Kiek elektros energijos reikės ateities elektros elektriniams automobiliams?

Šiandien mažiau nei du procentai amerikiečių įsigytų transporto priemonių yra elektriniai. Tačiau per artimiausius tris dešimtmečius kai kurie automobilių pramonės ekspertai tikisi, kad didžioji dalis JAV ir pasaulio automobilių pardavimų sudarys elektrinės transporto priemonės.

Visų pirma, amerikiečiai vairuotojai per metus užregistruoja apie 3 trilijonus mylių, todėl šiame procese sunaudojama daugiau nei 170 milijardų galonų benzino ir dyzelino. Konvertuojant visus tuos kelius į elektros energiją, atsirastų naujų reikalavimų šalies elektros energijos gamybos ir tiekimo sistemai.

Didelės energetikos infrastruktūros studijos metu siekiame suprasti, kaip elektrinių transporto priemonių (EV) padidėjimas gali pakeisti energijos tiekimą ir suvartojimą. Iki šiol mes supratome, kad elektrinių transporto priemonių poveikis priklausys nuo to, kur jūs gyvenate ir kada jie bus apmokestinti.

Apskaičiuota, kiek elektros energijos reikės

Naudodamiesi panašiu metodu, pateiktu naujausiame dokumente apie vandenilines transporto priemones, sukūrėme valstybės vertinimą, kiek elektros energijos reikia, kad būtų galima įkrauti elektrifikuotą asmeninių automobilių, sunkvežimių ir visureigių parką.

Mes pradėjome įvertinti benzino kiekį, kurį kiekvienas apskritis suvartoja šiandien. Tuomet transporto priemonių mylios buvo perkeltos į elektros poreikius, atsižvelgiant į šiandienos EV efektyvumą.

Žinoma, šie metodai turi apribojimų. Nuvažiuotų mylių skaičius gali labai pasikeisti, jei savarankiškos transporto priemonės taps įprastos ir daugiau žmonių pasikliauja, pavyzdžiui, „Uber“, „Lyft“ ir kitomis transporto priemonių pasidalijimo paslaugomis. Tačiau mes manome, kad mūsų požiūris yra geras atspirties taškas būsimam elektros energijos poreikiui įvertinti, jei EVS taps norma.

Regioninis poveikis

JAV elektros tinklas nuolat vystėsi, kad patenkintų naujus poreikius per praėjusį šimtmetį. Bet jei tautos transporto priemonės greitai taps elektrinės, tinklui reikės greičiau keisti. Atsižvelgiant į vietos vairavimo įpročius ir jau įdiegtą tinklo infrastruktūrą, mūsų analizė rodo, kad EVT turės skirtingą poveikį įvairiuose regionuose.

Kadangi Teksasas ir Kalifornija sunaudoja daugiau elektros energijos nei bet kuri kita valstybė, jie suteikia gerą vaizdą apie tai, kas gali atrodyti ateityje, su elektrinėmis transporto priemonėmis. Abiem atvejais didėjant EVD, vartojimas padidėtų, o tai gali užkirsti kelią vietinei infrastruktūrai.

Jei beveik visi Teksaso keleiviniai automobiliai šiandien būtų elektrifikuoti, valstybei reikės apie 110 daugiau elektros energijos valandų per metus - vidutiniškai per metus suvartojama 11 mln. Papildoma elektros energijos paklausa padidintų 30 proc.

Palyginimui, dėl vidutinio klimato, Kalifornijai gali prireikti beveik 50 proc. Daugiau elektros energijos, nei šiuo metu suvartojama, jei valstybinės keleivinės transporto priemonės būtų visiškai elektrifikuotos. Tai reiškia, kad Kalifornijai reikės generuoti papildomą 120 terawatų valandų elektros energijos per metus.

Pasakojimas apie du tinklus

Pažvelgus į dviejų valstybių tinklus, matyti, kaip priklausomybė nuo mobiliųjų telefonų mobilumo gali skirtis.

Karštomis vasaros popietėmis Teksasas sunaudoja maždaug pusę elektros energijos, kurią jis gamina, kad oro kondicionierius būtų pastovus. Dideli sezoniniai elektros energijos poreikio svyravimai dėl oro kondicionavimo reiškia, kad valstybėje yra daug elektrinių, kurios per daugelį valandų neveikia. Laisvas pajėgumas ne piko metu galėtų padėti Teksasui geriau patenkinti būsimus elektros energijos poreikius.

Kalifornijos nuosaikesnis klimatas reiškia, kad valstybei reikia mažiau elektros energijos vasaros dienomis ir mažiau paklausos svyravimų tinkle. Dėl šios priežasties Kalifornijoje yra mažiau gamybos pajėgumų nei „Texas“, kad būtų patenkinti ateities elektros transporto priemonių apmokestinimo reikalavimai.

2018 m. Teksaso elektros patikimumo taryba, organizacija, kuri valdo didžiąją dalį Teksaso elektros tinklo, liepos 19 d. Pasiekė naują didžiausią paklausą - apie 73 gigavatus. 2018 m. Liepos 19 d. Tinklelis turėjo nepanaudotų pajėgumų, kad suteiktų daugiau nei 350 gigavatinių valandų papildomos elektros energijos, jei nenaudojamos jėgainės toliau veiktų visą dieną, o ne tik piko metu.

Remiantis mūsų apskaičiavimais, apmokestinimo reikalavimai visiškai elektrifikuotam asmeninių automobilių parkui Teksase būtų apie 290 gigavatų valandų per dieną, mažesni už turimą gamybos pajėgumų perteklių. Kitaip tariant, Teksaso tinklas teoriškai galėtų apmokestinti visiškai elektrifikuotą transporto priemonių parką, jei transporto priemonės buvo pakrautos ne piko metu.

Kai atlikome tą pačią Kalifornijos analizę, mes nustatėme, kad jei EVS taps norma, tai gali paskatinti visą elektros energijos paklausą viršyti „Golden State“ tinklo pajėgumus.

Laikas yra viskas

Galbūt dar svarbiau yra tai, kiek elektros energijos būtų sunaudojama, kada bus suvartojama.

Pirmiau pateiktus įvertinimus grindėme optimaliais, ne piko apmokestinimo modeliais. Jei vietoj daugelio EVD po pietų reikės mokėti, elektros energijos tinklui reikės daugiau gamybos pajėgumų, kad būtų išvengta pertraukų.

Norint patenkinti šią paklausą, Kalifornija ir Teksasas turėtų statyti naujas elektrines arba pirkti daugiau elektros energijos iš kaimyninių valstybių, nei jos jau daro. Valstybėms taip pat gali prireikti papildomos perdavimo ir paskirstymo infrastruktūros, kad būtų galima pritaikyti naują automobilių apmokestinimo infrastruktūrą.

Vis dėlto perėjimas prie elektrinių variklių iš vidaus degimo variklių transporto priemonių galėjo kainuoti dešimtys milijardų dolerių Teksase ir dar daugiau Kalifornijoje, kad įdiegtų naują elektros infrastruktūrą, jei daugelis transporto priemonių būtų apmokestinamos piko valandomis.

Paskatos galėtų sumažinti tai, kas kainuos, kai tinklelis bus įrengtas daugeliui elektrinių transporto priemonių. Pavyzdžiui, komunalinės paslaugos gali apmokestinti skirtingus elektros energijos tarifus skirtingais dienos laikais ir skirtingomis savaitės dienomis. Ši praktika, žinoma kaip laiko naudojimo laikas, gali paskatinti transporto priemonių įkrovimą, kai elektros energija yra gausesnė ne piko valandomis ir todėl pigiau tiekti.

Kalifornijoje ir kitose srityse, įskaitant Austiną, Teksasą, jau pradėta naudoti skirtingas strategijas, skirtas įgyvendinti laiko nustatymo tarifus. Kiti regionai gali atidžiai stebėti ir pasimokyti tose vietose, kaip pakyla elektrinių transporto priemonių skaičius keliuose.

Kelias į priekį

Nors elektrinės gali padidinti elektros energijos kiekį, JAV sunaudoja, jų priėmimui reikalingos investicijos gali būti mažesnės, nei atrodo. Daugelis regionų jau turi pakankamą gamybos pajėgumą, jei transporto priemonės įkraunamos ne piko metu. Energijos saugojimas laivuose galėtų suteikti lankstumo, reikalingo perkelti apmokestinimo laiką ir padėti tinklų operatoriams geriau valdyti elektros energijos pasiūlą ir paklausą.

Be to, remiantis mūsų skaičiavimais, vien šių investicijų amerikiečiai taupytų degalų sąnaudas galėtų kompensuoti šias investicijas.

Pavyzdžiui, jei iki 2017 m. Dauguma Kalifornijos transporto priemonių buvo elektros, manome, kad jos vairuotojai tais metais sutaupė apie 25 mlrd. JAV dolerių degalų sąnaudomis, remiantis vidutinėmis elektros ir benzino kainomis.

Be degalų taupymo kai kurie rinkos analitikai tikisi, kad iki 2026 m. Elektra varomi automobiliai bus pigesni nei įprastinės transporto priemonės, o tai yra dar viena ekonominė nauda.

Nors sunku numatyti būsimas benzino, elektros energijos ir transporto priemonių kainas, manome, kad tikėtina, jog plačiai paplitęs elektrotechninių įrenginių naudojimas sumažins bendrąsias Kalifornijos ir kitų šalių transporto sąnaudas. Šie sutaupymai yra dar didesni, jei atsižvelgiama į naudą aplinkai, ypač mažesnį anglies dioksido kiekį.

Šis straipsnis iš pradžių buvo paskelbtas F. Todd Davidson, Dave Tuttle, Joshua D. Rhodes ir Kazunori Nagasawa pokalbyje. Skaitykite originalų straipsnį čia.