Kupanda kwa gari la umeme: Mustakabali wa Nishati P3

Gari lako—athari yake kwa ulimwengu unaoishi itakuwa kubwa zaidi kuliko vile ungetarajia. 

Ukisoma sehemu ya mwisho yenye mafuta mengi ya mfululizo huu wa Wakati Ujao wa Nishati, ungekuwa umeweka dau kwamba awamu hii ya tatu ingeshughulikia kuongezeka kwa nishati ya jua kama aina mpya kuu ya nishati duniani. Kweli, umekosea kidogo: tutashughulikia hilo sehemu ya nne. Badala yake, tulichagua kugharamia nishati ya mimea na magari ya umeme kwanza kwa sababu vyombo vingi vya usafiri duniani (yaani magari, malori, meli, ndege, lori kubwa, n.k) hutumia gesi na hiyo ndiyo sababu mafuta ghafi yana dunia kwa koo. Ondoa gesi kutoka kwa equation na ulimwengu wote unabadilika.

Bila shaka, kuhama gesi (na hivi karibuni hata injini ya mwako) ni rahisi kusema kuliko kufanya. Lakini ukisoma hadi mwisho wa kukatisha tamaa sehemu mbili, utakumbuka kwamba serikali nyingi za ulimwengu hazitakuwa na chaguo kubwa katika suala hilo. Kwa ufupi, kuendelea kuendesha uchumi kwenye chanzo cha nishati kinachozidi kuwa tete na adimu—mafuta yasiyosafishwa—kutayumba kiuchumi na kisiasa kati ya 2025-2035. Kwa bahati nzuri, mpito huu mkubwa unaweza kuwa rahisi kuliko tunavyofikiria.

Mpango halisi nyuma ya nishati ya mimea

Magari ya umeme ni mustakabali wa usafiri—na tutachunguza siku zijazo katika nusu ya pili ya makala haya. Lakini kukiwa na zaidi ya magari bilioni moja barabarani duniani kote, kubadilisha meli hiyo na magari ya umeme kunaweza kuchukua muongo mmoja hadi miwili. Hatuna wakati wa aina hiyo. Iwapo ulimwengu utaondoa uraibu wake wa mafuta, itabidi tutafute vyanzo vingine vya mafuta ambavyo vinaweza kuendesha magari yetu ya sasa ya mwako kwa muongo mmoja au zaidi hadi umeme uchukue nafasi. Hapo ndipo nishati ya mimea huingia.

Unapotembelea pampu, una chaguo pekee la kujaza gesi, gesi bora, gesi inayolipishwa au dizeli. Na hilo ni tatizo kwa kijitabu chako cha mfukoni—mojawapo ya sababu kwa nini mafuta ni ghali sana ni kwamba ina ukiritimba wa karibu kwenye vituo vya mafuta ambavyo watu hutumia kote ulimwenguni. Hakuna ushindani.

Nishati ya mimea, hata hivyo, inaweza kuwa ushindani huo. Hebu fikiria siku zijazo ambapo utaona ethanol, au mseto wa gesi ya ethanol, au hata chaguzi za kuchaji umeme wakati ujao utakapoingia kwenye pampu. Wakati ujao tayari upo nchini Brazili. 

Brazili huzalisha kiasi kikubwa cha ethanol kutoka kwa miwa. Wabrazili wanapoenda kwenye pampu, wana chaguo la kujaza gesi au ethanoli au aina mbalimbali za michanganyiko kati yao. Matokeo? Karibu na uhuru kamili kutoka kwa mafuta ya kigeni, bei nafuu ya gesi, na uchumi unaokua kwa kasi—kwa hakika, zaidi ya Wabrazili milioni 40 waliingia katika tabaka la kati kati ya 2003 na 2011 wakati tasnia ya nishati ya mimea nchini ilipoanza. 

'Lakini subiri,' unasema, 'mafuta ya mimea yanahitaji magari yanayotumia mafuta mengi ili kuyaendesha. Kama vile umeme, itachukua miongo kadhaa kubadilisha magari ya ulimwengu na magari yanayotumia mafuta.' Kweli, si kweli. Siri ndogo chafu katika tasnia ya magari ni kwamba takriban magari yote yaliyojengwa tangu 1996 yanaweza kubadilishwa kuwa magari yanayotumia mafuta kwa kiasi kidogo cha $150. Ikiwa ungependa kubadilisha gari lako, angalia viungo hivi: moja na mbili.

'Lakini ngoja,' unasema tena, 'kukuza mimea ili kutengeneza ethanoli kutaongeza gharama ya chakula!' Kinyume na imani ya umma (imani zilizoshirikiwa rasmi na mwandishi huyu), ethanoli haichukui nafasi ya uzalishaji wa chakula. Kwa kweli, bidhaa ya ziada ya uzalishaji mwingi wa ethanol ni chakula. Kwa mfano, mahindi mengi yanayolimwa Amerika hayalimwi kwa ajili ya binadamu hata kidogo, hukuzwa kwa ajili ya chakula cha mifugo. Na mojawapo ya vyakula bora zaidi vya wanyama ni 'nafaka za distillers,' zinazotengenezwa kutokana na mahindi, lakini huzalishwa kwanza kupitia mchakato wa uchachushaji-muundo-bidhaa ikiwa (ulidhani) ethanoli NA nafaka za distillers.

Kuleta uchaguzi kwa pampu ya gesi

Sio lazima iwe chakula dhidi ya mafuta, inaweza kuwa chakula na mafuta mengi. Kwa hivyo, hebu tuangalie kwa haraka wasifu tofauti na mafuta mbadala tutaona yakiingia sokoni kwa kulipiza kisasi kufikia katikati ya miaka ya 2020:

ethanol. Ethanoli ni pombe, inayotengenezwa kwa kuchachusha sukari, na inaweza kutengenezwa kutokana na aina mbalimbali za mimea kama vile ngano, mahindi, miwa, hata mimea ya ajabu kama cactus. Kwa ujumla, ethanoli inaweza kuzalishwa kwa kiwango kikubwa kwa kutumia mimea yoyote inayofaa zaidi kwa nchi kukua. 

Methanoli. Timu za mbio za magari na kuburuta zimekuwa zikitumia methanoli kwa miongo kadhaa. Lakini kwa nini? Sawa, ina ukadiriaji wa juu sawa wa oktani (~113) kuliko gesi ya kwanza (~93), inatoa uwiano bora wa mgandamizo na muda wa kuwasha, inaungua safi zaidi kuliko petroli, na kwa ujumla ni theluthi moja ya bei ya petroli ya kawaida. Na unafanyaje vitu hivi? Kwa kutumia H2O na dioksidi kaboni—kwa hivyo maji na hewa, kumaanisha kuwa unaweza kutengeneza mafuta haya kwa bei nafuu popote pale. Kwa hakika, methanoli inaweza kuundwa kwa kutumia kaboni dioksidi iliyorejeshwa kutoka kwa sekta ya gesi asilia inayokua duniani, na hata kwa biomasi iliyorejeshwa (yaani misitu inayotokana na taka, kilimo, na hata taka za jiji). 

Biomasi ya kutosha hutolewa kila mwaka nchini Amerika ili kuzalisha methanoli ya kutosha kufunika nusu ya magari nchini Marekani kwa dola mbili kwa galoni, ikilinganishwa na nne au tano zinazotumia petroli. 

Algae. Oddly kutosha, bakteria, hasa cyanobacteria, inaweza kuwasha gari lako la baadaye. Bakteria hizi hulisha usanisinuru na kaboni dioksidi, kimsingi jua na hewa, na zinaweza kubadilishwa kwa urahisi kuwa nishati ya mimea. Kwa uhandisi wa kijenetiki kidogo, wanasayansi wanatumai siku moja kulima kiasi kikubwa cha bakteria hizi katika vifuniko vikubwa vya nje. Jambo la kufurahisha zaidi ni kwamba kwa kuwa bakteria hawa hula kaboni dioksidi, kadiri wanavyokua, ndivyo wanavyosafisha mazingira yetu. Hii ina maana kwamba wakulima wa baadaye wa bakteria wanaweza kupata pesa kutokana na kiasi cha nishati ya mimea wanayouza na kiasi cha dioksidi kaboni kinachofyonza angani.

Magari ya umeme tayari yako hapa na tayari yanashangaza

Magari ya umeme, au EVs, yamekuwa sehemu ya shukrani kwa utamaduni wa pop kwa sehemu kubwa kwa Elon Musk na kampuni yake, Tesla Motors. Tesla Roadster, na Model S haswa, zimethibitisha kuwa EVs sio tu gari la kijani kibichi unaweza kununua, lakini pia gari bora zaidi kuendesha, kipindi. Mwanamitindo S alishinda "Gari Bora la Mwaka la Motor Trend" la 2013 na "Gari Bora la Mwaka" la Magazine la 2013. Kampuni imethibitisha kuwa EV inaweza kuwa ishara ya hali, na vile vile kiongozi katika uhandisi wa magari na muundo.

Lakini punda wote wa Tesla kumbusu kando, ukweli ni kwamba kwa vyombo vya habari vyote vya Tesla na mifano mingine ya EV wameamuru katika miaka ya hivi karibuni, bado wanawakilisha chini ya asilimia moja ya soko la gari la kimataifa. Sababu za ukuaji huu duni ni pamoja na ukosefu wa uzoefu wa umma wa kuendesha EVs, sehemu ya juu ya EV na gharama za utengenezaji (hivyo bei ya juu kwa ujumla), na ukosefu wa miundombinu ya kuchaji tena. Hasara hizi ni kubwa, lakini hazitadumu kwa muda mrefu.

Gharama ya utengenezaji wa gari na betri za umeme zitaanguka

Kufikia miaka ya 2020, teknolojia nyingi zitakuja mtandaoni ili kupunguza gharama za utengenezaji wa magari, haswa EV. Kuanza, hebu tuchukue gari lako la wastani: karibu thuluthi tatu ya mafuta yetu yote ya kusafiri huenda kwa magari na theluthi mbili ya mafuta hayo hutumika kushinda uzito wa gari ili kulisukuma mbele. Ndio maana chochote tunachoweza kufanya kufanya magari kuwa mepesi si tu kwamba yatawafanya kuwa nafuu, pia yatawasaidia kutumia mafuta kidogo pia (iwe gesi au umeme).

Haya ndiyo yanayotarajiwa: kufikia katikati ya miaka ya 2020, watengenezaji wa magari wataanza kutengeneza magari yote kutokana na nyuzinyuzi za kaboni, nyenzo ambayo ni nyepesi na yenye nguvu zaidi ya miaka nyepesi kuliko alumini. Magari haya mepesi yataweza kutumia injini ndogo na kudumisha utendakazi sawa. Magari mepesi pia yatafanya matumizi ya betri za umeme juu ya injini za mwako kuwa na manufaa zaidi, kwani teknolojia ya sasa ya betri itaweza kuwasha magari haya nyepesi hadi magari yanayotumia gesi.

Bila shaka, hii si kuhesabu maendeleo yanayotarajiwa katika teknolojia ya betri, na kijana kutakuwa na mengi. Gharama, ukubwa na uwezo wa kuhifadhi wa betri za EV umeboreshwa kwa klipu ya kasi ya umeme kwa miaka sasa na teknolojia mpya zinakuja mtandaoni kila wakati ili kuziboresha. Kwa mfano, kufikia 2020, tutaona utangulizi wa graphene-msingi supercapacitors. Supercapacitor hizi zitaruhusu betri za EV ambazo sio tu nyepesi na nyembamba, lakini pia zitashikilia nishati zaidi na kuifungua kwa haraka zaidi. Hii ina maana magari kuwa nyepesi, nafuu, na kuongeza kasi zaidi. Wakati huo huo, kufikia 2017, Gigafactory ya Tesla itaanza kutoa betri za EV kwa kiwango kikubwa, na uwezekano wa kupunguza gharama za betri za EV. Asilimia 30 ifikapo mwaka 2020.

Ubunifu huu katika matumizi ya nyuzi za kaboni na teknolojia ya betri yenye ufanisi zaidi utaleta gharama za EVs sawa na magari ya kawaida ya injini za mwako, na hatimaye chini ya magari ya mwako - kama tunavyokaribia kuona.

Serikali za ulimwengu huingia ili kuharakisha mpito

Kushuka kwa bei ya EVs hakutakuwa na maana ya bonanza la mauzo ya EV. Na hilo ni tatizo ikiwa serikali za dunia ziko makini kuhusu kuepuka anguko la uchumi linalokuja (ilivyoainishwa katika sehemu mbili) Ndiyo maana mojawapo ya mbinu bora zaidi ambazo serikali zinaweza kutekeleza ili kupunguza matumizi ya gesi na kupunguza bei kwenye pampu ni kuhimiza kupitishwa kwa EVs. Hivi ndivyo serikali zinaweza kufanya jambo hilo lifanyike:

Mojawapo ya vizuizi vikubwa vya kupitishwa kwa EV ni hofu ya watumiaji wengi ya kukosa juisi wakiwa barabarani, mbali na kituo cha kuchajia. Ili kushughulikia shimo hili la miundombinu, serikali zitaamuru miundombinu ya kuchaji EV kusakinishwa katika vituo vyote vilivyopo, hata kutumia ruzuku katika baadhi ya matukio ili kuharakisha mchakato. Watengenezaji wa EV wanaweza kujihusisha na ujenzi huu wa miundombinu, kwani inawakilisha mkondo mpya wa mapato ambao unaweza kuibwa kutoka kwa kampuni zilizopo za mafuta.

Serikali za mitaa zitaanza kusasisha sheria ndogo za ujenzi, na kuamuru kwamba nyumba zote ziwe na maduka ya kuchaji ya EV. Kwa bahati nzuri, hii tayari inafanyika: California kupitisha sheria inayohitaji maeneo yote mapya ya maegesho na nyumba kujumuisha miundombinu ya malipo ya EV. Katika China, mji wa Shenzhen kupitisha sheria inayohitaji watengenezaji wa vyumba na kondomu kujenga vituo/vituo vya kuchajia katika kila nafasi ya maegesho. Wakati huo huo, Japan sasa ina pointi nyingi za kuchaji kwa haraka (40,000) kuliko vituo vya gesi (35,000). Faida nyingine ya uwekezaji huu wa miundombinu ni kwamba itawakilisha maelfu ya kazi mpya, zisizoweza kuuzwa nje katika kila nchi inayoikubali.

Wakati huo huo, serikali zinaweza pia kuhamasisha ununuzi wa EVs moja kwa moja. Norway, kwa mfano, ni mojawapo ya waagizaji wakubwa wa Tesla duniani. Kwa nini? Kwa sababu serikali ya Norway inawapa wamiliki wa EV ufikiaji wa bure kwa njia zisizo na msongamano wa magari (km njia ya basi), maegesho ya umma bila malipo, matumizi ya bure ya barabara za ushuru, ada ya usajili iliyoondolewa ya kila mwaka, kutotozwa kodi fulani za mauzo na kukatwa kwa kodi ya mapato. Ndio, najua sawa! Hata kama Tesla Model S ni gari la kifahari, motisha hizi hufanya ununuzi wa Teslas kuwa karibu sawa na kumiliki gari la kawaida.

Serikali zingine zinaweza kutoa motisha kama hizo kwa urahisi, ikiisha muda wake baada ya EV kufikia kikomo fulani cha umiliki wa jumla wa magari kitaifa (kama asilimia 40) ili kuharakisha mabadiliko. Na baada ya EV hatimaye kuwakilisha idadi kubwa ya magari ya umma, kodi zaidi ya kaboni inaweza kutumika kwa wamiliki waliosalia wa magari ya injini za mwako ili kuhimiza uboreshaji wao wa mchezo wa marehemu hadi EVs.

Katika mazingira haya, serikali zinaweza kutoa ruzuku kwa ajili ya utafiti wa maendeleo ya EV na uzalishaji wa EV. Ikiwa mambo yatakuwa magumu na hatua kali zaidi ni muhimu, serikali zinaweza pia kuamuru watengenezaji wa magari kuhamisha asilimia kubwa ya uzalishaji wao hadi EVs, au hata kuamuru pato la EV pekee. (Mamlaka kama haya yalikuwa na ufanisi wa kushangaza wakati wa WWII.)

Chaguzi hizi zote zinaweza kuharakisha mpito kutoka kwa kuungua hadi kwa magari ya umeme kwa miongo kadhaa, kupunguza utegemezi ulimwenguni kote kwa mafuta, kuunda mamilioni ya kazi mpya, na kuokoa serikali mabilioni ya dola (ambayo yangetumika kuagiza mafuta yasiyosafishwa) ambayo yangeweza kuwekezwa mahali pengine. .

Kwa muktadha fulani ulioongezwa, kuna takriban magari mawili ni zaidi ya bilioni moja ulimwenguni leo. Watengenezaji wa magari kwa ujumla huzalisha magari milioni 100 kila mwaka, kwa hivyo kulingana na jinsi tunavyofuatilia kwa ukali mabadiliko ya EVs, itachukua muongo mmoja hadi miwili tu kuchukua nafasi ya magari ya ulimwengu ya kutosha ili kutawala uchumi wetu wa siku zijazo.

Boom baada ya ncha

Pindi EVs zinapofikia kilele cha umiliki miongoni mwa umma kwa ujumla, takriban asilimia 15, ukuaji wa EV hautazuilika. EVs ni salama zaidi, zinagharimu kidogo sana kutunza, na kufikia katikati ya miaka ya 2020 zitagharimu kidogo sana kuongeza mafuta ikilinganishwa na magari yanayotumia gesi—bila kujali jinsi bei ya gesi inavyoshuka.

Maendeleo sawa ya teknolojia na usaidizi wa serikali yatasababisha matumizi sawa katika malori ya EV, mabasi na ndege. Hii itakuwa ya kubadilisha mchezo.

Kisha ghafla, kila kitu kinakuwa nafuu

Jambo la kufurahisha hufanyika wakati unachukua magari kutoka kwa usawa wa matumizi ya mafuta yasiyosafishwa, kila kitu kinakuwa cha bei rahisi ghafla. Fikiri juu yake. Kama tulivyoona katika sehemu mbili, chakula, jikoni na bidhaa za nyumbani, dawa na vifaa vya matibabu, nguo, bidhaa za urembo, vifaa vya ujenzi, vipuri vya gari, na asilimia kubwa ya kila kitu kingine chochote, vyote vimeundwa kwa kutumia mafuta ya petroli.

Magari mengi yanapobadilika kwenda kwa EVs, mahitaji ya mafuta yasiyosafishwa yatapungua, na hivyo kupunguza bei ya mafuta yasiyosafishwa. Kupungua huko kutamaanisha uokoaji mkubwa wa gharama kwa watengenezaji wa bidhaa katika kila sekta inayotumia petroli katika michakato yao ya uzalishaji. Akiba hizi hatimaye zitapitishwa kwa mtumiaji wa kawaida, na hivyo kuchochea uchumi wowote wa dunia ambao uliathiriwa na bei ya juu ya gesi.

Mimea ya nguvu ndogo huingia kwenye gridi ya taifa

Faida nyingine ya kumiliki EV ni kwamba inaweza pia kuwa maradufu kama chanzo rahisi cha nishati mbadala iwapo dhoruba ya theluji itawahi kuangusha nyaya za umeme katika eneo lako. Unganisha gari lako kwenye nyumba yako au vifaa vya umeme ili upate nguvu ya dharura haraka.

Ikiwa nyumba au jengo lako limewekeza kwenye paneli za miale ya jua na muunganisho mahiri wa gridi ya jua, linaweza kutoza gari lako wakati hulihitaji na kisha kurudisha nishati hiyo kwenye nyumba yako, jengo au gridi ya nishati ya jumuiya usiku, ikiwezekana kuokoa kwenye mtandao wetu. bili ya nishati au hata kukutengenezea pesa taslimu.

Lakini unajua nini, sasa tunaingia kwenye mada ya nishati ya jua, na kusema ukweli kabisa, hiyo inastahili mazungumzo yake mwenyewe: Nishati ya jua na kuongezeka kwa mtandao wa nishati: Mustakabali wa Nishati P4

BAADAYE YA VIUNGO VYA MFULULIZO WA NISHATI

Kifo cha polepole cha enzi ya nishati ya kaboni: Mustakabali wa Nishati P1.

Mafuta! Kichochezi cha enzi inayoweza kufanywa upya: Mustakabali wa Nishati P2

Nishati ya jua na kuongezeka kwa mtandao wa nishati: Mustakabali wa Nishati P4

Renewables dhidi ya kadi pori za nishati ya Thorium na Fusion: Mustakabali wa Nishati P5

Mustakabali wetu katika ulimwengu wenye nishati tele: Mustakabali wa Nishati P6