Det er greit å lade seks biler på en gang. Det kan være litt tøffere å belaste 60 millioner. Nadya Kubik / Shutterstock.com
I dag, mindre enn 2 prosent av kjøretøyene amerikanere kjøper er elektriske. Men i løpet av de neste tre tiårene forventer noen bilindustrieksperter at elektriske biler kan utgjøre størstedelen av USA og globalt bilsalg.
Alt i alt logger amerikanske sjåfører om 3 billion mil per år, forbruker mer enn 170 milliarder liter av bensin og diesel i prosessen. Å konvertere alle disse veismilene til elektrisitet ville stille nye krav til landets system for å produsere og levere strøm.
Som en del av et dur studie av energiinfrastruktur, vi søker å forstå hvordan en økning i elektriske kjøretøyer kan endre seg hvordan energi is levert og konsumert. Så langt har vi funnet ut at virkningen av elektriske kjøretøy vil avhenge av hvor du bor og når de blir ladet.
Estimere hvor mye strøm EVs vil kreve
Bruker en lignende teknikk omtalt i vårt siste papir på hydrogenbiler utviklet vi en stat-for-stat-vurdering av mengden strøm som ville være nødvendig for å lade en elektrifisert flåte av personbiler, lastebiler og SUV-er.
Vi startet med å estimere mengden bensin som hvert fylke bruker i dag. Deretter konverterte vi kjøretøymiljøer til strømbehov basert på effektiviteten til dagens EV-er.
Riktignok har disse metodene begrensninger. Antall kjørte miles kan endre seg betydelig hvis autonome kjøretøyer bli vanlig og flere stoler på Uber, Lyft og andre deling av kjøretøy, for eksempel. Vi mener imidlertid at tilnærmingen vår gir et godt utgangspunkt for å estimere fremtidig etterspørsel etter elektrisitet hvis EVs blir normen.
Regionale virkninger
Det amerikanske elektriske nettet har kontinuerlig utviklet seg for å imøtekomme nye krav i hele ... siste århundre. Men hvis landets kjøretøy raskt skulle bli elektriske, vil nettet måtte skiftes raskere. Avhengig av lokale kjørevaner og nettinfrastrukturen som allerede er på plass, viser analysen vår at EV-er vil ha ulik innvirkning i forskjellige regioner.
Siden Texas og California bruker mer strøm enn noen andre stater, gir de et godt øyeblikksbilde av hvordan en fremtid fylt med elektriske kjøretøy kan se ut. I begge tilfeller vil en økning i EVs føre til at forbruket øker, med potensial for å belaste lokal infrastruktur.
Hvis så godt som alle personbiler i Texas ble elektrifisert i dag, ville staten trenge omtrent 110 flere terawatt-timer med strøm per år - det gjennomsnittlige årlige strømforbruket på 11 millioner hjem. Det økte strømbehovet ville resultere i en økning på 30 prosent over dagens forbruk i Texas.
Til sammenligning, på grunn av et mer temperert klima, kan California trenge nesten 50 prosent mer strøm enn det for øyeblikket forbruker hvis personbiler i staten var fullelektrifisert. Det betyr at California vil trenge å generere ytterligere 120 terawatt-timer med strøm per år.
En fortelling om to gitter
En titt på de to staters rutenett viser hvordan avhengighet av EV-er for mobilitet kan variere fra sted til sted.
På varme sommereftermiddager bruker Texas omtrent halvparten av strømmen den genererer strøm til klimaanlegg for å holde bygningene svale. De store sesongvariasjonene i etterspørsel etter elektrisitet på grunn av klimaanlegg betyr at staten har kraftverk som står uvirksomme gjennom mange timer i året. Ledig kapasitet i løpet av uten arbeidstider kan gjøre det lettere for Texas å oppfylle fremtidige elektrisitetskrav til EV.
Californias mer tempererte klima betyr at staten trenger mindre strøm på sommerdager, og mindre etterspørsel på nettet totalt sett. Som et resultat har California mindre produksjonskapasitet enn Texas for å møte fremtidige ladekrav fra elektriske kjøretøyer.
I 2018 traff Electric Reliability Council of Texas, organisasjonen som administrerer det meste av Texas elektriske nett, en ny topp etterspørsel på omtrent 73 gigawatt juli 19. Når vi ser på drifttidene for juli 19, 2018, fant vi at ERCOT-nettet hadde ledig kapasitet til å gi mer enn 350 gigawattimer ekstra strøm hvis tomgangskraftverk fortsatte å operere hele dagen, ikke bare under topp etterspørsel.
Basert på våre estimater, vil ladekravene for en helelektrifisert flåte av personbiler i Texas være omtrent 290 gigawattimer per dag, mindre enn det tilgjengelige overskuddet av generasjonskapasitet. Med andre ord, Texas-nettet kunne teoretisk sett lade en helelektrifisert kjøretøyflåte i dag hvis kjøretøy ble ladet i løpet av uten arbeidstider.
Da vi gjorde den samme analysen for California, fant vi imidlertid ut at hvis EVs blir normen, kan det presse den totale etterspørselen etter strøm utover den eksisterende kapasiteten i Golden State-nettet.
Timing er alt
Kanskje enda viktigere enn hvor mye elektrisitet EV-er ville forbruke, er spørsmålet om når det vil bli brukt.
Vi baserte ovennevnte estimater på optimale lademønstre utenfor toppen. Hvis de fleste EV-er i stedet skulle lades på ettermiddagen, ville strømnettet trenge mer produksjonskapasitet for å unngå strømbrudd.
For å imøtekomme den etterspørselen, ville California og Texas måtte bygge nye kraftverk eller kjøp mer strøm fra nabolandene enn de allerede gjør. Statene kan også trenge ekstra overførings- og distribusjonsinfrastruktur for å få plass til nytt bil ladeinfrastruktur.
Alt i alt er overgangen til EV fra forbrenningsmotorkjøretøyer potensielt kan koste titalls milliarder dollar i Texas og enda mer i California for å installere ny elektrisitetsinfrastruktur hvis mange biler skulle lades i løpet av høsttimene.
Insentiver kan redusere hva det vil koste å utstyre nettet for mange elektriske kjøretøyer. For eksempel kan verktøy lade forskjellige priser for strøm på forskjellige tider av døgnet og på forskjellige dager i uken. Kjent som time-of-bruk prissetting, kan denne praksisen oppmuntre til lading av kjøretøy når det er rikelig med strøm i løpet av uten arbeidstider og derfor er billigere å levere.
California og andre områder, inkludert Austin, Texas, har allerede begynt å bruke forskjellige strategier for implementering brukstidspunkt. Andre regioner vil kanskje følge nøye med og ta i bruk lærdommen på disse stedene etter hvert som antall elektriske kjøretøyer på veien øker.
Veien fremover
Selv om EV-er kan øke mengden strøm som USA bruker, kan investeringene som kreves for å imøtekomme dem være mindre enn det ser ut. Mange regioner har allerede tilstrekkelig generasjonskapasitet hvis kjøretøy lades i løpet av uten driftstimer. Energilagring om bord på EVs kan gi den fleksibiliteten som trengs for å skifte ladetid og hjelpe nettoperatører med å bedre styre tilbudet og etterspørselen etter strøm.
Basert på beregningene våre, kan pengene amerikanere sparer på drivstoffkostnader alene motvirke disse investeringene.
For eksempel hadde de fleste av Californias kjøretøyer vært elektriske av 2017, anslår vi at sjåførene ville ha spart rundt US $ 25 milliarder det året i drivstoffkostnader - basert på gjennomsnittspriser for strøm og bensin.
I tillegg til drivstoffbesparelser, forventer noen markedsanalytikere at det vil være elbiler billigere enn konvensjonelle biler av 2026, en annen potensiell økonomisk fordel.
Selv om det er utfordrende å forutsi fremtidige priser på bensin, strøm og kjøretøy, tror vi det er sannsynlig at den utbredte bruken av EV-er vil redusere de totale transportkostnadene i California og andre steder. Disse besparelsene er enda større hvis miljøfordelene, spesielt lavere karbonutslipp, tas med i betraktningen.
Union of Concerned Scientists har forsket på karbonavtrykkene til EVs kontra bensindrevne biler.
Om forfatteren
F. Todd Davidson, forskningsansvarlig, Energy Institute, University of Texas at Austin; Dave Tuttle, stipendiat, Energy Institute, University of Texas at Austin; Joshua D. Rhodes, stipendiat for energi, University of Texas at Austinog Kazunori Nagasawa, postdoktor, National Renewable Energy Laboratory
Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.
Relaterte bøker
Drawdown: Den mest omfattende planen som noen gang har foreslått å reversere global oppvarming
av Paul Hawken og Tom Steyer
I møte med utbredt frykt og apati har en internasjonal koalisjon av forskere, fagfolk og forskere kommet sammen for å tilby et sett av realistiske og dristige løsninger på klimaendringer. Et hundre teknikker og praksis er beskrevet her-noen er velkjente; noe du kanskje aldri har hørt om. De spenner fra ren energi til å utdanne jenter i lavinntektsland til landbrukspraksis som trekker karbon ut av luften. Løsningene eksisterer, er økonomisk levedyktige, og samfunn over hele verden for tiden anvender dem med dyktighet og besluttsomhet. Tilgjengelig på Amazon
Utforming av klimaproblemer: En retningslinje for lavkol Energi
av Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Med effekten av klimaendringene som allerede er over oss, er behovet for å kutte globale klimagassutslipp intet mindre enn presserende. Det er en skremmende utfordring, men teknologiene og strategiene for å møte den eksisterer i dag. Et lite sett med energipolitikk, designet og implementert godt, kan sette oss på veien mot en fremtid med lite karbon. Energisystemer er store og komplekse, så energipolitikken må være fokusert og kostnadseffektiv. En-størrelse-passer-alle-tilnærminger vil ganske enkelt ikke få jobben gjort. Politiske beslutningstakere trenger en klar, omfattende ressurs som skisserer energipolitikken som vil ha størst innvirkning på klimafremtiden vår, og beskriver hvordan vi kan utforme disse retningslinjene. Tilgjengelig på Amazon
Dette forandrer alt: kapitalisme vs klimaet
av Naomi Klein
In Dette endrer alt Naomi Klein hevder at klimaendringer ikke bare er et annet problem, som skal skjenkes nøye mellom skatt og helsevesen. Det er en alarm som kaller oss for å fikse et økonomisk system som allerede mangler oss på mange måter. Klein bygger omhyggelig saken for hvor massivt å redusere utslippene av drivhusgasser er vår beste mulighet til samtidig å redusere ulikheter i ulikhet, omdefinere våre ødelagte demokratier og gjenoppbygge våre slanke lokale økonomier. Hun avslører den ideologiske desperasjonen til klimaendringene, de rasjonelle vrangforestillinger fra de vilde geoengineers og den tragiske nederlaget av for mange grønne grenser. Og hun demonstrerer nettopp hvorfor markedet ikke har - og ikke kan løse klimakrisen, men vil i stedet gjøre ting verre, med stadig mer ekstreme og økologisk skadelige utvinningsmetoder, ledsaget av voldsomme katastrofkapitalisme. Tilgjengelig på Amazon
Fra Utgiver:
Innkjøp på Amazon går for å dekke kostnadene ved å bringe deg InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, og ClimateImpactNews.com uten kostnad og uten annonsører som sporer surfevaner. Selv om du klikker på en kobling, men ikke kjøper disse utvalgte produktene, betaler alt annet du kjøper i samme besøk på Amazon oss en liten provisjon. Det er ingen ekstra kostnader for deg, så vær så snill å bidra til innsatsen. Du kan også bruk denne lenken å bruke til Amazon når som helst slik at du kan bidra til å støtte vår innsats.
