Підйом електромобіля: Енергія майбутнього P3

КРЕДИТ ЗОБРАЖЕННЯ: Quantumrun

Підйом електромобіля: Енергія майбутнього P3

    Ваш автомобіль — його вплив на світ, у якому ви живете, буде набагато більшим, ніж ви очікували. 

    Якщо ви прочитали останню змістовну частину цієї серії «Майбутнє енергії», то можете посперечатися, що ця третя частина охопить розвиток сонячної енергії як нового домінуючого виду енергії у світі. Що ж, ви лише трохи помилилися: ми розглянемо це частина четверта. Натомість ми вирішили спершу охопити біопаливо та електричні автомобілі, тому що більшість світового транспортного парку (тобто автомобілі, вантажівки, кораблі, літаки, вантажівки-монстри тощо) працюють на газі, і це вся причина, чому сира нафта займає світ горло. Видаліть газ із рівняння, і весь світ зміниться.

    Звичайно, відмовитися від газу (і незабаром навіть від двигуна внутрішнього згоряння) легше сказати, ніж зробити. Але якщо дочитати до депресивного кінця друга частина, ви пам’ятаєте, що більшість світових урядів не матимуть особливого вибору в цьому питанні. Простіше кажучи, продовження ведення економіки на все більш нестабільному та дефіцитному джерелі енергії — сирій нафті — стане економічно та політично нежиттєздатним у 2025-2035 роках. На щастя, цей гігантський перехід може бути легшим, ніж ми думаємо.

    Справжня справа за біопаливом

    Електромобілі — це майбутнє транспорту, і ми збираємося дослідити це майбутнє у другій половині цієї статті. Але з огляду на те, що в усьому світі їздить понад один мільярд автомобілів, заміна цього автопарку електромобілями може зайняти від одного до двох десятиліть. Ми не маємо такого часу. Якщо світ збирається позбутися своєї залежності від нафти, нам доведеться знайти інші джерела палива, які зможуть працювати з нашими нинішніми двигунами внутрішнього згоряння протягом приблизно десятиліття, поки електрика не займе верх. Ось тут і з’являється біопаливо.

    Коли ви відвідуєте насосну станцію, у вас є лише можливість заправлятися бензином, кращим газом, преміальним бензином або дизелем. І це проблема для вашого кишені — одна з причин, чому нафта така дорога, полягає в тому, що вона має майже монополію на заправках, якими користуються люди в більшості країн світу. Конкуренції немає.

    Однак біопаливо може скласти цю конкуренцію. Уявіть майбутнє, де ви побачите етанол, або гібрид етанолу та газу, або навіть варіанти електричної зарядки наступного разу, коли ви заїдете в насос. Це майбутнє вже існує в Бразилії. 

    Бразилія виробляє величезну кількість етанолу з цукрової тростини. Коли бразильці підходять до насосної станції, вони мають вибір заправлятися бензином, етанолом чи різними сумішами між ними. Результат? Майже повна незалежність від іноземної нафти, нижчі ціни на газ і бурхлива економіка на додачу — фактично, понад 40 мільйонів бразильців перейшли до середнього класу між 2003 і 2011 роками, коли біопаливна промисловість країни піднялася. 

    «Але зачекайте, — скажете ви, — для роботи біопалива потрібні автомобілі з гнучким паливом. Так само, як і електричні, знадобляться десятиліття, щоб замінити світові автомобілі автомобілями, що працюють на гнучкому паливі». Насправді не дуже. Маленький брудний секрет в автомобільній промисловості полягає в тому, що практично всі автомобілі, випущені з 1996 року, можна перетворити на гнучкі паливні автомобілі всього за 150 доларів. Якщо ви хочете переобладнати свій автомобіль, перегляньте ці посилання: один та два.

    «Але зачекайте, — скажете ви знову, — вирощування рослин для виробництва етанолу підвищить вартість їжі!» Всупереч загальній думці (віри, які формально поділяє цей автор), етанол не витісняє виробництво харчових продуктів. Фактично побічним продуктом виробництва етанолу є їжа. Наприклад, значна частина кукурудзи, вирощеної в Америці, вирощується зовсім не для людей, а для годування тварин. І одним із найкращих кормів для тварин є «дистиляторне зерно», виготовлене з кукурудзи, але спочатку вироблене через процес бродіння-дистиляції, а побічним продуктом є (як ви здогадалися) етанол І дистиляторне зерно.

    Вибір бензонасосу

    Це не обов’язково їжа проти палива, це може бути їжа та багато палива. Тож давайте коротко поглянемо на різні біо- та альтернативні види палива, які ми побачимо, що з помстою з’являться на ринку до середини 2020-х років:

    Ethanol. Етанол — це спирт, який виготовляється шляхом бродіння цукрів і може бути виготовлений із різних видів рослин, таких як пшениця, кукурудза, цукрова тростина, навіть із дивних рослин, таких як кактус. Як правило, етанол можна виробляти в масштабах, використовуючи будь-яку рослину, яка найкраще підходить для вирощування в країні. 

    Метанол. Команди гоночних автомобілів і драг-рейсингу використовують метанол протягом десятиліть. Але чому? Що ж, він має вищий еквівалентний октановий рейтинг (~113), ніж газ преміум-класу (~93), пропонує кращі коефіцієнти стиснення та час запалювання, він горить набагато чистіше, ніж бензин, і, як правило, це третина ціни стандартного бензину. І як ви робите це? Використовуючи H2O та вуглекислий газ, тобто воду та повітря, це означає, що ви можете робити це паливо дешево будь-де. Насправді метанол можна створити, використовуючи перероблений вуглекислий газ із зростаючої у світі промисловості природного газу, і навіть із переробленої біомаси (тобто відходів лісового, сільського господарства та навіть міських відходів). 

    Щороку в Америці виробляється достатньо біомаси, щоб виробляти достатньо метанолу, щоб покрити половину автомобілів у США за два долари за галон, у порівнянні з чотирма-п’ятьма на бензині. 

    Algae. Як не дивно, саме бактерії Ціанобактерії, може привести ваш майбутній автомобіль. Ці бактерії харчуються фотосинтезом і вуглекислим газом, в основному сонцем і повітрям, і можуть бути легко перетворені на біопаливо. За допомогою генної інженерії вчені сподіваються одного дня культивувати величезну кількість цих бактерій у гігантських відкритих чанах. Головне, що оскільки ці бактерії харчуються вуглекислим газом, чим більше вони ростуть, тим більше очищають наше середовище. Це означає, що майбутні фермери бактерій можуть заробляти гроші як на кількості біопалива, яке вони продають, так і на кількості вуглекислого газу, який висмоктується з атмосфери.

    Електромобілі вже тут, і вони вже чудові

    Електромобілі, або електромобілі, стали частиною поп-культури багато в чому завдяки Ілону Маску та його компанії Tesla Motors. Tesla Roadster і, зокрема, Model S, довели, що електромобілі — це не тільки найекологічніший автомобіль, який ви можете придбати, але й найкращий автомобіль для водіння. Model S виграла в 2013 році «Motor Trend Car of the Year» і Automobile Magazine 2013 «Автомобіль року». Компанія довела, що електромобілі можуть бути символом статусу, а також лідером у галузі автомобільної техніки та дизайну.

    Але якщо залишити в стороні всі ці поцілунки в дупу Tesla, реальність така, що, незважаючи на всю пресу, яку Tesla та інші моделі електромобілів викликали в останні роки, вони все ще становлять менше одного відсотка світового автомобільного ринку. Причини такого повільного зростання включають відсутність громадського досвіду водіння електромобілів, вищі компоненти електромобілів і витрати на виробництво (отже, загальна висока ціна), а також відсутність інфраструктури підзарядки. Ці недоліки суттєві, але вони не триватимуть довго.

    Вартість виробництва автомобілів і електричних акумуляторів скорочується

    До 2020-х років ціла низка технологій з’явиться в мережі, щоб знизити витрати на виробництво транспортних засобів, особливо електромобілів. Для початку давайте візьмемо ваш середній автомобіль: приблизно три п’ятих усього нашого палива для мобільності йде на автомобілі, а дві третини цього палива використовується для подолання ваги автомобіля, щоб штовхати його вперед. Ось чому все, що ми можемо зробити, щоб зробити автомобілі легшими, не тільки зробить їх дешевшими, але й допоможе їм використовувати менше палива (газу чи електроенергії).

    Ось що планується: до середини 2020-х виробники автомобілів почнуть виготовляти всі автомобілі з вуглецевого волокна, матеріалу, який на світлові роки легший і міцніший за алюміній. Ці легші автомобілі зможуть працювати на менших двигунах і підтримувати ту саму продуктивність. Легкі автомобілі також зроблять використання електричних акумуляторів замість двигунів внутрішнього згоряння більш життєздатним, оскільки сучасна технологія акумуляторів зможе живити ці легші транспортні засоби так само, як і автомобілі, що працюють на газі.

    Звичайно, це не враховуючи очікуваний прогрес у технології акумуляторів, а їх буде багато. Вартість, розмір і ємність акумуляторів для електромобілів блискавично покращилися протягом багатьох років, і нові технології постійно з’являються в Інтернеті для їх вдосконалення. Наприклад, до 2020 року ми побачимо впровадження суперконденсатори на основі графену. Ці суперконденсатори дозволять створювати батареї електромобілів, які не тільки легші та тонші, але й утримуватимуть більше енергії та вивільнятимуть її швидше. Це означає, що автомобілі легші, дешевші та швидше розганяються. Тим часом до 2017 року Gigafactory Tesla почне виробляти батареї для електромобілів у величезних масштабах, потенційно знизивши вартість акумуляторів для електромобілів на 30 відсотків до 2020 року.

    Ці інновації у використанні вуглецевого волокна та технології надефективних акумуляторів зведуть вартість електромобілів на один рівень із традиційними транспортними засобами з двигуном внутрішнього згоряння, а врешті-решт значно нижче транспортних засобів внутрішнього згоряння — як ми скоро побачимо.

    Світові уряди беруть участь, щоб прискорити перехід

    Зниження цін на електромобілі не обов’язково означатиме чисте зростання продажів електромобілів. І це проблема, якщо світові уряди серйозно налаштовані уникнути майбутнього економічного колапсу (викладено в друга частина). Ось чому одна з найкращих тактик, яку уряд може застосувати, щоб знизити споживання газу та ціну на заправці, — це сприяти впровадженню електромобілів. Ось як уряди можуть це зробити:

    Однією з найбільших перешкод на шляху впровадження електромобілів є страх багатьох споживачів розрядитися в дорозі далеко від зарядної станції. Щоб усунути цю діру в інфраструктурі, уряд зобов’яже встановити інфраструктуру підзарядки електромобілів на всіх існуючих АЗС, навіть використовуючи субсидії в деяких випадках для прискорення процесу. Виробники електромобілів, ймовірно, візьмуть участь у розбудові цієї інфраструктури, оскільки це являє собою новий і прибутковий потік доходу, який можна вкрасти у існуючих нафтових компаній.

    Місцева влада почне оновлювати будівельні підзаконні акти, вимагаючи, щоб у всіх будинках були розетки для зарядки електромобілів. На щастя, це вже відбувається: Каліфорнія прийняв закон вимагати від усіх нових паркувальних місць і житла включати інфраструктуру для зарядки електромобілів. У Китаї місто Шеньчжень прийняли законодавство вимагати від забудовників квартир і кондомініумів будувати зарядні точки/станції на кожному паркувальному місці. Тим часом в Японії зараз більше пунктів швидкої зарядки (40,000 35,000), ніж АЗС (XNUMX XNUMX). Ще одна перевага цієї інфраструктурної інвестиції полягає в тому, що вона створить тисячі нових робочих місць, які не підлягають експорту, у кожній країні, яка її прийме.

    Тим часом уряди також можуть безпосередньо стимулювати купівлю електромобілів. Норвегія, наприклад, є одним із найбільших у світі імпортерів Tesla. чому Тому що уряд Норвегії пропонує власникам електромобілів вільний доступ до незавантажених смуг руху (наприклад, смуги руху автобусів), безкоштовну громадську парковку, безкоштовне користування платними дорогами, відмову від щорічної реєстраційної плати, звільнення від певних податків з продажу та відрахування податку на прибуток. Так, я правильно знаю! Незважаючи на те, що Tesla Model S є розкішним автомобілем, ці стимули роблять купівлю Tesla майже нарівні з володінням традиційним автомобілем.

    Інші уряди можуть легко запропонувати подібні стимули, в ідеалі термін дії яких закінчується після того, як електромобілі досягнуть певного порогу в загальному володінні автомобілями в країні (наприклад, 40 відсотків), щоб прискорити перехід. І після того, як електромобілі врешті-решт стануть більшою частиною громадського транспортного парку, подальший податок на викиди вуглецю може бути застосований до решти власників автомобілів з двигуном внутрішнього згоряння, щоб заохотити їх перейти на електромобілі наприкінці гри.

    У такому середовищі уряди, природно, нададуть субсидії на дослідження розвитку та виробництва електромобілів. Якщо ситуація стане складною і знадобляться більш екстремальні заходи, уряди також можуть зобов’язати виробників автомобілів перевести більший відсоток виробництва на електромобілі або навіть зобов’язати виробництво лише електромобілів. (Такі мандати були надзвичайно ефективними під час Другої світової війни.)

    Усі ці варіанти можуть прискорити перехід від двигунів внутрішнього згоряння до електромобілів на десятиліття, зменшивши світову залежність від нафти, створивши мільйони нових робочих місць і заощадивши урядам мільярди доларів (які інакше були б витрачені на імпорт сирої нафти), які можна було б інвестувати в інші місця. .

    Для деякого додаткового контексту, сьогодні у світі існує близько двох чи понад мільярда автомобілів. Автомобільні виробники зазвичай виробляють 100 мільйонів автомобілів щороку, тому, залежно від того, наскільки агресивно ми перейдемо до електромобілів, знадобиться лише одне-два десятиліття, щоб замінити достатню кількість автомобілів у світі, щоб відновити нашу майбутню економіку.

    Бум після переломного моменту

    Щойно електромобілі досягнуть переломної точки у власності широкої громадськості, приблизно 15 відсотків, зростання електромобілів стане нестримним. Електромобілі набагато безпечніші, коштують набагато дешевше в обслуговуванні, а до середини 2020-х років витрати на паливо будуть набагато дешевшими порівняно з автомобілями, що працюють на газу, незалежно від того, наскільки низько впаде ціна на газ.

    Ті самі технологічні досягнення та державна підтримка призведуть до аналогічних застосувань у вантажівках електромобілів, автобусах і літаках. Це змінить гру.

    Потім раптом все дешевшає

    Цікава річ відбувається, коли ви виключаєте транспортні засоби з рівняння споживання сирої нафти, все раптово стає дешевшим. Подумай над цим. Як ми бачили в друга частина, харчові продукти, кухонні та побутові товари, фармацевтичні препарати та медичне обладнання, одяг, косметичні товари, будівельні матеріали, автомобільні запчастини та великий відсоток майже всього іншого створюються з використанням нафти.

    Коли більшість транспортних засобів перейде на електромобілі, попит на сиру нафту впаде, що призведе до зниження ціни на сиру нафту. Таке зниження означатиме величезну економію коштів для виробників продуктів у кожному секторі, який використовує нафту у своїх виробничих процесах. Ці заощадження врешті-решт будуть передані середньому споживачеві, стимулюючи будь-яку світову економіку, яка постраждала від високих цін на газ.

    Мікроелектростанції живляться в мережу

    Ще одна побічна перевага володіння електромобілем полягає в тому, що він також може стати зручним джерелом резервного живлення, якщо снігова буря коли-небудь зруйнує лінії електропередач у вашому районі. Просто підключіть свій автомобіль до будинку або електроприладів для швидкого збільшення аварійного живлення.

    Якщо ваш будинок або будівля інвестували в сонячні батареї та інтелектуальне підключення до електромережі, вони можуть заряджати ваш автомобіль, коли вам це не потрібно, а потім подавати цю енергію назад у ваш будинок, будівлю чи громадську електромережу вночі, потенційно заощаджуючи наші рахунок за електроенергію або навіть заробити трохи готівки.

    Але знаєте що, зараз ми підкрадаємося до теми сонячної енергії, і, відверто кажучи, це заслуговує окремої розмови: Сонячна енергія та розвиток енергетичного Інтернету: майбутнє енергетики P4

    МАЙБУТНЄ ПОСИЛАНЬ СЕРІЇ ENERGY

    Повільна смерть ери вуглецевої енергії: майбутнє енергетики P1.

    Масло! Тригер для ери відновлюваних джерел енергії: майбутнє енергії P2

    Сонячна енергія та розвиток енергетичного Інтернету: майбутнє енергетики P4

    Відновлювані джерела енергії проти торієвої та термоядерної енергії підстановок: майбутнє енергетики P5

    Наше майбутнє в енергонасиченому світі: майбутнє енергії P6

    Наступне заплановане оновлення для цього прогнозу

    2025-07-10

    Прогнозні довідки

    Для цього прогнозу використовувалися такі популярні та інституційні посилання:

    Для цього прогнозу були використані такі посилання Quantumrun: