Ascensão do carro elétrico: Futuro da Energia P3

Seu carro – seu impacto no mundo em que você vive será muito maior do que você esperaria. 

Se você ler a última parte oleosa desta série Future of Energy, você apostaria que esta terceira parte cobriria a ascensão da energia solar como a nova forma dominante de energia do mundo. Bem, você está apenas um pouco errado: abordaremos isso em parte quatro. Em vez disso, optamos por cobrir os biocombustíveis e carros elétricos primeiro porque a maioria da frota de transporte do mundo (ou seja, carros, caminhões, navios, aviões, caminhões monstro, etc.) garganta. Remova o gás da equação e o mundo inteiro muda.

É claro que se afastar do gás (e logo até do motor de combustão) é mais fácil falar do que fazer. Mas se você ler até o final deprimente de parte dois, você lembraria que a maioria dos governos mundiais não terá muita escolha no assunto. Simplificando, continuar a administrar uma economia com uma fonte de energia cada vez mais volátil e escassa – o petróleo bruto – se tornará econômica e politicamente insustentável entre 2025-2035. Felizmente, essa transição gigante pode ser mais fácil do que pensamos.

O verdadeiro negócio por trás dos biocombustíveis

Os carros elétricos são o futuro do transporte – e vamos explorar esse futuro na segunda metade deste artigo. Mas com mais de um bilhão de carros circulando globalmente, a substituição dessa frota de veículos por veículos elétricos pode levar de uma a duas décadas. Não temos esse tipo de tempo. Se o mundo vai acabar com seu vício em petróleo, teremos que encontrar outras fontes de combustível que possam operar nossos atuais veículos de combustão por mais ou menos uma década até que a eletricidade assuma o controle. É aí que entram os biocombustíveis.

Quando você visita a bomba, você realmente só tem a opção de abastecer com gasolina, gasolina melhor, gasolina premium ou diesel. E isso é um problema para o seu bolso – uma das razões pelas quais o petróleo é tão caro é que ele tem quase o monopólio dos postos de gasolina que as pessoas usam na maior parte do mundo. Não há competição.

Os biocombustíveis, no entanto, podem ser essa competição. Imagine um futuro em que você veja etanol, ou um híbrido etanol-gás, ou até mesmo opções de carregamento elétrico na próxima vez que entrar na bomba. Esse futuro já existe no Brasil. 

O Brasil produz grandes quantidades de etanol a partir da cana-de-açúcar. Quando os brasileiros vão à bomba, eles têm a opção de abastecer com gás ou etanol ou uma variedade de outras misturas intermediárias. O resultado? Quase completa independência do petróleo estrangeiro, preços mais baratos da gasolina e uma economia em expansão – na verdade, mais de 40 milhões de brasileiros entraram na classe média entre 2003 e 2011, quando a indústria de biocombustíveis do país decolou. 

'Mas espere', você diz, 'os biocombustíveis precisam de carros flex para executá-los. Assim como os elétricos, levaria décadas para substituir os carros do mundo por carros flex-fuel.' Na verdade, não realmente. Um pequeno segredo sujo dentro da indústria automobilística é que praticamente todos os carros construídos desde 1996 podem ser convertidos em carros flex por apenas US$ 150. Se estiver interessado em converter seu carro, confira estes links: um e dois.

'Mas espere', você diz novamente, 'cultivar plantas para produzir etanol vai aumentar o custo dos alimentos!' Ao contrário da crença pública (crenças formalmente compartilhadas por este escritor), o etanol não substitui a produção de alimentos. Na verdade, o subproduto da maior parte da produção de etanol é o alimento. Por exemplo, grande parte do milho cultivado na América não é cultivado para humanos, é cultivado para ração animal. E uma das melhores rações para animais é o 'grão de destilaria', feito de milho, mas produzido primeiro através do processo de fermentação-destilação – o subproduto sendo (você adivinhou) etanol E grãos de destilaria.

Trazendo escolha para a bomba de gás

Não é necessariamente comida vs combustível, pode ser comida e muito combustível. Então, vamos dar uma olhada rápida nos diferentes biocombustíveis e alternativos que veremos chegando ao mercado com uma vingança em meados da década de 2020:

Etanol. O etanol é o álcool, feito pela fermentação de açúcares, e pode ser feito de uma variedade de espécies de plantas como trigo, milho, cana-de-açúcar, até plantas estranhas como um cacto. Geralmente, o etanol pode ser produzido em escala usando praticamente qualquer planta que seja mais adequada para um país crescer. 

Metanol. As equipes de carros de corrida e corridas de arrancada usam metanol há décadas. Mas por que? Bem, ele tem uma classificação de octanagem equivalente mais alta (~ 113) do que o gás premium (~ 93), oferece melhores taxas de compressão e tempo de ignição, queima muito mais limpa que a gasolina e geralmente é um terço do preço da gasolina padrão. E como você faz essas coisas? Usando H2O e dióxido de carbono – então água e ar, o que significa que você pode fazer esse combustível mais barato em qualquer lugar. Na verdade, o metanol pode ser criado usando dióxido de carbono reciclado da crescente indústria mundial de gás natural, e até mesmo com biomassa reciclada (ou seja, resíduos gerados por silvicultura, agricultura e até mesmo resíduos urbanos). 

Biomassa suficiente é produzida a cada ano na América para produzir metanol suficiente para cobrir metade dos carros nos EUA a dois dólares o galão, comparado a quatro ou cinco usando gasolina. 

Algas. Curiosamente, as bactérias, especificamente Cianobactéria, pode alimentar seu futuro carro. Essas bactérias se alimentam da fotossíntese e do dióxido de carbono, basicamente do sol e do ar, e podem ser facilmente transformadas em biocombustível. Com um pouco de engenharia genética, os cientistas esperam um dia cultivar grandes quantidades dessas bactérias em cubas gigantes ao ar livre. O problema é que, como essas bactérias se alimentam de dióxido de carbono, quanto mais crescem, mais limpam nosso meio ambiente. Isso significa que os futuros produtores de bactérias podem ganhar dinheiro com a quantidade de biocombustível que vendem e com a quantidade de dióxido de carbono que sugam da atmosfera.

Carros elétricos já estão aqui e já são incríveis

Veículos elétricos, ou EVs, tornaram-se parte da cultura pop graças em grande parte a Elon Musk e sua empresa, Tesla Motors. O Tesla Roadster, e o Model S em particular, provaram que os EVs não são apenas o carro mais ecológico que você pode comprar, mas também o melhor carro para dirigir, ponto final. O Model S ganhou o “Motor Trend Car of the Year” de 2013 e o “Car of the Year” da Automobile Magazine em 2013. A empresa provou que os EVs podem ser um símbolo de status, bem como um líder em engenharia e design automotivo.

Mas deixando de lado todas essas baboseiras da Tesla, a realidade é que, apesar de toda a imprensa que a Tesla e outros modelos de EV comandaram nos últimos anos, eles ainda representam apenas menos de um por cento do mercado global de carros. As razões por trás desse crescimento lento incluem a falta de experiência pública na condução de VEs, componentes e custos de fabricação mais altos (daí um alto preço geral) e falta de infraestrutura de recarga. Essas desvantagens são substanciais, mas não durarão muito.

Custo de fabricação de carros e baterias elétricas devem cair

Na década de 2020, toda uma série de tecnologias estará online para reduzir os custos de fabricação de veículos, especialmente os EVs. Para começar, vamos pegar o seu carro comum: cerca de três quintos de todo o nosso combustível de mobilidade vai para carros e dois terços desse combustível são usados ​​para superar o peso do carro para empurrá-lo para a frente. É por isso que qualquer coisa que possamos fazer para tornar os carros mais leves não apenas os tornará mais baratos, mas também os ajudará a usar menos combustível (seja gás ou eletricidade).

Aqui está o que está por vir: em meados da década de 2020, os fabricantes de automóveis começarão a fabricar todos os carros com fibra de carbono, um material anos-luz mais leve e mais forte que o alumínio. Esses carros mais leves poderão funcionar com motores menores e manter o mesmo desempenho. Carros mais leves também tornarão mais viável o uso de baterias elétricas em vez de motores de combustão, já que a tecnologia atual de baterias será capaz de alimentar esses veículos mais leves, tanto quanto carros movidos a gasolina.

Claro, isso sem contar os avanços esperados na tecnologia de baterias, e rapaz, haverá muitos. O custo, o tamanho e a capacidade de armazenamento das baterias EV melhoraram rapidamente há anos e novas tecnologias estão sendo lançadas o tempo todo para melhorá-las. Por exemplo, até 2020, veremos a introdução de supercapacitores à base de grafeno. Esses supercapacitores permitirão baterias EV que não são apenas mais leves e finas, mas também retêm mais energia e a liberam mais rapidamente. Isso significa que os carros serão mais leves, mais baratos e acelerarão mais rápido. Enquanto isso, em 2017, a Gigafactory da Tesla começará a produzir baterias EV em grande escala, potencialmente reduzindo os custos das baterias EV em 30 por cento por 2020.

Essas inovações no uso de fibra de carbono e tecnologia de bateria ultraeficiente trarão os custos dos EVs no mesmo nível dos veículos com motor de combustão tradicionais e, eventualmente, muito abaixo dos veículos de combustão – como veremos.

Governos mundiais colaboram para acelerar a transição

A queda do preço dos EVs não significa necessariamente uma bonança nas vendas de EVs. E isso é um problema se os governos mundiais forem sérios sobre como evitar o colapso econômico vindouro (descrito na parte dois). É por isso que uma das melhores táticas que os governos podem implementar para diminuir o consumo de gás e reduzir o preço na bomba é promover a adoção de VEs. É assim que os governos podem fazer isso acontecer:

Um dos maiores obstáculos para a adoção de VEs é o medo de muitos consumidores de ficar sem energia enquanto estão na estrada, longe de uma estação de carregamento. Para resolver esse problema de infraestrutura, os governos exigirão que a infraestrutura de recarga de VEs seja instalada em todos os postos de gasolina existentes, mesmo usando subsídios em alguns casos para acelerar o processo. Os fabricantes de veículos elétricos provavelmente se envolverão com essa construção de infraestrutura, pois representa um novo e lucrativo fluxo de receita que pode ser roubado das empresas petrolíferas existentes.

Os governos locais começarão a atualizar os estatutos de construção, exigindo que todas as casas tenham tomadas de carregamento de VEs. Felizmente, isso já está acontecendo: Califórnia aprovou uma lei exigindo que todos os novos estacionamentos e moradias incluam infraestrutura de carregamento de VE. Na China, a cidade de Shenzhen legislação aprovada exigindo que os desenvolvedores de apartamentos e condomínios construam tomadas/estações de carregamento em cada vaga de estacionamento. Enquanto isso, o Japão agora tem mais pontos de carregamento rápido (40,000) do que postos de gasolina (35,000). O outro benefício desse investimento em infraestrutura é que ele representará milhares de novos empregos não exportáveis ​​em todos os países que o adotarem.

Enquanto isso, os governos também podem incentivar diretamente a compra de VEs. A Noruega, por exemplo, é um dos maiores importadores mundiais de Tesla. Por quê? Porque o governo norueguês oferece aos proprietários de VEs acesso gratuito a pistas não congestionadas (por exemplo, a faixa de ônibus), estacionamento público gratuito, uso gratuito de estradas com pedágio, isenção da taxa de registro anual, isenção de certos impostos sobre vendas e dedução do imposto de renda. Sim, eu sei direito! Mesmo com o Tesla Model S sendo um carro de luxo, esses incentivos tornam a compra de Teslas quase equivalente a possuir um carro tradicional.

Outros governos podem facilmente oferecer incentivos semelhantes, idealmente expirando após os VEs atingirem um certo limite de propriedade total de carros nacionais (como 40%) para acelerar a transição. E depois que os EVs eventualmente representarem a maioria da frota de veículos do público, um imposto de carbono adicional pode ser aplicado aos proprietários restantes de carros com motor de combustão para incentivar sua atualização tardia para EVs.

Nesse ambiente, os governos naturalmente forneceriam subsídios para pesquisas sobre o avanço e a produção de VEs. Se as coisas ficarem complicadas e forem necessárias medidas mais extremas, os governos também podem exigir que os fabricantes de automóveis mudem uma porcentagem maior de sua produção para EVs, ou até mesmo ordenar a produção somente de EVs. (Tais mandatos foram incrivelmente eficazes durante a Segunda Guerra Mundial.)

Todas essas opções podem acelerar a transição da combustão para veículos elétricos em décadas, reduzindo a dependência mundial do petróleo, criando milhões de novos empregos e economizando bilhões de dólares aos governos (que de outra forma seriam gastos em importações de petróleo bruto) que poderiam ser investidos em outros lugares. .

Para algum contexto adicional, existem cerca de dois ou mais de um bilhão de carros no mundo hoje. Os fabricantes de automóveis geralmente produzem 100 milhões de carros por ano, portanto, dependendo de quão agressivamente buscamos a transição para os EVs, levaria apenas uma a duas décadas para substituir carros suficientes do mundo para reacender nossa economia futura.

Um boom após o ponto de inflexão

Quando os VEs atingirem um ponto de inflexão entre o público em geral, cerca de 15%, o crescimento dos EVs se tornará imparável. Os EVs são muito mais seguros, custam muito menos para manter e, em meados da década de 2020, custarão muito menos para abastecer em comparação com carros movidos a gasolina - não importa o quão baixo o preço da gasolina caia.

Os mesmos avanços tecnológicos e apoio do governo levarão a aplicações semelhantes em caminhões, ônibus e aviões EV. Isso vai mudar o jogo.

Então, de repente, tudo fica mais barato

Uma coisa interessante acontece quando você tira os veículos da equação de consumo de petróleo bruto, tudo de repente fica mais barato. Pense nisso. Como vimos em parte dois, alimentos, produtos de cozinha e domésticos, produtos farmacêuticos e médicos, roupas, produtos de beleza, materiais de construção, peças de automóveis e uma grande porcentagem de quase tudo o mais, são todos criados usando petróleo.

Quando a maioria dos veículos fizer a transição para EVs, a demanda por petróleo bruto entrará em colapso, levando o preço do petróleo para baixo. Esse declínio significará uma enorme economia de custos para os fabricantes de produtos em todos os setores que usam petróleo em seus processos de produção. Essas economias acabarão sendo repassadas ao consumidor médio, estimulando qualquer economia mundial que tenha sido prejudicada pelos altos preços do gás.

Usinas de micro-energia alimentam a rede

Outro benefício colateral de possuir um EV é que ele também pode funcionar como uma fonte útil de energia de backup, caso uma tempestade de neve derrube linhas de energia em sua vizinhança. Basta conectar seu carro à sua casa ou aparelhos elétricos para um rápido aumento de energia de emergência.

Se sua casa ou prédio investiu em painéis solares e conexão de rede inteligente, ele pode carregar seu carro quando você não precisar e depois alimentar essa energia de volta em sua casa, prédio ou rede elétrica comunitária à noite, potencialmente economizando em nosso conta de energia ou até mesmo ganhar um pouco de dinheiro extra.

Mas você sabe, agora estamos entrando no tópico da energia solar e, francamente, isso merece uma conversa própria: Energia solar e a ascensão da internet energética: Futuro da Energia P4

LINKS DA SÉRIE FUTURO DA ENERGIA

A morte lenta da era da energia de carbono: Futuro da Energia P1.

Óleo! O gatilho para a era renovável: Futuro da Energia P2

Energia solar e a ascensão da internet energética: Futuro da Energia P4

Renováveis ​​vs os curingas de energia Thorium e Fusion: Future of Energy P5

Nosso futuro em um mundo com abundância de energia: Futuro da Energia P6