma, tai neskaičiuojant laukiamų baterijų technologijų pažangos, ir jų bus daug. Elektromobilių baterijų kaina, dydis ir talpa žaibiškai gerėjo jau daugelį metų, o naujos technologijos atsiranda nuolat, siekiant jas tobulinti. Pavyzdžiui, iki 2020 m. bus pristatyta grafeno pagrindu pagaminti superkondensatoriai. Šie superkondensatoriai leis naudoti EV baterijas, kurios yra ne tik lengvesnės ir plonesnės, bet ir sulaikys daugiau energijos bei greičiau ją išleis. Tai reiškia, kad automobiliai bus lengvesni, pigesni ir greičiau įsibėgės. Tuo tarpu iki 2017 m. „Tesla“ gamykla „Gigafactory“ pradės gaminti elektromobilių baterijas didžiuliu mastu, todėl elektromobilių baterijų kaina gali sumažėti. 30 proc., iki 2020 m.

Šios naujovės, susijusios su anglies pluošto ir itin efektyvių akumuliatorių technologijų naudojimu, padidins elektromobilių sąnaudas, palyginti su tradicinėmis vidaus degimo varikliais varomomis transporto priemonėmis, ir galiausiai gerokai mažesnės už vidaus degimo variklius varomų transporto priemonių, kaip netrukus pamatysime.

Pasaulio vyriausybės imasi paspartinti perėjimą

Mažėjanti elektromobilių kaina nebūtinai reikš EV pardavimo pelną. Ir tai yra problema, jei pasaulio vyriausybės rimtai siekia išvengti artėjančio ekonomikos žlugimo (nurodyta in antra dalis). Štai kodėl viena geriausių taktikų, kurią vyriausybės gali įgyvendinti siekdamos sumažinti dujų suvartojimą ir siurblio kainą, yra skatinti elektromobilių naudojimą. Štai kaip vyriausybės gali tai padaryti:

Viena didžiausių kliūčių diegti elektromobilius yra daugelio vartotojų baimė, kad kelyje, toli nuo įkrovimo stotelės, pritrūks energijos. Siekdamos išspręsti šią infrastruktūros spragą, vyriausybės įpareigos visose esamose degalinėse įrengti elektromobilių įkrovimo infrastruktūrą, kai kuriais atvejais netgi naudodamos subsidijas procesui paspartinti. Elektromobilių gamintojai greičiausiai įsitrauks į infrastruktūros kūrimą, nes tai yra naujas ir pelningas pajamų srautas, kurį galima pavogti iš esamų naftos kompanijų.

Vietos valdžia pradės atnaujinti statybos įstatus, įpareigodama, kad visi namai turėtų elektromobilių įkrovimo lizdus. Laimei, tai jau vyksta: Kalifornijoje priėmė įstatymą reikalaujama, kad visose naujose automobilių stovėjimo aikštelėse ir būstuose būtų įrengta elektromobilių įkrovimo infrastruktūra. Kinijoje, Šendženo mieste priėmė įstatymus reikalauti, kad butų ir butų plėtotojai kiekvienoje automobilių stovėjimo aikštelėje pastatytų įkrovimo lizdus / stotis. Tuo tarpu Japonija dabar turi daugiau greitojo įkrovimo taškų (40,000 35,000) nei degalinių (XNUMX XNUMX). Kitas šios investicijos į infrastruktūrą pranašumas yra tas, kad kiekvienoje jas priimančioje šalyje bus sukurta tūkstančiai naujų, neeksportuojamų darbo vietų.

Tuo tarpu vyriausybės taip pat gali tiesiogiai skatinti pirkti elektromobilius. Pavyzdžiui, Norvegija yra viena didžiausių pasaulyje Tesla importuotojų. Kodėl? Nes Norvegijos vyriausybė siūlo elektromobilių savininkams nemokamą prieigą prie neapkrautų važiavimo juostų (pvz., autobusų juostos), nemokamą viešą automobilių stovėjimo aikštelę, nemokamą naudojimąsi mokamais keliais, atleidžiamą metinį registracijos mokestį, atleidimą nuo tam tikrų pardavimo mokesčių ir pajamų mokesčio atskaitą. Taip, aš žinau teisingai! Net jei Tesla Model S yra prabangus automobilis, dėl šių paskatų pirkti Teslas beveik prilygsta tradiciniam automobiliui.

Kitos vyriausybės gali lengvai pasiūlyti panašias paskatas, kurių galiojimas idealiai baigtųsi po to, kai elektromobiliai pasieks tam tikrą visų nacionalinių automobilių nuosavybės ribą (pvz., 40 procentų), kad būtų paspartintas perėjimas. Po to, kai elektromobiliai ilgainiui sudaro didžiąją dalį visuomenės transporto priemonių parko, likusiems vidaus degimo varikliu varomų automobilių savininkams gali būti taikomas papildomas anglies dioksido mokestis, siekiant paskatinti vėlyvą jų naujovinimą į EV.

Tokioje aplinkoje vyriausybės natūraliai suteiktų subsidijas EV tobulinimo ir EV gamybos tyrimams. Jei viskas taps plaukuota ir prireiks ekstremalesnių priemonių, vyriausybės taip pat gali įpareigoti automobilių gamintojus perkelti didesnę procentinę dalį savo produkcijos į elektromobilius arba net įpareigoti tik EV. (Tokie įgaliojimai buvo nepaprastai veiksmingi Antrojo pasaulinio karo metu.)

Visos šios galimybės galėtų dešimtmečiais paspartinti perėjimą nuo degimo prie elektrinių transporto priemonių, sumažinti pasaulinę priklausomybę nuo naftos, sukurti milijonus naujų darbo vietų ir sutaupyti vyriausybėms milijardus dolerių (kurie kitu atveju būtų išleisti žalios naftos importui), kuriuos būtų galima investuoti kitur. .

Atsižvelgiant į kai kurias papildomas aplinkybes, šiandien pasaulyje yra maždaug du ir daugiau nei milijardas automobilių. Automobilių gamintojai kasmet paprastai pagamina 100 milijonų automobilių, taigi, priklausomai nuo to, kaip agresyviai sieksime perėjimo prie elektromobilių, prireiktų tik vieno ar dviejų dešimtmečių, kad būtų pakeista pakankamai pasaulio automobilių, kad mūsų ateities ekonomika iš naujo suaktyvėtų.

Bumas po lūžio taško

Kai elektromobiliai pasieks lūžio tašką tarp plačiosios visuomenės nuosavybės, maždaug 15 procentų, elektromobilių augimas taps nesustabdomas. Elektros automobiliai yra daug saugesni, jų priežiūra kainuoja daug pigiau, o iki 2020-ųjų vidurio degalų papildymas kainuos daug pigiau, palyginti su dujomis varomais automobiliais – kad ir kaip mažėtų dujų kainos.

Dėl tos pačios technologinės pažangos ir vyriausybės paramos bus panašiai pritaikytos elektromobiliuose sunkvežimiuose, autobusuose ir lėktuvuose. Tai pakeis žaidimą.

Tada staiga viskas atpigo

Įdomus dalykas nutinka, kai iš žalios naftos suvartojimo lygties išbrauki transporto priemones, viskas staiga atpigo. Pagalvok apie tai. Kaip matėme antra dalis, maistas, virtuvės ir namų apyvokos gaminiai, vaistai ir medicinos įranga, drabužiai, grožio prekės, statybinės medžiagos, automobilių dalys ir beveik visa kita yra gaminami naudojant naftą.

Kai dauguma transporto priemonių pereis prie elektromobilių, žalios naftos paklausa sumažės ir sumažės žalios naftos kaina. Šis nuosmukis reikš didžiulį išlaidų taupymą produktų gamintojams visuose sektoriuose, kurie naudoja naftą savo gamybos procesuose. Šios sutaupytos lėšos galiausiai bus perduotos eiliniam vartotojui, skatindamos bet kokią pasaulio ekonomiką, kurią nukentėjo aukštos dujų kainos.

Mikroelektrinės tiekiamos į tinklą

Kitas šalutinis elektromobilio pranašumas yra tas, kad jis taip pat gali būti patogus atsarginės energijos šaltinis, jei sniego audra kada nors nuverstų elektros linijas jūsų kaimynystėje. Tiesiog prijunkite automobilį prie namų ar elektros prietaisų, kad greitai padidintumėte avarinę galią.

Jei jūsų namas ar pastatas investavo į saulės baterijas ir išmaniojo tinklo ryšį, jis gali įkrauti jūsų automobilį, kai jums to nereikia, o tada naktį tiekti tą energiją atgal į jūsų namą, pastatą ar bendruomenės elektros tinklą, taip sutaupant mūsų išlaidas. sąskaita už energiją ar net šiek tiek papildomų pinigų.

Bet žinote ką, dabar mes šliaužiame į saulės energijos temą ir, tiesą sakant, tai nusipelno savo pokalbio: Saulės energija ir energetinio interneto augimas: energetikos ateitis P4

FUTURE OF ENERGY SERIJOS NUORODOS

Lėta anglies energijos eros mirtis: Energijos ateitis P1.

Alyva! Atsinaujinančių išteklių eros paleidiklis: Energijos ateitis P2

Saulės energija ir energetinio interneto augimas: energetikos ateitis P4

Atsinaujinantys energijos šaltiniai vs torio ir sintezės energijos pakaitos simboliai: energijos ateitis P5

Mūsų ateitis energijos gausančiame pasaulyje: energijos ateitis P6