شحن ست سيارات في وقت واحد على ما يرام. قد يكون شحن 60 مليون أكثر صرامة. ناديا كوبيك / شترستوك
اليوم، أقل من 2 في المئة المركبات التي يشتريها الأمريكيون كهربائية. لكن خلال العقود الثلاثة المقبلة ، يتوقع بعض خبراء صناعة السيارات أن تشكل السيارات الكهربائية غالبية السيارات لنا و مبيعات السيارات العالمية.
وقال كل شيء ، السائقين الأمريكية تسجيل الدخول 3 تريليون ميل سنويا ، تستهلك أكثر من 170 مليار جالون البنزين والديزل في هذه العملية. إن تحويل كل تلك الأميال على الطرق إلى كهرباء من شأنه أن يضع مطالب جديدة على نظام الأمة لإنتاج الكهرباء وتوصيلها.
كجزء من التخصص دراسة البنية التحتية للطاقة, نحن نسعى لفهم كيف الزيادة في المركبات الكهربائية (EVs) من المحتمل ان يتغير كيف الطاقة is الموردة والمستهلكة. حتى الآن ، اكتشفنا أن تأثير السيارات الكهربائية يعتمد على المكان الذي تعيش فيه ومتى يتم شحنها.
تقدير مقدار الكهرباء EVs سوف الطلب
باستخدام تقنية مماثلة ظهرت في ورقتنا الأخيرة على المركبات الهيدروجينية ، قمنا بتطوير تقييم لكل دولة على كمية الكهرباء التي ستكون مطلوبة لشحن أسطول مكهرب من السيارات الشخصية والشاحنات وسيارات الدفع الرباعي.
لقد بدأنا بتقدير كمية البنزين التي تستهلكها كل مقاطعة اليوم. قمنا بعد ذلك بتحويل أميال السيارة إلى متطلبات الكهرباء بناءً على كفاءة EVs اليوم.
من المسلم به أن هذه الأساليب لها قيود. عدد الأميال المقطوعة يمكن أن يتغير بشكل كبير إذا المركبات المستقلة أصبح شائعا والمزيد من الناس يعتمدون على اوبر ، Lyft وغيرها خدمات مشاركة المركبات، فمثلا. ومع ذلك ، نعتقد أن نهجنا يوفر نقطة انطلاق جيدة لتقدير الطلب على الكهرباء في المستقبل إذا أصبحت EVs هي القاعدة.
الآثار الإقليمية
تطورت الشبكة الكهربائية الأمريكية باستمرار لتلبية الطلبات الجديدة في جميع أنحاء القرن الماضي. ولكن إذا أصبحت السيارات في البلاد كهربائية بسرعة ، فستحتاج الشبكة إلى التغيير بشكل أسرع. اعتمادًا على عادات القيادة المحلية والبنية التحتية للشبكة الموجودة بالفعل ، يوضح تحليلنا أن EVs سيكون لها تأثيرات مختلفة في مناطق مختلفة.
منذ تكساس وكاليفورنيا تستهلك الكهرباء أكثر من أي دولة أخرىأنها توفر لقطة جيدة لما قد يبدو عليه المستقبل المليء بالسيارات الكهربائية. في كلتا الحالتين ، ستؤدي الزيادة في EVs إلى زيادة الاستهلاك ، مع احتمال تضييق البنية التحتية المحلية.
إذا كانت جميع سيارات الركاب تقريبًا في ولاية تكساس مكهربة اليوم ، فستحتاج الولاية إلى ما يقرب من 110 من ساعات التيروات من الكهرباء سنويًا - وهو متوسط استهلاك الكهرباء السنوي 11 مليون منزل. سيؤدي الطلب الإضافي على الكهرباء إلى زيادة بنسبة 30 في المائة عن الاستهلاك الحالي في تكساس.
بالمقارنة ، بسبب مناخ أكثر اعتدالا ، قد تتطلب كاليفورنيا تقريبا 50 في المئة المزيد من الكهرباء مما تستهلكه حاليًا إذا كانت سيارات الركاب في الولاية مكهربة بالكامل. وهذا يعني أن كاليفورنيا ستحتاج إلى توليد 120 تيراوات إضافية من الكهرباء سنويًا.
قصة اثنين من الشبكات
توضح نظرة على شبكات الدولتين كيف يمكن أن يختلف الاعتماد على EVs للتنقل من مكان إلى آخر.
في فترة ما بعد الظهيرة الصيفية الحارة ، تستخدم تكساس حوالي نصف الكهرباء أنه يولد لتشغيل تكييف الهواء للحفاظ على المباني باردة. إن الاختلافات الموسمية الكبيرة في الطلب على الكهرباء بسبب تكييف الهواء تعني أن لدى الدولة محطات توليد كهرباء تعمل خامدة طوال ساعات من العام. إن السعة الاحتياطية خلال ساعات الذروة قد تجعل من السهل على ولاية تكساس تلبية متطلبات الكهرباء في المستقبل من EVs.
المناخ الأكثر اعتدالا في كاليفورنيا يعني أن الدولة تحتاج إلى كهرباء أقل في أيام الصيف ، وتقلل في الطلب على الشبكة بشكل عام. نتيجة لذلك ، تتوفر في كاليفورنيا طاقة توليد أقل من تكساس لتلبية طلبات الشحن المستقبلية من السيارات الكهربائية.
في 2018 ، وصل مجلس الاعتمادية الكهربائية في تكساس ، المنظمة التي تدير معظم شبكة الكهرباء في تكساس ، إلى ذروة طلب جديد بما يقرب من غيغاواط 73 في يوليو 19. بالنظر إلى ساعات خارج أوقات الذروة لشهر يوليو 19 ، 2018 ، وجدنا أن شبكة ERCOT لديها طاقة احتياطية لتوفير أكثر من 350 جيجاوات / ساعة من الكهرباء الإضافية إذا استمرت محطات الطاقة المعطلة في العمل طوال اليوم ، وليس فقط خلال ذروة الطلب.
استنادًا إلى تقديراتنا ، ستكون متطلبات الشحن لأسطول السيارات المكهرب بالكامل في تكساس حوالي 290 جيجاوات / ساعة يوميًا ، أي أقل من الفائض المتاح من سعة التوليد. بمعنى آخر ، يمكن لشبكة تكساس من الناحية النظرية شحن أسطول مركبات مكهرب بالكامل اليوم إذا تم شحن المركبات خلال ساعات الذروة.
عندما أجرينا نفس التحليل لكاليفورنيا ، وجدنا أنه إذا أصبحت EVs هي القاعدة ، فقد يؤدي ذلك إلى زيادة الطلب الكلي على الكهرباء بما يتجاوز السعة الحالية لشبكة Golden State.
التوقيت هو كل شيء
ربما أكثر أهمية من مقدار الكهرباء EVs سيستهلك هو مسألة متى سيتم استهلاكه.
اعتمدنا التقديرات أعلاه على أنماط الشحن المثلى خارج الذروة. إذا تم بدلاً من ذلك فرض رسوم على معظم EVs في فترة ما بعد الظهر ، فستحتاج شبكة الكهرباء إلى مزيد من سعة التوليد لتجنب انقطاع التيار الكهربائي.
لتلبية هذا الطلب ، ستحتاج كاليفورنيا وتكساس إلى بناء محطات طاقة جديدة أو شراء المزيد من الكهرباء من الدول المجاورة مما يفعلون بالفعل. قد تحتاج الولايات أيضًا إلى بنية تحتية إضافية للنقل والتوزيع لاستيعاب السيارات الجديدة شحن البنية التحتية.
وقال كل شيء ، والانتقال إلى EVs من سيارات محرك الاحتراق الداخلي يمكن أن يحتمل التكلفة عشرات المليارات من الدولارات في تكساس وحتى في كاليفورنيا لتركيب بنية تحتية جديدة للكهرباء إذا تم شحن العديد من المركبات خلال ساعات الذروة.
يمكن للحوافز أن تقلل من تكلفة تجهيز الشبكة لكثير من السيارات الكهربائية. على سبيل المثال ، يمكن للمرافق فرض رسوم مختلفة على الكهرباء خلال أوقات مختلفة من اليوم وفي أيام مختلفة من الأسبوع. معروف ك وقت الاستخدام التسعير ، هذه الممارسة يمكن أن تشجع شحن السيارة عندما تكون الكهرباء أكثر وفرة خلال ساعات الذروة وبالتالي أرخص في الإمداد.
كاليفورنيا وغيرها من المجالات ، بما في ذلك أوستن، تكساس، بدأت بالفعل في استخدام استراتيجيات مختلفة للتنفيذ معدلات وقت الاستخدام. قد ترغب مناطق أخرى في المتابعة عن كثب ، واعتماد الدروس المستفادة في تلك الأماكن مع ارتفاع عدد السيارات الكهربائية على الطريق.
الطريق إلى الأمام
بينما قد تزيد EVs من كمية الكهرباء التي تستهلكها الولايات المتحدة ، فإن الاستثمار اللازم لاستيعابها قد يكون أصغر مما يبدو. تتمتع العديد من المناطق بالفعل بقدرة توليد كافية إذا تم شحن المركبات خلال ساعات الذروة. يمكن أن يوفر تخزين الطاقة على متن EVs المرونة اللازمة لتغيير أوقات الشحن ومساعدة مشغلي الشبكات على إدارة العرض والطلب على الكهرباء بشكل أفضل.
علاوة على ذلك ، استنادًا إلى حساباتنا ، فإن الأموال التي سيوفرها الأمريكيون في تكاليف الوقود وحدها يمكن أن تعوض هذه الاستثمارات.
على سبيل المثال ، لو كانت معظم سيارات كاليفورنيا تعمل بالكهرباء بواسطة 2017 ، فإننا نقدر أن سائقيها كان سيوفرون حوالي 25 مليار دولار في تكاليف الوقود هذه السنة - بناءً متوسط أسعار الكهرباء و الغازولين.
بالإضافة إلى توفير الوقود ، يتوقع بعض المحللين أن تكون السيارات الكهربائية أرخص من المركبات التقليدية بواسطة 2026 ، فائدة اقتصادية أخرى محتملة.
في حين أنه من الصعب التنبؤ بالأسعار المستقبلية للبنزين والكهرباء والمركبات ، نعتقد أنه من المحتمل أن الاستخدام الواسع النطاق للـ EVs سيقلل من التكاليف الإجمالية للنقل في كاليفورنيا وأماكن أخرى. هذه المدخرات أكبر إذا كانت الفوائد البيئية خاصة انخفاض انبعاثات الكربون، مأخوذ بالحسبان.
قام اتحاد العلماء المهتمين بالبحث في آثار الكربون الناتجة عن المركبات EV مقابل السيارات التي تعمل بالبنزين.
نبذة عن الكاتب
ف. تود ديفيدسون ، باحث مشارك ، معهد الطاقة ، جامعة تكساس في أوستن. ديف تاتل ، زميل باحث في معهد الطاقة ،، جامعة تكساس في أوستن. جوشوا دي رودس ، زميل أبحاث في الطاقة ، جامعة تكساس في أوستنو Kazunori Nagasawa ، باحث ما بعد الدكتوراه ، المختبر الوطني للطاقة المتجددة
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.
كتب ذات صلة
السحب: الخطة الأكثر شمولاً على الإطلاق من أجل عكس الاحترار العالمي
بول هوكين وتوم شتاير
في مواجهة الخوف واللامبالاة على نطاق واسع ، اجتمع تحالف دولي من الباحثين والمهنيين والعلماء لتقديم مجموعة من الحلول الواقعية والجريئة لتغير المناخ. مائة تقنيات وممارسات موصوفة هنا - بعضها معروف جيدًا ؛ البعض ربما لم تسمع به من قبل. وهي تتراوح بين الطاقة النظيفة وتعليم الفتيات في البلدان المنخفضة الدخل إلى ممارسات استخدام الأراضي التي تسحب الكربون من الهواء. الحلول موجودة وقابلة للحياة اقتصاديًا ، والمجتمعات في جميع أنحاء العالم تعمل حاليًا على تفعيلها بمهارة وتصميم. متاح في أمازون
تصميم حلول المناخ: دليل السياسات للطاقة المنخفضة الكربون
هال هارفي ، روبي أورفيس ، جيفري ريسمان
مع آثار تغير المناخ علينا بالفعل ، فإن الحاجة إلى خفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري العالمية ليست أقل من إلحاح. إنه تحد شاق ، لكن التقنيات والاستراتيجيات اللازمة لمواجهته موجودة اليوم. يمكن لمجموعة صغيرة من سياسات الطاقة ، المصممة والمنفذة بشكل جيد ، أن تضعنا على الطريق نحو مستقبل منخفض الكربون. أنظمة الطاقة كبيرة ومعقدة ، لذلك يجب أن تكون سياسة الطاقة مركزة وفعالة من حيث التكلفة. نهج مقاس واحد يناسب الجميع لن ينجز المهمة ببساطة. يحتاج صانعو السياسات إلى مورد واضح وشامل يحدد سياسات الطاقة التي سيكون لها أكبر تأثير على مستقبل المناخ لدينا ، ويصف كيفية تصميم هذه السياسات جيدًا. متاح في أمازون
هذا يغير كل شيء: الرأسمالية مقابل والمناخ
بواسطة نعومي كلاين
In هذا يغير كل شيء تقول ناعومي كلاين أن تغير المناخ ليس مجرد قضية أخرى يتم وضعها بدقة بين الضرائب والرعاية الصحية. إنه إنذار يدعونا إلى إصلاح نظام اقتصادي يفشلنا بالفعل بطرق عديدة. يبني كلاين بدقة على كيفية خفض انبعاثاتنا من غازات الدفيئة بشكل كبير ، وهو أفضل فرصة لنا للتخفيف من التباين الفجائي في الوقت نفسه ، وإعادة تخيل ديمقراطياتنا المحطمة ، وإعادة بناء اقتصاداتنا المحلية المدمرة. إنها تعرّض اليأس الأيديولوجي الذي ينكره من ينكرون تغير المناخ ، والأوهام المشينة التي ارتكبها المهندسون الجيولوجيون المحتملين ، والانهزامية المأساوية في الكثير من المبادرات الخضراء السائدة. وهي تدلل على وجه التحديد على السبب الذي يجعل السوق لا تستطيع - ولا يمكنها - إصلاح أزمة المناخ ، ولكنها ستجعل الأمور أسوأ ، مع أساليب استخراج مدمرة للغاية ومدمرة من الناحية البيئية ، مصحوبة برأسمالية كوارث متفشية. متاح في أمازون
من الناشر:
عمليات الشراء على موقع أمازون تذهب لتحمل تكلفة جلبك InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, و ClimateImpactNews.com دون أي تكلفة ودون المعلنين الذين يتتبعون عادات التصفح الخاصة بك. حتى إذا قمت بالنقر فوق رابط ولكنك لا تشتري هذه المنتجات المحددة ، فإن أي شيء آخر تشتريه في هذه الزيارة نفسها على Amazon يدفع لنا عمولة صغيرة. لا توجد تكلفة إضافية عليك ، لذا يرجى المساهمة في هذا الجهد. بامكانك ايضا استخدام هذا الرابط لاستخدامه في Amazon في أي وقت حتى تتمكن من المساعدة في دعم جهودنا.
