Исследование, которое показало, что полная замена обычных транспортных средств на электрические автомобили возможна сегодня и может сыграть значительную роль в достижении целей смягчения последствий изменения климата, было опубликовано сегодня в журнале Nature Energy Джессикой Транчик, доцентом по развитию карьеры в Атлантик Ричфилд. Кандидат энергетических исследований в Институте данных, систем и общества Массачусетского технологического института (IDSS) вместе с аспирантом Закари Ниделлом, доктором Джеймсом Макнерни и недавним выпускником Майклом Чангом SM ’15.
«Примерно 90 процентов личных транспортных средств, ежедневно используемых в дороге, можно заменить недорогими электромобилями, доступными сегодня на рынке, даже если автомобили могут заряжаться только за ночь, — говорит Транчик, — что более чем удовлетворительно в ближайшем будущем. Климатические цели США для личного автотранспорта ". В целом, при учете выбросов сегодня от электростанций, которые вырабатывают электроэнергию, это привело бы к сокращению выбросов от транспорта примерно на 30 процентов. Более глубокое сокращение выбросов будет достигнуто, если электростанции со временем обезуглерожатся.Команда потратила четыре года на проект, который включал разработку способа интеграции двух огромных наборов данных: один очень подробный набор посекундного поведения вождения на основе данных GPS, а другой более широкий, более полный набор национальных данных, основанный на путешествиях. опросы.
Вместе эти два набора данных охватывают миллионы поездок, совершенных водителями по всей стране.Подробные данные GPS были собраны агентствами штатов в Техасе, Джорджии и Калифорнии с использованием специальных регистраторов данных, установленных в автомобилях, для оценки характера вождения в масштабе штата. Более полные, но менее подробные общенациональные данные были получены в результате общенационального обследования транспортных средств домашних хозяйств, в ходе которого изучались домашние хозяйства по всей стране, чтобы узнать, как и где люди на самом деле водят машину. Исследователям необходимо было понять «расстояния и время поездок, различные манеры вождения и погодные условия», — говорит Ниделл.
Разработав формулы для интеграции различных наборов информации и, таким образом, для отслеживания ездовых циклов с разрешением в одну секунду, исследователи Массачусетского технологического института смогли продемонстрировать, что ежедневные потребности в энергии примерно 90 процентов личных автомобилей на дорогах в США могут быть удовлетворены. сегодняшними электромобилями с их текущими диапазонами, при общей стоимости для их владельцев, включая как закупочные, так и эксплуатационные расходы, которые будут не больше, чем у обычных автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Команда изучила возможность зарядки один раз в день дома или на работе, чтобы изучить потенциал внедрения с учетом сегодняшней инфраструктуры зарядки.Более того, такой крупномасштабной замены будет достаточно для достижения заявленных в стране краткосрочных целей по сокращению выбросов для доли личного транспорта в транспортном секторе — секторе, на который приходится около трети общих выбросов парниковых газов в стране. , с большей частью выбросов от частных легковых автомобилей.
Хотя у электромобилей много приверженцев, у них также есть большое количество критиков, которые ссылаются на опасения по поводу дальности поездки как на препятствие на пути электрификации транспорта. «Это проблема, по которой здравый смысл может привести к резко противоположным взглядам», — говорит Транчик. «Многие, кажется, твердо уверены, что потенциал невелик, а остальные убеждены, что он велик».«Разработка концепций и математических моделей, необходимых для проверяемого количественного анализа, полезна в этих ситуациях, когда так много поставлено на карту», - добавляет она.
Те, кто считает, что потенциал невелик, ссылаются на высокие цены на многие доступные сегодня электромобили, такие как высоко оцененные, но дорогие модели Tesla, и на все еще ограниченное расстояние, на которое более дешевые электромобили могут проехать от одной зарядки, по сравнению с диапазоном бензиновая машина на один бак бензина. Отсутствие доступной инфраструктуры для зарядки во многих местах и гораздо большее количество времени, необходимого для подзарядки автомобиля по сравнению с простой заправкой бензобака, также были названы недостатками.Но команда обнаружила, что подавляющее большинство автомобилей на дорогах потребляют за день не больше энергии, чем емкость батареи доступных сегодня электромобилей. Эти цифры представляют собой сценарий, при котором люди будут выполнять большую часть своей подзарядки за ночь дома или в течение дня на работе, поэтому для таких поездок отсутствие инфраструктуры на самом деле не было проблемой.
Такие автомобили, как Ford Focus Electric или Nissan Leaf, цены на которые по-прежнему выше, чем у обычных автомобилей, но чьи общие эксплуатационные расходы в конечном итоге сопоставимы из-за более низких затрат на техническое обслуживание и эксплуатацию, были бы адекватны для удовлетворения потребностей. подавляющего большинства водителей США.Исследование предупреждает, что для того, чтобы количество владельцев электромобилей поднялось до высокого уровня, необходимо постоянно удовлетворять потребности водителей. В дни, когда потребление энергии выше, например, в отпуск, или в дни, когда интенсивная потребность в обогреве или охлаждении резко сокращает дальность действия электромобиля, потребности вождения можно удовлетворить, используя другой автомобиль (в доме с двумя автомобилями). , или арендуя, или используя каршеринг.
Исследование подчеркивает важную роль, которую каршеринг автомобилей с двигателем внутреннего сгорания может сыграть в процессе электрификации. По словам Транджика, совместное использование автомобилей должно быть очень удобным и требует дальнейших инноваций в бизнес-модели. Кроме того, водителям следует заранее знать дни, когда необходимы альтернативы — информация, которую может предоставить модель команды «TripEnergy».
Даже по мере совершенствования аккумуляторов будет по-прежнему небольшое количество высокоэнергетических дней, превышающих диапазон, обеспечиваемый электромобилями. В наши дни, вероятно, потребуются другие технологии трансмиссии.
Исследование помогает лицам, определяющим политику, количественно оценить «отдачу» от улучшения аккумуляторов за счет, например, инвестиций в исследования, а также пробел, который необходимо будет заполнить другими видами автомобилей, например, работающими на биотопливе с низким уровнем выбросов или водороде. достичь очень низкого уровня выбросов в транспортном секторе.Еще один важный вывод исследования заключался в том, что возможность перехода на электромобили довольно одинакова для разных частей страны. «Потенциал внедрения электромобилей очень похож в разных городах, — говорит Транчик, — от густонаселенных городских районов, таких как Нью-Йорк, до крупных городов, таких как Хьюстон. диапазон — реально работать только в плотных городских центрах ».