General Motors sedang membangunkan semua-elektrik 2017 Chevrolet Bolt, yang direka untuk mempunyai jarak memandu kira-kira 200 batu. General Motors

Pengangkutan elektrik adalah salah satu cara yang paling menjanjikan untuk mengurangkan pelepasan gas rumah hijau dengan ketara dari kenderaan, tetapi yang dipanggil kebimbangan pelbagai - kekhawatiran tentang terkandas dengan bateri kereta yang tidak dicaj - kekal sebagai penghalang kepada penggunaan kenderaan elektrik. Adakah pelbagai kecemasan wajar diberikan kepada kereta semasa dan infrastruktur pengisian?

Ini adalah persoalan kumpulan penyelidikan saya dan saya dialamatkan dalam makalah yang disiarkan di Tenaga Alam, dengan melihat masalah ini dengan model baru.

Khususnya kami bertanya: apabila melihat ke bawah kawasan geografi AS dari pandangan mata burung, berapa banyak kenderaan peribadi di jalanan setiap hari boleh digantikan dengan kenderaan elektrik bateri yang rendah, walaupun pengisian siang hari tidak tersedia? Analisis kami adalah, untuk pengetahuan kami, kajian yang paling luas dan terperinci hingga kini bagaimana teknologi kenderaan elektrik semasa dan masa depan bertambah baik kepada tingkah laku tenaga rakyat.

Kami dapati hampir 90 peratus kenderaan di jalan raya boleh digantikan dengan kenderaan elektrik murah yang terdapat di pasaran hari ini. Lebih-lebih lagi, nombor ini sangat mirip di bandar-bandar yang sangat berbeza, dari New York ke Houston ke Los Angeles. Iaitu, terdapat potensi yang tinggi untuk mengetepikan kereta di kedua-dua bandar yang padat dan lebih luas di Amerika Syarikat.

Namun, untuk merealisasikan potensi ini, keperluan pemandu kenderaan elektrik yang prospektif harus dipenuhi sepanjang hari, bahkan tenaga bertenaga tinggi, seperti hari-hari yang memerlukan perjalanan jarak jauh.

Dua inovasi utama boleh membolehkan ini. Yang pertama adalah untuk meramalkan hari-hari di mana pemandu mungkin melebihi julat kereta, yang model kami direka untuk dilakukan. Dan yang kedua adalah inovasi model institusional atau perniagaan untuk menyediakan kenderaan jarak jauh alternatif pada hari-hari tenaga yang tinggi. Sebagai contoh, kereta konvensional dan akhirnya rendah karbon, alternatif jarak jauh, mungkin muncul di pintu pengguna di klik butang. Keperluan ini mungkin bertahan beberapa saat walaupun teknologi bateri bertambah baik dan mengecilkan infrastruktur.

Jangkauan kenderaan bukan nombor tunggal

Jangkauan kenderaan elektrik biasanya difikirkan dari segi bilangan tetap, tetapi bilangan batu yang dilindungi pada satu perubahan caj dengan faktor termasuk kelajuan dan gaya memandu, dan suhu luar. Untuk memahami pelbagai kereta kita perlu melihat di luar kereta itu sendiri bagaimana orang berkelakuan.

Sepanjang empat tahun terakhir dalam kumpulan penyelidikan saya, kami telah membina model (dipanggil 'TripEnergy') mengenai tingkah laku memandu kedua-kedua oleh orang di seluruh Amerika Syarikat, bagaimana mereka mungkin menggunakan sistem pemanasan dan penyejukan di dalam mereka kereta, dan bagaimana pelbagai kenderaan elektrik dan konvensional akan menggunakan tenaga jika didorong dengan cara ini.

Pendekatan ini memberikan kita a pandangan kebarangkalian rangkaian kenderaan elektrik. Sebagai contoh, untuk Nissan Leaf, kita mendapati bahawa 74 miles adalah median range - berdasarkan corak memandu, separuh daripada kereta di jalan raya di Amerika Syarikat akan dapat melakukan perjalanan sejauh ini, dan separuh tidak akan. (Ford Focus elektrik melakukan sama.) Terdapat pengedaran dalam julat ini, yang menunjukkan betapa prestasi sebenar secara meluas boleh berubah-ubah. Kami menganggarkan, misalnya, bahawa lima peratus perjalanan 58-mil tidak dapat dilindungi pada satu pertuduhan, dan lima peratus perjalanan 90-mil boleh.

Menilai teknologi kenderaan elektrik terhadap tingkah laku memandu

Dengan model TripEnergy di tangan, kami bertanya berapa banyak kereta di jalan raya boleh digantikan dengan kenderaan elektrik murah yang boleh didapati hari ini. Kami menganggap satu kes di mana pemandu hanya boleh mengenakan bayaran sekali sehari, contohnya di rumah semalaman. Ini membolehkan kami mengkaji keadaan di mana hanya perubahan terhad diperlukan untuk infrastruktur pengisian awam sedia ada dan kereta boleh menggunakan loji kuasa yang sebaliknya akan duduk terbiar dalam sekelip mata.

Kami mendapati bahawa, memandangkan orang ramai memandu di Amerika Syarikat, 87 peratus kereta pada hari purata boleh digantikan dengan kenderaan elektrik generasi kos rendah, dengan bayaran sekali sehari. Ini berdasarkan kepada tingkah laku memandu berjuta-juta orang di seluruh AS di pelbagai bandar dan kelas sosioekonomi.

Beralih dari konvensional ke kenderaan elektrik untuk kereta tersebut akan mengurangkan pengeluaran dengan anggaran 30 peratus, walaupun dengan campuran bekalan berasaskan bahan api fosil hari ini. Secara keseluruhan, perjalanan yang diambil oleh kereta tersebut mewakili kira-kira 60 peratus penggunaan petrol di Amerika Syarikat

Potensi pengangkatan harian yang besar ini sangat mirip di kedua-dua kota AS yang padat dan lebih luas, mulai dari 84 peratus kepada 93 peratus.

Walaupun benar bahawa orang berkelakuan berbeza di seluruh bandar - dalam bagaimana mereka menggunakan pengangkutan awam, sama ada mereka memiliki kereta, dan bagaimana selalunya mereka memandu kereta mereka sendiri - ketika mereka memandu, kami mendapati bahawa bilangan kereta yang sama di bandar-bandar berbeza berada dalam julat yang disediakan oleh kenderaan elektrik murah.

Pulangan penambahbaikan teknologi

Bagaimana jika bateri bertambah baik, dan membolehkan jarak memandu lebih lama untuk kos yang sama dengan bateri lithium ion generasi semasa?

Agensi penyelidikan persekutuan ARPA-E telah menetapkan sasaran untuk bateri untuk menyimpan kira-kira dua kali lebih banyak tenaga dengan berat berbanding bateri hari ini dalam kenderaan elektrik. Sekiranya sasaran teknikal dicapai, kami menganggarkan anggaran 87 yang berpatutan akan meningkat kepada peratus 98, dan potensi penggantian petrol akan meningkat daripada peratus 61 kepada 88. 2017 Chevy Bolt dan 2018 Tesla Model 3 dijangka mencapai peningkatan yang sama dengan potensi pada kos yang lebih tinggi berbanding dengan Nissan Leaf hari ini, walaupun kos ini masih dekat dengan kos purata kereta baru. Model Tesla S bergerak lebih jauh tetapi kos lebih banyak.

Walaupun dengan peningkatan bateri yang substansial, bagaimanapun, jenis teknologi powertrain lain diperlukan untuk menutup hari-hari tersebut dengan penggunaan tenaga tertinggi. Keperluan ini dapat bertahan beberapa lama, walaupun dengan infrastruktur pengisian yang diperluas, disebabkan oleh beberapa hari tenaga yang sangat tinggi.

Kesimpulan mengenai kekangan pelbagai

Bagi orang ramai untuk mengatasi kebimbangan dan merasa selesa membeli kenderaan elektrik, mereka perlu tahu keperluan mereka akan dipenuhi sepanjang hari, termasuk hari tenaga yang tinggi. Meramalkan apabila ini akan berlaku - dan terlebih dahulu apabila membeli kenderaan pada berapa hari ini akan berlaku - adalah sesuatu yang model kami sangat sesuai.

Model kami boleh, dengan input terhad pada jarak perjalanan, waktu dan lokasi, meramalkan kebarangkalian melebihi julat kereta, dan menunjuk kepada hari-hari di mana pemandu perlu beralih ke kereta lain yang lain, misalnya dengan rumah tangga, atau bahkan dalam komuniti dan melalui program perkongsian kereta komersial. Hasilnya juga memberi penjelasan tentang kuantiti kereta jarak jauh yang diperlukan di peringkat penduduk, satu jurang yang akan diisi oleh inovasi sektor swasta serta dasar kebangsaan dan tempatan.

Pembiayaan yang munasabah untuk membantu mengedarkan kos pendahuluan sepanjang hayat kereta dan meningkatkan peluang untuk mengecas, walaupun hanya sekali sehari, juga akan menggalakkan penggunaan EV.

Secara keseluruhannya, analisis kami menunjukkan bahawa kenderaan elektrik semasa boleh memenuhi keperluan memandu harian yang paling banyak di Amerika Syarikat. Akses yang lebih baik kepada pengangkutan jangka panjang, bersama-sama dengan bateri dan kereta yang lebih maju dan kereta elektrik dan dekarbonisasi, menyediakan laluan untuk mencapai kenderaan peribadi yang sebahagian besarnya decarbonized armada.

Tentang Pengarang

Jessika E. Trancik, Penolong Profesor Sistem Kejuruteraan, Institut Teknologi Massachusetts

Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan. Membaca artikel asal.

Buku-buku yang berkaitan

at

Terima kasih kerana melawat InnerSelf.com, mana ada 20,000 + rencana mengubah hidup yang mempromosikan "Sikap Baharu dan Kemungkinan Baharu." Semua artikel diterjemahkan ke dalam 30+ bahasa. Langgan kepada Majalah InnerSelf, diterbitkan setiap minggu, dan Inspirasi Harian Marie T Russell. lahirnya Magazine telah diterbitkan sejak tahun 1985.