Het is prima om zes auto's tegelijk te laden. Het opladen van 60 miljoen is misschien wat moeilijker. Nadya Kubik / Shutterstock.com
Vandaag de dag, minder dan 2 procent van de voertuigen die Amerikanen kopen, zijn elektrisch. Maar in de komende drie decennia verwachten sommige deskundigen uit de automobielindustrie dat elektrische voertuigen de meerderheid kunnen uitmaken VS en wereldwijde autoverkopen.
Alles bij elkaar loggen Amerikaanse chauffeurs in 3 biljoen mijl per jaar, consumeren meer dan 170 miljard gallons van benzine en diesel in het proces. Het omzetten van al die wegmijlen naar elektriciteit zou nieuwe eisen stellen aan het nationale systeem voor het produceren en leveren van elektriciteit.
Als onderdeel van een major studie van energie-infrastructuur, wij zoeken om te begrijpen hoe een toename van elektrische voertuigen (EV's) kan veranderen hoe energie is geleverd en verbruikt. Tot nu toe hebben we vastgesteld dat de impact van elektrische voertuigen afhankelijk is van waar je woont en wanneer ze worden opgeladen.
Inschatten hoeveel elektriciteit EV's zullen vragen
Een vergelijkbare techniek gebruiken die in onze recente paper op waterstofvoertuigen, ontwikkelden we een beoordeling per staat van de hoeveelheid elektriciteit die nodig zou zijn om een geëlektrificeerde vloot van personenauto's, vrachtwagens en SUV's te laden.
We zijn begonnen met het schatten van de hoeveelheid benzine die elke provincie vandaag verbruikt. Vervolgens hebben we voertuigkilometers omgerekend naar elektriciteitsvereisten op basis van de efficiëntie van de EV's van vandaag.
Toegegeven, deze methoden hebben beperkingen. Het aantal afgelegde kilometers zou aanzienlijk kunnen veranderen als autonome voertuigen gemeengoed worden en meer mensen vertrouwen op Uber, Lyft en andere diensten voor het delen van voertuigen, bijvoorbeeld. Wij zijn echter van mening dat onze aanpak een goed uitgangspunt biedt voor het schatten van de toekomstige vraag naar elektriciteit als EV's de norm worden.
Regionale gevolgen
Het Amerikaanse elektriciteitsnet is voortdurend geëvolueerd om aan de nieuwe eisen te voldoen laatste eeuw. Maar als de voertuigen van de natie snel elektrisch zouden worden, zou het raster sneller moeten veranderen. Afhankelijk van de lokale rijgewoonten en de bestaande grid-infrastructuur, laat onze analyse zien dat EV's verschillende effecten hebben in verschillende regio's.
Sinds Texas en Californië verbruik meer elektriciteit dan andere staten, ze bieden een goed beeld van hoe een toekomst vol met elektrische voertuigen eruit zou kunnen zien. In beide gevallen zou een toename van elektrische auto's het verbruik doen toenemen, met de potentie om lokale infrastructuur te belasten.
Als vrijwel alle personenauto's in Texas vandaag werden geëlektrificeerd, zou de staat ongeveer 110 meer terawattuur aan elektriciteit per jaar nodig hebben - het gemiddelde jaarlijkse elektriciteitsverbruik van 11 miljoen huizen. De extra vraag naar elektriciteit zou resulteren in een 30 procent toename ten opzichte van het huidige verbruik in Texas.
Ter vergelijking, vanwege een meer gematigd klimaat, kan Californië bijna nodig hebben 50 procent meer elektriciteit dan het momenteel verbruikt als personenauto's in de staat volledig geëlektrificeerd waren. Dat betekent dat Californië een extra 120 terawatt-uur aan elektriciteit zou moeten genereren per jaar.
Een verhaal van twee rasters
Een blik op de netten van de twee staten toont aan hoe de afhankelijkheid van EV's voor mobiliteit van plaats tot plaats kan verschillen.
Op warme zomermiddagen gebruikt Texas ongeveer de helft van de elektriciteit het genereert airconditioning om gebouwen koel te houden. De grote seizoensvariaties in elektriciteitsvraag als gevolg van airconditioning betekent dat de staat over elektriciteitscentrales beschikt die gedurende vele uren van het jaar niet worden gebruikt. De reservecapaciteit tijdens de daluren zou het voor Texas gemakkelijker kunnen maken om aan de toekomstige elektriciteitsbehoeften van elektrische auto's te voldoen.
Het gematigder klimaat in Californië betekent dat de staat op zomerdagen minder elektriciteit nodig heeft en dat de vraag over het algemeen minder varieert. Als gevolg hiervan heeft Californië minder productiecapaciteit beschikbaar dan Texas om te voldoen aan de toekomstige oplaadeisen van elektrische voertuigen.
In 2018 heeft de Electric Reliability Council van Texas, de organisatie die het grootste deel van Texas's elektriciteitsnet beheert, een nieuwe piekvraag van ruwweg bereikt 73 gigawatts op juli 19. Kijkend naar de daluren in juli 19, 2018, vonden we dat het ERCOT-net over voldoende capaciteit beschikte om meer dan 350 gigawattuur extra elektriciteit te leveren als stationair draaiende centrales gedurende de dag bleven werken, niet alleen tijdens piekvraag.
Op basis van onze schattingen zouden de oplaadvereisten voor een volledig geëlektrificeerde vloot van personenauto's in Texas ongeveer 290 gigawattuur per dag bedragen, minder dan het beschikbare overschot aan productiecapaciteit. Met andere woorden, het Texas-net kan in theorie een volledig geëlektrificeerde voertuigenvloot opladen als voertuigen tijdens de daluren zijn opgeladen.
Toen we echter dezelfde analyse voor Californië deden, ontdekten we dat als EV's de norm zouden worden, dit de totale vraag naar elektriciteit zou kunnen doen stijgen boven de bestaande capaciteit van het Golden State-netwerk.
Tijd is alles
Misschien nog belangrijker dan hoeveel elektriciteit EV's zouden verbruiken, is de vraag wanneer het zou worden verbruikt.
We baseerden de bovenstaande schattingen op optimale, off-peak laadpatronen. Als in plaats daarvan de meeste EV's 's middags zouden worden opgeladen, zou het elektriciteitsnet meer productiecapaciteit nodig hebben om stroomuitval te voorkomen.
Om aan die vraag te voldoen, zouden Californië en Texas nieuwe energiecentrales moeten bouwen of koop meer elektriciteit van buurlanden dan ze al doen. De staten hebben mogelijk ook behoefte aan extra transmissie- en distributie-infrastructuur voor nieuwe auto's laadinfrastructuur.
Alles bij elkaar genomen, de overgang naar EV's van voertuigen met een verbrandingsmotor kan mogelijk kosten tientallen miljarden dollars in Texas en zelfs meer in Californië om nieuwe elektriciteitsinfrastructuur te installeren als tijdens piekuren veel voertuigen zouden worden opgeladen.
Prikkels zouden kunnen verminderen wat het kost om het elektriciteitsnet uit te rusten voor veel elektrische voertuigen. Nutsbedrijven kunnen bijvoorbeeld verschillende tarieven hanteren voor elektriciteit gedurende verschillende tijden van de dag en op verschillende dagen van de week. Bekend als time-of-use prijzen, deze praktijk kan het opladen van voertuigen stimuleren wanneer elektriciteit tijdens de daluren meer aanwezig is en daarom goedkoper is om te leveren.
Californië en andere gebieden, waaronder Austin, Texas, zijn al begonnen met het gebruiken van verschillende strategieën gebruikspercentages. Andere regio's willen misschien goed in de gaten houden en de geleerde lessen op die plaatsen toepassen als het aantal elektrische voertuigen op de weg stijgt.
De weg voor ons
Terwijl elektrische auto's de hoeveelheid elektriciteit die de VS verbruikt, kunnen vergroten, kan de investering die nodig is om ze op te vangen kleiner zijn dan ze lijkt. Veel regio's hebben al voldoende productiecapaciteit als voertuigen tijdens de daluren worden opgeladen. De energieopslag aan boord van EV's zou de flexibiliteit kunnen bieden die nodig is om de oplaadtijden te verleggen en de netwerkbeheerders te helpen het aanbod en de vraag naar elektriciteit beter te beheren.
Bovendien zouden, op basis van onze berekeningen, het geld dat Amerikanen zouden besparen op brandstofkosten alleen al deze investeringen kunnen compenseren.
Toen bijvoorbeeld de meeste voertuigen in Californië elektrisch waren aangedreven door 2017, schatten we dat de stuurprogramma's dit jaar ongeveer US $ 25 miljard aan brandstofkosten zouden hebben bespaard - op basis van de gemiddelde prijzen voor elektriciteit en benzine.
Naast brandstofbesparing verwachten sommige marktanalisten dat elektrische auto's dat ook zijn goedkoper dan conventionele voertuigen door 2026, een ander potentieel economisch voordeel.
Hoewel het een uitdaging is om de toekomstige prijzen voor benzine, elektriciteit en voertuigen te voorspellen, denken we dat het waarschijnlijk is dat het algemene gebruik van EV's de algehele kosten van transport in Californië en elders zou verlagen. Deze besparingen zijn nog groter als de milieuvoordelen, in het bijzonder lagere koolstofemissies, wordt rekening mee gehouden.
De Union of Concerned Scientists heeft onderzoek gedaan naar de koolstofvoetafdruk van EV's versus auto's op benzine.
Over de auteur
F. Todd Davidson, Research Associate, Energy Institute, Universiteit van Texas in Austin; Dave Tuttle, Research Fellow, The Energy Institute ,, Universiteit van Texas in Austin; Joshua D. Rhodes, Research Fellow of Energy, Universiteit van Texas in Austinen Kazunori Nagasawa, postdoctoraal onderzoeker, Nationaal Hernieuwbare Energie Laboratorium
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.
Verwante Boeken
Drawdown: het meest uitgebreide plan ooit voorgesteld om opwarming van de aarde tegen te gaan
door Paul Hawken en Tom Steyer
In het licht van de wijdverspreide angst en apathie, is een internationale coalitie van onderzoekers, professionals en wetenschappers bij elkaar gekomen om een reeks realistische en gewaagde oplossingen voor klimaatverandering aan te bieden. Honderd technieken en werkwijzen worden hier beschreven - sommige zijn bekend; sommigen heb je misschien nog nooit van gehoord. Ze variëren van schone energie tot het opleiden van meisjes in lagere inkomenslanden tot landgebruikspraktijken die koolstof uit de lucht halen. De oplossingen bestaan, zijn economisch levensvatbaar, en gemeenschappen over de hele wereld voeren ze momenteel uit met vaardigheid en vastberadenheid. Beschikbaar op Amazon
Ontwerp van klimaatoplossingen: een beleidsgids voor koolstofarme energie
door Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Nu de gevolgen van klimaatverandering al voor ons zijn, is de noodzaak om de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen terug te dringen niets minder dan urgent. Het is een enorme uitdaging, maar de technologieën en strategieën om eraan te voldoen, bestaan tegenwoordig. Een klein aantal goed ontworpen en geïmplementeerde energiebeleidslijnen kan ons op weg helpen naar een koolstofarme toekomst. Energiesystemen zijn groot en complex, dus het energiebeleid moet gericht en kosteneffectief zijn. One-size-fits-all benaderingen zullen de klus gewoon niet klaren. Beleidsmakers hebben een duidelijke, alomvattende bron nodig die het energiebeleid schetst dat de grootste impact zal hebben op onze klimaattoekomst, en beschrijft hoe dit beleid goed vormgegeven kan worden. Beschikbaar op Amazon
Dit verandert alles: Kapitalisme versus The Climate
door Naomi Klein
In Dit verandert alles Naomi Klein betoogt dat klimaatverandering niet alleen een kwestie is die netjes moet worden ingediend tussen belastingen en gezondheidszorg. Het is een alarm dat ons oproept om een economisch systeem te repareren dat ons op veel manieren al tekortschiet. Klein bouwt nauwgezet op hoe massaal onze uitstoot van broeikasgassen wordt teruggedrongen, is onze beste kans om tegelijkertijd gapende ongelijkheden te verminderen, onze gebroken democratieën opnieuw te verbeelden en onze uitgeholde lokale economieën weer op te bouwen. Ze legt de ideologische wanhoop bloot van ontkenners van klimaatverandering, de messiaanse waanideeën van de zogenaamde geo-ingenieurs en het tragische defaitisme van te veel mainstream groene initiatieven. En ze laat precies zien waarom de markt de klimaatcrisis niet-kan en niet-kan oplossen, maar in plaats daarvan de zaken erger zal maken, met steeds extremere en ecologisch schadelijke extractiemethoden, vergezeld door een ongebreideld rampzalig kapitalisme. Beschikbaar op Amazon
Van de uitgever:
Aankopen op Amazon gaan om de kosten van het brengen van je te bekostigen InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, en ClimateImpactNews.com zonder kosten en zonder adverteerders die je surfgedrag volgen. Zelfs als u op een link klikt maar deze geselecteerde producten niet koopt, betaalt alles wat u bij hetzelfde bezoek op Amazon koopt, een kleine commissie. Er zijn geen extra kosten voor u, dus draag alstublieft bij aan de moeite. Je kan ook gebruik dan deze link te gebruiken op elk gewenst moment voor Amazon, zodat u ons kunt helpen onze inspanningen te ondersteunen.
