Att ladda sex bilar på en gång är bra. Laddning av 60 miljoner kan vara lite hårdare. Nadya Kubik / Shutterstock.com
I dag, mindre än 2 procent av de fordon som amerikaner köper är elektriska. Men inom de närmaste tre decennierna förväntar sig några fordonsindustrin experter att elbilar skulle kunna utgöra majoriteten av oss och global bilförsäljning.
Allt sagt, amerikanska förare loggar om 3 biljoner mil per år, konsumerar mer än 170 miljarder gallon av bensin och diesel i processen. Omvandling av alla dessa vägmiljöer till el skulle ställa nya krav på nationens system för att producera och leverera el.
Som en del av en stor energiinfrastrukturstudie, vi söker att förstå hur en Ökning av elbilar (EV) kan ändras hur energi is levereras och konsumeras. Hittills har vi funderat på hur elbilar påverkar beror på var du bor och när de debiteras.
Uppskattning av hur mycket el-elprodukt kommer att kräva
Använda en liknande teknik som finns i vårt senaste papper På vätefordon utvecklade vi en statlig bedömning av den mängd el som skulle behövas för att ladda en elektrifierad flotta personbilar, lastbilar och SUV.
Vi började med att beräkna mängden bensin varje län konsumerar idag. Vi konverterade sedan fordonskilometer som reste sig till elkrav baserat på effektiviteten i dagens elmotorer.
Visserligen har dessa metoder begränsningar. Antalet färdiga miles kan förändras betydligt om autonoma fordon bli vanligt och fler människor är beroende av Uber, Lyft och andra fordonstjänster, till exempel. Vi tror emellertid att vårt tillvägagångssätt ger en bra utgångspunkt för att uppskatta framtida elbehov om EV-modeller blir normen.
Regionala konsekvenser
Det amerikanska elnätet har fortlöpande utvecklats för att tillgodose nya krav genom hela förra århundradet. Men om nationens fordon skulle bli snabbt elektriskt, skulle nätet behöva byta snabbare. Beroende på lokala körvanor och nätinfrastrukturen som redan finns på plats visar vår analys att EV-värden kommer att ha olika effekter i olika regioner.
Sedan Texas och Kalifornien konsumera mer el än någon annan stat, de ger en bra ögonblicksbild av vad en framtid fylld med elbilar kan se ut. I båda fallen skulle en ökning av elektriska och elektroniska komponenter öka drivkraften, med potential att påverka lokal infrastruktur.
Om nästan alla personbilar i Texas elektrifierades idag skulle staten behöva cirka 110 mer terawatt-timmar el per år - den genomsnittliga årliga elförbrukningen av 11 miljoner hem. Den ökade efterfrågan på el skulle resultera i en ökning av 30-procenten över den nuvarande förbrukningen i Texas.
Till följd av ett mer tempererat klimat kan Kalifornien kräva nästan 50 procent mer el än vad den för närvarande förbrukar om personbilar i staten var fullt elektrifierade. Det betyder att Kalifornien skulle behöva generera ytterligare 120 terawatt-timmar el per år.
En berättelse om två nät
En titt på de två delstaternas grid visar hur beroende av EV för mobilitet kan variera från plats till plats.
På varma sommarnätter använder Texas omkring hälften av elen det genererar för att driva luftkonditionering för att hålla byggnaderna svala. De stora säsongsvariationerna i efterfrågan på el på grund av luftkonditionering innebär att staten har kraftverk som är lediga under många timmar av året. Den extra kapaciteten under lågtider kan göra det lättare för Texas att möta framtida elkrav av elektriska och elektroniska komponenter.
Kaliforniens mer tempererade klimat innebär att staten behöver mindre el på sommardagar, och mindre efterfrågan varierar på gallret totalt sett. Som ett resultat har Kalifornien mindre produktionskapacitet än Texas för att möta framtida laddningskrav från elbilar.
I 2018, den elektriska pålitlighet rådet i Texas, den organisation som hanterar det mesta av texas elnät, slog en ny topp efterfrågan av grovt 73 gigawatt på juli 19. När vi tittat på topptiderna för juli 19, 2018, fann vi att ERCOT-nätet hade extra kapacitet att tillhandahålla mer än 350 gigawatt-timmar med ytterligare el om tomgångsverk fortsatte att fungera under hela dagen, inte bara under högsta efterfrågan.
Baserat på våra uppskattningar skulle laddningskraven för en fullt elektrifierad flotta personbilar i Texas vara ungefär 290 gigawatt-timmar per dag, mindre än det tillgängliga överskottet av produktionskapacitet. Med andra ord kan Texas-nätet teoretiskt ladda en fullt elektrifierad fordonsflotta idag om fordon belastas under högtider.
När vi gjorde samma analys för Kalifornien fann vi emellertid att om EV-modeller blev normen skulle det kunna driva den totala efterfrågan på el bortom den befintliga kapaciteten hos den gyllene statsnätet.
Timing är allt
Kanske ännu viktigare än hur mycket el-elproduktion skulle konsumera är frågan om när den skulle konsumeras.
Vi baserade ovanstående uppskattningar på optimala laddningsmönster. Om istället de flesta EV-apparater skulle tas ut på eftermiddagen skulle elnätet behöva mer generationskapacitet för att undvika störningar.
För att möta den efterfrågan skulle Kalifornien och Texas behöva bygga nya kraftverk eller köpa mer el från angränsande stater än vad de redan gör. Staterna kan också behöva ytterligare överförings- och distributionsinfrastruktur för att tillgodose nya bilar laddningsinfrastruktur.
Allt sagt, övergången till elmotorer från förbränningsmotorer kan potentiellt kosta tiotals miljarder dollar i Texas och ännu mer i Kalifornien för att installera ny elinfrastruktur om många fordon skulle belastas under högtidstimmar.
Incitament kan minska vad det kostar att utrusta rutnätet för massor av elektriska fordon. Till exempel kan verktygen debitera olika priser för el under olika tider på dagen och på olika dagar i veckan. Känd som time-of-användning prissättning, kan denna praxis uppmuntra fordonsladdning när el är mer riklig under lågtider och därmed billigare att leverera.
kalifornien och andra områden, inklusive Austin, Texas, har redan börjat använda olika strategier för genomförande tidsskala. Andra regioner kanske vill titta noggrant och anta de lärdomar som lärs på dessa platser som antalet elfordon på vägen stiger.
Vägen framför
Medan EV kan öka mängden elektricitet som USA konsumerar, kan den investering som krävs för att rymma dem vara mindre än den verkar. Många regioner har redan tillräcklig generationskapacitet om fordon belastas under lågtider. Energilagring ombord EV kan ge den flexibilitet som behövs för att byta laddningstider och hjälpa nätoperatörer att bättre hantera utbudet och efterfrågan på el.
På grund av våra beräkningar skulle de pengar amerikanerna skulle spara i bränslekostnaderna ensam kunna kompensera dessa investeringar.
Om till exempel de flesta av Kaliforniens fordon hade blivit elektriska av 2017, uppskattar vi att dess förare skulle ha sparat omkring US $ 25 miljarder det året i bränslekostnader - baserat på genomsnittspriser för el och bensin.
Förutom bränslebesparingar förväntar sig vissa marknadsanalytiker att elbilar ska vara billigare än konventionella fordon av 2026, en annan potentiell ekonomisk fördel.
Även om det är utmanande att förutse framtida priser på bensin, el och fordon tror vi att det är troligt att den utbredda användningen av elektriska och elektroniska komponenter skulle minska de totala transportkostnaderna i Kalifornien och på andra håll. Dessa besparingar är ännu större om miljöfördelarna, särskilt lägre koldioxidutsläpp, beaktas.
Unionen av bekymrade forskare har undersökt koldioxidavtryck av elektriska motorer mot bensindrivna bilar.
Om författaren
F. Todd Davidson, forskningsassistent, energiinstitut, University of Texas at Austin; Dave Tuttle, forskare, Energy Institute ,, University of Texas at Austin; Joshua D. Rhodes, forskare av energi, University of Texas at Austin, och Kazunori Nagasawa, postdoktoralforskare, National Renewable Energy Laboratory
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
relaterade böcker
Drawdown: Den mest omfattande planen som någonsin föreslagits för att omvända global uppvärmning
av Paul Hawken och Tom Steyer
Mot bakgrund av utbredd rädsla och apati har en internationell koalition av forskare, yrkesverksamma och forskare kommit ihop för att erbjuda en rad realistiska och djärva lösningar på klimatförändringen. Ett hundra tekniker och metoder beskrivs här-några är välkända; något du kanske aldrig har hört talas om. De sträcker sig från ren energi för att utbilda flickor i låginkomstländer till markanvändningspraxis som drar kol ut ur luften. Lösningarna finns, är ekonomiskt lönsamma och samhällen runt om i världen håller för närvarande på att anta dem med skicklighet och beslutsamhet. Finns på Amazon
Utformning av klimatlösningar: En policyhandbok för lågkol Energi
av Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Med effekterna av klimatförändringar redan på oss är behovet av att minska de globala utsläppen av växthusgaser inget mindre än brådskande. Det är en skrämmande utmaning, men teknologierna och strategierna för att möta den finns idag. En liten uppsättning energipolicyer, utformade och genomförda väl, kan sätta oss på vägen till en koldioxidsnål framtid. Energisystem är stora och komplexa, så energipolitiken måste vara fokuserad och kostnadseffektiv. One-size-fits-all-tillvägagångssätt gör helt enkelt inte jobbet gjort. Politiska beslutsfattare behöver en tydlig och omfattande resurs som beskriver energipolitiken som kommer att ha störst inverkan på vår klimatframtid och beskriver hur man utformar dessa policyer väl. Finns på Amazon
Detta förändrar allt: Kapitalism vs. Klimat
av Naomi Klein
In Detta förändrar allt Naomi Klein hävdar att klimatförändringen inte bara är en annan fråga som ska lämnas snyggt mellan skatter och hälsovård. Det är ett larm som kräver att vi fixar ett ekonomiskt system som redan misslyckas på många sätt. Klein bygger noggrant fallet för hur massivt att minska våra utsläpp av växthusgaser är vår bästa chans att samtidigt minska ojämlikheterna i olikheterna, återinföra våra brutna demokratier och bygga om våra slagna lokala ekonomier. Hon avslöjar den ideologiska desperationen av klimatförändringsförnekarna, de geoengineers messianiska vansinne och den tragiska defeatismen av alltför många vanliga gröna initiativ. Och hon visar exakt varför marknaden inte har och kan inte fixa klimatkrisen, men kommer istället att göra saker värre, med alltmer extrema och ekologiskt skadliga utvinningsmetoder, tillsammans med katastrofal katastrofkapitalism. Finns på Amazon
Från Utgivaren:
Inköp på Amazon går för att täcka kostnaden för att få dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, och ClimateImpactNews.com utan kostnad och utan annonsörer som spåra dina surfvanor. Även om du klickar på en länk men inte köper dessa valda produkter, betalar allt annat du köper i samma besök på Amazon oss en liten provision. Det finns ingen extra kostnad för dig, så var vänlig bidra till insatsen. Du kan också använd denna länk att använda till Amazon när som helst så att du kan hjälpa till att stödja våra ansträngningar.
