تقوم شركة جنرال موتورز بتطوير 2017 شفروليه بولت الكهربائية بالكامل ، والتي تم تصميمها لتتسع لحوالي 200 miles. المحركات العامة

يعتبر النقل المكهرب من أكثر الطرق الواعدة لتقليل انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري من السيارات إلى حد كبير ، ولكن ما يسمى بقلق المدى - القلق من أن تقطعت بهم السبل باستخدام بطارية السيارة غير المشحونة - يظل عائقًا أمام اعتماد السيارات الكهربائية. هل هناك ما يبرر القلق النطاق نظرا للسيارات الحالية والبنية التحتية للشحن؟

إنها مسألة بحثت فيها مجموعة البحث الخاصة بي ومعني في ورقة نشرت في الطاقة الطبيعة، من خلال إلقاء نظرة فاحصة على هذه المشكلة مع نموذج جديد.

على وجه التحديد ، سألنا: عند النظر إلى المنطقة الجغرافية في الولايات المتحدة من منظور طائر ، كم عدد المركبات الشخصية على الطريق اليومي يمكن استبدالها بسيارة كهربائية منخفضة التكلفة ، حتى لو لم يتوفر الشحن في النهار؟ إن تحليلنا ، على حد علمنا ، هو الدراسة الأكثر تفصيلاً حتى الآن والتفصيلية عن كيفية قياس تكنولوجيا المركبات الكهربائية الحالية والمستقبلية لتحسين سلوك الناس المستهلك للطاقة.

وجدنا أن ما يقرب من 90 من السيارات على الطريق يمكن استبدالها بسيارة كهربائية منخفضة التكلفة متاحة في السوق اليوم. ما هو أكثر من ذلك ، هذا الرقم مماثل بشكل ملحوظ في مدن مختلفة جداً ، من نيويورك إلى هيوستن إلى لوس أنجلوس. أي أن هناك إمكانية كبيرة لكهربة السيارات في كل من المدن الكثيفة والمترامية الأطراف في الولايات المتحدة.

ولكن لتحقيق هذه الإمكانات ، يجب تلبية احتياجات سائقي المركبات الكهربائية المحتملين في جميع الأيام ، حتى تلك ذات الطاقة العالية ، مثل الأيام التي تتطلب السفر لمسافات طويلة.

يمكن اثنين من الابتكارات الرئيسية تمكين هذا. الأول هو التنبؤ بالأيام التي من المرجح أن يتجاوز فيها سائق السيارة نطاق السيارة ، والذي صمم نموذجنا للقيام به. والثاني هو الابتكار المؤسسي أو نموذج العمل لتوفير سيارات بديلة بعيدة المدى في تلك الأيام ذات الطاقة العالية. على سبيل المثال ، قد تظهر السيارات التقليدية والبدائل طويلة المدى منخفضة الكربون ، عند باب المستخدم بنقرة زر واحدة. قد تستمر هذه الحاجة لبعض الوقت حتى مع تحسن تكنولوجيا البطاريات وتوسعة البنية التحتية للشحن.

نطاق السيارة ليس رقم واحد

عادة ما يتم التفكير في نطاق السيارة الكهربائية من حيث عدد ثابت ، ولكن عدد الأميال المغطاة على شحنة واحدة يتغير مع عوامل تشمل سرعة القيادة والأسلوب ، ودرجة الحرارة في الهواء الطلق. لفهم مجموعة من السيارات نحن بحاجة إلى النظر إلى ما وراء السيارة نفسها إلى الكيفية التي يتصرف بها الناس.

على مدى السنوات الأربع الماضية في مجموعتي البحثية ، قمنا ببناء نموذج (يسمى "TripEnergy") لسلوك القيادة الثاني من قبل أشخاص في جميع أنحاء الولايات المتحدة ، وكيف من المحتمل أن يستخدموا أنظمة التدفئة والتبريد في السيارات ، وكيف أن العديد من السيارات الكهربائية والتقليدية سوف تستهلك الطاقة إذا كانت مدفوعة بهذه الطريقة.

هذا النهج يعطينا عرض احتمالي لمجموعة السيارات الكهربائية. على سبيل المثال ، بالنسبة إلى نيسان ليف ، نجد أن 74 miles هي النطاق المتوسط ​​- استنادًا إلى أنماط القيادة ، فإن نصف السيارات على الطريق في الولايات المتحدة ستكون قادرة على السفر إلى هذا الحد ، ولن يتمكن نصفها من ذلك. (يعمل فورد فوكس الكهربائي بشكل مماثل). يوجد توزيع في هذا النطاق ، مما يدل على مدى اختلاف الأداء الفعلي. نقدر ، على سبيل المثال ، أن خمسة بالمائة من رحلات 58 ميل لا يمكن تغطيتها بشحنة واحدة ، وأن خمسة بالمائة من رحلات 90 ميل يمكن أن تكون.

تقييم تكنولوجيا المركبات الكهربائية ضد سلوك القيادة

مع نموذج TripEnergy في متناول اليد ، سألنا عن عدد السيارات على الطريق التي يمكن استبدالها بسيارة كهربائية منخفضة التكلفة متاحة اليوم. نظرنا في حالة لا يمكن للسائقين شحنها إلا مرة واحدة يوميًا ، على سبيل المثال في المنزل خلال الليل. سمح لنا هذا بدراسة حالة لا تتطلب سوى تغييرات محدودة للبنية التحتية العامة الحالية للشحن ، ويمكن للسيارات استخدام محطات توليد الطاقة التي كانت في وضع غير نشط طوال الليل.

وجدنا أنه بالنظر إلى كيفية قيادة الناس عبر الولايات المتحدة ، يمكن استبدال 87 في المئة من السيارات في يوم متوسط ​​بالجيل الحالي ، والسيارة الكهربائية منخفضة التكلفة ، مع شحن مرة واحدة فقط في اليوم. يعتمد هذا على سلوك القيادة لملايين الأشخاص في جميع أنحاء الولايات المتحدة عبر مختلف المدن والفئات الاجتماعية والاقتصادية.

ومن شأن التحول من السيارات التقليدية إلى السيارات الكهربائية لتلك السيارات خفض الانبعاثات بنسبة تقديرية بنسبة 30 ، حتى مع مزيج الإمداد القائم على الوقود الأحفوري الحالي. في المجموع ، تمثل الرحلات التي تقوم بها هذه السيارات ما يقرب من 60 في المائة من استهلاك البنزين في الولايات المتحدة

هذه الإمكانية الكبيرة للتبني اليومي متشابهة بشكل ملحوظ في كل من المدن الأمريكية الكثيفة والمترامية الاطراف ، بدءا من 84 في المئة الى 93 في المئة.

في حين أن هذا صحيح أن الناس تتصرف بشكل مختلف عبر المدن - في كيف يستخدمون النقل العام، سواء كانوا يمتلكون سيارة ، وكيف في كثير من الأحيان يقودون السيارات لديهم - عندما يقودون ، وجدنا أن عددا مماثلا من السيارات في مدن مختلفة تقع ضمن النطاق الذي توفره سيارة كهربائية منخفضة التكلفة.

عوائد على تحسين التكنولوجيا

ماذا لو تحسنت البطاريات ، وتسمح بنطاق قيادة أطول بنفس التكلفة مثل بطاريات الليثيوم أيون الحالية؟

وكالة البحوث الفيدرالية حدد ARPA-E هدفًا للبطاريات لتخزين ما يقرب من ضعفين من الطاقة من وزن بطاريات اليوم في السيارات الكهربائية. إذا تم الوصول إلى هذا الهدف الفني ، فإننا نقدر أن التقدير المحتمل لتقدير النسبة اليومية 87 سيرتفع إلى 98 في المائة ، وأن احتمال استبدال البنزين سوف يرتفع من 61 بالمائة إلى 88 بالمائة. يتوقع أن يحقق 2017 Chevy Bolt و 2018 Tesla موديل 3 زيادات متشابهة تقريبًا في إمكانات التكلفة المتزايدة مقارنةً بشركة نيسان ليف ، رغم أن هذه التكاليف لا تزال قريبة من متوسط ​​تكلفة السيارات الجديدة. يسافر Tesla Model S إلى أبعد من ذلك لكنه يكلف أكثر بكثير.

حتى مع التحسينات الكبيرة للبطارية ، ستكون هناك حاجة إلى أنواع أخرى من تقنيات نقل الحركة لتغطية تلك الأيام بأعلى استهلاك للطاقة. قد تستمر هذه الحاجة لبعض الوقت ، حتى مع البنية التحتية للشحن الموسعة ، بسبب عدد قليل من الأيام ذات الطاقة العالية جدًا.

النتيجة على قيود النطاق

حتى يتمكن الأشخاص من التغلب على قلق المجموعة ويشعرون بالراحة عند شراء سيارة كهربائية ، فإنهم بحاجة إلى معرفة احتياجاتهم في جميع الأيام ، بما في ذلك أيام الطاقة العالية. التنبؤ عندما يحدث هذا - وقبل الشراء عند شراء سيارة على عدد الأيام التي سيحدث فيها - هو شيء يناسب نموذجنا بشكل جيد.

يمكن لنموذجنا ، مع مدخلات محدودة على مسافة السفر والوقت والموقع ، التنبؤ باحتمالية تجاوز نطاق السيارة ، والإشارة إلى الأيام التي يحتاج فيها السائقون إلى سيارات أخرى أطول مدى ، على سبيل المثال مع الأسر ، أو حتى داخل المجتمعات ومن خلال برامج مشاركة السيارات التجارية. كما ألقت النتائج الضوء على كمية السيارات طويلة المدى التي ستكون مطلوبة على مستوى السكان ، وهي فجوة يجب ملؤها بالابتكار في القطاع الخاص بالإضافة إلى السياسة الوطنية والمحلية.

إن التمويل المعقول للمساعدة في توزيع التكاليف الأولية على مدى عمر السيارة وزيادة فرص الشحن ، حتى ولو مرة واحدة يوميًا ، من شأنه أيضًا تشجيع اعتماد EV.

في المجمل ، يظهر تحليلنا أن السيارات الكهربائية الحالية يمكنها تلبية معظم احتياجات القيادة اليومية في الولايات المتحدة. تحسين الوصول إلى النقل المشترك البعيد المدى ، إلى جانب البطاريات والسيارات المتطورة والكهرباء المقطوعة ، توفر طريقاً للوصول إلى مركبة شخصية ذات مركبات منزوعة الكربون إلى حد كبير. سريع.

نبذة عن الكاتب

جيسيكا إي ترانك ، أستاذ مساعد في الأنظمة الهندسية ، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

تم نشر هذه المقالة في الأصل المحادثة. إقرأ ال المقال الأصلي.

كُتبٌ ذاتُ صِلَةٍ

at

شكرا لزيارتكم InnerSelf.com، حيث هناك +20,000 مقالات تغير الحياة تروج لـ "مواقف جديدة وإمكانيات جديدة". جميع المقالات مترجمة إلى 30+ لغات. اشتراك لمجلة InnerSelf، التي تُنشر أسبوعيًا، وDaily Inspiration لماري تي راسل. مجلة InnerSelf تم نشره منذ عام 1985.