Quantumrun

KREDIT GAMBAR: Quantumrun

Kebangkitan kereta elektrik: Masa Depan Tenaga P3

David Tal, Penerbit, Futurist
@Davidtalwrites
LinkedIn

Isnin, 09/14/2020 - 08:11

Kereta anda—impaknya terhadap dunia tempat anda tinggal akan jauh lebih besar daripada yang anda jangkakan.

Jika anda membaca bahagian berminyak terakhir siri Masa Depan Tenaga ini, anda pasti bertaruh ansuran ketiga ini akan merangkumi kebangkitan solar sebagai bentuk tenaga dominan baharu di dunia. Nah, anda hanya salah sedikit: kami akan membincangkannya bahagian empat. Sebaliknya, kami memilih untuk menampung biofuel dan kereta elektrik terlebih dahulu kerana majoriti armada pengangkutan dunia (iaitu kereta, trak, kapal, kapal terbang, trak raksasa, dll) menggunakan gas dan itulah sebab utama minyak mentah mempunyai dunia oleh tekak. Keluarkan gas dari persamaan dan seluruh dunia berubah.

Sudah tentu, menjauhkan diri daripada gas (dan tidak lama lagi malah enjin pembakaran) lebih mudah diucapkan daripada dilakukan. Tetapi jika anda membaca sehingga akhir yang menyedihkan bahagian kedua, anda akan ingat bahawa kebanyakan kerajaan dunia tidak akan mempunyai banyak pilihan dalam perkara itu. Ringkasnya, terus menjalankan ekonomi pada sumber tenaga yang semakin tidak menentu dan terhad—minyak mentah—akan menjadi tidak mampan dari segi ekonomi dan politik antara 2025-2035. Nasib baik, peralihan gergasi ini mungkin lebih mudah daripada yang kita fikirkan.

Perkara sebenar di sebalik biofuel

Kereta elektrik ialah masa depan pengangkutan—dan kami akan meneroka masa depan itu pada separuh kedua artikel ini. Tetapi dengan lebih satu bilion kereta di jalan raya di seluruh dunia, menggantikan armada kenderaan itu dengan kenderaan elektrik boleh mengambil masa satu hingga dua dekad. Kami tidak mempunyai masa seperti itu. Jika dunia akan menghentikan ketagihannya terhadap minyak, kita perlu mencari sumber bahan api lain yang boleh menjalankan kenderaan pembakaran semasa kita selama sedekad atau lebih sehingga elektrik mengambil alih. Di situlah biofuel masuk.

Apabila anda melawat pam, anda hanya mempunyai pilihan untuk mengisi gas, gas yang lebih baik, gas premium atau diesel. Dan itu adalah masalah untuk buku poket anda—salah satu sebab mengapa minyak begitu mahal ialah ia mempunyai hampir monopoli ke atas stesen minyak yang digunakan oleh orang ramai di seluruh dunia. Tiada persaingan.

Biofuel, bagaimanapun, boleh menjadi persaingan itu. Bayangkan masa depan di mana anda melihat etanol, atau hibrid gas etanol, atau pilihan pengecasan elektrik pada kali seterusnya anda memandu ke dalam pam. Masa depan itu sudah wujud di Brazil.

Brazil menghasilkan sejumlah besar etanol daripada tebu. Apabila orang Brazil pergi ke pam, mereka mempunyai pilihan untuk mengisi gas atau etanol atau pelbagai campuran lain di antaranya. Keputusan? Hampir merdeka sepenuhnya daripada minyak asing, harga gas yang lebih murah dan ekonomi yang pesat berkembang—malah, lebih 40 juta rakyat Brazil berpindah ke kelas pertengahan antara 2003 dan 2011 apabila industri biofuel negara itu mula berkembang.

'Tetapi tunggu,' anda berkata, 'biofuel memerlukan kereta bahan api fleksibel untuk menjalankannya. Sama seperti elektrik, ia akan mengambil masa beberapa dekad untuk menggantikan kereta dunia dengan kereta bahan api fleksibel.' Sebenarnya, tidak juga. Rahsia kecil yang kotor dalam industri auto ialah hampir semua kereta yang dibina sejak tahun 1996 boleh ditukar menjadi kereta bahan api fleksibel dengan harga serendah $150. Jika berminat untuk menukar kereta anda, lihat pautan ini: 1 and 2.

'Tetapi tunggu,' anda berkata lagi, 'menanam tumbuhan untuk membuat etanol akan meningkatkan kos makanan!' Bertentangan dengan kepercayaan umum (kepercayaan yang dikongsi secara rasmi oleh penulis ini), etanol tidak menggantikan pengeluaran makanan. Malah, hasil sampingan kebanyakan pengeluaran etanol ialah makanan. Sebagai contoh, kebanyakan jagung yang ditanam di Amerika tidak ditanam untuk manusia sama sekali, ia ditanam untuk makanan haiwan. Dan salah satu makanan haiwan yang terbaik ialah 'bijirin penyuling', diperbuat daripada jagung, tetapi dihasilkan terlebih dahulu melalui proses penapaian-penyulingan—hasil sampingannya ialah (anda menekanya) etanol DAN bijirin penyuling.

Membawa pilihan kepada pam gas

Ia tidak semestinya makanan vs bahan api, ia boleh menjadi makanan dan banyak bahan api. Jadi mari kita lihat sekilas bio dan bahan api alternatif yang berbeza yang akan kita lihat melanda pasaran dengan penuh dendam menjelang pertengahan 2020-an:

Ethanol. Etanol ialah alkohol, dibuat dengan menapai gula, dan boleh dibuat daripada pelbagai spesies tumbuhan seperti gandum, jagung, tebu, malah tumbuhan pelik seperti kaktus. Secara amnya, etanol boleh dihasilkan secara berskala menggunakan kebanyakan tumbuhan yang paling sesuai untuk negara berkembang.

Methanol. Pasukan lumba kereta dan lumba seret telah menggunakan metanol selama beberapa dekad. Tapi kenapa? Nah, ia mempunyai penarafan oktana setara yang lebih tinggi (~113) daripada gas premium (~93), menawarkan nisbah mampatan dan pemasaan pencucuhan yang lebih baik, ia terbakar jauh lebih bersih daripada petrol, dan ia biasanya satu pertiga daripada harga petrol standard. Dan bagaimana anda membuat bahan ini? Dengan menggunakan H2O dan karbon dioksida—jadi air dan udara, bermakna anda boleh membuat bahan api ini dengan murah di mana-mana sahaja. Malah, metanol boleh dicipta menggunakan karbon dioksida kitar semula daripada industri gas asli yang semakin berkembang di dunia, dan juga dengan biojisim kitar semula (iaitu perhutanan yang dijana sisa, pertanian, dan juga sisa bandar).

Biojisim yang mencukupi dihasilkan setiap tahun di Amerika untuk menghasilkan metanol yang mencukupi untuk menampung separuh kereta di AS pada dua dolar segelen, berbanding empat atau lima menggunakan petrol.

Alga. Anehnya, bakteria, khususnya Sianobakteria, boleh memberi kuasa kepada kereta masa depan anda. Bakteria ini memakan fotosintesis dan karbon dioksida, pada asasnya matahari dan udara, dan boleh dengan mudah diubah menjadi biofuel. Dengan sedikit kejuruteraan genetik, saintis berharap suatu hari nanti dapat memupuk sejumlah besar bakteria ini dalam tong luar gergasi. Yang penting ialah kerana bakteria ini memakan karbon dioksida, semakin banyak ia tumbuh, semakin banyak ia juga membersihkan persekitaran kita. Ini bermakna petani bakteria masa depan boleh membuat wang daripada jumlah biofuel yang mereka jual dan jumlah karbon dioksida yang disedut daripada atmosfera.

Kereta elektrik sudah ada di sini dan sudah hebat

Kenderaan elektrik, atau EV, telah menjadi sebahagian daripada budaya pop terima kasih sebahagian besarnya kepada Elon Musk dan syarikatnya, Tesla Motors. Tesla Roadster, dan Model S khususnya, telah membuktikan bahawa EV bukan sahaja kereta paling hijau yang boleh anda beli, tetapi juga kereta yang terbaik untuk dipandu. Model S memenangi "Motor Trend Car of the Year" 2013 dan "Car of the Year" Majalah Automobil 2013. Syarikat itu membuktikan bahawa EV boleh menjadi simbol status, serta peneraju dalam kejuruteraan dan reka bentuk automotif.

Tetapi semua keldai Tesla ini diketepikan, realitinya ialah untuk semua akhbar Tesla dan model EV lain telah memerintahkan dalam beberapa tahun kebelakangan ini, mereka masih hanya mewakili kurang daripada satu peratus daripada pasaran kereta global. Sebab di sebalik pertumbuhan lembap ini termasuk kekurangan pengalaman awam memandu EV, komponen EV yang lebih tinggi dan kos pembuatan (oleh itu tanda harga yang tinggi secara keseluruhan), dan kekurangan infrastruktur pengecasan semula. Kelemahan ini adalah besar, tetapi ia tidak akan bertahan lama.

Kos pembuatan kereta dan bateri elektrik ditetapkan untuk ranap

Menjelang 2020-an, pelbagai teknologi akan datang dalam talian untuk mengurangkan kos pembuatan kenderaan, terutamanya EV. Untuk memulakan, mari ambil purata kereta anda: kira-kira tiga perlima daripada semua bahan api mobiliti kami pergi ke kereta dan dua pertiga daripada bahan api itu digunakan untuk mengatasi berat kereta untuk menolaknya ke hadapan. Itulah sebabnya apa sahaja yang boleh kita lakukan untuk menjadikan kereta lebih ringan bukan sahaja akan menjadikannya lebih murah, ia juga akan membantu mereka menggunakan lebih sedikit bahan api juga (sama ada gas atau elektrik).

Inilah yang sedang dalam perancangan: menjelang pertengahan 2020-an, pembuat kereta akan mula membuat semua kereta daripada gentian karbon, bahan yang tahun cahaya lebih ringan dan lebih kuat daripada aluminium. Kereta yang lebih ringan ini akan dapat berjalan pada enjin yang lebih kecil dan mengekalkan prestasi yang sama. Kereta yang lebih ringan juga akan menjadikan penggunaan bateri elektrik berbanding enjin pembakaran lebih berdaya maju, kerana teknologi bateri semasa akan dapat menggerakkan kenderaan yang lebih ringan ini setakat kereta berkuasa gas.

Sudah tentu, ini tidak mengira kemajuan yang dijangkakan dalam teknologi bateri, dan budak lelaki akan ada banyak. Kos, saiz dan kapasiti penyimpanan bateri EV telah bertambah baik pada klip sepantas kilat selama bertahun-tahun sekarang dan teknologi baharu akan datang dalam talian sepanjang masa untuk menambah baiknya. Sebagai contoh, menjelang 2020, kita akan melihat pengenalan superkapasitor berasaskan graphene. Kapasitor super ini akan membolehkan bateri EV yang bukan sahaja lebih ringan dan nipis, tetapi ia juga akan menyimpan lebih banyak tenaga dan melepaskannya dengan lebih cepat. Ini bermakna kereta menjadi lebih ringan, lebih murah dan memecut lebih pantas. Sementara itu, menjelang 2017, Tesla's Gigafactory akan mula mengeluarkan bateri EV pada skala besar, yang berpotensi menurunkan kos bateri EV sebanyak 30 peratus oleh 2020.

Inovasi dalam penggunaan gentian karbon dan teknologi bateri ultra cekap ini akan membawa kos EV setanding dengan kenderaan enjin pembakaran tradisional, dan akhirnya jauh di bawah kenderaan pembakaran—seperti yang akan kita lihat.

Kerajaan dunia berpihak untuk mempercepatkan peralihan

Penurunan harga EV tidak semestinya bermakna bonanza jualan EV. Dan itu adalah masalah jika kerajaan dunia serius untuk mengelakkan kejatuhan ekonomi yang akan datang (digariskan dalam bahagian kedua). Itulah sebabnya salah satu taktik terbaik yang boleh dilaksanakan oleh kerajaan untuk mengurangkan penggunaan gas dan mengurangkan harga di pam adalah untuk mempromosikan penggunaan EV. Inilah cara kerajaan boleh mewujudkannya:

Salah satu halangan terbesar kepada penggunaan EV ialah ketakutan oleh ramai pengguna untuk kehabisan jus semasa dalam perjalanan, jauh dari stesen pengecasan. Untuk menangani masalah infrastruktur ini, kerajaan akan mewajibkan infrastruktur pengecasan EV dipasang di semua stesen minyak sedia ada, malah menggunakan subsidi dalam beberapa kes untuk mempercepatkan proses. Pengeluar EV mungkin akan terlibat dengan pembinaan infrastruktur ini, kerana ia mewakili aliran hasil baharu dan lumayan yang boleh dicuri daripada syarikat minyak sedia ada.

Kerajaan tempatan akan mula mengemas kini undang-undang kecil bangunan, mewajibkan semua rumah mempunyai saluran pengecasan EV. Nasib baik, ini sudah berlaku: California meluluskan undang-undang memerlukan semua tempat letak kereta dan perumahan baharu untuk memasukkan infrastruktur pengecasan EV. Di China, bandar Shenzhen meluluskan undang-undang memerlukan pemaju pangsapuri dan kondominium membina cawangan/stesen pengecasan di setiap tempat letak kereta. Sementara itu, Jepun kini mempunyai lebih banyak titik pengecasan pantas (40,000) berbanding stesen minyak (35,000). Manfaat lain daripada pelaburan infrastruktur ini ialah ia akan mewakili beribu-ribu pekerjaan baharu yang tidak boleh dieksport di setiap negara yang mengamalkannya.

Sementara itu, kerajaan juga boleh memberi insentif secara langsung kepada pembelian EV. Norway, sebagai contoh, adalah salah satu pengimport Tesla terbesar di dunia. kenapa? Kerana kerajaan Norway menawarkan pemilik EV akses percuma ke lorong pemanduan yang tidak sesuai (cth lorong bas), tempat letak kenderaan awam percuma, penggunaan jalan tol percuma, yuran pendaftaran tahunan yang diketepikan, pengecualian daripada cukai jualan tertentu dan potongan cukai pendapatan. Ya, saya tahu betul! Walaupun Tesla Model S merupakan kereta mewah, insentif ini menjadikan pembelian Tesla hampir setanding dengan memiliki kereta tradisional.

Kerajaan lain boleh menawarkan insentif serupa dengan mudah, sebaik-baiknya tamat tempoh selepas EV mencapai ambang tertentu jumlah pemilikan kereta nasional (seperti 40 peratus) untuk mempercepatkan peralihan. Dan selepas EV akhirnya mewakili sebahagian besar kumpulan kenderaan awam, cukai karbon selanjutnya boleh dikenakan kepada baki pemilik kereta enjin pembakaran untuk menggalakkan peningkatan lewat permainan mereka kepada EV.

Dalam persekitaran ini, kerajaan secara semula jadi akan memberikan subsidi untuk penyelidikan ke dalam kemajuan EV dan pengeluaran EV. Jika keadaan menjadi berbulu dan langkah yang lebih ekstrem adalah perlu, kerajaan juga boleh memberi mandat kepada pengeluar kereta mengalihkan peratusan pengeluaran pengeluaran mereka yang lebih tinggi kepada EV, atau bahkan mewajibkan output EV sahaja. (Mandat sedemikian sangat berkesan semasa Perang Dunia Kedua.)

Semua pilihan ini boleh mempercepatkan peralihan daripada pembakaran kepada kenderaan elektrik selama beberapa dekad, mengurangkan pergantungan di seluruh dunia kepada minyak, mewujudkan berjuta-juta pekerjaan baharu, dan menjimatkan berbilion dolar kerajaan (yang sebaliknya akan dibelanjakan untuk import minyak mentah) yang boleh dilaburkan di tempat lain. .

Untuk beberapa konteks tambahan, terdapat kira-kira dua lebih satu bilion kereta di dunia hari ini. Pengeluar kereta secara amnya mengeluarkan 100 juta kereta setiap tahun, jadi bergantung pada seberapa agresif kita meneruskan peralihan kepada EV, ia hanya akan mengambil masa satu hingga dua dekad untuk menggantikan cukup kereta dunia untuk menghidupkan semula ekonomi masa depan kita.

Ledakan selepas titik kritis

Sebaik sahaja EV mencapai titik penting dalam pemilikan di kalangan orang awam, kira-kira 15 peratus, pertumbuhan EV akan menjadi tidak dapat dihalang. EV jauh lebih selamat, kos penyelenggaraan jauh lebih rendah, dan menjelang pertengahan 2020-an akan kos jauh lebih rendah untuk mengisi minyak berbanding kereta berkuasa gas—tidak kira betapa rendahnya harga gas jatuh.

Kemajuan teknologi yang sama dan sokongan kerajaan akan membawa kepada aplikasi serupa dalam trak EV, bas dan pesawat. Ini akan mengubah permainan.

Kemudian tiba-tiba, semuanya menjadi lebih murah

Perkara yang menarik berlaku apabila anda mengeluarkan kenderaan daripada persamaan penggunaan minyak mentah, semuanya tiba-tiba menjadi lebih murah. Cuba pertimbangkan. Seperti yang kita lihat dalam bahagian kedua, makanan, dapur dan produk isi rumah, farmaseutikal dan peralatan perubatan, pakaian, produk kecantikan, bahan binaan, alat ganti kereta dan sebahagian besar daripada hampir segala-galanya, semuanya dicipta menggunakan petroleum.

Apabila majoriti kenderaan beralih kepada EV, permintaan untuk minyak mentah akan runtuh, menyebabkan harga minyak mentah turun bersamanya. Penurunan itu bermakna penjimatan kos yang besar bagi pengeluar produk merentas setiap sektor yang menggunakan petroleum dalam proses pengeluaran mereka. Penjimatan ini akhirnya akan disalurkan kepada pengguna biasa, merangsang mana-mana ekonomi dunia yang terjejas oleh harga gas yang tinggi.

Loji kuasa mikro menyuap ke dalam grid

Satu lagi faedah sampingan memiliki EV ialah ia juga boleh berfungsi sebagai sumber kuasa sandaran yang berguna sekiranya ribut salji merobohkan talian kuasa di kawasan kejiranan anda. Hanya sambungkan kereta anda ke rumah atau peralatan elektrik anda untuk meningkatkan kuasa kecemasan dengan pantas.

Jika rumah atau bangunan anda telah melabur dalam panel solar dan sambungan grid pintar, ia boleh mengecas kereta anda apabila anda tidak memerlukannya dan kemudian menyalurkan semula tenaga itu ke rumah, bangunan atau grid kuasa komuniti anda pada waktu malam, yang berpotensi menjimatkan perbelanjaan kami. bil tenaga atau malah menjadikan anda sedikit wang sampingan.

Tetapi anda tahu apa, sekarang kita sedang menjalar ke topik tenaga suria, dan terus terang, itu patut menjadi perbualan tersendiri: Tenaga suria dan kebangkitan internet tenaga: Masa Depan Tenaga P4