Квантумран

ИЗОБРАЖЕНИЕ КРЕДИТ: Квантумран

Восстание электромобиля: Будущее энергии P3

Дэвид Тал, издатель, футурист
@DavidTalWrites
LinkedIn

Пн, 09 / 14 / 2020 - 08: 11

Ваш автомобиль — его влияние на мир, в котором вы живете, будет намного сильнее, чем вы ожидаете.

Если вы читали последнюю маслянистую часть этой серии «Будущее энергии», вы бы поспорили, что в этой третьей части будет рассказано о подъеме солнечной энергии как новой доминирующей формы энергии в мире. Что ж, вы лишь слегка ошиблись: мы рассмотрим это в часть четвертая. Вместо этого мы решили сначала охватить биотопливо и электромобили, потому что большая часть мирового транспортного парка (т. е. автомобили, грузовики, корабли, самолеты, грузовики-монстры и т. д.) работает на газе, и именно поэтому сырая нефть занимает первое место в мире. горло. Уберите газ из уравнения, и весь мир изменится.

Конечно, об отказе от газа (а вскоре и от двигателя внутреннего сгорания) легче сказать, чем сделать. Но если дочитать до удручающего конца часть вторая, вы помните, что у большинства мировых правительств не будет большого выбора в этом вопросе. Проще говоря, продолжение управления экономикой за счет все более нестабильного и дефицитного источника энергии — сырой нефти — станет экономически и политически неустойчивым в период с 2025 по 2035 год. К счастью, этот гигантский переход может быть проще, чем мы думаем.

Реальная сделка по биотопливу

Электромобили — это будущее транспорта, и мы собираемся исследовать это будущее во второй половине этой статьи. Но поскольку во всем мире на дорогах более миллиарда автомобилей, замена этого автопарка на электромобили может занять от одного до двух десятилетий. У нас нет такого времени. Если мир собирается избавиться от своей зависимости от нефти, нам придется найти другие источники топлива, которые смогут работать на наших нынешних автомобилях внутреннего сгорания в течение десятилетия или около того, пока электричество не возьмет верх. Здесь на помощь приходит биотопливо.

Когда вы посещаете насос, у вас действительно есть возможность заправиться только газом, лучшим газом, премиальным газом или дизельным топливом. И это проблема для вашего кошелька — одна из причин, по которой нефть такая дорогая, заключается в том, что она имеет почти монополию на заправочные станции, которыми пользуются люди в большинстве стран мира. Там нет конкуренции.

Однако биотопливо может стать такой конкуренцией. Представьте себе будущее, в котором вы увидите этанол, или гибрид этанола и газа, или даже варианты электрической зарядки в следующий раз, когда вы въедете в насос. Это будущее уже существует в Бразилии.

Бразилия производит огромное количество этанола из сахарного тростника. Когда бразильцы идут на заправку, у них есть выбор: заправиться газом, этанолом или множеством других промежуточных смесей. Результат? Почти полная независимость от иностранной нефти, более низкие цены на газ и быстро развивающаяся экономика вдобавок — более 40 миллионов бразильцев перешли в средний класс в период с 2003 по 2011 год, когда в стране началась биотопливная промышленность.

«Но подождите, — говорите вы, — для работы на биотопливе нужны автомобили с гибким топливом». Как и в случае с электромобилями, потребуются десятилетия, чтобы заменить автомобили в мире автомобилями с гибким топливом». На самом деле, не совсем. Маленький грязный секрет в автомобильной промышленности заключается в том, что практически все автомобили, выпущенные с 1996 года, можно переоборудовать в автомобили с гибким топливом всего за 150 долларов. Если вы заинтересованы в преобразовании вашего автомобиля, проверьте эти ссылки: one и два.

«Но подождите, — говорите вы снова, — выращивание растений для производства этанола повысит стоимость продуктов питания!» Вопреки общественному мнению (официально разделяемому автором), этанол не вытесняет производство продуктов питания. На самом деле, побочным продуктом большинства производств этанола являются продукты питания. Например, большая часть кукурузы, выращиваемой в Америке, выращивается вовсе не для людей, а для кормления животных. И один из лучших кормов для животных — это «зерно после перегонки», изготовленное из кукурузы, но полученное сначала в процессе ферментации-дистилляции — побочным продуктом является (как вы уже догадались) этанол И зерно после перегонки.

Приведение выбора к газовому насосу

Это не обязательно еда против топлива, это может быть еда и много топлива. Итак, давайте кратко рассмотрим различные био- и альтернативные виды топлива, которые, как мы увидим, появятся на рынке к середине 2020-х годов:

Спирт этиловый. Этанол — это спирт, полученный путем ферментации сахаров, и его можно получить из различных видов растений, таких как пшеница, кукуруза, сахарный тростник, и даже из странных растений, таких как кактус. Как правило, этанол можно производить в больших масштабах, используя практически любое растение, которое лучше всего подходит для выращивания в стране.

метанол. Команды гоночных автомобилей и дрэг-рейсинга десятилетиями использовали метанол. Но почему? Что ж, у него более высокое эквивалентное октановое число (~113), чем у бензина премиум-класса (~93), он предлагает лучшие степени сжатия и опережения зажигания, он горит намного чище, чем бензин, и, как правило, в три раза дешевле стандартного бензина. А как ты делаешь эту штуку? Используя H2O и углекислый газ, то есть воду и воздух, это означает, что вы можете дешево производить это топливо где угодно. На самом деле, метанол может быть создан с использованием переработанного диоксида углерода из растущей в мире газовой промышленности и даже из переработанной биомассы (т. е. отходов лесного хозяйства, сельского хозяйства и даже городских отходов).

Каждый год в Америке производится достаточно биомассы, чтобы произвести достаточно метанола, чтобы покрыть половину автомобилей в США по два доллара за галлон, по сравнению с четырьмя или пятью при использовании бензина.

морские водоросли. Как ни странно, именно бактерии Цианобактерии, может привести в действие ваш будущий автомобиль. Эти бактерии питаются фотосинтезом и углекислым газом, в основном солнцем и воздухом, и могут быть легко преобразованы в биотопливо. С помощью генной инженерии ученые надеются когда-нибудь вырастить огромное количество этих бактерий в гигантских чанах под открытым небом. Самое интересное, что, поскольку эти бактерии питаются углекислым газом, чем больше они растут, тем больше они очищают окружающую среду. Это означает, что будущие фермеры, выращивающие бактерии, смогут зарабатывать деньги как на количестве биотоплива, которое они продают, так и на количестве углекислого газа, высасываемого из атмосферы.

Электромобили уже здесь, и они уже потрясающие

Электромобили стали частью поп-культуры во многом благодаря Илону Маску и его компании Tesla Motors. Tesla Roadster и, в частности, Model S доказали, что электромобили — это не только самый экологичный автомобиль, который вы можете купить, но и лучший автомобиль для вождения, и точка. В 2013 году Model S стала победителем в номинации «Автомобиль года от Motor Trend» и в номинации «Автомобиль года» в 2013 году по версии журнала Automobile Magazine. Компания доказала, что электромобили могут быть символом статуса, а также лидером в автомобильной инженерии и дизайне.

Но если оставить в стороне все эти поцелуи Теслы, реальность такова, что, несмотря на всю прессу, которой Тесла и другие модели электромобилей пользовались в последние годы, они по-прежнему составляют менее одного процента мирового автомобильного рынка. Причины такого вялого роста включают отсутствие общественного опыта вождения электромобилей, более высокие затраты на компоненты и производство электромобилей (отсюда и высокая цена в целом), а также отсутствие инфраструктуры для подзарядки. Эти недостатки существенны, но они не будут длиться долго.

Стоимость производства автомобилей и электрических аккумуляторов обрушится

К 2020-м годам появится целый ряд технологий для снижения затрат на производство автомобилей, особенно электромобилей. Для начала давайте возьмем ваш средний автомобиль: около трех пятых всего нашего топлива для мобильности идет на автомобили, а две трети этого топлива используются для преодоления веса автомобиля, чтобы толкать его вперед. Вот почему все, что мы можем сделать, чтобы сделать автомобили легче, не только сделает их дешевле, но и поможет им использовать меньше топлива (будь то газ или электричество).

Вот что в планах: к середине 2020-х годов автопроизводители начнут производить все автомобили из углеродного волокна, материала, который на несколько световых лет легче и прочнее алюминия. Эти более легкие автомобили смогут работать с меньшими двигателями и поддерживать те же характеристики. Более легкие автомобили также сделают использование электрических батарей вместо двигателей внутреннего сгорания более жизнеспособным, поскольку современная аккумуляторная технология сможет питать эти более легкие автомобили, а также автомобили, работающие на бензине.

Конечно, это не считая ожидаемых достижений в области аккумуляторных технологий, а их будет много. Стоимость, размер и емкость аккумуляторов для электромобилей улучшались молниеносно в течение многих лет, и новые технологии постоянно появляются в Интернете для их улучшения. Например, к 2020 году мы увидим введение суперконденсаторы на основе графена. Эти суперконденсаторы позволят создавать аккумуляторы для электромобилей, которые будут не только легче и тоньше, но и будут удерживать больше энергии и быстрее ее высвобождать. Это означает, что автомобили должны быть легче, дешевле и быстрее разгоняться. Между тем, к 2017 году Gigafactory Tesla начнет производство аккумуляторов для электромобилей в огромных масштабах, что потенциально снизит стоимость аккумуляторов для электромобилей на 30% от 2020.

Эти инновации в использовании углеродного волокна и сверхэффективных аккумуляторных технологий приведут стоимость электромобилей на один уровень с традиционными автомобилями с двигателем внутреннего сгорания и, в конечном итоге, намного ниже автомобилей внутреннего сгорания, как мы скоро увидим.

Мировые правительства вмешиваются, чтобы ускорить переход

Падение цен на электромобили не обязательно означает рост продаж электромобилей. И это проблема, если мировые правительства серьезно намерены избежать грядущего экономического коллапса (описанного в часть вторая). Вот почему одна из лучших тактик, которую правительства могут использовать для снижения потребления газа и снижения цены на заправке, — это способствовать внедрению электромобилей. Вот как правительства могут добиться этого:

Одним из самых больших препятствий для внедрения электромобилей является страх многих потребителей перед тем, что заряд батареи закончится в дороге, вдали от зарядной станции. Чтобы устранить эту инфраструктурную дыру, правительства предписывают установить инфраструктуру для подзарядки электромобилей на всех существующих заправочных станциях, даже используя субсидии в некоторых случаях для ускорения процесса. Производители электромобилей, вероятно, будут участвовать в создании этой инфраструктуры, поскольку она представляет собой новый и прибыльный поток доходов, который можно украсть у существующих нефтяных компаний.

Местные органы власти начнут обновлять строительные нормы, требуя, чтобы во всех домах были розетки для зарядки электромобилей. К счастью, это уже происходит: Калифорния принял закон требует, чтобы все новые парковки и жилые дома включали инфраструктуру для зарядки электромобилей. В Китае город Шэньчжэнь принятое законодательство требование к застройщикам квартир и кондоминиумов встраивать зарядные розетки/станции на каждое парковочное место. Между тем, в Японии сейчас больше точек быстрой зарядки (40,000 35,000), чем заправок (XNUMX XNUMX). Еще одним преимуществом этих инвестиций в инфраструктуру является то, что они будут представлять тысячи новых, не экспортируемых рабочих мест в каждой стране, которая их примет.

Между тем, правительства могут также напрямую стимулировать покупку электромобилей. Норвегия, например, является одним из крупнейших в мире импортеров Tesla. Почему? Потому что норвежское правительство предлагает владельцам электромобилей бесплатный доступ к незагруженным полосам движения (например, автобусной полосе), бесплатную общественную парковку, бесплатное пользование платными дорогами, отмену ежегодного регистрационного сбора, освобождение от определенных налогов с продаж и вычет подоходного налога. Да, я знаю правильно! Даже с учетом того, что Tesla Model S является роскошным автомобилем, эти стимулы делают покупку Tesla почти наравне с владением традиционным автомобилем.

Другие правительства могут легко предложить аналогичные стимулы, срок действия которых в идеале истекает после того, как электромобили достигнут определенного порога общего количества автомобилей в стране (например, 40 процентов), чтобы ускорить переход. И после того, как электромобили в конечном итоге составят большую часть общественного автопарка, к оставшимся владельцам автомобилей с двигателями внутреннего сгорания может быть применен дополнительный налог на выбросы углерода, чтобы стимулировать их переход на электромобили на поздних этапах игры.

В этих условиях правительства, естественно, будут предоставлять субсидии на исследования в области усовершенствования и производства электромобилей. Если дела пойдут плохо и потребуются более экстремальные меры, правительства могут также обязать производителей автомобилей перевести более высокий процент своей продукции на электромобили или даже обязать выпускать только электромобили. (Такие мандаты были удивительно эффективны во время Второй мировой войны.)

Все эти варианты могут ускорить переход от двигателей внутреннего сгорания к электромобилям на десятилетия, снизив мировую зависимость от нефти, создав миллионы новых рабочих мест и сэкономив правительствам миллиарды долларов (которые в противном случае были бы потрачены на импорт сырой нефти), которые можно было бы инвестировать в других местах. .

Для некоторого дополнительного контекста, сегодня в мире насчитывается от двух до более миллиарда автомобилей. Производители автомобилей обычно производят 100 миллионов автомобилей в год, поэтому, в зависимости от того, насколько агрессивно мы проводим переход на электромобили, потребуется всего одно-два десятилетия, чтобы заменить достаточное количество автомобилей в мире, чтобы возродить нашу будущую экономику.

Бум после переломного момента

Как только электромобили достигнут критической точки в владении широкой публики, примерно 15 процентов, рост электромобилей станет неудержимым. Электромобили намного безопаснее, их обслуживание обходится гораздо дешевле, а к середине 2020-х годов заправка будет стоить гораздо дешевле по сравнению с автомобилями, работающими на бензине, независимо от того, насколько низко упадет цена на бензин.

Те же технологические достижения и государственная поддержка приведут к аналогичному применению электромобилей в грузовиках, автобусах и самолетах. Это изменит правила игры.

Потом вдруг все подешевеет

Интересная вещь происходит, когда вы убираете транспортные средства из уравнения потребления сырой нефти, все вдруг становится дешевле. Подумай об этом. Как мы видели в часть вторая, продукты питания, кухонные и бытовые товары, фармацевтические препараты и медицинское оборудование, одежда, косметика, строительные материалы, автомобильные запчасти и большая часть практически всего остального – все это создается с использованием нефти.

Когда большинство автомобилей перейдут на электромобили, спрос на сырую нефть рухнет, а вместе с ним и цена на сырую нефть. Это снижение будет означать огромную экономию средств для производителей продукции во всех секторах, использующих нефть в своих производственных процессах. Эти сбережения в конечном итоге будут переданы среднему потребителю, стимулируя любую мировую экономику, пострадавшую от высоких цен на газ.

Микроэлектростанции подключаются к сети

Еще одним дополнительным преимуществом владения электромобилем является то, что он также может служить удобным источником резервного питания, если снежная буря когда-либо разрушит линии электропередач в вашем районе. Просто подключите свой автомобиль к дому или к электроприборам для быстрого повышения аварийного питания.

Если ваш дом или здание инвестировали в солнечные батареи и подключение к интеллектуальной сети, они могут заряжать ваш автомобиль, когда вам это не нужно, а затем подавать эту энергию обратно в ваш дом, здание или общественную электросеть ночью, потенциально экономя на наших счета за электроэнергию или даже зарабатывая вам немного дополнительных денег.

Но знаете что, теперь мы переходим к теме солнечной энергии, и, откровенно говоря, она заслуживает отдельного разговора: Солнечная энергия и рост энергетического интернета: будущее энергетики P4