General Motors utvikler den elektriske 2017 Chevrolet Bolten, som er designet for å ha et kjøreområde på rundt 200 miles. General motors

Elektrifiserende transport er en av de mest lovende måtene å redusere drivhusgassutslippene betydelig fra kjøretøy, men såkalt avstandsangst - bekymring for å være strandet med et uladt bilbatteri - forblir en hindring for elektrisk kjøretøy adopsjon. Er angst angst begrunnet gitt dagens biler og lading infrastruktur?

Det er et spørsmål min forskningsgruppe og jeg adresserte i et papir publisert i Natur Energi, ved å se nærmere på dette problemet med en ny modell.

Spesielt spurte vi: Når du ser ned på det geografiske området i USA fra en fugleperspektiv, hvor mange personlige kjøretøyer på veien daglig kan erstattes med et lavprisbatteri, selv om lading ikke er tilgjengelig? Vår analyse er etter vår kunnskap den mest ekspansive, men likevel detaljerte studien hittil, hvordan dagens og fremtidens forbedrede elektriske kjøretøyteknikker måler opp til menneskers energikrevende oppførsel.

Vi fant nesten 90 prosent av kjøretøy på veien kunne erstattes av en billig elektrisk bil tilgjengelig på markedet i dag. I tillegg er dette nummeret bemerkelsesverdig på tvers av svært forskjellige byer, fra New York til Houston til Los Angeles. Det vil si at det er et stort potensial for elektrifisering av biler i både tette og mer viltvoksende byer i USA.

For å realisere dette potensialet må imidlertid behovene til potensielle kjøretøyførere bli møtt på alle dager, selv høye energikilder, som for eksempel dager som krever langdistanse-reise.

To viktige innovasjoner kan aktivere dette. Den første er å forutse de dagene som sjåførene sannsynligvis vil overskride bilens rekkevidde, som modellen vår er laget for å gjøre. Og den andre er institusjonell eller forretningsmodellinnovasjon for å gi alternative langdistansebiler på de høye energidagen. For eksempel kan konvensjonelle biler og til slutt kull, langdistanse alternativer, dukke opp ved en brukers dør ved å klikke på en knapp. Dette behovet kan vare i noen tid, selv om batteriet forbedrer og lading av infrastruktur utvides.

Kjøretøyområdet er ikke et enkelt nummer

Et elektrisk kjøretøys rekkevidde er typisk tenkt i form av et fast nummer, men antall kilometer som er dekket på en enkelt ladning, endres med faktorer som kjørehastighet og stil og utetemperatur. For å forstå rekkevidde av en bil vi må se bort fra selve bilen til hvordan folk oppfører seg.

I løpet av de siste fire årene i min forskningsgruppe har vi bygget en modell (kalt "TripEnergy") for den andre forrige kjøregangen til mennesker over hele USA, hvordan de sannsynligvis vil bruke varme- og kjølesystemer i deres biler, og hvordan ulike elektriske og konvensjonelle kjøretøy ville forbruke energi drevet på denne måten.

Denne tilnærmingen gir oss en probabilistisk visning av elektrisk kjøretøyområde. For eksempel, for Nissan Leaf, finner vi at 74 miles er medianområdet - basert på kjøremønstre, vil halvparten av bilene på veien i USA kunne reise så langt, og halvparten ville ikke. (En Ford Focus Electric utfører tilsvarende.) Det er en fordeling i dette området, som viser hvor mye den faktiske ytelsen kan variere. Vi estimerer for eksempel at fem prosent av 58-mile-turer ikke kunne dekkes på en lading, og fem prosent av 90-mile-turer kunne.

Evaluering av elektrisk kjøretøy teknologi mot kjøreadferd

Med TripEnergy-modellen i hånden spurte vi hvor mange biler på veien kunne erstattes med en billig elektrisk bil tilgjengelig i dag. Vi vurderte et tilfelle der sjåførene kun kan betale en gang daglig, for eksempel hjemme over natten. Dette tillot oss å studere en situasjon der det kun er behov for begrensede endringer for eksisterende offentlig ladinginfrastruktur, og biler kan bruke kraftverk som ellers ville gå tomt over natten.

Vi fant at, gitt hvordan folk kjører over USA, kan 87 prosent av biler på en gjennomsnittlig dag erstattes med en nåværende generasjon, lavpris elektrisk kjøretøy, med bare en gang daglig lading. Dette er basert på trafikkadferdene til millioner av mennesker over hele USA på tvers av ulike byer og sosioøkonomiske klasser.

Bytte fra konvensjonelle til elektriske biler til disse bilene ville kutte utslippene med en estimert 30-prosent, selv med dagens fossile brenselsbaserte forsyningsmix. Samlet representerer turene tatt av disse bilene om lag 60 prosent av bensinkonsumet i USA

Dette store daglige adopsjonspotensialet er bemerkelsesverdig like på tvers av både tette og mer viltvoksende amerikanske byer, alt fra 84 prosent til 93 prosent.

Mens det er sant at folk oppføre seg annerledes på tvers av byer - I hvordan de bruker offentlig transport, om de eier en bil, og hvordan ofte kjører de bilene De eier - når de kjører, fant vi ut at et tilsvarende antall biler i forskjellige byer ligger innenfor rekkevidden som tilbys av en billig elektrisk bil.

Returnerer på teknologi forbedring

Hva om batterier forbedres, og gi lengre kjøreintervall til samme pris som dagens generasjon litiumionbatterier?

Det føderale forskningsbureauet ARPA-E har satt et mål for batterier å lagre omtrent to ganger mer energi etter vekt enn dagens batterier i elektriske kjøretøy. Hvis det tekniske målet er nådd, anslår vi at estimatene for 87 prosent daglig antakelsespotensial vil stige til 98 prosent, og bensinutskiftingspotensialet vil stige fra 61 prosent til 88 prosent. 2017 Chevy Bolt og 2018 Tesla Model 3 forventes å oppnå omtrent tilsvarende økninger i potensialer til en økt pris sammenlignet med dagens Nissan Leaf, selv om disse kostnadene fortsatt ligger nær gjennomsnittskostnaden for nye biler. Tesla Model S reiser enda lenger, men koster betydelig mer.

Selv med betydelige batteriforbedringer, vil det imidlertid være behov for andre typer drivaggregatteknikker for å dekke de dagene med høyest energiforbruk. Dette behovet kan vedvare i noen tid, selv med utvidet ladeinfrastruktur, på grunn av et lite antall svært høye energidager.

Resultatet på rekkeviddebegrensninger

For folk å overvinne spenningsangst og føle seg komfortabel å kjøpe et elektrisk kjøretøy, må de vite at deres behov vil bli møtt på alle dager, inkludert høy energi dager. Forutsi når dette vil skje - og på forhånd når du kjøper et kjøretøy på hvor mange dager dette vil skje - er noe som vår modell passer godt til.

Vår modell kan med begrenset inntasting på reisedistanse, tid og sted forutse sannsynligheten for å overskride bilens rekkevidde, og peke på dager hvor sjåførene må vende seg til andre, lengre rekkeviddebiler, for eksempel med husholdninger eller til og med innenfor lokalsamfunn og gjennom kommersielle bil-delingsprogrammer. Resultatene gir også lys på mengden av langdistanse biler som ville være nødvendig på befolkningsnivå, et gap som skal fylles av privat sektor innovasjon samt nasjonal og lokal politikk.

Rimelig finansiering for å bidra til å distribuere de opprinnelige kostnadene over bilens levetid og øke mulighetene for lading, selv om bare en gang daglig, vil også oppmuntre til EV-adopsjon.

Samlet viser vår analyse at dagens elektriske kjøretøyer kan møte de fleste daglige kjørebehov i USA. Forbedret tilgang til delt, langdistanse transport, sammen med ytterligere avanserte batterier og biler og avkjølt elektrisitet, gi en vei for å nå et stort sett decarbonisert personbil flåte.

Om forfatteren

Jessika E. Trancik, assisterende professor i Engineering Systems, Massachusetts Institute of Technology

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Den Conversation. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker

at

Takk for besøket InnerSelf.com, der det er 20,000 + livsendrende artikler som fremmer "Nye holdninger og nye muligheter." Alle artikler er oversatt til 30+ språk. Bli medlem! til InnerSelf Magazine, utgitt ukentlig, og Marie T Russells Daily Inspiration. InnerSelf Magazine har blitt utgitt siden 1985.