Vzostup elektromobilu: Budúcnosť energie P3

Vaše auto – jeho vplyv na svet, v ktorom žijete, bude oveľa väčší, než by ste čakali. 

Ak by ste si prečítali poslednú mastnú časť tejto série Future of Energy, stavili by ste sa, že tento tretí diel bude pokrývať vzostup solárnej energie ako novej dominantnej formy energie na svete. No, mýliš sa len trochu: pokryjeme to štvrtá časť. Namiesto toho sme sa rozhodli najprv pokryť biopalivá a elektrické autá, pretože väčšina svetového dopravného parku (tj autá, nákladné autá, lode, lietadlá, monster trucky atď.) jazdí na plyn, a to je dôvod, prečo má ropa celý svet. hrdla. Odstráňte plyn z rovnice a celý svet sa zmení.

Samozrejme, odklon od plynu (a čoskoro aj od spaľovacieho motora) sa ľahšie povie, ako urobí. Ale ak čítate až do depresívneho konca druhá časťPamätáte si, že väčšina svetových vlád nebude mať v tejto veci príliš na výber. Jednoducho povedané, pokračovanie v riadení ekonomiky na čoraz nestálejšom a vzácnejšom zdroji energie – rope – sa v rokoch 2025-2035 stane ekonomicky a politicky neudržateľným. Našťastie by tento obrovský prechod mohol byť jednoduchší, než si myslíme.

Skutočný obchod za biopalivami

Elektromobily sú budúcnosťou dopravy – a túto budúcnosť preskúmame v druhej polovici tohto článku. Ale s viac ako miliardou áut na celom svete môže nahradenie tohto vozového parku elektrickými vozidlami trvať jednu až dve desaťročia. My taký čas nemáme. Ak sa svet chystá zbaviť sa svojej závislosti na rope, budeme musieť nájsť iné zdroje paliva, ktoré dokážu poháňať naše súčasné spaľovacie vozidlá približne desaťročie, kým ich neprevezme elektrická energia. Tu prichádzajú na rad biopalivá.

Pri návšteve pumpy máte naozaj len možnosť natankovať plyn, lepší plyn, prémiový plyn, alebo naftu. A to je problém pre vašu peňaženku – jedným z dôvodov, prečo je ropa taká drahá, je to, že má takmer monopol na čerpacie stanice, ktoré ľudia využívajú vo väčšine sveta. Neexistuje žiadna konkurencia.

Touto konkurenciou však môžu byť biopalivá. Predstavte si budúcnosť, v ktorej uvidíte etanol alebo hybrid etanol-plyn alebo dokonca možnosti elektrického nabíjania, keď nabudúce vstúpite do pumpy. Táto budúcnosť už v Brazílii existuje. 

Brazília vyrába obrovské množstvo etanolu z cukrovej trstiny. Keď idú Brazílčania na pumpu, majú na výber, či medzi tým naplnia plyn alebo etanol alebo rôzne iné zmesi. Výsledok? Takmer úplná nezávislosť od zahraničnej ropy, lacnejšie ceny plynu a prosperujúca ekonomika – v skutočnosti sa viac ako 40 miliónov Brazílčanov presťahovalo do strednej triedy medzi rokmi 2003 a 2011, keď sa v krajine rozbehol priemysel biopalív. 

„Ale počkajte,“ hovoríte, „biopalivá potrebujú na prevádzku autá na flexibilné palivo. Nahradenie svetových áut autami na flexibilné palivo by trvalo rovnako ako elektrické desaťročia.“ Vlastne ani nie. Malým špinavým tajomstvom v automobilovom priemysle je, že prakticky všetky autá vyrobené od roku 1996 sa dajú prerobiť na autá na flexibilné palivo už za 150 dolárov. Ak máte záujem o prestavbu auta, pozrite si tieto odkazy: jeden a dva.

"Ale počkajte," hovoríte znova, "pestovanie rastlín na výrobu etanolu zvýši cenu potravín!" Na rozdiel od verejného presvedčenia (presvedčenia, ktoré formálne zdieľa tento autor), etanol nevytláča produkciu potravín. V skutočnosti je vedľajším produktom väčšiny výroby etanolu jedlo. Napríklad veľká časť kukurice pestovanej v Amerike sa vôbec nepestuje pre ľudí, ale pestuje sa ako krmivo pre zvieratá. A jedným z najlepších krmív pre zvieratá je „liehovarnícke obilie“ vyrobené z kukurice, ale vyrobené najskôr procesom fermentácie a destilácie – vedľajším produktom je (uhádli ste) etanol A obilie z liehovarov.

Prinášame výber do plynovej pumpy

Nie je to nevyhnutne jedlo vs palivo, môže to byť jedlo a veľa paliva. Poďme sa teda v krátkosti pozrieť na rôzne biopalivá a alternatívne palivá, ktoré sa do polovice roku 2020 dočkáme úderov na trh:

etanol. Etanol je alkohol, ktorý sa vyrába kvasením cukrov a môže byť vyrobený z rôznych druhov rastlín, ako je pšenica, kukurica, cukrová trstina, dokonca aj z divných rastlín, ako je kaktus. Vo všeobecnosti možno etanol vyrábať vo veľkom meradle s použitím väčšiny rastlín, ktoré sú pre danú krajinu najvhodnejšie na pestovanie. 

metanol. Tímy pretekárskych áut a dragsterov používajú metanol už desaťročia. Ale prečo? No, má vyššie ekvivalentné oktánové číslo (~113) ako prémiový plyn (~93), ponúka lepšie kompresné pomery a načasovanie zapaľovania, horí oveľa čistejšie ako benzín a vo všeobecnosti je to tretina ceny štandardného benzínu. A ako vyrábate tieto veci? Použitím H2O a oxidu uhličitého – teda vody a vzduchu, to znamená, že toto palivo môžete vyrobiť lacno kdekoľvek. Metanol môže byť v skutočnosti vytvorený s použitím recyklovaného oxidu uhličitého z rastúceho svetového plynárenského priemyslu a dokonca aj s recyklovanou biomasou (tj odpad z lesníctva, poľnohospodárstva a dokonca aj mestský odpad). 

Každý rok sa v Amerike vyprodukuje dostatok biomasy na výrobu dostatočného množstva metanolu na pokrytie polovice áut v USA za dva doláre za galón v porovnaní so štyrmi alebo piatimi pri použití benzínu. 

riasy. Napodiv, konkrétne baktérie sinice, môže poháňať vaše budúce auto. Tieto baktérie sa živia fotosyntézou a oxidom uhličitým, v podstate slnkom a vzduchom, a možno ich ľahko premeniť na biopalivo. S trochou genetického inžinierstva vedci dúfajú, že jedného dňa vypestujú obrovské množstvo týchto baktérií v obrovských vonkajších nádržiach. Nakopnutím je, že keďže sa tieto baktérie živia oxidom uhličitým, čím viac rastú, tým viac čistia aj naše životné prostredie. To znamená, že budúci pestovatelia baktérií môžu zarobiť peniaze na množstve biopalív, ktoré predávajú, aj na množstve oxidu uhličitého, ktorý vysávajú z atmosféry.

Elektrické autá sú už tu a sú úžasné

Elektrické vozidlá alebo EV sa stali súčasťou popkultúry najmä vďaka Elonovi Muskovi a jeho spoločnosti Tesla Motors. Tesla Roadster, a najmä Model S, dokázali, že elektromobily nie sú len najekologickejším autom, ktoré si môžete kúpiť, ale aj tým najlepším autom, na ktorom sa dá jazdiť. Model S vyhral v roku 2013 ocenenie „Motor Trend Car of the Year“ a časopis Automobile Magazine za rok 2013 „Car of the Year“. Spoločnosť dokázala, že elektromobily môžu byť symbolom statusu, ako aj lídrom v automobilovom inžinierstve a dizajne.

Ale celý tento Tesla zadok bozkávajúci bokom, realita je taká, že podľa všetkého, čo Tesla a ďalšie modely EV ovládali v posledných rokoch, stále predstavujú len menej ako jedno percento globálneho automobilového trhu. Medzi dôvody tohto pomalého rastu patrí nedostatok skúseností verejnosti s riadením EV, vyššie náklady na komponenty a výrobné náklady EV (preto celkovo vysoká cena) a nedostatok infraštruktúry dobíjania. Tieto nevýhody sú značné, ale nebudú trvať dlho.

Náklady na výrobu automobilov a elektrických batérií sa zrútili

Do roku 2020 príde na internet celý rad technológií na zníženie nákladov na výrobu vozidiel, najmä elektromobilov. Na začiatok si vezmime vaše priemerné auto: asi tri pätiny všetkého nášho paliva pre mobilitu idú do áut a dve tretiny tohto paliva sa spotrebujú na prekonanie hmotnosti auta, aby sa posunulo dopredu. To je dôvod, prečo všetko, čo môžeme urobiť pre to, aby boli autá ľahšie, ich nielen zlacní, ale pomôže im to aj spotrebovať menej paliva (či už je to plyn alebo elektrina).

Tu je to, čo sa pripravuje: do polovice roku 2020 výrobcovia automobilov začnú vyrábať všetky autá z uhlíkových vlákien, materiálu, ktorý je o svetelné roky ľahší a pevnejší ako hliník. Tieto ľahšie autá budú môcť jazdiť na menších motoroch a zachovať si rovnaký výkon. Ľahšie autá tiež uľahčia používanie elektrických batérií v porovnaní so spaľovacími motormi, keďže súčasná technológia batérií bude schopná poháňať tieto ľahšie vozidlá rovnako ako autá poháňané plynom.

Samozrejme, toto nepočíta očakávaný pokrok v technológii batérií a bude ich veľa. Cena, veľkosť a skladovacia kapacita batérií EV sa už roky zlepšili bleskovo rýchlo a neustále prichádzajú online nové technológie na ich zlepšenie. Napríklad do roku 2020 sa dočkáme zavedenia superkondenzátory na báze grafénu. Tieto superkondenzátory umožnia EV batérie, ktoré sú nielen ľahšie a tenšie, ale pojmú aj viac energie a rýchlejšie ju uvoľnia. To znamená, že autá sú ľahšie, lacnejšie a rýchlejšie zrýchľujú. Medzitým, do roku 2017, začne Gigafactory spoločnosti Tesla vyrábať batérie pre elektromobily v obrovskom rozsahu, čo môže potenciálne znížiť náklady na batérie pre elektromobily. 30 percent do roku 2020.

Tieto inovácie v oblasti využívania uhlíkových vlákien a ultra-efektívnej technológie batérií prinesú náklady na elektromobily na rovnakú úroveň s tradičnými vozidlami so spaľovacím motorom a nakoniec budú oveľa nižšie ako vozidlá so spaľovacím motorom – ako to uvidíme.

Svetové vlády sa pripájajú k urýchleniu prechodu

Klesajúca cena EV nemusí nevyhnutne znamenať bonanzu predaja EV. A to je problém, ak to svetové vlády myslia vážne s tým, aby sa vyhli prichádzajúcemu ekonomickému kolapsu (načrtnutému v druhá časť). To je dôvod, prečo jedna z najlepších taktík, ktoré môžu vlády zaviesť na zníženie spotreby plynu a zníženie ceny na čerpacích staniciach, je podpora zavádzania elektrických vozidiel. Vlády to môžu dosiahnuť takto:

Jednou z najväčších prekážok prijatia EV je strach mnohých spotrebiteľov, že im dôjde šťava na cestách ďaleko od nabíjacej stanice. Na vyriešenie tejto diery v infraštruktúre vlády nariadia, aby bola na všetkých existujúcich čerpacích staniciach inštalovaná infraštruktúra na dobíjanie elektromobilov, pričom v niektorých prípadoch sa na urýchlenie procesu použijú aj dotácie. Výrobcovia elektrických vozidiel sa pravdepodobne zapoja do budovania infraštruktúry, pretože predstavuje nový a lukratívny tok príjmov, ktorý možno ukradnúť existujúcim ropným spoločnostiam.

Miestne samosprávy začnú s aktualizáciou stavebných predpisov a nariadia, aby všetky domy mali nabíjacie zásuvky pre elektromobily. Našťastie sa to už deje: Kalifornia schválil zákon vyžadujúce, aby všetky nové parkoviská a obytné domy zahŕňali infraštruktúru nabíjania EV. V Číne mesto Shenzhen prijatá legislatíva vyžaduje, aby developeri bytov a bytov zabudovali do každého parkovacieho miesta nabíjacie zásuvky/stanice. Japonsko má teraz viac rýchlonabíjacích staníc (40,000 35,000) ako čerpacích staníc (XNUMX XNUMX). Ďalšou výhodou tejto investície do infraštruktúry je, že bude predstavovať tisíce nových, neexportovateľných pracovných miest v každej krajine, ktorá ju zavedie.

Medzitým môžu vlády priamo stimulovať nákup elektrických vozidiel. Nórsko je napríklad jedným z najväčších svetových importérov Tesly. prečo? Pretože nórska vláda ponúka majiteľom elektromobilov bezplatný prístup k nepreplneným jazdným pruhom (napr. pruh pre autobusy), bezplatné verejné parkovanie, bezplatné používanie spoplatnených ciest, odpustenie ročného registračného poplatku, oslobodenie od určitých daní z predaja a odpočet dane z príjmu. Áno, viem správne! Aj keď je Tesla Model S luxusným autom, vďaka týmto stimulom je nákup Tesly takmer na rovnakej úrovni ako vlastnenie tradičného auta.

Iné vlády môžu ľahko ponúknuť podobné stimuly, ktoré v ideálnom prípade vypršia, keď elektromobily dosiahnu určitú hranicu celkového národného vlastníctva automobilov (napríklad 40 percent), aby sa prechod urýchlil. A potom, čo EV budú nakoniec predstavovať väčšinu vozového parku verejnosti, môže sa na zvyšných majiteľov áut so spaľovacím motorom uplatniť ďalšia uhlíková daň, aby sa podporila ich neskoršia modernizácia na EV.

V tomto prostredí by vlády prirodzene poskytovali dotácie na výskum vývoja EV a výroby EV. Ak sa veci rozptýlia a budú potrebné extrémnejšie opatrenia, vlády môžu tiež nariadiť výrobcom automobilov, aby presunuli vyššie percento svojej produkcie na elektromobily, alebo dokonca nariadili produkciu len na elektromobily. (Takéto mandáty boli počas druhej svetovej vojny úžasne účinné.)

Všetky tieto možnosti by mohli urýchliť prechod od spaľovacích vozidiel k elektrickým vozidlám o desaťročia, znížiť celosvetovú závislosť od ropy, vytvoriť milióny nových pracovných miest a ušetriť vládam miliardy dolárov (ktoré by sa inak minuli na dovoz ropy), ktoré by mohli byť investované inde. .

Pre nejaký dodatočný kontext sú dnes na svete približne dve a viac ako jedna miliarda áut. Automobiloví výrobcovia vo všeobecnosti vyrobia 100 miliónov áut ročne, takže v závislosti od toho, ako agresívne presadzujeme prechod na EV, by trvalo iba jednu až dve desaťročia, kým by sme nahradili dostatok svetových áut na oživenie našej budúcej ekonomiky.

Boom po bode zlomu

Akonáhle elektromobily dosiahnu bod zlomu vo vlastníctve širokej verejnosti, približne 15 percent, rast elektrických vozidiel bude nezastaviteľný. Elektromobily sú oveľa bezpečnejšie, ich údržba stojí oveľa menej a do polovice roku 2020 bude stáť oveľa menej paliva v porovnaní s autami poháňanými plynom – bez ohľadu na to, ako nízko klesne cena plynu.

Rovnaký technologický pokrok a vládna podpora povedú k podobným aplikáciám v nákladných automobiloch EV, autobusoch a lietadlách. Toto zmení hru.

Potom zrazu všetko zlacnie

Zaujímavá vec sa stane, keď vyradíte vozidlá z rovnice spotreby ropy, všetko zrazu zlacnie. Zamyslite sa nad tým. Ako sme videli v druhá časť, potraviny, kuchynské a domáce výrobky, liečivá a lekárske vybavenie, odevy, kozmetické výrobky, stavebné materiály, automobilové diely a veľké percento takmer všetkého ostatného, ​​to všetko sa vyrába pomocou ropy.

Keď väčšina vozidiel prejde na EV, dopyt po surovej rope sa zrúti, čím sa zníži cena ropy. Tento pokles bude znamenať obrovské úspory nákladov pre výrobcov produktov v každom sektore, ktorý používa ropu vo svojich výrobných procesoch. Tieto úspory sa nakoniec prenesú na priemerného spotrebiteľa, čím sa stimuluje akákoľvek svetová ekonomika, ktorá bola zbitá vysokými cenami plynu.

Mikroelektrárne sa napájajú do siete

Ďalšou vedľajšou výhodou vlastníctva EV je, že môže slúžiť aj ako praktický zdroj záložnej energie, ak by snehová búrka niekedy zrazila elektrické vedenie vo vašom okolí. Jednoducho pripojte svoje auto k domu alebo k elektrickým spotrebičom pre rýchle zvýšenie núdzového napájania.

Ak váš dom alebo budova investovala do solárnych panelov a pripojenia k inteligentnej sieti, môže nabíjať vaše auto, keď ho nepotrebujete, a potom túto energiu v noci privádzať späť do vášho domu, budovy alebo komunitnej elektrickej siete, čo môže ušetriť na našej účet za energiu alebo vám dokonca zarobí trochu vedľajšej hotovosti.

Ale viete čo, teraz sa vkrádame k téme solárnej energie a úprimne povedané, to si zaslúži vlastný rozhovor: Solárna energia a vzostup energetického internetu: Budúcnosť energie P4

BUDÚCNOSŤ ODKAZOV ENERGETICKEJ SÉRIE

Pomalá smrť éry uhlíkovej energie: Budúcnosť energie P1.

Olej! Spúšťač éry obnoviteľných zdrojov: Budúcnosť energie P2

Solárna energia a vzostup energetického internetu: Budúcnosť energie P4

Obnoviteľné zdroje verzus tória a fúzna energia: Future of Energy P5

Naša budúcnosť vo svete plnom energie: Future of Energy P6