Колико ће електричне енергије бити потребно за електрична возила будућности?

Данас, мање од два посто возила која Американци купују су електрични. Међутим, у наредне три деценије, неки стручњаци за аутомобилску индустрију очекују да електрична возила чине већину америчке и глобалне продаје аутомобила.

Све у свему, амерички возачи биљеже око три трилијуна миља годишње, трошећи више од 170 милијарди галона бензина и дизела. Претварање свих тих путних миља у електричну енергију поставило би нове захтјеве на национални систем за производњу и испоруку електричне енергије.

Као део велике студије енергетске инфраструктуре, ми покушавамо да схватимо како повећање електричних возила (ЕВ) може да промени начин снабдевања и потрошње енергије. До сада смо схватили да ће утицај електричних возила зависити од тога где живите и када се наплаћују.

Процена колико електрицне енергије це тразити

Користећи сличну технику приказану у нашем новијем документу о возилима на водоник, развили смо процјену количине струје која би била потребна за пуњење електрифициране флоте особних аутомобила, камиона и СУВ возила.

Почели смо са процјеном количине бензина које свака жупанија данас троши. Тада смо преточили километре возила у потребе за електричном енергијом на основу ефикасности данашњих ЕВ-ова.

Додуше, ове методе имају ограничења. Број пређених километара може се значајно промијенити ако аутономна возила постану уобичајена и више људи се ослања на Убер, Лифт и друге сервисе за дијељење возила, на примјер. Међутим, вјерујемо да наш приступ пружа добру полазну точку за процјену будуће потражње за електричном енергијом ако ЕВ постану норма.

Регионални утицаји

Америчка електрична мрежа стално се развијала како би задовољила нове захтјеве у прошлом стољећу. Али, ако би се национална возила брзо претворила у електричну енергију, мрежа би се морала брже мијењати. У зависности од локалних возачких навика и мрежне инфраструктуре која је већ успостављена, наша анализа показује да ће ЕВ имати различите утицаје у различитим регионима.

Пошто Тексас и Калифорнија троше више струје него било која друга држава, они пружају добру слику о томе како би изгледала будућност испуњена електричним возилима. У оба случаја, повећање ЕВ ће повећати потрошњу, уз потенцијал за напрезање локалне инфраструктуре.

Ако би данас практично сва путничка возила у Тексасу била електрифицирана, држави би било потребно око 110 тераватних сати електричне енергије годишње - просјечна годишња потрошња електричне енергије од 11 милиона кућа. Додатна потражња за електричном енергијом резултирала би повећањем од 30 посто у односу на тренутну потрошњу у Тексасу.

Поређења ради, због умереније климе, Калифорнија би могла да захтева скоро 50 одсто више електричне енергије него што тренутно троши ако су путничка возила у држави потпуно електрифицирана. То значи да би Калифорнија требала генерирати додатних 120 терават-сати електричне енергије годишње.

Прича о две мреже

Поглед на решетке две државе показује како ослањање на ЕВ за мобилност може варирати од мјеста до мјеста.

У врелим летњим поподневима, Текас користи око половину електричне енергије коју генерише за електричну климу како би зграде биле хладне. Велике сезонске варијације у потражњи за електричном енергијом због климатизације значи да држава има електране које мирују током многих сати у години. Резервни капацитети током офф-пеак сати могли би Текасу олакшати задовољавање будућих потреба за електричном енергијом.

Умеренија клима у Калифорнији значи да је држави потребно мање струје у летњим данима и мање варијабилности потражње на мрежи. Као резултат тога, Калифорнија има мањи капацитет производње од Тексаса да би задовољила будуће захтјеве за електричним возилима.

2018. године, Савет за електричну поузданост у Тексасу, организација која управља већином тексашке електричне мреже, постигао је нови пик од отприлике 73 гигавата 19. јула. Гледајући на офф-пеак сати за 19. јул 2018. године, пронашли смо ЕРЦОТ Мрежа је имала слободан капацитет да обезбеди више од 350 гигават-сати додатне струје ако би неактивне електране наставиле да раде током дана, а не само током вршне потражње.

На основу наших процјена, захтјеви за пуњење за потпуно електрифицирану флоту особних аутомобила у Тексасу износили би око 290 гигават-сати дневно, што је мање од расположивог вишка производних капацитета. Другим ријечима, мрежа Тексаса могла би данас теоретски наплаћивати потпуно електрифицирани возни парк, ако би се возила наплаћивала за вријеме недјељних сати.

Међутим, када смо урадили исту анализу за Калифорнију, открили смо да, ако ЕВ постану норма, то може потиснути укупну потражњу за електричном енергијом изван постојећег капацитета мреже Голден Стате.

Тајминг је све

Можда је чак и важније од тога колико електричне енергије ће потрошити електрична енергија, питање је када ће се потрошити.

Горе наведене процене смо заснивали на оптималним шаблонима пуњења. Ако би се већина електричних возила требала наплаћивати у поподневним сатима, електрична мрежа би требала више производних капацитета како би се избјегли прекиди.

Да би се задовољила та потражња, Калифорнија и Тексас би требале изградити нове електране или купити више струје из сусједних држава него што то већ чине. Државама би такође требала додатна инфраструктура за пренос и дистрибуцију како би се прилагодила новој инфраструктури за пуњење аутомобила.

Све у свему, прелазак на електрична возила из возила са унутрашњим сагоревањем могао би потенцијално да кошта десетине милијарди долара у Тексасу и још више у Калифорнији да би се инсталирала нова електроенергетска инфраструктура ако би се многа возила наплаћивала током вршних сати.

Подстицаји би могли смањити трошкове за опремање мреже за много електричних возила. На пример, комуналне службе могу наплаћивати различите тарифе за електричну енергију у различитим временским периодима и различитим данима у недељи. Позната као одређивање времена коришћења, ова пракса може подстаћи пуњење возила када је електрична енергија у изобиљу током офф-пеак сати и стога јефтинија за снабдијевање.

Калифорнија и друга подручја, укључујући Аустин, Тексас, већ су почели да користе различите стратегије за имплементацију стопе времена коришћења. Други региони можда желе да пажљиво прате и усвоје лекције научене у тим местима, јер се повећава број електричних возила на путу.

Пут напред

Док ЕВ могу повећати количину електричне енергије коју САД троши, инвестиције потребне за њихово снабдијевање могу бити мање него што се чини. Многе регије већ имају довољне производне капацитете ако се возила наплаћују током сати изван вршног оптерећења. Складиштење енергије на електричним возилима може омогућити флексибилност потребну за пребацивање времена пуњења и помоћи оператерима мреже да боље управљају понудом и потражњом електричне енергије.

Штавише, на основу наших прорачуна, новац који би Американци уштедели само на трошковима горива могли би да надокнаде ова улагања.

На пример, да је већина возила Калифорније била електрична до 2017. године, процењујемо да би њени возачи уштедели око 25 милијарди долара те године у трошковима горива - на основу просечних цена електричне енергије и бензина.

Поред уштеде горива, неки тржишни аналитичари очекују да ће електрични аутомобили бити јефтинији од конвенционалних возила до 2026. године, што је још једна потенцијална економска корист.

Иако је изазов предвидјети будуће цијене бензина, електричне енергије и возила, вјерујемо да је вјероватно да би распрострањена употреба електричних возила смањила укупне трошкове пријевоза у Калифорнији и другдје. Ове уштеде су још веће ако се узму у обзир користи за животну средину, посебно за мање емисије угљеника.

Овај чланак је првобитно објављен на конверзацији Ф. Тодда Давидсона, Даве Туттлеа, Јосхуа Д. Рходес и Казунори Нагасава. Прочитајте оригинални чланак овде.