General Motors ontwikkel die all-elektriese 2017 Chevrolet Bolt, wat ontwerp is om 'n ryafstand van ongeveer 200-myl te hê. General Motors
Elektrifiserende vervoer is een van die mees belowende maniere om die uitstoot van kweekhuisgasse uit voertuie aansienlik te verminder, maar sogenaamde reeks angs - kommer om gestrand te wees met 'n ongelaaide motorbattery - bly 'n versperring vir die aanneming van elektriese voertuie. Is verskeidenheid angs geregverdig gegewe huidige motors en laai infrastruktuur?
Dit is 'n vraag aan my navorsingsgroep en ek het dit aangespreek in 'n referaat wat gepubliseer is natuur Energie, deur hierdie probleem met 'n nuwe model te kyk.
Spesifiek, het ons gevra: wanneer daar 'n uitsig op die geografiese gebied van die VSA is, hoeveel persoonlike voertuie op die pad daagliks vervang kan word met 'n laekoste battery elektriese voertuig, selfs al is die dagoplaai nie beskikbaar nie? Ons analise is tot ons kennis die mees uitgebreide, maar gedetailleerde studie tot op datum van hoe huidige en toekomstige verbeterde elektriese voertuigtegnologie die mens se energieverbruikende gedrag meet.
Ons het gevind dat byna 90 persentasie voertuie op die pad kan vervang word deur 'n laekoste-elektriese voertuig wat vandag op die mark beskikbaar is. Daarbenewens is hierdie nommer opvallend soortgelyk in baie verskillende stede, van New York na Houston na Los Angeles. Dit wil sê, daar is 'n hoë potensiaal vir elektrifisering van motors in beide die digte en meer uitgestrekte stede in die Verenigde State.
Om hierdie potensiaal te besef, moet egter die behoeftes van voornemende elektriese voertuigbestuurders op alle dae, selfs hoë-energie-eenhede, soos dae wat langafstandverkeer vereis, nagekom word.
Twee belangrike innovasies kan dit moontlik maak. Die eerste is om die dae te voorspel waarop bestuurders waarskynlik die omvang van die motor sal oorskry, wat ons model is ontwerp om te doen. En die tweede is institusionele of sakemodel-innovasie om alternatiewe langafstandvoertuie op daardie hoë-energie-dae te bied. Byvoorbeeld, konvensionele motors en uiteindelik laekoolstof, langafstandalternatiewe, kan by die druk van 'n knoppie by die gebruiker se deur verskyn. Hierdie behoefte kan vir 'n geruime tyd duur, selfs as battery tegnologie verbeter en laai van infrastruktuur vergroot.
Voertuigreeks is nie 'n enkele nommer nie
'N Elektriese voertuig se reeks word tipies in terme van 'n vaste getal beskou, maar die aantal myl wat op 'n enkele lading gedek word, verander met faktore soos ritspoed en styl en buitentemperatuur. Om die. Te verstaan reeks van 'n motor ons moet buite die motor self kyk na hoe mense optree.
Oor die afgelope vier jaar in my navorsingsgroep het ons 'n model (TripEnergy) van die tweede-vir-tweede-rygedrag van mense in die Verenigde State opgebou, hoe hulle waarskynlik verwarming- en verkoelingstelsels in hul motors, en hoe verskeie elektriese en konvensionele voertuie energie sou verbruik indien dit op hierdie manier bestuur word.
Hierdie benadering gee ons 'n probabilistiese siening van elektriese voertuigreeks. Byvoorbeeld, vir die Nissanblad vind ons dat 74-myl die medianreeks is - gebaseer op bestuurspatrone. Die helfte van die motors op die pad in die VSA sal so ver kan reis, en die helfte sal nie. ('N Ford Focus-elektriese werk op dieselfde manier.) Daar is 'n verspreiding in hierdie reeks, wat aantoon hoe wyd werklike prestasie kan wissel. Ons skat byvoorbeeld dat vyf persent van 58-myl-reise nie op een aanklag gedek kon word nie, en vyf persent van 90-myl-reise kon.
Evaluering van elektriese voertuig tegnologie teen bestuursgedrag
Met die TripEnergy-model in die hand het ons gevra hoeveel motors op die pad vervang kan word met 'n laekoste-elektriese voertuig wat vandag beskikbaar is. Ons het 'n saak oorweeg waar bestuurders slegs een keer per dag kan hef, byvoorbeeld oornag by die huis. Dit het ons toegelaat om 'n situasie te bestudeer waar slegs beperkte veranderinge benodig word vir bestaande openbare laai-infrastruktuur en motors kan kragsentrales gebruik wat oornag anders sou bly.
Ons het bevind dat, gegewe hoe mense regoor die VSA ry, 87 persent van motors op 'n gemiddelde dag vervang kan word met 'n huidige generasie, laekoste-elektriese voertuig, met net een daaglikse laai. Dit is gebaseer op die dryfgedrag van miljoene mense regoor die VSA oor verskillende stede en sosio-ekonomiese klasse.
Die oorskakeling van konvensionele na elektriese voertuie vir daardie motors sal die emissies met 'n beraamde 30 persent verminder, selfs met die fossielbrandstowwe aanbodmengsel van vandag. In totaal verteenwoordig die reise wat deur die motors geneem word, ongeveer 60 persentasie petrolverbruik in die VSA
Hierdie groot daaglikse aannemingspotensiaal is opvallend soortgelyk in beide digte en meer uitgestrekte Amerikaanse stede, wat wissel van 84 persent tot 93 persent.
Terwyl dit waar is dat mense gedra anders oor stede - in hoe hulle openbare vervoer gebruik, of hulle 'n motor besit, en hoe dikwels ry hulle die motors hulle besit - wanneer hulle ry, het ons gevind dat 'n soortgelyke aantal motors in verskillende stede binne die omvang van 'n laekoste-elektriese voertuig val.
Opbrengs op tegnologieverbetering
Wat gebeur as batterye verbeter, en laat langer ry bereik vir dieselfde koste as die huidige-generasie lithium-ioon batterye?
Die federale navorsingsagentskap ARPA-E het 'n teiken gestel vir batterye om ongeveer twee keer meer energie op te slaan as vandag se batterye in elektriese voertuie. As die tegniese doelwit bereik is, skat ons dat die 87-persentasie daaglikse aannemingspotensiaal tot 98-persentasie sal styg, en die petrolvervangingspotensiaal sal styg van 61 persent tot 88 persent. Die 2017 Chevy Bolt en 2018 Tesla Model 3 sal na verwagting ongeveer dieselfde toename in potensiaal bereik teen 'n verhoogde koste in vergelyking met vandag se Nissan Leaf, hoewel hierdie koste steeds naby aan die gemiddelde koste van nuwe motors is. Die Tesla Model S reis nog verder, maar kos aansienlik meer.
Selfs met aansienlike batteryverbeterings, sal ander tipes kragtechnologieë nodig wees om daardie dae met die hoogste energieverbruik te dek. Hierdie behoefte kan vir 'n geruime tyd voortduur, selfs met 'n uitgebreide laai infrastruktuur, as gevolg van 'n klein aantal baie hoë-energie dae.
Die gevolg van omvangbeperkings
Vir mense om angsverskille te oorkom en gemaklik te voel om 'n elektriese voertuig te koop, moet hulle weet dat hul behoeftes op alle dae, insluitende hoë-energie-dae, nagekom word. Voorspel wanneer dit sal gebeur - en by voorbaat wanneer 'n voertuig aangekoop word op hoeveel dae dit sal plaasvind - is iets wat ons model goed geskik is.
Ons model kan, met beperkte insette op reisafstand, tyd en plek, die waarskynlikheid oorweeg om die motor se omvang te oorskry, en verwys na dae waar bestuurders moet draai na ander, langafstandkarre, byvoorbeeld met huishoudings, of selfs binne gemeenskappe. en deur kommersiële motor-deelprogramme. Die resultate het ook lig gebring op die hoeveelheid langafstandmotors wat nodig sou wees op die bevolkingsvlak, 'n gaping wat gevul moet word deur privaatsektorinnovasie sowel as nasionale en plaaslike beleid.
Redelike finansiering om die voorafgaande koste te help versprei oor die leeftyd van die motor en die verhoging van die geleenthede vir die heffing, selfs al is dit net een keer per dag, sal ook die aanneming van EV aanmoedig.
Al ons ontleding toon dat huidige elektriese voertuie die meeste daaglikse bestuursbehoeftes in die VSA kan voorsien. Verbeterde toegang tot gedeelde langafstandvervoer, saam met verder gevorderde batterye en motors en verkoelde elektrisiteit, bied 'n pad om 'n grootliks verkoolde persoonlike voertuig te bereik. vloot.