Elektrisko automobiļu uzplaukums: Enerģijas nākotne P3

Jūsu automašīna — tās ietekme uz pasauli, kurā dzīvojat, būs daudz lielāka, nekā jūs varētu gaidīt. 

Ja lasītu šīs Future of Energy sērijas pēdējo eļļaino daļu, jūs varētu derēt, ka šī trešā daļa aptvers saules kā pasaulē jaunā dominējošā enerģijas veida pieaugumu. Jūs kļūdāties tikai nedaudz: mēs to aplūkosim ceturtā daļa. Tā vietā mēs izvēlējāmies vispirms aptvert biodegvielu un elektriskos automobiļus, jo lielākā daļa pasaules transporta flotes (ti, automašīnas, kravas automašīnas, kuģi, lidmašīnas, monstru kravas automašīnas utt.) darbojas ar gāzi, un tas ir viss iemesls, kāpēc jēlnafta ir pasaulē. rīkle. Izņemiet gāzi no vienādojuma, un visa pasaule mainās.

Protams, attālināties no gāzes (un drīz pat iekšdedzes dzinēja) ir vieglāk pateikt nekā izdarīt. Bet, ja jūs lasītu līdz nomācošām beigām otrā daļa, jūs atceraties, ka lielākajai daļai pasaules valdību šajā jautājumā nebūs daudz izvēles. Vienkārši sakot, turpinot vadīt ekonomiku, izmantojot arvien nestabilāku un ierobežotāku enerģijas avotu — jēlnaftu — laika posmā no 2025. līdz 2035. gadam kļūs ekonomiski un politiski neilgtspējīgs. Par laimi šī milzīgā pāreja varētu būt vieglāka, nekā mēs domājam.

Reāls darījums aiz biodegvielas

Elektriskās automašīnas ir transporta nākotne, un mēs šo nākotni izpētīsim šī raksta otrajā pusē. Taču, tā kā pasaulē ir vairāk nekā viens miljards automašīnu, šī transportlīdzekļu parka aizstāšana ar elektriskajiem transportlīdzekļiem varētu ilgt vienu līdz divas desmitgades. Mums nav tāda laika. Ja pasaule gatavojas atbrīvoties no atkarības no naftas, mums būs jāatrod citi degvielas avoti, kas varētu darbināt mūsu pašreizējos iekšdedzes transportlīdzekļus apmēram desmit gadus, līdz pārņems elektrība. Šeit parādās biodegviela.

Apmeklējot sūkni, jums patiešām ir iespēja tikai uzpildīt gāzi, labāku gāzi, augstākās kvalitātes gāzi vai dīzeļdegvielu. Un tā ir jūsu kabatas problēma — viens no iemesliem, kāpēc nafta ir tik dārga, ir tas, ka tai ir gandrīz monopols uz degvielas uzpildes stacijām, kuras cilvēki izmanto lielākajā daļā pasaules. Nav konkurences.

Tomēr biodegviela var būt šī konkurence. Iedomājieties nākotni, kurā jūs redzēsiet etanolu vai etanola-gāzes hibrīdu vai pat elektriskās uzlādes iespējas, kad nākamreiz iebraucat sūknī. Tāda nākotne jau pastāv Brazīlijā. 

Brazīlija no cukurniedrēm ražo milzīgu daudzumu etanola. Kad brazīlieši dodas uz sūkni, viņi var izvēlēties, vai uzpildīt gāzi vai etanolu vai dažādus citus maisījumus. Rezultāts? Gandrīz pilnīga neatkarība no ārvalstu naftas, lētākas gāzes cenas un strauji augoša ekonomika — faktiski vairāk nekā 40 miljoni brazīliešu pārcēlās uz vidusšķiru laikā no 2003. līdz 2011. gadam, kad valsts biodegvielas rūpniecība sāka darboties. 

"Bet pagaidiet," jūs sakāt, "lai izmantotu biodegvielu, ir vajadzīgas elastīgas degvielas automašīnas. Tāpat kā elektriskajiem, pasaules automobiļu aizstāšana ar elastīgas degvielas automašīnām prasīs gadu desmitus. Patiesībā, ne īsti. Netīrs noslēpums auto industrijā ir tāds, ka gandrīz visas automašīnas, kas ražotas kopš 1996. gada, var pārveidot par elastīgas degvielas automašīnām tikai par 150 USD. Ja jūs interesē automašīnas pārbūve, skatiet šīs saites: viens un divi.

"Bet pagaidiet," jūs sakāt vēlreiz, "augu audzēšana etanola ražošanai palielinās pārtikas izmaksas!" Pretēji sabiedrības uzskatam (uzskatiem, ar kuriem formāli dalās šis rakstnieks), etanols neizspiež pārtikas ražošanu. Faktiski lielākā daļa etanola ražošanas blakusprodukts ir pārtika. Piemēram, liela daļa Amerikā audzētās kukurūzas vispār netiek audzēta cilvēkiem, bet gan dzīvnieku barībai. Un viena no labākajām dzīvnieku barībām ir “destilētāja graudi”, kas izgatavota no kukurūzas, bet vispirms tiek ražota fermentācijas-destilācijas procesā — blakusprodukts ir (jūs uzminējāt) etanols UN destilētāja graudi.

Gāzes sūkņa izvēle

Tas ne vienmēr ir ēdiens pret degvielu, tas var būt pārtika un daudz degvielas. Apskatīsim dažādas biodegvielas un alternatīvās degvielas, kuras līdz 2020. gadu vidum redzēsim tirgū ar lielu atriebību.

Etanols. Etanols ir spirts, ko ražo, fermentējot cukurus, un to var izgatavot no dažādām augu sugām, piemēram, kviešiem, kukurūzas, cukurniedrēm, pat tādiem dīvainiem augiem kā kaktuss. Parasti etanolu var ražot lielā apjomā, izmantojot lielāko daļu augu, kas ir vispiemērotākais valsts audzēšanai. 

Metanols. Sacīkšu automašīnu un dragreisa sacīkšu komandas ir izmantojušas metanolu gadu desmitiem. Bet kāpēc? Tam ir augstāks ekvivalentais oktānskaitlis (~113) nekā premium gāzei (~93), tas piedāvā labākus kompresijas pakāpi un aizdedzes laiku, tas deg daudz tīrāk nekā benzīns, un tas parasti ir trešdaļa no standarta benzīna cenas. Un kā jūs gatavojat šīs lietas? Izmantojot H2O un oglekļa dioksīdu — ​​tātad ūdeni un gaisu, kas nozīmē, ka jūs varat lēti ražot šo degvielu jebkurā vietā. Faktiski metanolu var radīt, izmantojot otrreizēji pārstrādātu oglekļa dioksīdu no pasaulē augošās dabasgāzes nozares un pat ar pārstrādātu biomasu (ti, mežsaimniecības, lauksaimniecības un pat pilsētas atkritumiem). 

Amerikā katru gadu tiek saražots pietiekami daudz biomasas, lai saražotu pietiekami daudz metanola, lai segtu pusi no ASV automašīnām par diviem dolāriem par galonu, salīdzinot ar četriem vai pieciem, izmantojot benzīnu. 

Aļģes. Savādi, konkrēti baktērijas Zilaļģes, var darbināt jūsu nākotnes automašīnu. Šīs baktērijas barojas ar fotosintēzi un oglekļa dioksīdu, galvenokārt sauli un gaisu, un tās var viegli pārveidot par biodegvielu. Izmantojot nelielu gēnu inženieriju, zinātnieki cer kādu dienu milzīgās āra tvertnēs kultivēt milzīgu daudzumu šo baktēriju. Galvenais ir tas, ka, tā kā šīs baktērijas barojas ar oglekļa dioksīdu, jo vairāk tās aug, jo vairāk tās attīra arī mūsu vidi. Tas nozīmē, ka nākamie baktēriju audzētāji var nopelnīt gan no pārdotās biodegvielas daudzuma, gan no atmosfēras izsūktā oglekļa dioksīda daudzuma.

Elektriskās automašīnas jau ir šeit un jau ir lieliskas

Elektriskie transportlīdzekļi jeb EV ir kļuvuši par daļu no popkultūras, lielā mērā pateicoties Elonam Muskam un viņa uzņēmumam Tesla Motors. Tesla Roadster un jo īpaši Model S ir pierādījuši, ka EV ir ne tikai videi draudzīgākā automašīna, ko varat iegādāties, bet arī vislabākā automašīna, ar kuru braukt. Model S ieguva 2013. gada “Motor Trend Gada auto” un 2013. gada žurnāla Automobile Magazine titulu “Gada auto”. Uzņēmums pierādīja, ka EV var būt statusa simbols, kā arī līderis automobiļu inženierijā un dizainā.

Bet, ja neskaita Teslas dupša skūpstīšanās, patiesībā, ņemot vērā visu, ko Tesla un citi EV modeļi pēdējos gados ir guvuši, tie joprojām pārstāv tikai mazāk nekā vienu procentu no pasaules automašīnu tirgus. Šīs lēnās izaugsmes iemesli ir publiskās pieredzes trūkums, vadot EV, augstākas EV komponentu un ražošanas izmaksas (tātad augstās cenas kopumā) un uzlādes infrastruktūras trūkums. Šie trūkumi ir būtiski, taču tie nebūs ilgi.

Automašīnas ražošanas izmaksas un elektrisko akumulatoru avārija

Līdz 2020. gadiem tiešsaistē būs pieejams daudz tehnoloģiju, lai samazinātu transportlīdzekļu, jo īpaši EV, ražošanas izmaksas. Lai sāktu, ņemsim jūsu vidējo automašīnu: apmēram trīs piektdaļas no visas mūsu mobilitātes degvielas tiek izmantotas automašīnām, un divas trešdaļas no šīs degvielas tiek izmantotas, lai pārvarētu automašīnas svaru, lai to virzītu uz priekšu. Tāpēc viss, ko mēs varam darīt, lai padarītu automašīnas vieglākas, ne tikai padarīs tās lētākas, bet arī palīdzēs tām izmantot mazāk degvielas (vai tā būtu gāze vai elektrība).

Lūk, kas tiek gatavots: līdz 2020. gadu vidum automašīnu ražotāji sāks izgatavot visas automašīnas no oglekļa šķiedras, materiāla, kas ir gaismas gadus vieglāks un stiprāks par alumīniju. Šīs vieglākās automašīnas varēs darboties ar mazākiem dzinējiem un saglabāt tādu pašu veiktspēju. Vieglākas automašīnas arī padarīs dzīvotspējīgāku elektrisko akumulatoru izmantošanu, nevis iekšdedzes dzinējus, jo pašreizējā akumulatoru tehnoloģija spēs darbināt šos vieglākos transportlīdzekļus līdz ar gāzi darbināmiem automobiļiem.

Protams, tas neskaita gaidāmos sasniegumus akumulatoru tehnoloģijā, un to būs daudz. EV akumulatoru izmaksas, izmērs un uzglabāšanas ietilpība jau gadiem ilgi ir zibenīgi uzlabojusies, un tiešsaistē nepārtraukti parādās jaunas tehnoloģijas, lai tās uzlabotu. Piemēram, līdz 2020. gadam mēs redzēsim, ka tiks ieviests uz grafēna bāzes izgatavoti superkondensatori. Šie superkondensatori ļaus izmantot EV akumulatorus, kas ir ne tikai vieglāki un plānāki, bet arī saturēs vairāk enerģijas un atbrīvos to ātrāk. Tas nozīmē, ka automašīnām jābūt vieglākām, lētākām un ātrākām. Tikmēr līdz 2017. gadam Teslas Gigafactory sāks ražot EV akumulatorus milzīgā apjomā, kas, iespējams, samazinās EV akumulatoru izmaksas par 30 procenti līdz 2020. gadam.

Šīs inovācijas oglekļa šķiedras un īpaši efektīvu akumulatoru tehnoloģiju izmantošanā nodrošinās EV izmaksas līdzvērtīgas tradicionālajiem iekšdedzes dzinēju transportlīdzekļiem un galu galā daudz zemākas par iekšdedzes transportlīdzekļiem, kā mēs to redzēsim.

Pasaules valdības iesaistās, lai paātrinātu pāreju

EV cenu kritums ne vienmēr nozīmē EV pārdošanas labklājību. Un tā ir problēma, ja pasaules valdības nopietni vēlas izvairīties no gaidāmā ekonomikas sabrukuma (norādīts rakstā otrā daļa). Tāpēc viena no labākajām taktikām, ko valdības var īstenot, lai samazinātu gāzes patēriņu un sūkņa cenu, ir veicināt EV ieviešanu. Valdības to var panākt šādi:

Viens no lielākajiem šķēršļiem EV ieviešanai ir daudzu patērētāju bailes, ka ceļā, tālu no uzlādes stacijas, beigsies sula. Lai novērstu šo infrastruktūras trūkumu, valdības uzliks EV uzlādes infrastruktūru uzstādīt visās esošajās degvielas uzpildes stacijās, dažos gadījumos pat izmantojot subsīdijas, lai paātrinātu procesu. EV ražotāji, visticamāk, iesaistīsies šajā infrastruktūras izveidē, jo tā ir jauna un ienesīga ieņēmumu plūsma, ko var nozagt no esošajiem naftas uzņēmumiem.

Pašvaldības sāks atjaunināt būvnormatīvus, nosakot, ka visās mājās ir elektromobiļu uzlādes punkti. Par laimi, tas jau notiek: Kalifornija pieņēma likumu pieprasot visās jaunajās autostāvvietās un mājokļos iekļaut EV uzlādes infrastruktūru. Ķīnā, Šenženas pilsētā pieņemti tiesību akti prasība dzīvokļu un dzīvokļu attīstītājiem katrā autostāvvietā ierīkot uzlādes vietas/stacijas. Tikmēr Japānā tagad ir vairāk ātrās uzlādes punktu (40,000 35,000) nekā degvielas uzpildes staciju (XNUMX XNUMX). Otrs ieguvums no šī ieguldījuma infrastruktūrā ir tas, ka tas nodrošinās tūkstošiem jaunu, neeksportējamu darbavietu katrā valstī, kas to pieņems.

Tikmēr valdības var arī tieši stimulēt EV iegādi. Piemēram, Norvēģija ir viena no pasaulē lielākajām Tesla importētājām. Kāpēc? Tā kā Norvēģijas valdība EV īpašniekiem piedāvā bezmaksas piekļuvi nepārslogotām braukšanas joslām (piemēram, autobusu joslai), bezmaksas publiskās autostāvvietas, bezmaksas maksas ceļu izmantošanu, atceltu ikgadējo reģistrācijas maksu, atbrīvojumu no noteiktiem pārdošanas nodokļiem un ienākuma nodokļa atskaitījumu. Jā, es zinu pareizi! Pat ja Tesla Model S ir luksusa automašīna, šie stimuli padara Teslas iegādi gandrīz līdzvērtīgu tradicionālās automašīnas iegādei.

Citas valdības var viegli piedāvāt līdzīgus stimulus, kuru derīguma termiņš ideālā gadījumā beidzas pēc tam, kad EV sasniegs noteiktu slieksni no kopējā valsts autoīpašuma (piemēram, 40 procenti), lai paātrinātu pāreju. Un pēc tam, kad EV galu galā veido lielāko daļu sabiedrības transportlīdzekļu, atlikušajiem iekšdedzes dzinēju automašīnu īpašniekiem var piemērot papildu oglekļa nodokli, lai veicinātu viņu vēlu jaunināšanu uz EV.

Šādā vidē valdības, protams, piešķirtu subsīdijas EV attīstībai un EV ražošanai. Ja viss kļūst matains un ir nepieciešami ekstrēmāki pasākumi, valdības var arī likt automobiļu ražotājiem novirzīt lielāku procentuālo daļu no savas produkcijas uz EV vai pat noteikt tikai EV. (Šādi mandāti bija pārsteidzoši efektīvi Otrā pasaules kara laikā.)

Visas šīs iespējas varētu par gadu desmitiem paātrināt pāreju no degšanas uz elektriskajiem transportlīdzekļiem, samazinot pasaules atkarību no naftas, radot miljoniem jaunu darba vietu un ietaupot valdībām miljardus dolāru (kas pretējā gadījumā tiktu tērēti jēlnaftas importam), ko varētu ieguldīt citur. .

Papildu kontekstā šodien pasaulē ir aptuveni divi un vairāk nekā viens miljards automašīnu. Automašīnu ražotāji parasti ražo 100 miljonus automašīnu katru gadu, tāpēc atkarībā no tā, cik agresīvi mēs turpinām pāreju uz EV, būtu nepieciešama tikai viena līdz divas desmitgades, lai nomainītu pietiekami daudz pasaules automašīnu, lai atjaunotu mūsu nākotnes ekonomiku.

Uzplaukums pēc kritiena punkta

Tiklīdz elektriskie spēkrati sasniegs sabiedrības īpašumtiesību lūzuma punktu, aptuveni 15 procentus, EV pieaugums kļūs neapturams. Elektriskie transportlīdzekļi ir daudz drošāki, to uzturēšana maksā daudz lētāk, un līdz 2020. gadu vidum degvielas uzpildīšana izmaksās daudz lētāk nekā ar gāzi darbināmām automašīnām — neatkarīgi no tā, cik zemu gāzes cena krītas.

Tie paši tehnoloģiskie sasniegumi un valdības atbalsts radīs līdzīgus lietojumus EV kravas automašīnās, autobusos un lidmašīnās. Tas mainīs spēli.

Tad pēkšņi viss kļūst lētāks

Interesanta lieta notiek, kad no jēlnaftas patēriņa vienādojuma izņem transportlīdzekļus, viss pēkšņi kļūst lētāks. Padomā par to. Kā mēs redzējām otrā daļa, pārtikas, virtuves un mājsaimniecības preces, farmaceitiskie izstrādājumi un medicīnas iekārtas, apģērbi, skaistumkopšanas līdzekļi, būvmateriāli, automašīnu daļas un liela daļa no gandrīz visa pārējā ir radīti, izmantojot naftu.

Kad lielākā daļa transportlīdzekļu pāriet uz EV, pieprasījums pēc jēlnaftas sabruks, līdz ar to samazināsies arī jēlnaftas cena. Šis samazinājums nozīmēs milzīgus izmaksu ietaupījumus produktu ražotājiem visās nozarēs, kas savos ražošanas procesos izmanto naftu. Šie ietaupījumi galu galā tiks nodoti vidusmēra patērētājam, stimulējot jebkuru pasaules ekonomiku, kuru skāra augstās gāzes cenas.

Mikroelektrostacijas ieplūst tīklā

Vēl viens blakus ieguvums no EV ir tas, ka tas var būt arī ērts rezerves enerģijas avots, ja sniega vētra kādreiz nojauks elektropārvades līnijas jūsu apkārtnē. Vienkārši pievienojiet automašīnu savai mājai vai elektroierīcēm, lai ātri palielinātu avārijas jaudu.

Ja jūsu māja vai ēka ir ieguldījusi līdzekļus saules paneļos un viedā tīkla savienojumā, tas var uzlādēt jūsu automašīnu, kad tas jums nav nepieciešams, un pēc tam naktī atgriezt šo enerģiju jūsu mājā, ēkā vai kopienas elektrotīklā, iespējams, ietaupot mūsu izmaksas. enerģijas rēķinu vai pat nedaudz papildu naudas.

Bet ziniet ko, tagad mēs iedziļināmies saules enerģijas tēmā, un, godīgi sakot, tas ir pelnījis savu sarunu: Saules enerģija un enerģijas interneta pieaugums: Enerģijas nākotne P4

FUTURE OF ENERGY SĒRIJAS SAITES

Oglekļa enerģijas laikmeta lēnā nāve: Enerģijas nākotne P1.

Eļļa! Atjaunojamo energoresursu laikmeta ierosinātājs: Enerģijas nākotne P2

Saules enerģija un enerģijas interneta pieaugums: Enerģijas nākotne P4

Atjaunojamie enerģijas avoti pret torija un kodolsintēzes enerģijas aizstājējzīmes: Enerģijas nākotne P5

Mūsu nākotne enerģijas pārbagātajā pasaulē: Enerģijas nākotne P6