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.
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.