Η General Motors αναπτύσσει το ηλεκτρικό 2017 Chevrolet Bolt, το οποίο έχει σχεδιαστεί για να έχει απόσταση οδήγησης περίπου 200 μιλίων. General Motors

Η ηλεκτροκίνηση των μεταφορών είναι ένας από τους πιο ελπιδοφόρους τρόπους για τη σημαντική μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου από τα οχήματα, αλλά το λεγόμενο άγχος εμβέλειας-η ανησυχία για τον αποκλεισμό με μη φορτισμένη μπαταρία αυτοκινήτου-παραμένει εμπόδιο στην υιοθέτηση ηλεκτρικών οχημάτων. Είναι δικαιολογημένο το άγχος της αυτονομίας με δεδομένα τα τρέχοντα αυτοκίνητα και τις υποδομές φόρτισης;

Είναι ένα ερώτημα που έθεσα η ερευνητική μου ομάδα και το εξέτασα σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο Φύση Ενέργεια, ρίχνοντας μια προσεκτική ματιά σε αυτό το πρόβλημα με ένα νέο μοντέλο.

Συγκεκριμένα ρωτήσαμε: όταν κοιτάζουμε τη γεωγραφική περιοχή των ΗΠΑ από ψηλά, πόσα προσωπικά οχήματα στο δρόμο θα μπορούσαν να αντικατασταθούν καθημερινά με ένα ηλεκτρικό όχημα μπαταρίας χαμηλού κόστους, ακόμη και αν η ημερήσια φόρτιση δεν είναι διαθέσιμη; Η ανάλυσή μας είναι, κατά τη γνώση μας, η πιο εκτεταμένη αλλά λεπτομερής μελέτη μέχρι σήμερα για το πώς η τρέχουσα και η μελλοντικά βελτιωμένη τεχνολογία ηλεκτρικών οχημάτων μετρά την ενεργειακή συμπεριφορά των ανθρώπων.

Διαπιστώσαμε ότι σχεδόν το 90 τοις εκατό των οχημάτων στο δρόμο θα μπορούσε να αντικατασταθεί από ένα χαμηλού κόστους ηλεκτρικό όχημα που διατίθεται στην αγορά σήμερα. Επιπλέον, αυτός ο αριθμός είναι εντυπωσιακά παρόμοιος σε πολύ διαφορετικές πόλεις, από τη Νέα Υόρκη στο Χιούστον έως το Λος Άντζελες. Δηλαδή, υπάρχει μεγάλη πιθανότητα ηλεκτρισμού των αυτοκινήτων τόσο στις πυκνές όσο και στις πιο εκτεταμένες πόλεις των Ηνωμένων Πολιτειών.

Ωστόσο, για να πραγματοποιηθεί αυτό το δυναμικό, οι ανάγκες των υποψήφιων οδηγών ηλεκτρικών οχημάτων πρέπει να καλύπτονται όλες τις ημέρες, ακόμη και αυτές με υψηλή ενέργεια, όπως ημέρες που απαιτούν ταξίδια μεγάλων αποστάσεων.

Δύο βασικές καινοτομίες μπορούν να το επιτρέψουν. Το πρώτο είναι να προβλέψουμε τις ημέρες κατά τις οποίες οι οδηγοί είναι πιθανό να ξεπεράσουν την εμβέλεια του αυτοκινήτου, κάτι που έχει σχεδιαστεί για να κάνει το μοντέλο μας. Και το δεύτερο είναι η καινοτομία θεσμικού ή επιχειρηματικού μοντέλου για την παροχή εναλλακτικών οχημάτων μεγάλης εμβέλειας εκείνες τις ημέρες υψηλής ενέργειας. Για παράδειγμα, συμβατικά αυτοκίνητα και τελικά εναλλακτικές λύσεις χαμηλών εκπομπών άνθρακα, μεγάλης εμβέλειας, ενδέχεται να εμφανιστούν στην πόρτα ενός χρήστη με το πάτημα ενός κουμπιού. Αυτή η ανάγκη μπορεί να διαρκέσει για κάποιο χρονικό διάστημα ακόμη και όταν η τεχνολογία της μπαταρίας βελτιώνεται και η υποδομή φόρτισης επεκτείνεται.

Η εμβέλεια του οχήματος δεν είναι ένας μόνο αριθμός

Η εμβέλεια ενός ηλεκτρικού οχήματος συνήθως θεωρείται ως ένας σταθερός αριθμός, αλλά ο αριθμός των χιλιομέτρων που διανύονται με μία μόνο φόρτιση αλλάζει με παράγοντες όπως η ταχύτητα και το στυλ οδήγησης και η εξωτερική θερμοκρασία. Για να καταλάβετε το γκάμα αυτοκινήτου πρέπει να κοιτάξουμε πέρα ​​από το ίδιο το αυτοκίνητο πώς συμπεριφέρονται οι άνθρωποι.

Τα τελευταία τέσσερα χρόνια στην ερευνητική μου ομάδα, δημιουργήσαμε ένα μοντέλο (που ονομάζεται «TripEnergy») της δεύτερης-δευτερολέπτου οδικής συμπεριφοράς των ανθρώπων στις Ηνωμένες Πολιτείες, πώς είναι πιθανό να χρησιμοποιούν συστήματα θέρμανσης και ψύξης αυτοκίνητα, και πώς διάφορα ηλεκτρικά και συμβατικά οχήματα θα καταναλώνουν ενέργεια εάν οδηγούνται με αυτόν τον τρόπο.

Αυτή η προσέγγιση μας δίνει ένα πιθανολογική άποψη της γκάμας των ηλεκτρικών οχημάτωνΕ Για παράδειγμα, για το Nissan Leaf, διαπιστώνουμε ότι τα 74 μίλια είναι η μέση απόσταση - με βάση τα πρότυπα οδήγησης, τα μισά αυτοκίνητα στο δρόμο στις ΗΠΑ θα μπορούσαν να ταξιδέψουν τόσο μακριά και τα μισά όχι. (Το Ford Focus Electric λειτουργεί παρόμοια.) Υπάρχει μια κατανομή σε αυτό το εύρος, η οποία δείχνει πόσο ευρέως μπορεί να ποικίλει η πραγματική απόδοση. Εκτιμούμε, για παράδειγμα, ότι το πέντε τοις εκατό των ταξιδιών 58 μιλίων δεν μπορούσε να καλυφθεί με μία χρέωση και το πέντε τοις εκατό των ταξιδιών 90 μιλίων θα μπορούσε.

Αξιολόγηση της τεχνολογίας των ηλεκτρικών οχημάτων έναντι της οδηγικής συμπεριφοράς

Με το μοντέλο TripEnergy στο χέρι, ρωτήσαμε πόσα αυτοκίνητα στο δρόμο θα μπορούσαν να αντικατασταθούν με ένα χαμηλού κόστους ηλεκτρικό όχημα που διατίθεται σήμερα. Εξετάσαμε μια περίπτωση όπου οι οδηγοί μπορούν να χρεώνουν μόνο μία φορά την ημέρα, για παράδειγμα στο σπίτι όλη τη νύχτα. Αυτό μας επέτρεψε να μελετήσουμε μια κατάσταση όπου απαιτούνται μόνο περιορισμένες αλλαγές στην υπάρχουσα δημόσια υποδομή φόρτισης και τα αυτοκίνητα μπορούν να χρησιμοποιούν σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής που διαφορετικά θα έμεναν αδρανείς για μια νύχτα.

Διαπιστώσαμε ότι, δεδομένου του τρόπου με τον οποίο οι άνθρωποι οδηγούν στις ΗΠΑ, το 87 % των αυτοκινήτων κατά μέσο όρο θα μπορούσε να αντικατασταθεί από μια τρέχουσα γενιά, χαμηλού κόστους ηλεκτρικό όχημα, με φόρτιση μόνο μία φορά την ημέρα. Αυτό βασίζεται στην οδηγική συμπεριφορά εκατομμυρίων ανθρώπων στις ΗΠΑ σε διάφορες πόλεις και κοινωνικοοικονομικές τάξεις.

Η μετάβαση από συμβατικά σε ηλεκτρικά οχήματα για αυτά τα αυτοκίνητα θα μείωνε τις εκπομπές κατά 30 %, ακόμη και με το σημερινό μείγμα τροφοδοσίας που βασίζεται σε ορυκτά καύσιμα. Συνολικά, τα ταξίδια που πραγματοποιούν αυτά τα αυτοκίνητα αντιπροσωπεύουν περίπου το 60 % της κατανάλωσης βενζίνης στις ΗΠΑ

Αυτό το μεγάλο δυναμικό καθημερινής υιοθεσίας είναι εντυπωσιακά παρόμοιο τόσο σε πυκνές όσο και σε πιο εκτεταμένες πόλεις των ΗΠΑ, που κυμαίνονται από 84 τοις εκατό έως 93 τοις εκατό.

Ενώ είναι αλήθεια ότι οι άνθρωποι συμπεριφέρονται διαφορετικά στις πόλεις - Σε πώς χρησιμοποιούν τα μέσα μαζικής μεταφοράς, αν έχουν αυτοκίνητο και πώς συχνά οδηγούν τα αυτοκίνητα κατέχουν-όταν οδηγούν, διαπιστώσαμε ότι παρόμοιος αριθμός αυτοκινήτων σε διαφορετικές πόλεις εμπίπτει στην εμβέλεια που παρέχεται από ένα ηλεκτρικό όχημα χαμηλού κόστους.

Επιστρέφει στη βελτίωση της τεχνολογίας

Τι γίνεται αν οι μπαταρίες βελτιωθούν και επιτρέψουν μεγαλύτερη αυτονομία οδήγησης με το ίδιο κόστος με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου της τρέχουσας γενιάς;

Η ομοσπονδιακή ερευνητική υπηρεσία Το ARPA-E έχει θέσει στόχο ώστε οι μπαταρίες να αποθηκεύουν περίπου δύο φορές περισσότερη ενέργεια κατά βάρος από τις σημερινές μπαταρίες σε ηλεκτρικά οχήματα. Εάν επιτευχθεί αυτός ο τεχνικός στόχος, εκτιμούμε ότι η ημερήσια εκτίμηση του 87 τοις εκατό της πιθανής υιοθεσίας θα αυξηθεί στο 98 τοις εκατό και το δυναμικό υποκατάστασης της βενζίνης θα αυξηθεί από 61 τοις εκατό στο 88 τοις εκατό. Τα Chevy Bolt 2017 και Tesla Model 2018 του 3 αναμένεται να επιτύχουν περίπου παρόμοιες αυξήσεις στις δυνατότητες με αυξημένο κόστος σε σύγκριση με το σημερινό Nissan Leaf, αν και το κόστος αυτό εξακολουθεί να είναι κοντά στο μέσο κόστος των νέων αυτοκινήτων. Το Tesla Model S ταξιδεύει ακόμα πιο μακριά αλλά κοστίζει σημαντικά περισσότερο.

Ακόμη και με σημαντικές βελτιώσεις στην μπαταρία, ωστόσο, θα χρειαστούν άλλου τύπου τεχνολογίες κινητήρων για να καλυφθούν εκείνες οι μέρες με τη μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας. Αυτή η ανάγκη μπορεί να επιμείνει για κάποιο χρονικό διάστημα, ακόμη και με διευρυμένη υποδομή φόρτισης, λόγω μικρού αριθμού ημερών πολύ υψηλής ενέργειας.

Το αποτέλεσμα για τους περιορισμούς εμβέλειας

Για να ξεπεράσουν το άγχος της εμβέλειας και να νιώσουν άνετα αγοράζοντας ένα ηλεκτρικό όχημα, πρέπει να γνωρίζουν ότι οι ανάγκες τους θα καλυφθούν όλες τις ημέρες, συμπεριλαμβανομένων των ημερών υψηλής ενέργειας. Το να προβλέψουμε πότε θα συμβεί αυτό-και εκ των προτέρων όταν αγοράζετε ένα όχημα σε πόσες ημέρες θα συμβεί-είναι κάτι για το οποίο ταιριάζει το μοντέλο μας.

Το μοντέλο μας μπορεί, με περιορισμένη πληροφόρηση για την απόσταση, το χρόνο και την τοποθεσία, να προβλέψει την πιθανότητα υπέρβασης της εμβέλειας του αυτοκινήτου και να υποδείξει τις ημέρες όπου οι οδηγοί πρέπει να στραφούν σε άλλα αυτοκίνητα μεγαλύτερης εμβέλειας, για παράδειγμα με νοικοκυριά ή ακόμα και σε κοινότητες και μέσω εμπορικών προγραμμάτων κοινής χρήσης αυτοκινήτων. Τα αποτελέσματα φωτίζουν επίσης την ποσότητα αυτοκινήτων μεγάλης εμβέλειας που θα χρειάζονταν σε πληθυσμιακό επίπεδο, ένα κενό που θα καλυφθεί από την καινοτομία του ιδιωτικού τομέα καθώς και την εθνική και τοπική πολιτική.

Λογική χρηματοδότηση που θα βοηθήσει στην κατανομή των προκαταρκτικών δαπανών σε όλη τη διάρκεια ζωής του αυτοκινήτου και αύξηση των ευκαιριών φόρτισης, έστω και μία φορά την ημέρα, θα ενθάρρυνε επίσης την υιοθέτηση ηλεκτροκίνητων οχημάτων.

Συνολικά, η ανάλυσή μας δείχνει ότι τα τρέχοντα ηλεκτρικά οχήματα μπορούν να καλύψουν τις περισσότερες καθημερινές ανάγκες οδήγησης στις ΗΠΑ. Η βελτιωμένη πρόσβαση σε κοινόχρηστες μεταφορές μεγάλης εμβέλειας, παράλληλα με τις προηγμένες μπαταρίες και αυτοκίνητα και την ηλεκτρική ενέργεια απαλλαγμένη από άνθρακα, παρέχουν μια διαδρομή για την επίτευξη ενός προσωπικού οχήματος σε μεγάλο βαθμό απαλλαγμένου από άνθρακα στόλος.

Σχετικά με το Συγγραφέας

Jessika E. Trancik, Επίκουρη Καθηγήτρια Μηχανικών Συστημάτων, Massachusetts Institute of Technology

Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στις Η Συνομιλία. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.

Σχετικά βιβλία

at

Ευχαριστώ για την επίσκεψη Innerself.com, πού υπάρχουν 20,000 + άρθρα που αλλάζουν τη ζωή που προωθούν «Νέες στάσεις και νέες δυνατότητες». Όλα τα άρθρα μεταφράζονται σε 30+ γλώσσες. Εγγραφείτε στο InnerSelf Magazine, που δημοσιεύεται εβδομαδιαία, και στο Marie T Russell's Daily Inspiration. Περιοδικό InnerSelf εκδίδεται από το 1985.