Quantumrun

KREDIT ZA SLIKO: Quantumrun

Vzpon električnega avtomobila: prihodnost energije P3

David Tal, založnik, futurist
@DavidTalPiše
LinkedIn

Pon, 09 - 14:2020

Vaš avto – njegov vpliv na svet, v katerem živite, bo veliko večji, kot bi pričakovali.

Če ste prebrali zadnji del te serije o prihodnosti energije, bi stavili, da bo ta tretji del obravnaval vzpon sonca kot nove prevladujoče oblike energije na svetu. No, le malo se motite: to bomo obravnavali četrti del. Namesto tega smo se odločili, da najprej pokrijemo biogoriva in električne avtomobile, ker večina svetovnega voznega parka (tj. avtomobilov, tovornjakov, ladij, letal, pošastnih tovornjakov itd.) poganja plin in to je glavni razlog, zakaj ima surova nafta po svetu grlo. Odstranite plin iz enačbe in ves svet se bo spremenil.

Seveda je odmik od plina (in kmalu tudi motorja z notranjim zgorevanjem) lažje reči kot narediti. Če pa berete do depresivnega konca drugi del, se spomnite, da večina svetovnih vlad pri tej zadevi ne bo imela veliko izbire. Preprosto povedano, nadaljnje vodenje gospodarstva na vse bolj nestabilnem in redkem viru energije – surovi nafti – bo med letoma 2025 in 2035 postalo ekonomsko in politično nevzdržno. Na srečo bi lahko bil ta velikanski prehod lažji, kot si mislimo.

Prava stvar za biogorivi

Električni avtomobili so prihodnost transporta – in to prihodnost bomo raziskali v drugi polovici tega članka. Toda z več kot milijardo avtomobilov na cestah po vsem svetu bi lahko zamenjava tega voznega parka z električnimi vozili trajala eno do dve desetletji. Nimamo toliko časa. Če se bo svet znebil odvisnosti od nafte, bomo morali poiskati druge vire goriva, ki bodo lahko poganjali naša sedanja vozila z notranjim izgorevanjem še kakšno desetletje, dokler jih ne prevzame elektrika. Tu pridejo na vrsto biogoriva.

Ko obiščete črpalko, imate dejansko samo možnost točiti bencin, boljši bencin, premium bencin ali dizel. In to je težava za vaš žep – eden od razlogov, zakaj je nafta tako draga, je, da ima skoraj monopol nad bencinskimi črpalkami, ki jih ljudje uporabljajo po večini sveta. Ni konkurence.

Biogoriva pa so lahko ta konkurenca. Predstavljajte si prihodnost, v kateri boste videli etanol ali hibrid etanol-plin ali celo možnosti električnega polnjenja, ko se naslednjič zapeljete v črpalko. Ta prihodnost v Braziliji že obstaja.

Brazilija proizvede ogromne količine etanola iz sladkornega trsa. Ko gredo Brazilci na črpalko, lahko izbirajo, ali bodo natočili plin ali etanol ali različne druge mešanice vmes. rezultat? Skoraj popolna neodvisnost od tuje nafte, nižje cene plina in cvetoče gospodarstvo za povrh – pravzaprav se je med letoma 40 in 2003 več kot 2011 milijonov Brazilcev preselilo v srednji razred, ko se je industrija biogoriv v državi začela razvijati.

»Ampak počakajte,« pravite, »biogoriva potrebujejo avtomobile s prilagodljivim gorivom, da jih poganjajo. Tako kot pri električnih, bi trajala desetletja, da bi svetovne avtomobile zamenjali z avtomobili na prilagodljivo gorivo.« Pravzaprav ne res. Mala umazana skrivnost v avtomobilski industriji je, da je skoraj vse avtomobile, izdelane od leta 1996, mogoče predelati v avtomobile s prilagodljivim gorivom že za 150 dolarjev. Če vas zanima predelava vašega avtomobila, si oglejte te povezave: ena in dva.

'Ampak počakaj,' spet rečeš, 'gojenje rastlin za proizvodnjo etanola bo dvignilo stroške hrane!' V nasprotju z javnim prepričanjem (prepričanj, ki jih uradno deli ta pisec), etanol ne izpodriva proizvodnje hrane. Pravzaprav je stranski produkt večine proizvodnje etanola hrana. Na primer, večina koruze, pridelane v Ameriki, sploh ni pridelana za ljudi, temveč za živalsko krmo. In ena najboljših krm za živali je "žito za žganjekuho", narejeno iz koruze, vendar najprej pridelano s postopkom fermentacije in destilacije - stranski produkt je (uganili ste) etanol IN žito za destilacijo.

Izbira bencinske črpalke

Ni nujno, da hrana proti gorivu, lahko je hrana in veliko goriva. Zato si na hitro oglejmo različna biogoriva in alternativna goriva, ki jih bomo videli, da bodo na trgu z maščevanjem prišla do sredine 2020-ih:

Etanol. Etanol je alkohol, ki nastane s fermentacijo sladkorjev in je lahko narejen iz različnih rastlinskih vrst, kot so pšenica, koruza, sladkorni trs, celo čudnih rastlin, kot je kaktus. Na splošno je mogoče etanol proizvajati v velikem obsegu z uporabo katere koli rastline, ki je najprimernejša za gojenje v državi.

Metanol. Ekipe dirkalnih avtomobilov in drag racing že desetletja uporabljajo metanol. Ampak zakaj? No, ima višje ekvivalentno oktansko število (~113) kot premium plin (~93), ponuja boljša kompresijska razmerja in čas vžiga, gori veliko čistejše od bencina in je na splošno tretjina cene standardnega bencina. In kako naredite te stvari? Z uporabo H2O in ogljikovega dioksida – torej vode in zraka, kar pomeni, da lahko to gorivo poceni proizvajate kjer koli. Pravzaprav je metanol mogoče ustvariti z uporabo recikliranega ogljikovega dioksida iz rastoče svetovne industrije zemeljskega plina in celo z reciklirano biomaso (tj. gozdarskimi, kmetijskimi in celo mestnimi odpadki).

V Ameriki se vsako leto proizvede dovolj biomase, da se proizvede dovolj metanola, da pokrije polovico avtomobilov v ZDA po dveh dolarjih za galono, v primerjavi s štirimi ali petimi, ki uporabljajo bencin.

Alge. Nenavadno, zlasti bakterije Cianobakterije, lahko poganja vaš prihodnji avto. Te bakterije se hranijo s fotosintezo in ogljikovim dioksidom, v bistvu s soncem in zrakom, in jih je mogoče zlahka pretvoriti v biogorivo. Znanstveniki upajo, da bodo z malo genskega inženiringa nekega dne gojili ogromne količine teh bakterij v ogromnih kadeh na prostem. Zanimivo je, da ker se te bakterije hranijo z ogljikovim dioksidom, bolj kot rastejo, bolj čistijo tudi naše okolje. To pomeni, da lahko bodoči pridelovalci bakterij zaslužijo tako s količino biogoriva, ki ga prodajo, kot s količino ogljikovega dioksida, ki ga posrkajo iz ozračja.

Električni avtomobili so že tukaj in že so super

Električna vozila ali EV so postala del pop kulture predvsem po zaslugi Elona Muska in njegovega podjetja Tesla Motors. Tesla Roadster in zlasti model S sta dokazala, da električna vozila niso le najbolj okolju prijazen avto, ki ga lahko kupite, ampak tudi najboljši avto za vožnjo, pika. Model S je leta 2013 osvojil nagrado “Motor Trend Car of the Year” in revijo Automobile Magazine “Car of the Year”. Podjetje je dokazalo, da so električna vozila lahko statusni simbol, pa tudi vodilna v avtomobilskem inženirstvu in oblikovanju.

Toda vse to Teslino poljubljanje v rit na stran, resničnost je taka, da kljub vsemu tisku, ki so ga Tesla in drugi modeli EV v zadnjih letih zapovedali, še vedno predstavljajo le manj kot en odstotek svetovnega avtomobilskega trga. Razlogi za to počasno rast vključujejo pomanjkanje izkušenj javnosti z vožnjo električnih vozil, višje komponente električnih vozil in proizvodne stroške (torej na splošno visoka cena) ter pomanjkanje infrastrukture za polnjenje. Te pomanjkljivosti so znatne, vendar ne bodo trajale dolgo.

Stroški proizvodnje avtomobilov in električnih baterij bodo padli

Do leta 2020 bo na spletu prišla cela vrsta tehnologij za znižanje stroškov proizvodnje vozil, zlasti električnih. Za začetek vzemimo vaš povprečen avtomobil: približno tri petine vsega goriva za mobilnost gre v avtomobile in dve tretjini tega goriva se porabi za premagovanje teže avtomobila, da ga potisnemo naprej. Zato vse, kar lahko naredimo za lažje avtomobile, jih ne bo samo pocenilo, temveč jim bo pomagalo tudi pri manjši porabi goriva (pa naj gre za plin ali elektriko).

Evo, kaj je v pripravi: do sredine leta 2020 bodo proizvajalci avtomobilov začeli izdelovati vse avtomobile iz ogljikovih vlaken, materiala, ki je svetlobna leta lažji in močnejši od aluminija. Ti lažji avtomobili bodo lahko poganjali manjše motorje in ohranili enako zmogljivost. Zaradi lažjih avtomobilov bo uporaba električnih baterij namesto motorjev z notranjim izgorevanjem bolj izvedljiva, saj bo sedanja tehnologija baterij lahko poganjala ta lažja vozila tako daleč kot avtomobile na plin.

Seveda to ne šteje pričakovanega napredka v tehnologiji baterij in fant, teh bo veliko. Cena, velikost in zmogljivost shranjevanja baterij za električna vozila so se že leta bliskovito izboljševala in nove tehnologije se ves čas pojavljajo na spletu, da bi jih izboljšale. Na primer, do leta 2020 bomo videli uvedbo superkondenzatorji na osnovi grafena. Ti superkondenzatorji bodo omogočili EV baterije, ki niso le lažje in tanjše, ampak bodo tudi zadržale več energije in jo hitreje sprostile. To pomeni, da so avtomobili lažji, cenejši in hitrejši. Medtem bo do leta 2017 Teslina Gigafactory začela proizvajati baterije za električna vozila v ogromnem obsegu, kar bi potencialno znižalo stroške baterij za električna vozila za 30 odstotkov do leta 2020.

Te inovacije pri uporabi ogljikovih vlaken in ultra učinkovite tehnologije baterij bodo stroške električnih vozil izenačile s tradicionalnimi vozili z motorjem z notranjim zgorevanjem in sčasoma daleč pod vozila z notranjim zgorevanjem – kot bomo kmalu videli.

Svetovne vlade sodelujejo pri pospešitvi prehoda

Nižanje cen električnih vozil ne bo nujno pomenilo bogastva prodaje električnih vozil. In to je problem, če se svetovne vlade resno želijo izogniti prihajajočemu gospodarskemu zlomu (opisano v drugi del). Zato je ena najboljših taktik, ki jih vlade lahko izvajajo za zmanjšanje porabe plina in ceno na črpalkah, spodbujanje sprejemanja električnih vozil. Tako lahko vlade to zagotovijo:

Ena največjih ovir za uvedbo električnih vozil je strah mnogih potrošnikov, da jim bo zmanjkalo električne energije na poti, daleč stran od polnilne postaje. Da bi rešili to infrastrukturno luknjo, bodo vlade zahtevale namestitev infrastrukture za polnjenje električnih vozil na vseh obstoječih bencinskih črpalkah, v nekaterih primerih celo z uporabo subvencij za pospešitev postopka. Proizvajalci električnih vozil se bodo verjetno vključili v to izgradnjo infrastrukture, saj predstavlja nov in donosen tok prihodkov, ki ga je mogoče ukrasti obstoječim naftnim družbam.

Lokalne oblasti bodo začele posodabljati gradbene podzakonske predpise, ki bodo zahtevali, da imajo vsi domovi vtičnice za polnjenje električnih vozil. Na srečo se to že dogaja: Kalifornija sprejel zakon zahteva, da vsa nova parkirišča in stanovanja vključujejo infrastrukturo za polnjenje električnih vozil. Na Kitajskem, mesto Shenzhen sprejela zakonodajo ki od razvijalcev stanovanj in stanovanj zahteva, da v vsako parkirno mesto vgradijo polnilna mesta/postaje. Medtem ima Japonska zdaj več hitrih polnilnic (40,000) kot bencinskih črpalk (35,000). Druga prednost te naložbe v infrastrukturo je, da bo predstavljala na tisoče novih delovnih mest, ki jih ni mogoče izvoziti, v vsaki državi, ki jo sprejme.

Medtem lahko vlade tudi neposredno spodbujajo nakup električnih vozil. Norveška je na primer ena največjih uvoznic Tesle na svetu. Zakaj? Ker norveška vlada lastnikom električnih vozil ponuja brezplačen dostop do neobremenjenih voznih pasov (npr. pas za avtobuse), brezplačno javno parkiranje, brezplačno uporabo cestninskih cest, opustitev letne registracijske pristojbine, oprostitev nekaterih prometnih davkov in odbitek davka na dohodek. Ja, prav vem! Kljub temu, da je Tesla Model S luksuzni avtomobil, je zaradi teh spodbud nakup Tesle skoraj enak kot lastnik tradicionalnega avtomobila.

Druge vlade lahko zlahka ponudijo podobne spodbude, ki bi v idealnem primeru potekle, ko električna vozila dosežejo določen prag skupnega lastništva avtomobilov v državi (na primer 40 odstotkov), da bi pospešili prehod. In potem, ko bodo električna vozila sčasoma predstavljala večino javnega voznega parka, se bo lahko za preostale lastnike avtomobilov z motorjem z notranjim izgorevanjem uporabil nadaljnji davek na ogljik, da se spodbudi njihova kasnejša nadgradnja na električna vozila.

V tem okolju bi vlade seveda zagotavljale subvencije za raziskave napredka in proizvodnje električnih vozil. Če stvari postanejo dlakaste in so potrebni bolj skrajni ukrepi, lahko vlade proizvajalcem avtomobilov naložijo tudi preusmeritev višjega odstotka njihove proizvodnje na električna vozila ali celo naložijo proizvodnjo samo električnih vozil. (Takšni mandati so bili neverjetno učinkoviti med drugo svetovno vojno.)

Vse te možnosti bi lahko za desetletja pospešile prehod z motorjev na električna vozila, zmanjšale svetovno odvisnost od nafte, ustvarile milijone novih delovnih mest in vladam prihranile milijarde dolarjev (ki bi jih sicer porabili za uvoz surove nafte), ki bi jih lahko vložili drugam .

Za dodaten kontekst je danes na svetu približno dve ali več kot ena milijarda avtomobilov. Proizvajalci avtomobilov običajno proizvedejo 100 milijonov avtomobilov vsako leto, tako da bo odvisno od tega, kako agresivno si prizadevamo za prehod na električna vozila, trajalo le eno do dve desetletji, da bomo nadomestili dovolj svetovnih avtomobilov, da bomo ponovno zagnali naše prihodnje gospodarstvo.

Razcvet po prelomnici

Ko bodo električna vozila dosegla prelomno točko v lastništvu širše javnosti, približno 15 odstotkov, bo rast električnih vozil postala neustavljiva. Električna vozila so veliko varnejša, stanejo veliko manj za vzdrževanje in do sredine leta 2020 bo poraba goriva stala veliko manj kot avtomobili na plin – ne glede na to, kako nizko bo padla cena plina.

Enak tehnološki napredek in vladna podpora bosta vodila do podobnih aplikacij v električnih tovornjakih, avtobusih in letalih. To bo spremenilo igro.

Potem se nenadoma vse poceni

Zanimiva stvar se zgodi, ko iz enačbe porabe surove nafte vzamete vozila, kar naenkrat postane vse ceneje. Premisli. Kot smo videli v drugi del, hrana, kuhinjski in gospodinjski izdelki, farmacevtski izdelki in medicinska oprema, oblačila, kozmetični izdelki, gradbeni materiali, avtomobilski deli in velik odstotek skoraj vsega drugega so vsi ustvarjeni z uporabo nafte.

Ko bo večina vozil prešla na električna vozila, bo povpraševanje po surovi nafti padlo, s tem pa se bo znižala tudi cena surove nafte. Ta upad bo pomenil ogromne prihranke pri stroških za proizvajalce izdelkov v vseh sektorjih, ki v svojih proizvodnih procesih uporabljajo nafto. Ti prihranki bodo sčasoma preneseni na povprečnega potrošnika, kar bo spodbudilo vsako svetovno gospodarstvo, ki so ga udarile visoke cene plina.

Mikroelektrarne se napajajo v omrežje

Druga stranska prednost lastništva električnega vozila je, da lahko služi tudi kot priročen vir rezervne energije, če bi snežna nevihta podrla daljnovode v vaši soseščini. Preprosto priklopite svoj avto na hišo ali električne naprave za hitro povečanje zasilne moči.

Če je vaša hiša ali stavba vložila v sončne kolektorje in pametno povezavo z omrežjem, lahko napolni vaš avto, ko ga ne potrebujete, nato pa to energijo ponoči vrne v vašo hišo, zgradbo ali lokalno električno omrežje, kar lahko prihrani na našem račun za energijo ali celo nekaj stranskega denarja.

Ampak veste kaj, zdaj se prikrademo v temo sončne energije in odkrito povedano, to si zasluži čisto svoj pogovor: Sončna energija in vzpon energetskega interneta: prihodnost energije P4