General Motors kehittää kaikkea sähköistä 2017 Chevrolet Boltia, joka on suunniteltu kuljettamaan noin 200 kilometriä. General Motors

Kuljetuksen sähköistäminen on yksi lupaavimmista tavoista vähentää merkittävästi ajoneuvojen kasvihuonekaasupäästöjä, mutta ns. Levyn ahdistuneisuus - huoli siitä, että autossa ei ole ladattua akkua - on edelleen este sähköautojen käyttöönotolle. Onko vaihteluväli perusteltua, kun otetaan huomioon nykyiset autot ja latausinfrastruktuuri?

Kysymys on tutkimusryhmästäni ja käsittelin julkaisussa Luontoenergia, tarkastelemalla tätä ongelmaa uudella mallilla.

Kysyimme erityisesti: kun tarkastelemme Yhdysvaltojen maantieteellistä aluetta lintuperspektiivistä, kuinka monta henkilökohtaista ajoneuvoa päivittäin voitaisiin korvata halvalla akkuvirralla, vaikka päivittäinen lataus ei olisi käytettävissä? Analyysi on tietomme mukaan laajin, mutta yksityiskohtainen tutkimus tähän mennessä siitä, miten nykyiset ja tulevaisuuden parantamat sähköajoneuvoteknologiat mittaavat ihmisten energiankulutusta.

Löysimme lähes 90 prosenttiosuuden tieliikenteessä olevista ajoneuvoista voitaisiin korvata nykyisin markkinoilla saatavilla olevalla edullisella sähköautolla. Lisäksi tämä luku on huomattavan samanlainen eri kaupungeissa New Yorkista Houstoniin Los Angelesiin. Toisin sanoen on olemassa suuri potentiaali autojen sähköistämiselle sekä tiheissä että laajemmissa kaupungeissa Yhdysvalloissa.

Tämän potentiaalin toteuttamiseksi tulevien sähköajoneuvojen kuljettajien tarpeet on kuitenkin täytettävä kaikkina päivinä, jopa korkealla energialla, kuten päivät, jotka vaativat pitkän matkan.

Kaksi keskeistä innovaatiota voivat mahdollistaa tämän. Ensimmäinen on ennustaa päivät, jolloin kuljettajat todennäköisesti ylittävät auton valikoiman, jonka malli on suunniteltu. Toinen on institutionaalinen tai liiketoimintamalli-innovaatio, joka tarjoaa vaihtoehtoisia pitkän kantaman ajoneuvoja näille korkean energian päiville. Esimerkiksi tavanomaiset autot ja lopulta vähähiiliset, pitkän kantaman vaihtoehdot saattavat näkyä käyttäjän ovessa napin painalluksella. Tämä tarve voi kestää jonkin aikaa, vaikka akkutekniikka paranisi ja latausinfrastruktuuri laajenee.

Ajoneuvoväli ei ole yksi numero

Sähköajoneuvojen valikoimaa ajatellaan tyypillisesti kiinteän numeron mukaan, mutta yhden latauksen kattamien kilometrien määrä muuttuu tekijöillä, mukaan lukien ajonopeus ja tyyli sekä ulkolämpötila. Ymmärtää auton valikoima meidän on tarkasteltava itse autoa pidemmälle, miten ihmiset käyttäytyvät.

Tutkimusryhmän viimeisten neljän vuoden aikana olemme rakentaneet mallin (TripEnergy), joka koskee ihmisten toisiaan kulkevaa käyttäytymistä Yhdysvalloissa, miten he käyttävät todennäköisesti lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmiä autoja, ja miten erilaiset sähkö- ja tavanomaiset ajoneuvot kuluttavat energiaa, jos niitä ajetaan tällä tavalla.

Tämä lähestymistapa antaa meille a todennäköisyydenäkymä sähköajoneuvojen valikoimasta. Esimerkiksi Nissan Leafille todetaan, että 74-mailia on keskitaso - ajo-ohjeiden mukaan, puolet Yhdysvalloissa olevista autoista voisi matkustaa tähän asti, ja puoli ei olisi. (Sähköinen Focus toimii samalla tavalla.) Tällä alueella on jakauma, joka osoittaa, kuinka laajasti todellinen suorituskyky voi vaihdella. Arvioimme esimerkiksi, että viittä prosenttia 58-mailin matkoista ei voitu kattaa yhdellä maksulla, ja viisi prosenttia 90-mailin matkasta.

Sähköajoneuvoteknologian arviointi ajokäyttäytymistä vastaan

Kun TripEnergy-malli on käytössä, kysyimme, kuinka monta tiellä olevaa autoa voitaisiin korvata nykyisin saatavilla olevalla edullisella sähköautolla. Pidimme tapausta, jossa kuljettajat voivat ladata vain kerran päivässä, esimerkiksi kotona yön yli. Tämä antoi meille mahdollisuuden tutkia tilannetta, jossa olemassa oleviin julkisiin latausinfrastruktuureihin tarvitaan vain rajoitettuja muutoksia, ja autoja voidaan käyttää voimalaitoksilla, jotka muuten olisivat tyhjäkäynnillä yön yli.

Huomasimme, että koska ihmiset ajavat ympäri Yhdysvaltoja, 87-prosenttiosuus keskimääräisen päivän autoista voitaisiin korvata nykyisen sukupolven edulliseen sähköautoon, jossa on vain kerran päivässä lataus. Tämä perustuu miljoonien ihmisten ajokäyttäytymiseen eri puolilla USA: ta eri kaupungeissa ja sosioekonomisissa luokissa.

Siirtyminen perinteisistä ajoneuvoista kyseisiin autoihin vähentäisi päästöjä arvioidulla 30-prosentilla jopa nykypäivän fossiilisten polttoaineiden tarjonnan yhdistelmällä. Yhteensä näiden autojen tekemät matkat edustavat suunnilleen 60 prosenttia bensiinin kulutuksesta Yhdysvalloissa

Tämä suuri päivittäinen adoptiopotentiaali on huomattavan samankaltainen sekä tiheissä että laajemmissa Yhdysvaltojen kaupungeissa aina 84 prosenttia 93 prosenttiin.

Vaikka se on totta, että ihmiset käyttäytyy eri tavoin eri kaupungeissa - In miten he käyttävät julkista liikennettä, onko heillä autoa ja miten usein he ajavat autoja he omistavat - kun he ajavat, huomasimme, että samanlainen määrä autoja eri kaupungeissa kuuluu edullisen sähköauton tarjoamaan alueeseen.

Teknologian parantamisen tuotto

Mitä tapahtuu, jos paristot paranevat ja että pidemmät ajoalueet maksavat samat kustannukset kuin nykyisen sukupolven litiumioniakut?

Liittovaltion tutkimusvirasto ARPA-E on asettanut tavoitteen paristojen varastoimiseksi noin kaksi kertaa enemmän energiaa kuin nykyisissä paristoissa sähköajoneuvoissa. Jos tämä tekninen tavoite saavutetaan, arvioimme, että 87-prosentin päivittäisen käyttöönoton potentiaaliarvio nousee 98-prosenttiin, ja bensiinin korvaamispotentiaali nousee 61-prosentista 88-prosenttiin. 2017 Chevy Bolt ja 2018 Tesla -mallin 3 odotetaan saavuttavan suunnilleen samanlaisen potentiaalin kasvun kustannuksilla verrattuna nykyiseen Nissan Leafiin, vaikka nämä kustannukset ovat edelleen lähellä uusien autojen keskimääräisiä kustannuksia. Tesla-malli S kulkee vielä pidemmälle, mutta maksaa huomattavasti enemmän.

Vaikka akkujen parannukset ovat huomattavia, tarvitaan kuitenkin muun tyyppisiä voimansiirtotekniikoita, jotta ne kattavat ne päivät, joilla on suurin energiankulutus. Tämä tarve voi säilyä jonkin aikaa, jopa laajennetun latausinfrastruktuurin vuoksi, koska erittäin vähän energiaa kestävät päivät ovat pieniä.

Laajennuksen rajoitus

Jotta ihmiset voisivat voittaa valikoiman ahdistusta ja tuntea olonsa mukavaksi ostamaan sähköajoneuvon, heidän on tiedettävä, että heidän tarpeensa täyttyvät kaikissa päivissä, mukaan lukien korkean energian päivät. Ennakoimalla, milloin tämä tapahtuu - ja etukäteen, kun ostat ajoneuvon siitä, kuinka monta päivää tämä tapahtuu - malli on hyvin sopiva.

Mallimme voi ennustaa, että matka-etäisyys, -aika ja -paikka on rajallinen, ja ennustaa todennäköisyyttä ylittää autoalueen ja osoittaa päiviin, jolloin kuljettajien on käännyttävä muihin, kauempana oleviin autoihin, esimerkiksi kotitalouksien kanssa tai jopa yhteisöissä ja kaupallisten autojen jakamisohjelmien kautta. Tulokset valaisivat myös pitkän kantaman henkilöautojen määrää, joita tarvitaan väestön tasolla, ja se on täytettävä yksityisen sektorin innovoinnilla sekä kansallisella ja paikallisella politiikalla.

Kohtuullinen rahoitus, joka auttaisi jakamaan etukustannukset auton elinkaaren aikana ja lisäämällä veloitusmahdollisuuksia, vaikka vain kerran päivässä, kannustaisi myös EV: n käyttöönottoa.

Kaiken kaikkiaan analyysi osoittaa, että nykyiset sähköajoneuvot pystyvät vastaamaan useimpiin päivittäisiin ajo-tarpeisiin Yhdysvalloissa. Parempi pääsy jaettuun kaukokuljetukseen, parannettujen paristojen ja autojen rinnalle ja hiilidioksidipäästötön sähkö, tarjoavat mahdollisuuden saavuttaa suurelta osin hiilidioksidipäästöjä omaava henkilöauto laivasto.

Author

Jessika E. Trancik, insinöörijärjestelmien apulaisprofessori, Massachusetts Institute of Technology

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat

at

Kiitos käynnistä InnerSelf.com, missä niitä on 20,000+ elämää muuttavat artikkelit, joissa mainostetaan "Uusia asenteita ja uusia mahdollisuuksia". Kaikki artikkelit on käännetty kielelle Yli 30 kieltä. Tilaa viikoittain ilmestyvälle InnerSelf Magazinelle ja Marie T Russellin Daily Inspirationille. InnerSelf-lehti on julkaistu vuodesta 1985.