General Motors разрабатывает полностью электрический 2017 Chevrolet Bolt, который рассчитан на дальность полета около 200 миль. Дженерал Моторс

Электрификация транспорта является одним из наиболее перспективных способов значительно сократить выбросы парниковых газов от транспортных средств, но так называемая тревога диапазона - забота о том, чтобы быть застрявшей с незаряженным автомобильным аккумулятором - остается препятствием для принятия электромобилей. Является ли тревога дальности оправданной с учетом нынешних автомобилей и зарядной инфраструктуры?

Это вопрос моей исследовательской группы, и я обратился к нему в Природа Энергетика, внимательно изучив эту проблему с новой моделью.

В частности, мы спросили: с высоты птичьего полета с высоты птичьего полета, сколько личных транспортных средств на дороге можно заменить недорогим электромобилем с батареей, даже если дневная зарядка недоступна? Насколько нам известно, наш анализ является самым обширным, но подробным исследованием того, как современные и перспективные технологии электрических транспортных средств соответствуют потребностям людей в энергопотреблении.

Мы обнаружили, что почти 90 процент автомобилей на дороге может быть заменен недорогим электромобилем, доступным на рынке сегодня. Более того, это число удивительно похоже в разных городах: от Нью-Йорка до Хьюстона до Лос-Анджелеса. То есть, существует высокий потенциал для электрификации автомобилей как в плотных, так и в более разбросанных городах в Соединенных Штатах.

Однако для реализации этого потенциала потребности потенциальных водителей электромобилей должны выполняться в течение всех дней, даже высокоэнергетических, например, дней, требующих дальних поездок.

Два ключевых нововведения могут сделать это. Первый - предсказать дни, в которые водители, вероятно, превысят радиус действия автомобиля, на что рассчитана наша модель. И второе - это институциональные или бизнес-модели инноваций для предоставления альтернативных транспортных средств большой дальности в эти дни с высокой энергией. Например, обычные автомобили и, в конечном счете, низкоуглеродистые, дальние альтернативы, могут появиться у двери пользователя одним нажатием кнопки. Эта потребность может продолжаться в течение некоторого времени, даже если технология батарей улучшается, а инфраструктура зарядки расширяется.

Диапазон транспортных средств - это не один номер

Диапазон электромобилей обычно рассматривается с точки зрения фиксированного числа, но количество миль, покрытых одной зарядкой, изменяется с учетом факторов, включая скорость движения и стиль, а также температуру наружного воздуха. Чтобы понять диапазон автомобиля мы должны смотреть за пределы самого автомобиля на то, как люди ведут себя.

За последние четыре года в моей исследовательской группе мы построили модель (называемую TripEnergy) во втором поведении вождения людей в Соединенных Штатах, как они, вероятно, будут использовать системы отопления и охлаждения в своих автомобилей, и как различные электрические и обычные транспортные средства будут потреблять энергию, если они будут вестись таким образом.

Этот подход дает нам вероятностный вид электромобиля, Например, для Nissan Leaf мы обнаруживаем, что мили 74 - это средний диапазон - на основе моделей вождения, половина автомобилей на дороге в США сможет проехать так далеко, а половина - нет. (Аналогичным образом работает электроника Ford Focus). В этом диапазоне есть распределение, которое демонстрирует, насколько широкая фактическая производительность может варьироваться. Мы оцениваем, например, что пять процентов путешествий 58-миль не могут быть покрыты за один заряд, а пять процентов путешествий 90-миля могут.

Оценка технологии электромобилей против поведения вождения

С моделью TripEnergy в руке мы спросили, сколько автомобилей на дороге можно заменить недорогим электромобилем, доступным сегодня. Мы рассмотрели случай, когда водители могут взимать плату только один раз в день, например, дома на ночь. Это позволило нам изучить ситуацию, когда для существующей публичной инфраструктуры взимания сборов необходимы только ограниченные изменения, а автомобили могут использовать электростанции, которые в противном случае сидели без дела в одночасье.

Мы обнаружили, что, учитывая, как люди ездят по США, 87 процент автомобилей в среднем день может быть заменен нынешним поколением недорогого электромобиля с только одноразовой зарядкой. Это основано на управляющем поведении миллионов людей в США по различным городам и социально-экономическим классам.

Переход от обычных к электромобилям для этих автомобилей сократил бы выбросы приблизительно на 30, даже с сегодняшним предложением на основе ископаемого топлива. В целом, поездки этих автомобилей представляют собой приблизительно 60 процент потребления бензина в США

Этот большой ежедневный потенциал усыновления очень похож как на плотные, так и на более широкие американские города, начиная от 84 процента до 93 процента.

Хотя это правда, что люди вести себя по-разному по городам - В как они используют общественный транспорт, имеют ли они автомобиль и как часто они водит автомобили они владеют - когда они двигаются, мы обнаружили, что аналогичное количество автомобилей в разных городах попадает в диапазон, предоставляемый недорогим электромобилем.

Возврат на улучшение технологии

Что делать, если батареи улучшатся и позволяют увеличить дальность полета по той же цене, что и литиево-ионные аккумуляторы текущего поколения?

Федеральное исследовательское агентство ARPA-E установила цель для аккумуляторов для хранения примерно в два раза больше энергии по весу, чем сегодняшние батареи в электромобилях. Если эта техническая цель будет достигнута, мы подсчитаем, что ежедневная оценка потенциала внедрения 87 повысится до 98 процентов, а потенциал замещения бензина увеличится с 61 процентов до 88 процентов. Ожидается, что 2017 Chevy Bolt и 2018 Tesla Model 3 достигнут примерно аналогичного увеличения потенциалов по сравнению с сегодняшним Nissan Leaf, хотя эти затраты по-прежнему близки к средней стоимости новых автомобилей. Модель Tesla S путешествует еще дальше, но стоит значительно больше.

Однако даже при существенных улучшениях батареи потребуются другие типы технологий трансмиссии, чтобы покрыть эти дни самым высоким потреблением энергии. Эта потребность может сохраняться в течение некоторого времени даже с расширенной инфраструктурой зарядки из-за небольшого количества дней с очень высокой энергией.

Последствия ограничений диапазона

Чтобы люди могли преодолеть тревогу и чувствовать себя комфортно при покупке электромобиля, им необходимо знать, что их потребности будут удовлетворяться во все дни, включая дни с высокой энергией. Предсказание, когда это произойдет - и заранее при покупке автомобиля на сколько дней это произойдет - это то, для чего наша модель хорошо подходит.

Наша модель может с ограниченным доступом к расстоянию, времени и местоположению прогнозировать вероятность превышения дальности автомобиля и указывать на дни, когда водителям нужно обращаться к другим автомобилям дальнего действия, например, с домашними хозяйствами или даже внутри сообществ и через коммерческие программы обмена автомобилями. Результаты также проливают свет на количество автомобилей дальнего действия, которые понадобятся на уровне населения, что должно быть заполнено инновациями частного сектора, а также национальной и местной политикой.

Разумное финансирование, чтобы помочь распределить авансовые расходы на протяжении всей жизни автомобиля и увеличить возможности взимания платы, даже если только один раз в день, также будет стимулировать принятие EV.

В целом, наш анализ показывает, что нынешние электромобили могут удовлетворить самые ежедневные потребности вождения в США. Улучшенный доступ к совместному, дальнему транспорту, наряду с дополнительными усовершенствованными батареями и автомобилями и обезуглероженной электроэнергией, обеспечивают путь к достижению в значительной степени декарбонизированного личного автомобиля флот.

Об авторе

Джессика Е. Транчик, доцент инженерных систем, Массачусетский технологический институт

Эта статья изначально была опубликована в Беседа, Прочтите оригинал статьи.

Книги по этой теме

at

Спасибо за визит InnerSelf.comгде есть 20,000+ изменяющие жизнь статьи, пропагандирующие «Новые взгляды и новые возможности». Все статьи переведены на 30 + языки. Подписаться в журнал InnerSelf Magazine, публикуемый еженедельно, и в журнал Marie T Russell's Daily Inspiration. InnerSelf Magazine издается с 1985 года.