Opkomst van de elektrische auto: Future of Energy P3

Uw auto - de impact ervan op de wereld waarin u leeft, zal veel groter zijn dan u zou verwachten. 

Als je het laatste olieachtige deel van deze Future of Energy-serie leest, zou je durven wedden dat deze derde aflevering de opkomst van zonne-energie als 's werelds nieuwe dominante vorm van energie zou behandelen. Nou, je hebt het maar een beetje mis: we zullen dat behandelen in deel vier. In plaats daarvan hebben we ervoor gekozen om eerst biobrandstoffen en elektrische auto's te dekken, omdat het grootste deel van 's werelds transportvloot (dwz auto's, vrachtwagens, schepen, vliegtuigen, monstertrucks, enz.) op gas rijdt en dat is de hele reden waarom ruwe olie de wereld door de keel. Haal gas uit de vergelijking en de hele wereld verandert.

Het is natuurlijk makkelijker gezegd dan gedaan om afstand te nemen van gas (en binnenkort zelfs van de verbrandingsmotor). Maar als je leest tot het deprimerende einde van deel twee, zou je je herinneren dat de meeste wereldregeringen hierin niet veel keus zullen hebben. Simpel gezegd, het voortzetten van een economie op een steeds volatielere en schaarsere energiebron – ruwe olie – zal tussen 2025-2035 economisch en politiek onhoudbaar worden. Gelukkig kan deze gigantische overgang eenvoudiger zijn dan we denken.

De echte deal achter biobrandstoffen

Elektrische auto's zijn de toekomst van transport - en die toekomst gaan we in de tweede helft van dit artikel onderzoeken. Maar met meer dan een miljard auto's op de weg wereldwijd, kan het vervangen van dat wagenpark door elektrische voertuigen wel een tot twee decennia duren. Dat soort tijd hebben we niet. Als de wereld zijn verslaving aan olie wil afbouwen, zullen we andere brandstofbronnen moeten vinden die onze huidige verbrandingsvoertuigen kunnen laten draaien gedurende ongeveer tien jaar totdat elektrisch het overneemt. Dat is waar biobrandstoffen binnenkomen.

Wanneer u de pomp bezoekt, heeft u eigenlijk alleen de mogelijkheid om gas, beter gas, premium gas of diesel te tanken. En dat is een probleem voor uw portemonnee - een van de redenen waarom olie zo duur is, is dat het een bijna monopolie heeft op de benzinestations die mensen over het grootste deel van de wereld gebruiken. Er is geen concurrentie.

Biobrandstoffen kunnen echter die concurrentie zijn. Stelt u zich eens een toekomst voor waarin u de volgende keer dat u de pomp inrijdt ethanol ziet, of een ethanol-gashybride, of zelfs elektrische oplaadopties. Die toekomst bestaat al in Brazilië. 

Brazilië produceert enorme hoeveelheden ethanol uit suikerriet. Wanneer Brazilianen naar de pomp gaan, hebben ze de keuze om te tanken met gas of ethanol of een verscheidenheid aan andere mengsels daartussenin. Het resultaat? Bijna volledige onafhankelijkheid van buitenlandse olie, goedkopere gasprijzen en een bloeiende economie om op te starten - in feite zijn tussen 40 en 2003 meer dan 2011 miljoen Brazilianen naar de middenklasse verhuisd, toen de biobrandstofindustrie van het land van de grond kwam. 

'Maar wacht,' zegt u, 'biobrandstoffen hebben flexfuelauto's nodig om ze te laten draaien. Net als elektrisch zou het tientallen jaren duren om auto's in de wereld te vervangen door flexfuelauto's.' Eigenlijk niet echt. Een vies klein geheim binnen de auto-industrie is dat vrijwel alle auto's die sinds 1996 zijn gebouwd, voor slechts $ 150 kunnen worden omgebouwd tot flex-fuel-auto's. Als u geïnteresseerd bent in het ombouwen van uw auto, bekijk dan deze links: een en twee.

'Maar wacht,' zeg je weer, 'het kweken van planten om ethanol te maken zal de voedselkosten verhogen!' In tegenstelling tot wat algemeen wordt gedacht (overtuigingen die deze schrijver formeel deelt), verdringt ethanol de voedselproductie niet. In feite is het bijproduct van de meeste ethanolproductie voedsel. Veel van de maïs die in Amerika wordt verbouwd, wordt bijvoorbeeld helemaal niet voor mensen verbouwd, maar voor veevoer. En een van de beste diervoeders is 'distilleerdersgraan', gemaakt van maïs, maar eerst geproduceerd via het fermentatie-destillatieproces - het bijproduct is (je raadt het al) ethanol EN distilleerdersgraan.

Keuze voor de benzinepomp brengen

Het is niet per se voedsel versus brandstof, het kan voedsel en veel brandstof zijn. Laten we dus een snelle blik werpen op de verschillende bio- en alternatieve brandstoffen die we tegen het midden van de jaren 2020 met wraak op de markt zullen zien komen:

ethanol. Ethanol is alcohol, gemaakt door suikers te vergisten, en kan worden gemaakt van een verscheidenheid aan plantensoorten zoals tarwe, maïs, suikerriet, zelfs vreemde planten zoals een cactus. Over het algemeen kan ethanol op grote schaal worden geproduceerd met vrijwel elke plant die het meest geschikt is voor een land om te groeien. 

methanol. Raceauto- en dragraceteams gebruiken al tientallen jaren methanol. Maar waarom? Welnu, het heeft een hoger equivalent octaangetal (~113) dan premium gas (~93), biedt betere compressieverhoudingen en ontstekingstijdstip, het brandt veel schoner dan benzine, en het is over het algemeen een derde van de prijs van standaardbenzine. En hoe maak je dit spul? Door H2O en koolstofdioxide te gebruiken, dus water en lucht, zodat u deze brandstof overal goedkoop kunt maken. Methanol kan zelfs worden gemaakt met behulp van gerecyclede kooldioxide uit de groeiende aardgasindustrie in de wereld, en zelfs met gerecyclede biomassa (dwz bosbouwafval, landbouw en zelfs stadsafval). 

In Amerika wordt elk jaar voldoende biomassa geproduceerd om genoeg methanol te produceren om de helft van de auto's in de VS te bekostigen voor twee dollar per gallon, vergeleken met vier of vijf op benzine. 

Zeewier. Vreemd genoeg, bacteriën, in het bijzonder Cyanobacteriën, kan uw toekomstige auto van stroom voorzien. Deze bacteriën voeden zich met fotosynthese en koolstofdioxide, in feite zon en lucht, en kunnen gemakkelijk worden omgezet in biobrandstof. Met een beetje genetische manipulatie hopen wetenschappers ooit enorme hoeveelheden van deze bacteriën te kweken in gigantische buitenvaten. De kicker is dat aangezien deze bacteriën zich voeden met koolstofdioxide, hoe meer ze groeien, hoe meer ze ook onze omgeving reinigen. Dit betekent dat toekomstige bacterieboeren geld kunnen verdienen met zowel de hoeveelheid biobrandstof die ze verkopen als de hoeveelheid kooldioxide die uit de atmosfeer wordt gezogen.

Elektrische auto's zijn er al en nu al geweldig

Elektrische voertuigen, of EV's, zijn onderdeel geworden van de popcultuur, grotendeels dankzij Elon Musk en zijn bedrijf Tesla Motors. De Tesla Roadster, en de Model S in het bijzonder, hebben bewezen dat elektrische auto's niet alleen de groenste auto zijn die je kunt kopen, maar ook de beste auto om in te rijden, punt uit. De Model S won de 2013 "Motor Trend Car of the Year" en Automobile Magazine's 2013 "Auto of the Year". Het bedrijf bewees dat elektrische auto's een statussymbool kunnen zijn, maar ook een leider op het gebied van autotechniek en design.

Maar al deze Tesla-kontzoenen terzijde, de realiteit is dat ondanks alle pers die Tesla en andere EV-modellen de afgelopen jaren hebben opgedragen, ze nog steeds slechts minder dan één procent van de wereldwijde automarkt vertegenwoordigen. De redenen achter deze trage groei zijn onder meer een gebrek aan publieke ervaring met het besturen van EV's, hogere EV-componenten en productiekosten (vandaar een hoog prijskaartje in het algemeen) en een gebrek aan oplaadinfrastructuur. Deze nadelen zijn aanzienlijk, maar ze zullen niet lang duren.

Kosten van autofabricage en elektrische batterijen zullen crashen

Tegen de jaren 2020 zal een hele reeks technologieën online komen om de productiekosten van voertuigen, met name EV's, te verlagen. Laten we om te beginnen uw gemiddelde auto nemen: ongeveer drie vijfde van al onze mobiliteitsbrandstof gaat naar auto's en tweederde van die brandstof wordt gebruikt om het gewicht van de auto te overwinnen om hem vooruit te duwen. Daarom zal alles wat we kunnen doen om auto's lichter te maken, ze niet alleen goedkoper maken, maar ze ook helpen om minder brandstof te verbruiken (of het nu gas of elektriciteit is).

Dit zit er in de pijplijn: tegen het midden van de jaren 2020 zullen autofabrikanten beginnen met het maken van alle auto's van koolstofvezel, een materiaal dat lichtjaren lichter en sterker is dan aluminium. Deze lichtere auto's kunnen op kleinere motoren rijden en dezelfde prestaties behouden. Lichtere auto's zullen ook het gebruik van elektrische batterijen in plaats van verbrandingsmotoren haalbaarder maken, aangezien de huidige batterijtechnologie deze lichtere voertuigen kan aandrijven tot auto's op gas.

Dit is natuurlijk niet het tellen van de verwachte vooruitgang in batterijtechnologie, en jongen, er zullen er veel zijn. De kosten, grootte en opslagcapaciteit van EV-batterijen zijn al jaren razendsnel verbeterd en er komen voortdurend nieuwe technologieën online om ze te verbeteren. In 2020 zullen we bijvoorbeeld de introductie zien van op grafeen gebaseerde supercondensatoren. Deze supercondensatoren zorgen voor EV-batterijen die niet alleen lichter en dunner zijn, maar ze zullen ook meer energie vasthouden en sneller afgeven. Dit betekent dat auto's lichter, goedkoper en sneller moeten zijn. Ondertussen zal Tesla's Gigafactory tegen 2017 op enorme schaal EV-batterijen gaan produceren, waardoor de kosten van EV-batterijen mogelijk met 30 procent door 2020.

Deze innovaties in het gebruik van koolstofvezel en ultra-efficiënte batterijtechnologie zullen de kosten van EV's op één lijn brengen met die van traditionele voertuigen met verbrandingsmotor, en uiteindelijk ver onder die van voertuigen met een verbrandingsmotor, zoals we straks zullen zien.

Wereldregeringen doen mee om de transitie te versnellen

De dalende prijs van EV's betekent niet noodzakelijkerwijs een EV-verkoopbonanza. En dat is een probleem als wereldregeringen serieus zijn in het vermijden van de komende economische ineenstorting (geschetst in deel twee). Daarom is een van de beste tactieken die regeringen kunnen toepassen om het gasverbruik te verlagen en de prijs aan de pomp te verlagen, het bevorderen van de adoptie van elektrische voertuigen. Zo kunnen overheden dat mogelijk maken:

Een van de grootste obstakels voor de adoptie van elektrische auto's is de angst van veel consumenten dat ze onderweg zonder stroom komen te zitten, ver weg van een laadstation. Om dit gat in de infrastructuur aan te pakken, zullen regeringen verplichten om oplaadinfrastructuur voor elektrische auto's te installeren in alle bestaande benzinestations, en in sommige gevallen zelfs met behulp van subsidies om het proces te versnellen. Fabrikanten van elektrische voertuigen zullen waarschijnlijk betrokken raken bij deze infrastructuuruitbreiding, omdat het een nieuwe en lucratieve inkomstenstroom vertegenwoordigt die kan worden gestolen van bestaande oliemaatschappijen.

Lokale overheden zullen beginnen met het bijwerken van de bouwverordeningen, waarbij wordt voorgeschreven dat alle huizen EV-oplaadpunten hebben. Gelukkig gebeurt dit al: Californië een wet aangenomen vereist dat alle nieuwe parkeerplaatsen en woningen EV-oplaadinfrastructuur bevatten. In China, de stad Shenzhen wetgeving aangenomen eisen dat ontwikkelaars van appartementen en appartementen oplaadpunten / -stations in elke parkeerplaats bouwen. Ondertussen heeft Japan nu meer snellaadpunten (40,000) dan tankstations (35,000). Het andere voordeel van deze infrastructuurinvestering is dat het duizenden nieuwe, niet-exporteerbare banen zal vertegenwoordigen in elk land dat het overneemt.

Ondertussen kunnen overheden de aankoop van elektrische voertuigen ook rechtstreeks stimuleren. Noorwegen is bijvoorbeeld een van 's werelds grootste importeurs van Tesla. Waarom? Omdat de Noorse overheid eigenaren van elektrische voertuigen gratis toegang biedt tot vrije rijstroken (bijvoorbeeld de busbaan), gratis openbaar parkeren, gratis gebruik van tolwegen, een kwijtgescholden jaarlijkse registratievergoeding, vrijstelling van bepaalde omzetbelastingen en een aftrek van inkomstenbelasting. Ja, ik weet het goed! Zelfs als de Tesla Model S een luxe auto is, maken deze prikkels het kopen van Tesla's bijna gelijk aan het bezit van een traditionele auto.

Andere regeringen kunnen gemakkelijk soortgelijke prikkels aanbieden, die idealiter aflopen nadat EV's een bepaalde drempel van het totale nationale autobezit (zoals 40 procent) hebben bereikt om de overgang te versnellen. En nadat EV's uiteindelijk de meerderheid van het wagenpark van het publiek vertegenwoordigen, kan een verdere COXNUMX-belasting worden geheven op de resterende eigenaren van auto's met verbrandingsmotor om hun late-game-upgrade naar EV's aan te moedigen.

In deze omgeving zouden overheden natuurlijk subsidies verstrekken voor onderzoek naar de ontwikkeling van elektrische voertuigen en de productie van elektrische voertuigen. Als het hachelijk wordt en er extremere maatregelen nodig zijn, kunnen overheden autofabrikanten ook verplichten een hoger percentage van hun productie-output naar EV's te verplaatsen, of zelfs alleen-EV-output opleggen. (Dergelijke mandaten waren verbazingwekkend effectief tijdens de Tweede Wereldoorlog.)

Al deze opties kunnen de overgang van verbranding naar elektrische voertuigen met tientallen jaren versnellen, de wereldwijde afhankelijkheid van olie verminderen, miljoenen nieuwe banen creëren en regeringen miljarden dollars besparen (die anders zouden worden uitgegeven aan de invoer van ruwe olie) die elders zouden kunnen worden geïnvesteerd .

Voor wat extra context: er zijn tegenwoordig ongeveer twee is meer dan een miljard auto's in de wereld. Autofabrikanten produceren over het algemeen 100 miljoen auto's per jaar, dus afhankelijk van hoe agressief we de overgang naar EV's nastreven, zou het slechts één tot twee decennia duren om genoeg van 's werelds auto's te vervangen om onze toekomstige economie nieuw leven in te blazen.

Een hausse na het omslagpunt

Zodra EV's een omslagpunt in eigendom bij het grote publiek bereiken, ongeveer 15 procent, zal de groei van EV's niet meer te stoppen zijn. EV's zijn veel veiliger, kosten veel minder in onderhoud en zullen tegen het midden van de jaren 2020 veel minder kosten om te tanken in vergelijking met auto's op gas, hoe laag de prijs van gas ook daalt.

Dezelfde technologische vooruitgang en overheidssteun zullen leiden tot vergelijkbare toepassingen in EV-trucks, bussen en vliegtuigen. Dit zal het spel veranderen.

Dan wordt ineens alles goedkoper

Er gebeurt iets interessants als je voertuigen uit de vergelijking voor het verbruik van ruwe olie haalt, alles wordt ineens goedkoper. Denk er over na. Zoals we zagen in deel twee, voedsel, keuken- en huishoudelijke producten, farmaceutische en medische apparatuur, kleding, schoonheidsproducten, bouwmaterialen, auto-onderdelen en een groot percentage van zo ongeveer al het andere, worden allemaal gemaakt met behulp van aardolie.

Wanneer de meeste voertuigen overstappen op elektrische voertuigen, zal de vraag naar ruwe olie instorten, waardoor de prijs van ruwe olie zal dalen. Die daling zal enorme kostenbesparingen betekenen voor productfabrikanten in elke sector die aardolie gebruikt in hun productieprocessen. Deze besparingen zullen uiteindelijk worden doorgegeven aan de gemiddelde consument, waardoor elke wereldeconomie wordt gestimuleerd die werd geteisterd door hoge gasprijzen.

Micro-energiecentrales leveren stroom aan het net

Een ander bijkomend voordeel van het bezitten van een EV is dat het ook kan dienen als een handige bron van back-upstroom mocht een sneeuwstorm ooit hoogspanningslijnen in uw buurt omverwerpen. Sluit uw auto eenvoudig aan op uw huis of elektrische apparaten voor een snelle boost van noodstroom.

Als uw huis of gebouw heeft geïnvesteerd in zonnepanelen en een smart grid-verbinding, kan het uw auto opladen wanneer u het niet nodig hebt en die energie 's nachts terugleveren in uw huis, gebouw of gemeenschapsnet, wat mogelijk bespaart op onze energierekening of zelfs wat bijverdienste.

Maar weet je wat, we kruipen nu in het onderwerp van zonne-energie, en eerlijk gezegd, dat verdient een eigen gesprek: Zonne-energie en de opkomst van het energie-internet: Future of Energy P4

LINKS VAN DE TOEKOMST VAN ENERGIE-SERIE

De langzame dood van het koolstofenergietijdperk: Future of Energy P1.

Olie! De trigger voor het hernieuwbare tijdperk: Future of Energy P2

Zonne-energie en de opkomst van het energie-internet: Future of Energy P4

Hernieuwbare energie versus de Thorium- en Fusion-energiewildcards: Future of Energy P5

Onze toekomst in een wereld met veel energie: Future of Energy P6