Le auto elettriche di oggi possono coprire la maggior parte dei bisogni di guida giornalieri

General Motors sta sviluppando la 2017 Chevrolet Bolt completamente elettrica, progettata per avere un raggio d'azione di circa miglia 200. Motori generaliGeneral Motors sta sviluppando la 2017 Chevrolet Bolt completamente elettrica, progettata per avere un raggio d'azione di circa miglia 200. Motori generali

Il trasporto elettrizzante è uno dei modi più promettenti per ridurre in modo significativo le emissioni di gas serra prodotte dai veicoli, ma la cosiddetta ansia da intervallo - la preoccupazione di rimanere bloccati con una batteria dell'auto scarica - rimane un ostacolo all'adozione di veicoli elettrici. L'ansia della portata è giustificata considerando le attuali auto e le infrastrutture di ricarica?

È una domanda che il mio gruppo di ricerca e io abbiamo affrontato in un documento pubblicato in natura Energia, osservando da vicino questo problema con un nuovo modello.

Nello specifico abbiamo chiesto: guardando dall'alto l'area geografica degli Stati Uniti da una prospettiva a volo d'uccello, quanti veicoli personali sulla strada ogni giorno potrebbero essere sostituiti con un veicolo elettrico a batteria a basso costo, anche se la ricarica diurna non è disponibile? La nostra analisi è, a nostra conoscenza, lo studio più ampio ma dettagliato fino ad oggi su come la tecnologia dei veicoli elettrici, attuale e futura, sia all'altezza del comportamento che consuma molta energia.

Abbiamo scoperto che quasi il 90 di veicoli in circolazione potrebbe essere sostituito da un veicolo elettrico a basso costo oggi disponibile sul mercato. Inoltre, questo numero è straordinariamente simile in città molto diverse, da New York a Houston a Los Angeles. Cioè, esiste un alto potenziale di elettrificazione delle auto nelle città più dense e più estese negli Stati Uniti.

Per realizzare questo potenziale, tuttavia, i bisogni dei potenziali conducenti di veicoli elettrici devono essere soddisfatti tutti i giorni, anche quelli ad alta energia, come i giorni che richiedono viaggi a lunga distanza.

Due innovazioni chiave possono consentire questo. Il primo è di prevedere i giorni in cui i conducenti possono superare la gamma dell'auto, che il nostro modello è stato progettato per fare. E il secondo è l'innovazione istituzionale o modello aziendale per fornire veicoli alternativi a lungo raggio in quei giorni di alta energia. Ad esempio, le auto convenzionali e eventualmente le alternative a basso consumo di carbonio a lungo raggio potrebbero essere visualizzate alla porta di un utente con un clic di un pulsante. Questa necessità può durare per qualche tempo anche se la tecnologia della batteria migliora e l'infrastruttura di ricarica si espande.

La gamma di veicoli non è un numero singolo

Una gamma di veicoli elettrici è generalmente pensata in termini di numero fisso, ma il numero di miglia coperte da una singola carica cambia con fattori quali la velocità e lo stile di guida e la temperatura esterna. Per capire il gamma di una macchina dobbiamo guardare oltre la macchina stessa per capire come si comportano le persone.

Negli ultimi quattro anni nel mio gruppo di ricerca, abbiamo costruito un modello (chiamato "TripEnergy") del comportamento di guida secondo per secondo delle persone negli Stati Uniti, su come è probabile che usino sistemi di riscaldamento e raffreddamento nei loro auto e come vari veicoli elettrici e convenzionali consumerebbero energia se guidati in questo modo.

Questo approccio ci dà un vista probabilistica della gamma di veicoli elettrici. Ad esempio, per la Nissan Leaf, scopriamo che le miglia 74 sono la gamma mediana - in base ai modelli di guida, la metà delle auto sulla strada negli Stati Uniti sarebbe in grado di viaggiare così lontano, e la metà no. (Una Ford Focus elettrica si comporta allo stesso modo.) Esiste una distribuzione in questo intervallo, che dimostra quanto le prestazioni effettive possano variare. Stimiamo, ad esempio, che il 5% dei viaggi 58-mile non possa essere coperto con una sola carica, e il 5% dei viaggi 90-mile.

Valutare la tecnologia dei veicoli elettrici contro il comportamento di guida

Con il modello TripEnergy in mano, abbiamo chiesto quante auto sulla strada potrebbero essere sostituite con un veicolo elettrico a basso costo oggi disponibile. Abbiamo considerato un caso in cui i conducenti possono caricare solo una volta al giorno, ad esempio a casa durante la notte. Questo ci ha permesso di studiare una situazione in cui sono necessari solo cambiamenti limitati alle infrastrutture di ricarica pubbliche esistenti e le auto possono utilizzare centrali elettriche che altrimenti resterebbero inutilizzate durante la notte.

Abbiamo scoperto che, dato il modo in cui le persone guidano negli Stati Uniti, la percentuale di 87 di auto in un giorno medio potrebbe essere sostituita da un veicolo elettrico di generazione corrente, a basso costo, con una ricarica solo una volta al giorno. Questo si basa sul comportamento di guida di milioni di persone negli Stati Uniti in diverse città e classi socioeconomiche.

Passare dai veicoli convenzionali a quelli elettrici per quelle auto ridurrebbe le emissioni di un 30 stimato, anche con il mix di oggi basato sul combustibile fossile. In totale, i viaggi effettuati da quelle macchine rappresentano circa il 60 del consumo di benzina negli Stati Uniti

Questo grande potenziale di adozione giornaliero è straordinariamente simile in entrambe le città statunitensi, densamente popolate e più estese, che vanno da 84 cento per cento 93.

Mentre è vero che le persone comportarsi diversamente attraverso le città - In come usano i trasporti pubblici, se possiedono una macchina, e come spesso guidano le macchine Possiedono - quando guidano, abbiamo scoperto che un numero simile di auto in diverse città rientra nell'intervallo fornito da un veicolo elettrico a basso costo.

Ritorna sul miglioramento della tecnologia

Cosa succede se le batterie migliorano e consentono un raggio di guida più lungo allo stesso costo delle batterie agli ioni di litio della generazione attuale?

L'agenzia di ricerca federale ARPA-E ha fissato un obiettivo per le batterie per immagazzinare circa due volte più energia in peso rispetto alle batterie di oggi nei veicoli elettrici. Se si raggiunge questo obiettivo tecnico, stimiamo che la stima potenziale dell'adozione giornaliera di 87 percentuali salga al 98% e il potenziale di sostituzione della benzina salirà dal 61% al 88%. Si prevede che 2017 Chevy Bolt e 2018 Tesla Model 3 realizzeranno aumenti del potenziale sostanzialmente simili a un costo maggiore rispetto all'odierna Nissan Leaf, sebbene questi costi siano ancora vicini al costo medio delle nuove auto. La Tesla Model S viaggia ancora più lontano ma costa molto di più.

Anche con sostanziali miglioramenti della batteria, tuttavia, saranno necessari altri tipi di tecnologie powertrain per coprire quei giorni con il più alto consumo di energia. Questa necessità può persistere per qualche tempo, anche con l'infrastruttura di ricarica estesa, a causa di un piccolo numero di giorni di energia molto alta.

Il risultato dei limiti di intervallo

Affinché le persone possano superare l'ansia da portata e sentirsi a proprio agio nell'acquistare un veicolo elettrico, devono sapere che i loro bisogni saranno soddisfatti in tutti i giorni, compresi i giorni di alta energia. Prevedere quando ciò avverrà - e in anticipo quando si acquista un veicolo per quanti giorni ci sarà - è qualcosa per cui il nostro modello è adatto.

Il nostro modello può, con un input limitato su distanza di viaggio, tempo e posizione, prevedere la probabilità di superare il raggio d'azione dell'auto e indicare i giorni in cui i conducenti devono rivolgersi ad altre auto a lungo raggio, ad esempio con le case o anche all'interno delle comunità e attraverso programmi di car-sharing commerciale. I risultati hanno anche messo in luce la quantità di automobili a lungo raggio che sarebbero necessarie a livello di popolazione, una lacuna da colmare con l'innovazione del settore privato e con la politica nazionale e locale.

Un finanziamento ragionevole per contribuire a distribuire i costi iniziali della vita dell'auto e aumentare le opportunità di ricarica, anche se solo una volta al giorno, incoraggerebbe anche l'adozione di EV.

In tutto, la nostra analisi mostra che gli attuali veicoli elettrici sono in grado di soddisfare la maggior parte delle esigenze di guida quotidiane negli Stati Uniti. Un migliore accesso a trasporti condivisi a lungo raggio, oltre a batterie e automobili ulteriormente avanzate e all'elettricità decarbonizzata, fornisce un percorso per raggiungere un veicolo personale largamente decarbonizzato flotta.

Circa l'autore

Jessika E. Trancik, Assistant Professor of Engineering Systems, MIT

Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation. Leggi il articolo originale.

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