Rise of the electric car: Future of Energy P3

Bilen din – dens innvirkning på verden du lever i vil være langt større enn du forventer. 

Hvis du leser den siste oljeaktige delen av denne Future of Energy-serien, ville du ha satset på at denne tredje delen ville dekket fremveksten av solenergi som verdens nye dominerende energiform. Vel, du tar bare litt feil: vi skal dekke det inn del fire. I stedet valgte vi først å dekke biodrivstoff og elektriske biler fordi størstedelen av verdens transportflåte (dvs. biler, lastebiler, skip, fly, monstertrucker osv.) kjører på gass, og det er hele grunnen til at råolje har verden etter hals. Fjern gass fra ligningen og hele verden endres.

Å gå bort fra gass (og snart til og med forbrenningsmotoren) er selvfølgelig lettere sagt enn gjort. Men hvis du leser til den deprimerende slutten av Andre del, vil du huske at de fleste verdensregjeringer ikke vil ha mye valg i saken. Enkelt sagt, å fortsette å drive en økonomi på en stadig mer volatil og knapp energikilde – råolje – vil bli økonomisk og politisk uholdbar mellom 2025-2035. Heldigvis kan denne gigantiske overgangen være enklere enn vi tror.

The real deal bak biodrivstoff

Elektriske biler er fremtiden for transport – og vi skal utforske den fremtiden i andre halvdel av denne artikkelen. Men med over én milliard biler på veien globalt, kan det ta ett til to tiår å erstatte denne bilparken med elektriske kjøretøy. Sån tid har vi ikke. Hvis verden skal stoppe sin avhengighet av olje, er vi nødt til å finne andre drivstoffkilder som kan drive våre nåværende forbrenningskjøretøyer i et tiår eller så til det elektriske tar over. Det er der biodrivstoff kommer inn.

Når du besøker pumpen, har du egentlig bare muligheten til å fylle gass, bedre gass, premium gass eller diesel. Og det er et problem for lommeboken din – en av grunnene til at olje er så dyr er at den har nesten monopol på bensinstasjonene folk bruker over det meste av verden. Det er ingen konkurranse.

Biodrivstoff kan imidlertid være den konkurransen. Se for deg en fremtid der du ser etanol, eller en etanol-gasshybrid, eller til og med elektriske lademuligheter neste gang du kjører inn i pumpen. Den fremtiden eksisterer allerede i Brasil. 

Brasil produserer enorme mengder etanol fra sukkerrør. Når brasilianere går til pumpen, har de valget mellom å fylle gass eller etanol eller en rekke andre blandinger i mellom. Resultatet? Nær fullstendig uavhengighet fra utenlandsk olje, billigere gasspriser og en blomstrende økonomi – faktisk flyttet over 40 millioner brasilianere inn i middelklassen mellom 2003 og 2011 da landets biodrivstoffindustri tok fart. 

«Men vent,» sier du, «biodrivstoff trenger flex-fuel-biler for å kjøre dem. Akkurat som elektriske, ville det ta flere tiår å erstatte verdens biler med flex-fuel-biler.' Egentlig ikke egentlig. En skitten liten hemmelighet innen bilindustrien er at praktisk talt alle biler bygget siden 1996 kan konverteres til flex-fuel-biler for så lite som $150. Hvis du er interessert i å konvertere bilen din, sjekk ut disse lenkene: en og to.

"Men vent," sier du igjen, "å dyrke planter for å lage etanol vil øke kostnadene for mat!" I motsetning til offentlig tro (tro som formelt deles av denne forfatteren), fortrenger ikke etanol matproduksjon. Faktisk er biproduktet av det meste av etanolproduksjon mat. For eksempel dyrkes mye av maisen som dyrkes i Amerika ikke for mennesker i det hele tatt, den dyrkes for dyrefôr. Og en av de beste dyrefôrene er "destillasjonskorn", laget av mais, men produsert først gjennom fermenterings-destillasjonsprosessen - biproduktet er (du gjettet det) etanol OG destillasjonskorn.

Tar med valg til bensinpumpen

Det er ikke nødvendigvis mat vs drivstoff, det kan være mat og mye drivstoff. Så la oss ta et raskt blikk på de forskjellige bio- og alternative drivstoffene vi vil se på markedet med hevn i midten av 2020-årene:

etanol. Etanol er alkohol, laget ved å fermentere sukker, og kan lages av en rekke plantearter som hvete, mais, sukkerrør, til og med rare planter som en kaktus. Generelt kan etanol produseres i stor skala ved å bruke nesten alle planter som er best egnet for et land å vokse. 

metanol. Racerbil- og dragracing-team har brukt metanol i flere tiår. Men hvorfor? Vel, den har en høyere ekvivalent oktantall (~113) enn premium gass (~93), tilbyr bedre kompresjonsforhold og tenningstid, den brenner mye renere enn bensin, og det er generelt en tredjedel av prisen på standard bensin. Og hvordan lager du disse tingene? Ved å bruke H2O og karbondioksid—så vann og luft, noe som betyr at du kan lage dette drivstoffet billig hvor som helst. Faktisk kan metanol lages ved å bruke resirkulert karbondioksid fra verdens voksende naturgassindustri, og til og med med resirkulert biomasse (dvs. avfallsgenerert skogbruk, landbruk og til og med byavfall). 

Det produseres nok biomasse hvert år i Amerika til å produsere nok metanol til å dekke halvparten av bilene i USA til to dollar per gallon, sammenlignet med fire eller fem som bruker bensin. 

alger. Merkelig nok, bakterier, spesielt cyanobakterier, kan drive din fremtidige bil. Disse bakteriene lever av fotosyntese og karbondioksid, i utgangspunktet sol og luft, og kan lett omdannes til biodrivstoff. Med litt genteknologi håper forskerne å en dag dyrke enorme mengder av disse bakteriene i gigantiske utendørs kar. Kickeren er at siden disse bakteriene lever av karbondioksid, jo mer de vokser, jo mer renser de også miljøet vårt. Dette betyr at fremtidige bakteriebønder kan tjene penger både på mengden biodrivstoff de selger og mengden karbondioksid som suges ut av atmosfæren.

Elektriske biler er allerede her og allerede fantastiske

Elektriske kjøretøy, eller elbiler, har blitt en del av popkulturen, mye takket være Elon Musk og hans selskap, Tesla Motors. Tesla Roadster, og Model S spesielt, har bevist at elbiler ikke bare er den grønneste bilen du kan kjøpe, men også den beste bilen å kjøre, punktum. Model S vant 2013 "Motor Trend Car of the Year" og Automobile Magazines 2013 "Car of the Year." Selskapet beviste at elbiler kan være et statussymbol, så vel som en leder innen bilteknikk og design.

Men all denne Tesla-røvkyssingen til side, realiteten er at for all pressen Tesla og andre EV-modeller har hatt de siste årene, representerer de fortsatt bare mindre enn én prosent av det globale bilmarkedet. Årsakene bak denne svake veksten inkluderer mangel på offentlig erfaring med å kjøre elbiler, høyere elbilkomponenter og produksjonskostnader (derav en høy pris totalt sett), og mangel på ladeinfrastruktur. Disse ulempene er betydelige, men de vil ikke vare lenge.

Kostnader for bilproduksjon og elektriske batterier vil krasje

Innen 2020-tallet vil en hel rekke teknologier komme på nettet for å redusere kostnadene ved å produsere kjøretøy, spesielt elbiler. For å starte, la oss ta den gjennomsnittlige bilen din: Omtrent tre femtedeler av all mobilitetsdrivstoffet vårt går til biler og to tredjedeler av dette drivstoffet brukes til å overvinne bilens vekt for å skyve den fremover. Derfor vil alt vi kan gjøre for å gjøre bilene lettere ikke bare gjøre dem billigere, det vil også hjelpe dem å bruke mindre drivstoff (det være seg gass eller elektrisitet).

Her er hva som er i pipelinen: På midten av 2020-tallet vil bilprodusentene begynne å lage alle biler av karbonfiber, et materiale som er lysår lettere og sterkere enn aluminium. Disse lettere bilene vil kunne kjøre på mindre motorer og opprettholde samme ytelse. Lettere biler vil også gjøre bruken av elektriske batterier fremfor forbrenningsmotorer mer levedyktig, ettersom dagens batteriteknologi vil kunne drive disse lettere kjøretøyene like langt som gassdrevne biler.

Dette teller selvfølgelig ikke de forventede fremskritt innen batteriteknologi, og det vil være mange. Kostnaden, størrelsen og lagringskapasiteten til EV-batterier har forbedret seg med et lynrask klipp i årevis nå, og nye teknologier kommer på nettet hele tiden for å forbedre dem. For eksempel, innen 2020 vil vi se introduksjonen av grafenbaserte superkondensatorer. Disse superkondensatorene vil tillate EV-batterier som ikke bare er lettere og tynnere, men de vil også holde på mer energi og frigjøre den raskere. Dette betyr at biler skal være lettere, billigere og akselerere raskere. I mellomtiden, innen 2017, vil Teslas Gigafactory begynne å produsere EV-batterier i enorm skala, og potensielt redusere kostnadene for EV-batterier med 30 prosent av 2020.

Disse innovasjonene i bruken av karbonfiber og ultraeffektiv batteriteknologi vil bringe kostnadene til elbiler på nivå med tradisjonelle kjøretøy med forbrenningsmotor, og til slutt langt under forbrenningskjøretøyer – som vi er i ferd med å se.

Verdens regjeringer slår inn for å fremskynde overgangen

Den fallende prisen på elbiler betyr ikke nødvendigvis en salgsbonanza for elbiler. Og det er et problem hvis verdens regjeringer mener alvor med å unngå den kommende økonomiske kollapsen (skissert i Andre del). Det er derfor en av de beste taktikkene regjeringer kan implementere for å redusere gassforbruket og redusere prisen ved pumpen, er å fremme bruken av elbiler. Slik kan regjeringer få det til:

En av de største hindringene for EV-adopsjon er frykten hos mange forbrukere for å gå tom for juice mens de er på veien, langt unna en ladestasjon. For å løse dette infrastrukturhullet, vil regjeringer gi mandat at ladeinfrastruktur for elbiler skal installeres på alle eksisterende bensinstasjoner, til og med bruke subsidier i noen tilfeller for å fremskynde prosessen. EV-produsenter vil sannsynligvis bli involvert i denne infrastrukturutbyggingen, siden den representerer en ny og lukrativ inntektsstrøm som kan stjeles fra eksisterende oljeselskaper.

Lokale myndigheter vil begynne å oppdatere bygningsvedtekter, som krever at alle hjem har elbil-ladeuttak. Heldigvis skjer dette allerede: California passerte en lov krever at alle nye parkeringsplasser og boliger inkluderer ladeinfrastruktur for elbiler. I Kina, byen Shenzhen vedtatt lovgivning krever at utviklere av leiligheter og leiligheter skal bygge ladeuttak/stasjoner på hver parkeringsplass. I mellomtiden har Japan nå flere hurtigladepunkter (40,000 35,000) enn bensinstasjoner (XNUMX XNUMX). Den andre fordelen med denne infrastrukturinvesteringen er at den vil representere tusenvis av nye, ikke-eksporterbare jobber i hvert land som tar den i bruk.

I mellomtiden kan myndigheter også oppmuntre direkte til kjøp av elbiler. Norge er for eksempel en av verdens største Tesla-importører. Hvorfor? Fordi den norske regjeringen tilbyr elbil-eiere gratis tilgang til uoverfylte kjørefelt (f.eks. bussveien), gratis offentlig parkering, gratis bruk av bomveier, frafalt årlig registreringsavgift, fritak fra visse omsetningsavgifter og skattefradrag. Ja, jeg vet rett! Selv med Tesla Model S som en luksusbil, gjør disse insentivene å kjøpe Teslaer nesten på nivå med å eie en tradisjonell bil.

Andre myndigheter kan enkelt tilby lignende insentiver, ideelt sett utløper etter at elbiler når en viss terskel for totalt nasjonalt bileierskap (som 40 prosent) for å fremskynde overgangen. Og etter at elbiler til slutt representerer majoriteten av den offentlige bilparken, kan en ytterligere karbonavgift pålegges de gjenværende eierne av biler med forbrenningsmotorer for å oppmuntre til å oppgradere til elbiler sent i spillet.

I dette miljøet vil regjeringer naturligvis gi subsidier til forskning på EV-fremgang og EV-produksjon. Hvis ting blir hårete og mer ekstreme tiltak er nødvendige, kan regjeringer også gi bilprodusenter mandat å flytte en høyere prosentandel av produksjonen sin til elbiler, eller til og med gi mandat kun for elbiler. (Slike mandater var utrolig effektive under andre verdenskrig.)

Alle disse alternativene kan fremskynde overgangen fra forbrenning til elektriske kjøretøy med flere tiår, redusere verdensomspennende avhengighet av olje, skape millioner av nye arbeidsplasser og spare regjeringer for milliarder av dollar (som ellers ville blitt brukt på råoljeimport) som kan investeres andre steder .

For noen ekstra kontekst er det omtrent to og over én milliard biler i verden i dag. Bilprodusenter produserer vanligvis 100 millioner biler hvert år, så avhengig av hvor aggressivt vi går på overgangen til elbiler, vil det bare ta ett til to tiår å erstatte nok av verdens biler til å gjenopplive vår fremtidige økonomi.

En bom etter vippepunktet

Når elbiler når et vippepunkt i eierskap blant allmennheten, omtrent 15 prosent, vil veksten av elbiler bli ustoppelig. Elbiler er langt tryggere, koster mye mindre å vedlikeholde, og vil på midten av 2020-tallet koste mye mindre å fylle på sammenlignet med gassdrevne biler – uansett hvor lavt prisen på gass faller.

De samme teknologiske fremskritt og statlig støtte vil føre til lignende applikasjoner i EV-lastebiler, busser og fly. Dette vil forandre spillet.

Så plutselig blir alt billigere

En interessant ting skjer når du tar kjøretøy ut av råoljeforbruksligningen, alt blir plutselig billigere. Tenk på det. Som vi så inn Andre del, mat, kjøkken- og husholdningsprodukter, legemidler og medisinsk utstyr, klær, skjønnhetsprodukter, byggematerialer, bildeler, og en stor andel av omtrent alt annet, er alle skapt ved hjelp av petroleum.

Når flertallet av kjøretøyene går over til elbiler, vil etterspørselen etter råolje kollapse, og ta prisen på råolje ned med seg. Denne nedgangen vil bety enorme kostnadsbesparelser for produktprodusenter på tvers av alle sektorer som bruker petroleum i sine produksjonsprosesser. Disse besparelsene vil til slutt bli gitt til den gjennomsnittlige forbrukeren, og stimulere enhver verdensøkonomi som ble rammet av høye gasspriser.

Mikrokraftverk mater inn i nettet

En annen sidefordel ved å eie en elbil er at den også kan fungere som en praktisk kilde til reservestrøm dersom en snøstorm skulle slå ned strømledninger i nabolaget ditt. Bare koble bilen til huset ditt eller elektriske apparater for en rask økning av nødstrøm.

Hvis huset eller bygningen din har investert i solcellepaneler og smartnetttilkobling, kan den lade bilen din når du ikke trenger den og deretter mate energien tilbake til huset, bygningen eller fellesskapets strømnett om natten, noe som potensielt sparer på vår strømregningen eller til og med tjene deg litt ekstra penger.

Men vet du hva, nå kryper vi inn i temaet solenergi, og helt ærlig, det fortjener sin egen samtale: Solenergi og fremveksten av energiinternett: Future of Energy P4

FUTURE OF ENERGY SERIELENKER

Den langsomme døden av karbonenergi-æraen: Future of Energy P1.

Olje! Utløseren for den fornybare tiden: Future of Energy P2

Solenergi og fremveksten av energiinternett: Future of Energy P4

Renewables vs the Thorium and Fusion energy jokertegn: Future of Energy P5

Vår fremtid i en energirik verden: Future of Energy P6