Quantumrun

CREDIT DE IMAGINE: Quantumrun

Ascensiunea mașinii electrice: viitorul energiei P3

David Tal, editor, futurist
@DavidTalWrites
LinkedIn

Luni, 09/14/2020 - 08:11

Mașina ta — impactul ei asupra lumii în care trăiești va fi mult mai mare decât te-ai aștepta.

Dacă ai citi ultima parte uleioasă a acestei serii „Viitorul Energiei”, ai fi pariat că această a treia tranșă ar acoperi ascensiunea energiei solare ca noua formă dominantă de energie din lume. Ei bine, te înșeli doar puțin: vom acoperi asta a patra parte. În schimb, am ales să acoperim mai întâi biocombustibilii și mașinile electrice, deoarece majoritatea flotei de transport a lumii (adică mașini, camioane, nave, avioane, camioane monstru etc.) funcționează cu gaz și acesta este motivul pentru care petrolul are întreaga lume. gât. Scoateți gazul din ecuație și întreaga lume se va schimba.

Desigur, îndepărtarea de gaz (și în curând chiar și de motorul cu ardere) este mai ușor de spus decât de făcut. Dar dacă citești până la capătul deprimant al Partea a doua, vă amintiți că majoritatea guvernelor lumii nu vor avea prea multe de ales în această chestiune. Mai simplu spus, continuarea conducerii unei economii pe o sursă de energie din ce în ce mai volatilă și mai rară – petrolul brut – va deveni nesustenabilă din punct de vedere economic și politic între 2025-2035. Din fericire, această tranziție uriașă ar putea fi mai ușoară decât credem.

Adevărata afacere din spatele biocombustibililor

Mașinile electrice sunt viitorul transportului - și vom explora acest viitor în a doua jumătate a acestui articol. Dar, cu peste un miliard de mașini pe drum la nivel global, înlocuirea flotei de vehicule cu vehicule electrice ar putea dura unul până la două decenii. Nu avem așa timp. Dacă lumea va renunța la dependența de petrol, va trebui să găsim alte surse de combustibil care să poată conduce vehiculele noastre actuale cu ardere timp de aproximativ zece ani până când electricul va prelua controlul. Acolo intervin biocombustibilii.

Când vizitați pompa, aveți într-adevăr doar opțiunea de a umple benzină, benzină mai bună, gaz premium sau motorină. Și aceasta este o problemă pentru buzunarul tău - unul dintre motivele pentru care petrolul este atât de scump este că are aproape monopolul asupra benzinăriilor pe care oamenii le folosesc în cea mai mare parte a lumii. Nu există concurență.

Biocombustibilii, totuși, pot fi acea concurență. Imaginați-vă un viitor în care vedeți etanol, sau un hibrid etanol-gaz sau chiar opțiuni de încărcare electrică data viitoare când intrați în pompă. Acest viitor există deja în Brazilia.

Brazilia produce cantități masive de etanol din trestie de zahăr. Când brazilienii merg la pompă, au de ales între umplerea cu gaz sau etanol sau o varietate de alte amestecuri între ele. Rezultatul? Independență aproape completă față de petrolul străin, prețurile mai ieftine ale gazelor și o economie în plină expansiune - de fapt, peste 40 de milioane de brazilieni s-au mutat în clasa de mijloc între 2003 și 2011, când industria biocombustibililor din țară a declanșat.

„Dar stai”, spui tu, „biocarburanții au nevoie de mașini cu combustibil flexibil pentru a le rula. La fel ca electrice, ar dura zeci de ani pentru a înlocui mașinile lumii cu mașini cu combustibil flexibil. De fapt, nu chiar. Un mic secret murdar din industria auto este că practic toate mașinile construite din 1996 pot fi transformate în mașini cu combustibil flexibil pentru doar 150 USD. Dacă sunteți interesat să vă convertiți mașina, consultați aceste link-uri: unu și Două.

„Dar stai”, spui din nou, „creșterea plantelor pentru a face etanol va crește costul alimentelor!” Contrar credinței publice (convingerile împărtășite în mod oficial de acest scriitor), etanolul nu înlocuiește producția de alimente. De fapt, produsul secundar al majorității producției de etanol este alimentele. De exemplu, mare parte din porumbul cultivat în America nu este cultivat deloc pentru oameni, este cultivat pentru hrana animalelor. Și una dintre cele mai bune hrană pentru animale este „bob de distilator”, făcut din porumb, dar produs mai întâi prin procesul de fermentație-distilare – produsul secundar fiind (ai ghicit) etanolul ȘI cerealele de distilare.

Aducerea alegerii pompei de benzină

Nu este neapărat mâncare vs combustibil, poate fi mâncare și mult combustibil. Deci, să aruncăm o privire rapidă asupra diferiților combustibili bio și alternativi pe care îi vom vedea că vor ajunge pe piață cu răzbunare până la mijlocul anilor 2020:

etanol. Etanolul este alcool, obținut prin fermentarea zaharurilor și poate fi obținut dintr-o varietate de specii de plante, cum ar fi grâul, porumbul, trestia de zahăr, chiar și plante ciudate precum un cactus. În general, etanolul poate fi produs la scară folosind majoritatea oricărei plante care este cel mai potrivită pentru creșterea unei țări.

metanol. Echipele de mașini de curse și de curse drag au folosit metanol de zeci de ani. Dar de ce? Ei bine, are o valoare octanică echivalentă mai mare (~113) decât gazul premium (~93), oferă rapoarte de compresie și sincronizare de aprindere mai bune, arde mult mai curat decât benzina și, în general, este o treime din prețul benzinei standard. Și cum faci chestia asta? Folosind H2O și dioxid de carbon, deci apă și aer, ceea ce înseamnă că puteți face acest combustibil ieftin oriunde. De fapt, metanolul poate fi creat folosind dioxid de carbon reciclat din industria în creștere a gazelor naturale din lume și chiar cu biomasă reciclată (adică deșeuri generate de silvicultură, agricultură și chiar deșeuri din oraș).

În fiecare an, în America este produsă suficientă biomasă pentru a produce suficient metanol pentru a acoperi jumătate din mașinile din SUA, cu doi dolari pe galon, în comparație cu patru sau cinci care folosesc benzină.

Alge. Destul de ciudat, bacterii, în special Cianobacterii, poate alimenta viitoarea ta mașină. Aceste bacterii se hrănesc din fotosinteză și dioxid de carbon, practic soare și aer, și pot fi ușor transformate în biocombustibil. Cu un pic de inginerie genetică, oamenii de știință speră să cultive într-o zi cantități masive de aceste bacterii în cuve uriașe în aer liber. Cel mai bun lucru este că, deoarece aceste bacterii se hrănesc cu dioxid de carbon, cu cât cresc mai mult, cu atât mai mult ne curăță și mediul. Aceasta înseamnă că viitorii fermieri de bacterii pot câștiga bani atât din cantitatea de biocombustibil pe care o vând, cât și din cantitatea de dioxid de carbon absorbită din atmosferă.

Mașinile electrice sunt deja aici și sunt deja minunate

Vehiculele electrice sau vehiculele electrice au devenit parte a culturii pop datorită în mare parte lui Elon Musk și companiei sale, Tesla Motors. Tesla Roadster, și în special Model S, au dovedit că vehiculele electrice nu sunt doar cea mai ecologică mașină pe care o poți cumpăra, ci și cea mai bună mașină pentru a o conduce, punct. Modelul S a câștigat în 2013 „Mașina anului în tendințe” și „Mașina anului” din 2013 al revistei Automobile. Compania a demonstrat că vehiculele electrice pot fi un simbol de statut, precum și un lider în inginerie și design auto.

Dar toate aceste săruturi Tesla deoparte, realitatea este că pentru toată presa pe care Tesla și alte modele EV au comandat-o în ultimii ani, ele încă reprezintă doar mai puțin de un procent din piața auto globală. Motivele din spatele acestei creșteri lente includ lipsa experienței publice în conducerea vehiculelor electrice, costuri mai mari ale componentelor și de producție a vehiculelor electrice (deci un preț ridicat în general) și lipsa infrastructurii de reîncărcare. Aceste dezavantaje sunt substanțiale, dar nu vor dura mult.

Costul producției de mașini și al bateriilor electrice se va prăbuși

Până în anii 2020, o mulțime de tehnologii vor intra online pentru a reduce costurile de producție a vehiculelor, în special a vehiculelor electrice. Pentru început, să luăm mașina dvs. obișnuită: aproximativ trei cincimi din tot combustibilul nostru pentru mobilitate merge către mașini și două treimi din acest combustibil este folosit pentru a depăși greutatea mașinii și a o împinge înainte. De aceea, orice putem face pentru a face mașinile mai ușoare nu numai că le va ieftini, ci le va ajuta și să utilizeze mai puțin combustibil (fie că este vorba de gaz sau electricitate).

Iată ce este în pregătire: până la mijlocul anilor 2020, producătorii de mașini vor începe să producă toate mașinile din fibră de carbon, un material care este cu ani lumină mai ușor și mai puternic decât aluminiul. Aceste mașini mai ușoare vor putea funcționa cu motoare mai mici și vor menține aceleași performanțe. Mașinile mai ușoare vor face, de asemenea, utilizarea bateriilor electrice față de motoarele cu ardere mai viabilă, deoarece tehnologia actuală a bateriilor va putea alimenta aceste vehicule mai ușoare până la mașinile care funcționează pe gaz.

Bineînțeles, nu se iau în calcul progresele așteptate în tehnologia bateriilor, iar băiete, vor fi multe. Costul, dimensiunea și capacitatea de stocare a bateriilor de vehicule electrice s-au îmbunătățit cu o viteză fulgerătoare de ani de zile, iar noi tehnologii sunt online tot timpul pentru a le îmbunătăți. De exemplu, până în 2020, vom vedea introducerea supercondensatoare pe bază de grafen. Acești supercondensatori vor permite baterii EV care nu sunt doar mai ușoare și mai subțiri, dar vor reține și mai multă energie și o vor elibera mai repede. Aceasta înseamnă că mașinile vor fi mai ușoare, mai ieftine și vor accelera mai repede. Între timp, până în 2017, Gigafactory de la Tesla va începe să producă baterii EV la scară enormă, scăzând posibil costurile bateriilor EV cu 30% până în 2020.

Aceste inovații în utilizarea fibrei de carbon și a tehnologiei ultra-eficiente ale bateriilor vor aduce costurile vehiculelor electrice la egalitate cu vehiculele tradiționale cu motor cu combustie și, în cele din urmă, cu mult sub vehiculele cu ardere - așa cum urmează să vedem.

Guvernele lumii intervin pentru a accelera tranziția

Prețul în scădere al vehiculelor electrice nu va însemna neapărat o bună vânzare de vehicule electrice. Și aceasta este o problemă dacă guvernele lumii sunt serioase să evite colapsul economic viitor (subliniat în Partea a doua). De aceea, una dintre cele mai bune tactici pe care guvernele le pot implementa pentru a reduce consumul de gaz și a reduce prețul la pompă este promovarea adoptării vehiculelor electrice. Iată cum guvernele pot face acest lucru să se întâmple:

Unul dintre cele mai mari obstacole în calea adoptării vehiculelor electrice este teama multor consumatori de a rămâne fără suc în timp ce sunt pe drum, departe de o stație de încărcare. Pentru a rezolva această gaură de infrastructură, guvernele vor impune ca infrastructura de reîncărcare a vehiculelor electrice să fie instalată în toate benzinăriile existente, chiar folosind subvenții în unele cazuri pentru a accelera procesul. Producătorii de vehicule electrice se vor implica probabil în această construcție a infrastructurii, deoarece reprezintă un flux de venituri noi și profitabil care poate fi furat de la companiile petroliere existente.

Autoritățile locale vor începe să actualizeze regulamentele clădirilor, obligând ca toate casele să aibă prize de încărcare a vehiculelor electrice. Din fericire, asta se întâmplă deja: California a adoptat o lege impunând ca toate parcările și locuințele noi să includă infrastructura de încărcare a vehiculelor electrice. În China, orașul Shenzhen a adoptat legislația impunând dezvoltatorilor de apartamente și condominii să construiască prize/stații de încărcare în fiecare loc de parcare. Între timp, Japonia are acum mai multe puncte de încărcare rapidă (40,000) decât benzinării (35,000). Celălalt beneficiu al acestei investiții în infrastructură este că va reprezenta mii de locuri de muncă noi, neexportabile în fiecare țară care o adoptă.

Între timp, guvernele pot, de asemenea, să stimuleze direct achiziționarea de vehicule electrice. Norvegia, de exemplu, este unul dintre cei mai mari importatori Tesla din lume. De ce? Deoarece guvernul norvegian oferă proprietarilor de vehicule electrice acces gratuit la benzi de circulație neaglomerate (de exemplu, banda de autobuz), parcare publică gratuită, utilizarea gratuită a drumurilor cu taxă, o scutire de taxă anuală de înregistrare, scutire de anumite taxe de vânzare și o deducere a impozitului pe venit. Da, știu bine! Chiar dacă Tesla Model S este o mașină de lux, aceste stimulente fac cumpărarea Tesla aproape la egalitate cu deținerea unei mașini tradiționale.

Alte guverne pot oferi cu ușurință stimulente similare, în mod ideal expirând după ce vehiculele electrice ating un anumit prag al proprietății naționale totale de mașini (cum ar fi 40 la sută) pentru a accelera tranziția. Și după ce vehiculele electrice reprezintă în cele din urmă majoritatea parcului de vehicule a publicului, o taxă suplimentară pe carbon poate fi aplicată proprietarilor rămași de mașini cu motor cu combustie pentru a le încuraja trecerea lor la EV-uri la sfârșitul jocului.

În acest mediu, guvernele ar oferi în mod natural subvenții pentru cercetarea în domeniul progresului vehiculelor electrice și al producției de vehicule electrice. Dacă lucrurile se încurcă și sunt necesare măsuri mai extreme, guvernele pot, de asemenea, să oblige producătorii de automobile să transfere un procent mai mare din producția lor către vehicule electrice sau chiar să impună producția numai pentru vehicule electrice. (Asemenea mandate au fost uimitor de eficiente în timpul celui de-al Doilea Război Mondial.)

Toate aceste opțiuni ar putea accelera tranziția de la vehiculele cu ardere la vehiculele electrice cu decenii, reducând dependența mondială de petrol, creând milioane de noi locuri de muncă și economisind guvernelor miliarde de dolari (care altfel ar fi cheltuite pe importurile de țiței) care ar putea fi investite în altă parte. .

Pentru un context suplimentar, există aproximativ două sau peste un miliard de mașini în lume astăzi. Producătorii de automobile produc, în general, 100 de milioane de mașini în fiecare an, așa că, în funcție de cât de agresiv urmărim tranziția la vehiculele electrice, ar dura doar una până la două decenii pentru a înlocui suficiente mașini ale lumii pentru a reaprinde economia noastră viitoare.

Un boom după punctul de vârf

Odată ce vehiculele electrice ating un punct de vârf în proprietatea publicului larg, aproximativ 15%, creșterea vehiculelor electrice va deveni de neoprit. Vehiculele electrice sunt mult mai sigure, costă mult mai puțin de întreținut și, până la mijlocul anilor 2020, vor costa mult mai puțin pentru alimentarea cu combustibil în comparație cu mașinile care funcționează pe benzină – indiferent cât de scăzut va scădea prețul benzinei.

Aceleași progrese tehnologice și sprijin guvernamental vor duce la aplicații similare în camioanele, autobuzele și avioanele EV. Acest lucru va schimba jocul.

Apoi, brusc, totul devine mai ieftin

Un lucru interesant se întâmplă când scoți vehicule din ecuația consumului de țiței, totul se ieftinește brusc. Gandeste-te la asta. După cum am văzut în Partea a doua, alimente, produse de bucătărie și de uz casnic, produse farmaceutice și echipamente medicale, îmbrăcăminte, produse de înfrumusețare, materiale de construcție, piese auto și un procent mare din aproape orice altceva, toate sunt create folosind petrol.

Când majoritatea vehiculelor trece la vehiculele electrice, cererea de țiței se va prăbuși, scăzând odată cu ea prețul țițeiului. Această scădere va însemna economii uriașe de costuri pentru producătorii de produse din fiecare sector care utilizează petrol în procesele lor de producție. Aceste economii vor fi în cele din urmă transferate asupra consumatorului mediu, stimulând orice economie mondială care a fost lovită de prețurile mari ale gazelor.

Microcentralele alimentează în rețea

Un alt beneficiu secundar al deținerii unui vehicul electric este că acesta poate, de asemenea, să fie o sursă utilă de energie de rezervă, în cazul în care o furtună de zăpadă dărâma vreodată liniile electrice din cartierul tău. Pur și simplu conectați-vă mașina la casă sau la aparatele electrice pentru o creștere rapidă a energiei de urgență.

Dacă casa sau clădirea dvs. a investit în panouri solare și conexiune la rețea inteligentă, vă poate încărca mașina atunci când nu aveți nevoie de ea și apoi poate alimenta acea energie înapoi în casa, clădirea sau rețeaua electrică comunitară pe timp de noapte, potențial economisind din energia noastră. factură de energie sau chiar să vă facă un pic de bani lateral.

Dar știi ce, acum ne strecurăm în subiectul energiei solare și, sincer, asta merită o conversație proprie: Energia solară și creșterea internetului energetic: viitorul energiei P4