Сучасні електромобілі можуть задовольнити більшість щоденних потреб у водінні

General Motors розробляє повністю електричний болт Chevrolet 2017, який розрахований на дальність руху близько 200 миль. General Motors

Електрифікація транспортування - це один із найперспективніших способів значно скоротити викиди парникових газів від транспортних засобів, але так звана тривога занепокоєння - занепокоєння з приводу навантаження на акумуляторну батарею, що не заряджається - залишається перешкодою для прийняття електричних транспортних засобів. Чи виправдана тривожність за даними сучасних автомобілів та зарядженої інфраструктури?

Це питання, з яким я вирішив свою дослідницьку групу в роботі, опублікованій в Енергія природи, уважно ознайомившись з цією проблемою з новою моделлю.

Зокрема, ми запитали: коли дивитися на географічну зону США з виду пташиного польоту, скільки особистих транспортних засобів у дорозі щодня можна замінити на недорогий акумуляторний електромобіль, навіть якщо денна зарядка недоступна? Наш аналіз, наскільки нам відомо, є найбільш експансивним, але детальним дослідженням на сьогоднішній день, як сучасні та вдосконалені в майбутньому технології електромобілів підходять до енергоспоживання людей.

Ми виявили, що майже 90 відсотків транспортних засобів на дорозі можна було замінити на недорогий електромобіль, доступний сьогодні на ринку. Більше того, ця цифра надзвичайно схожа в дуже різних містах, від Нью-Йорка до Х'юстона до Лос-Анджелеса. Тобто, існує високий потенціал для електрифікації автомобілів як у щільних, так і у більш розкинутих містах США.

Матеріали по темі

Однак, щоб реалізувати цей потенціал, потреби потенційних водіїв електромобілів повинні задовольнятися протягом усіх днів, навіть високоенергетичних, таких як дні, які потребують подорожі на далекі відстані.

Дві ключові інновації можуть зробити це можливим. Перший - передбачити дні, в які водії, ймовірно, перевищуватимуть діапазон автомобіля, що призначена для нашої моделі. А друге - це інноваційна інституція чи бізнес-модель, щоб забезпечити альтернативні далекобійні машини в ці дні з високою енергією. Наприклад, звичайні автомобілі та, зрештою, низьковуглецеві альтернативи дальнього пробігу, можуть з’являтися біля дверей користувача одним натисканням кнопки. Ця потреба може тривати деякий час, навіть коли поліпшується технологія акумуляторів та розширюється інфраструктура зарядки.

Діапазон автомобіля - це не одне число

Діапазон електричного транспортного засобу, як правило, розглядається з точки зору фіксованого числа, але кількість миль, покритих одним зарядом, змінюється залежно від факторів, включаючи швидкість та стиль водіння, і зовнішню температуру. Щоб зрозуміти асортимент автомобіля нам потрібно дивитись за межі самого автомобіля на те, як поводяться люди.

Протягом останніх чотирьох років у моїй дослідницькій групі ми створили модель (що називається "TripEnergy") поведінки людей, що входять в секунду, через те, як вони, ймовірно, використовують системи опалення та охолодження в своїх автомобілі та як різні електричні та звичайні транспортні засоби витрачали б енергію, якщо керувати таким чином.

Такий підхід дає нам: імовірнісний вигляд діапазону електричних транспортних засобів. Наприклад, для Nissan Leaf ми бачимо, що 74 миль - це середній діапазон - виходячи з моделей водіння, половина автомобілів на дорозі в США змогла б подорожувати так далеко, а половина - ні. (Електромобіль Ford Focus працює аналогічно.) У цьому діапазоні є розподіл, який демонструє, наскільки широкі фактичні показники можуть змінюватися. Ми вважаємо, наприклад, що п'ять відсотків подорожей на відстані 58 не можна було покрити за один заряд, а п’ять відсотків подорожей у милі 90 могли.

Матеріали по темі

Оцінка технології електромобілів щодо поведінки за кермом

З моделлю TripEnergy в руках ми запитали, скільки автомобілів на дорозі можна замінити на недорогий електромобіль, доступний сьогодні. Ми розглянули випадок, коли водії можуть стягувати плату лише один раз на день, наприклад, вдома за ніч. Це дозволило нам вивчити ситуацію, коли потрібні лише обмежені зміни існуючої загальнодоступної інфраструктури для зарядки, і автомобілі можуть використовувати електростанції, які в іншому випадку могли б простояти простою протягом ночі.

Ми з'ясували, що, враховуючи, як люди їздять по США, 87 відсотків автомобілів в середньому за день можуть бути замінені на поточний генератор, недорогий електромобіль, лише заряджаючи один раз на день. Це ґрунтується на поведінці мільйонів людей у США в різних містах та соціально-економічних класах.

Перехід із звичайних на електричні транспортні засоби для цих автомобілів дозволить знизити викиди на оцінку 30 відсотків, навіть із сьогоднішньою сукупністю поставок на основі викопного палива. Загалом поїздки цих автомобілів становлять приблизно 60 відсотків споживання бензину в США

Цей великий щоденний потенціал прийняття надзвичайно схожий як у густих, так і в більш розширених містах США, починаючи від 84 відсотків до 93 відсотків.

Поки це правда, що люди поводяться по-різному в містах - в як вони користуються громадським транспортом, чи є у них автомобіль, і як часто водять машини їм належить - коли вони їздять, ми виявили, що аналогічна кількість автомобілів у різних містах потрапляє в діапазон, який надає недорогий електромобіль.

Повертається до вдосконалення технології

Що робити, якщо акумулятори покращаться та дозволять збільшити дальність руху за ту ж ціну, що і літій-іонні акумулятори поточного покоління?

Федеральне агентство досліджень ARPA-E встановив ціль щоб акумулятори зберігали приблизно в два рази більше ваги енергії, ніж сьогоднішні акумулятори в електромобілях. Якщо ця технічна ціль буде досягнута, ми вважаємо, що щоденна оцінка потенціалу прийняття 87 відсотків зросте до відсотків 98, а потенціал заміщення бензину зросте з відсотків 61 до 88 відсотків. Очікується, що 2017 Chevy Bolt і 2018 Tesla Model 3 досягнуть приблизно аналогічних показників збільшення потенціалів за підвищеною вартістю порівняно з сьогоднішнім Nissan Leaf, хоча ці витрати все ще близькі до середньої вартості нових автомобілів. Tesla Model S подорожує ще далі, але коштує значно дорожче.

Навіть при значному вдосконаленні батареї, однак, потрібні інші типи технологічних систем, щоб покрити ті дні з найвищим споживанням енергії. Ця потреба може зберігатися деякий час, навіть при розширеній інфраструктурі зарядки, через невелику кількість днів з дуже високою енергією.

Підсумок обмежень діапазону

Щоб люди могли подолати занепокоєння і почувати себе комфортно купуючи електромобіль, вони повинні знати, що їхні потреби будуть задовольнятися протягом усіх днів, включаючи дні з високою енергією. Прогнозувати, коли це відбудеться - і заздалегідь, купуючи транспортний засіб на скільки днів це відбудеться - це те, що наша модель добре підходить.

Наша модель може з обмеженим вкладом у відстань, час та місцеположення подорожі передбачити ймовірність перевищення дальності руху автомобіля та вказати дні, коли водіям потрібно звертатися до інших автомобілів більш дальнього пробігу, наприклад, додому до дому чи навіть у межах громади і через комерційні програми спільного використання автомобілів. Результати також проливають світло на кількість дальних автомобілів, які знадобляться на рівні населення, прогалину, яку слід заповнити інноваціями приватного сектору, а також національною та місцевою політикою.

Розумне фінансування, яке допоможе розподілити передові витрати протягом життя автомобіля та збільшить можливості для зарядки, навіть якщо лише один раз на день, також заохочує прийняття EV.

Матеріали по темі

В цілому наш аналіз показує, що нинішні електромобілі можуть задовольнити більшість щоденних потреб у водінні в США. Покращений доступ до спільного, дальнього транспорту, поряд із вдосконаленими акумуляторами та автомобілями та декарбонізованою електроенергією, дають шлях до досягнення значною мірою знеціненого особистого автомобіля флот.