Caricare sei auto contemporaneamente va bene. Caricare 60 milioni potrebbe essere un po 'più difficile. Nadya Kubik / Shutterstock.com
Oggi, meno 2 cento dei veicoli che gli americani comprano sono elettrici. Ma entro i prossimi tre decenni, alcuni esperti del settore automobilistico si aspettano che i veicoli elettrici potrebbero costituire la maggioranza NOI e vendite di auto globali.
Tutto sommato, i conducenti americani registrano 3 trilioni di miglia all'anno, consumando più di 170 miliardi di galloni di benzina e diesel nel processo. Trasformare tutte quelle miglia su strada in elettricità metterebbe nuove richieste al sistema nazionale per produrre e fornire elettricità.
Come parte di un maggiore studio dell'infrastruttura energetica, stiamo cercando per capire come un aumento dei veicoli elettrici (veicoli elettrici) potrebbe cambiare come l'energia is fornito e consumato. Finora, abbiamo capito che l'impatto dei veicoli elettrici dipende da dove vivi e quando vengono caricati.
Stima di quanto gli EV elettrici richiederanno
Utilizzando una tecnica simile presentata in il nostro recente articolo Sui veicoli a idrogeno, abbiamo sviluppato una valutazione statale della quantità di elettricità necessaria per caricare una flotta elettrificata di auto, camion e SUV personali.
Abbiamo iniziato stimando la quantità di benzina che ogni contea consuma oggi. Abbiamo quindi convertito le miglia del veicolo viaggiate in requisiti di elettricità in base all'efficienza dei veicoli elettrici di oggi.
Indubbiamente, questi metodi hanno limitazioni. Il numero di miglia percorse potrebbe cambiare significativamente se veicoli autonomi diventare un luogo comune e sempre più persone si affidano a Uber, Lyft e altri servizi di condivisione di veicoli, per esempio. Tuttavia, riteniamo che il nostro approccio fornisca un buon punto di partenza per stimare la domanda futura di elettricità se i veicoli elettrici diventano la norma.
Impatti regionali
La rete elettrica degli Stati Uniti si è continuamente evoluta per soddisfare nuove richieste in tutto il mondo l'ultimo secolo. Ma se i veicoli della nazione diventassero rapidamente elettrici, la rete avrebbe bisogno di cambiare più velocemente. A seconda delle abitudini di guida locali e dell'infrastruttura di rete già esistente, la nostra analisi mostra che gli EV avranno impatti diversi nelle diverse regioni.
Dal Texas e dalla California consumare più elettricità di qualsiasi altro stato, forniscono una buona istantanea di come potrebbe apparire un futuro pieno di veicoli elettrici. In entrambi i casi, un aumento dei veicoli elettrici porterebbe a un consumo più elevato, con il potenziale di affaticare le infrastrutture locali.
Se oggi praticamente tutte le autovetture del Texas fossero elettrificate, lo stato avrebbe bisogno di circa 110 di più terawattora di elettricità all'anno - il consumo medio annuo di elettricità di 11 milioni di case. La domanda di elettricità aggiunta comporterebbe un aumento percentuale 30 rispetto al consumo corrente in Texas.
In confronto, a causa di un clima più temperato, la California potrebbe richiedere quasi 50 percento in più di elettricità di quello che attualmente consuma se i veicoli passeggeri nello stato erano completamente elettrificati. Ciò significa che la California avrebbe bisogno di generare un ulteriore 120 di terawattora di elettricità all'anno.
Una storia di due griglie
Uno sguardo alle griglie dei due stati dimostra come la dipendenza dai veicoli elettrici per la mobilità possa variare da un posto all'altro.
Nei caldi pomeriggi estivi, il Texas usa circa metà dell'elettricità genera per alimentare l'aria condizionata per mantenere gli edifici freschi. Le grandi variazioni stagionali della domanda di elettricità dovute all'aria condizionata indicano che lo stato ha centrali elettriche che rimangono inutilizzate per molte ore dell'anno. La capacità di riserva durante le ore non di punta potrebbe rendere più facile per il Texas soddisfare le future richieste di elettricità dei veicoli elettrici.
Il clima più temperato della California significa che lo stato ha bisogno di meno elettricità nelle giornate estive e meno variabilità della domanda sulla rete in generale. Di conseguenza, la California ha meno capacità di generazione disponibile del Texas per soddisfare le future richieste di ricarica dei veicoli elettrici.
In 2018, l'Electric Reliability Council del Texas, l'organizzazione che gestisce la maggior parte della rete elettrica del Texas, ha raggiunto un nuovo picco di domanda di circa 73 gigawatt su luglio 19. Guardando alle ore di punta per 19 di luglio, 2018, abbiamo rilevato che la rete ERCOT aveva una capacità inutilizzata per fornire più di 350 di gigawatt-ora di elettricità aggiuntiva se le centrali elettriche inutilizzate continuavano a funzionare durante il giorno, non solo durante la domanda di picco.
Sulla base delle nostre stime, i requisiti di tariffazione per una flotta di auto personali completamente elettrica in Texas sarebbero circa 290 di gigawattore al giorno, meno dell'eccedenza disponibile di capacità di generazione. In altre parole, la rete del Texas potrebbe teoricamente caricare una flotta di veicoli completamente elettrificata oggi se i veicoli fossero caricati durante le ore non di punta.
Quando abbiamo fatto la stessa analisi per la California, tuttavia, abbiamo scoperto che se i veicoli elettrici diventano la norma, potrebbe spingere la domanda totale di energia elettrica oltre la capacità esistente della rete del Golden State.
Il tempismo è tutto
Forse ancora più importante di quanto gli EV elettrici consumerebbero è la questione di quando sarebbe consumato.
Abbiamo basato le stime sopra riportate su modelli di ricarica ottimali e non di punta. Se invece la maggior parte dei veicoli elettrici dovesse essere caricata nel pomeriggio, la rete elettrica avrebbe bisogno di più capacità di generazione per evitare interruzioni.
Per soddisfare questa domanda, la California e il Texas avrebbero bisogno di costruire nuove centrali elettriche o comprare più elettricità dagli Stati vicini di quanto non facciano già. Gli stati potrebbero anche aver bisogno di un'infrastruttura di trasmissione e di distribuzione aggiuntiva per accogliere il nuovo settore automobilistico infrastruttura di ricarica.
Tutto sommato, la transizione verso veicoli elettrici da veicoli a motore a combustione interna potrebbe potenzialmente costare decine di miliardi di dollari in Texas e ancor più in California per installare nuove infrastrutture elettriche se molti veicoli dovevano essere caricati durante le ore di punta.
Gli incentivi potrebbero ridurre quanto costerà equipaggiare la rete per molti veicoli elettrici. Ad esempio, le utility potrebbero addebitare tariffe diverse per l'elettricità in diversi momenti della giornata e in diversi giorni della settimana. Conosciuto come tempo di utilizzo prezzi, questa pratica può incoraggiare la ricarica dei veicoli quando l'elettricità è più abbondante durante le ore non di punta e quindi più economica da fornire.
California e altre aree, tra cui Austin, Texas, hanno già iniziato a utilizzare diverse strategie per l'implementazione i tassi di utilizzo. Altre regioni potrebbero voler osservare da vicino e adottare le lezioni apprese in quei luoghi poiché il numero di veicoli elettrici sulla strada aumenta.
La strada da percorrere
Mentre gli EV potrebbero aumentare la quantità di elettricità consumata dagli Stati Uniti, l'investimento richiesto per accoglierli potrebbe essere inferiore a quello che sembra. Molte regioni hanno già una capacità di generazione sufficiente se i veicoli vengono caricati durante le ore non di punta. L'accumulo di energia a bordo dei veicoli elettrici potrebbe fornire la flessibilità necessaria per spostare i tempi di ricarica e aiutare gli operatori di rete a gestire meglio l'offerta e la domanda di energia elettrica.
Inoltre, in base ai nostri calcoli, i soldi che gli americani avrebbero risparmiato nei soli costi del carburante potrebbero compensare questi investimenti.
Ad esempio, se la maggior parte dei veicoli della California fosse stata elettrica da 2017, stimiamo che i suoi autisti avrebbero risparmiato circa US $ 25 miliardi di quell'anno in costi di carburante - basati sul prezzi medi per l'elettricità e benzina.
Oltre al risparmio di carburante, alcuni analisti di mercato si aspettano che le auto elettriche siano più economico rispetto ai veicoli convenzionali da 2026, un altro potenziale vantaggio economico.
Mentre è difficile prevedere i futuri prezzi per benzina, elettricità e veicoli, riteniamo che sia probabile che l'uso diffuso di veicoli elettrici ridurrebbe i costi complessivi di trasporto in California e altrove. Questi risparmi sono ancora maggiori se i benefici ambientali, in particolare minori emissioni di carbonio, sono presi in considerazione.
L'Union of Concerned Scientists ha studiato le impronte di carbonio dei veicoli elettrici contro le auto a benzina.
Circa l'autore
F. Todd Davidson, ricercatore associato, Istituto per l'energia, Università del Texas a Austin; Dave Tuttle, Research Fellow, The Energy Institute, Università del Texas a Austin; Joshua D. Rhodes, Research Fellow of Energy, Università del Texas a Austine Kazunori Nagasawa, ricercatore postdottorato, Laboratorio nazionale per le energie rinnovabili
Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.
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