Сюда входят первоначальные затраты на транспортное средство, расходы на бензин, затраты на электроэнергию и стоимость замены аккумуляторов электромобилей.Батареи обычно рассчитаны на 100 000 миль и 8 лет автономной работы, а автомобили обычно служат вдвое дольше.В этом случае владелец, скорее всего, приобретет запасной аккумулятор в течение всего срока службы автомобиля, что может оказаться очень дорогостоящим.
Стоимость мили для разных классов автомобилей по данным NREL
Читатели, возможно, видели сообщения о том, что электромобили стоят дешевле, чем бензиновые автомобили;однако они обычно основывались на «исследованиях», в которых «забыли» включить стоимость замены батареи.Профессиональным экономистам EIA и NREL рекомендуется избегать личных предубеждений, поскольку это снижает точность.Их работа — предсказать, что произойдет, а не то, что они хотят, чтобы произошло.
Сменные аккумуляторы снижают стоимость электромобилей за счет:
· Большинство автомобилей проезжают менее 45 миль в день.Затем в течение многих дней они могут использовать недорогую батарею с малым запасом хода (скажем, 100 миль) и заряжать ее в течение ночи.В дальних поездках они могли бы использовать более дорогие и долговечные батареи или чаще заменять их.
· Нынешние владельцы электромобилей могут заменить аккумуляторы после падения емкости на 20–35%.Однако сменные батареи служат дольше, поскольку с возрастом они становятся доступными в виде батарей меньшей емкости.Водители не увидят разницы между новой батареей емкостью 150 кВтч и старой батареей емкостью 300 кВтч, которая изношена на 50%.Оба будут отображаться в системе как 150 кВтч.Когда батареи служат в два раза дольше, они стоят в два раза дешевле.
Станции быстрой зарядки рискуют потерять деньги
Когда вы видите станцию быстрой зарядки, какой процент времени она используется?Во многих случаях не так уж и много.Это связано с неудобством и дороговизной зарядки, простотой зарядки в домашних условиях и недостаточным количеством электромобилей.А низкая загрузка часто приводит к тому, что затраты на платформу превышают доход от платформы.Когда это происходит, станции могут использовать государственные средства или инвестиционные фонды для покрытия убытков;однако эти «средства правовой защиты» не являются устойчивыми.Электростанции являются дорогостоящими из-за высокой стоимости оборудования для быстрой зарядки и высоких затрат на электрообслуживание.Например, для зарядки аккумулятора емкостью 50 кВтч за 20 минут требуется 150 кВт мощности сети (150 кВт × [20 ÷ 60]).Такое же количество электроэнергии потребляют 120 домов, а сетевое оборудование, поддерживающее это потребление, стоит дорого (средний дом в США потребляет 1,2 кВт).
По этой причине многие станции быстрой зарядки не имеют доступа к большому количеству сетей, а это означает, что они не могут одновременно заряжать несколько автомобилей.Это приводит к следующему каскаду событий: более медленная зарядка, более низкая удовлетворенность клиентов, более низкая загрузка станций, более высокие затраты на одного клиента, более низкие прибыли станций и, в конечном итоге, меньшее количество потенциальных владельцев станций.
В городе, где много электромобилей и в основном есть уличные парковки, более вероятно, что быстрая зарядка станет более экономичной.Альтернативно, станции быстрой зарядки в сельской или пригородной местности часто рискуют потерять деньги.
Сменные аккумуляторы снижают риск экономической целесообразности станций быстрой зарядки по следующим причинам:
· Аккумуляторы в подземных обменных пунктах можно заряжать медленнее, что снижает требуемую мощность и снижает затраты на зарядное оборудование.
Батареи в обменной комнате могут потреблять электроэнергию ночью или когда возобновляемые источники насыщены и затраты на электроэнергию низкие.
Редкоземельные материалы рискуют стать более редкими и дорогими
К 2021 году во всем мире будет произведено около 7 миллионов электромобилей.Если производство увеличить в 12 раз и эксплуатировать в течение 18 лет, электромобили смогут заменить 1,5 миллиарда газовых автомобилей во всем мире и декарбонизировать транспорт (7 миллионов × 18 лет × 12).Однако в электромобилях обычно используются редкие литий, кобальт и никель, и неясно, что произойдет с ценами на эти материалы, если потребление резко увеличится.
Цены на аккумуляторы для электромобилей обычно падают из года в год.Однако в 2022 году этого не произошло из-за нехватки материалов.К сожалению, редкоземельные материалы, вероятно, станут все более редкими, что приведет к росту цен на аккумуляторы.
Сменные батареи уменьшают зависимость от редкоземельных материалов, поскольку им легче работать с технологиями более низкого диапазона, в которых используется меньше редкоземельных материалов (например, в батареях LFP не используется кобальт).
Ожидание зарядки иногда неудобно
Сменные батареи сокращают время дозаправки, поскольку замена осуществляется быстро.
Водители иногда беспокоятся о запасе хода и зарядке.
Заменить будет легко, если в системе много сменных камер и много запасных батарей.
CO2 выделяется при сжигании природного газа для выработки электроэнергии.
Сети часто питаются от нескольких источников.Например, в любой момент времени город может получать 20 процентов электроэнергии от атомной энергетики, 3 процента от солнечной энергии, 7 процентов от ветра и 70 процентов от электростанций, работающих на природном газе.Солнечные электростанции генерируют электроэнергию, когда светит солнце, ветряные электростанции генерируют электроэнергию, когда ветрено, а другие источники, как правило, работают менее прерывисто.
Когда человек заряжает электромобиль, по крайней мере один источник питанияна сетке увеличивает выходную мощность.Зачастую в проекте участвует только один человек по разным соображениям, например, из-за стоимости.Кроме того, производительность солнечной фермы вряд ли изменится, поскольку она заходит под воздействием солнца и ее энергия обычно уже израсходована.В качестве альтернативы, если солнечная ферма «насыщена» (т. е. выбрасывает «зеленую» энергию, потому что ее слишком много), она может увеличить ее выработку, а не выбрасывать ее.Люди могут заряжать электромобили, не выделяя при этом CO2.
Сменные батареи сокращают выбросы CO2 при производстве электроэнергии, поскольку батареи можно заряжать, когда возобновляемые источники энергии исчерпаны.
CO2 выделяется при добыче редкоземельных материалов и производстве батарей.
Сменные батареи сокращают выбросы CO2 при производстве батарей, поскольку можно использовать батареи меньшего размера, в которых используется меньше редкоземельных материалов.
Транспорт — проблема на 30 триллионов долларов
В мире насчитывается около 1,5 миллиардов газовых автомобилей, и если их заменить электромобилями, каждый будет стоить 20 000 долларов, а общая стоимость составит 30 триллионов долларов (1,5 миллиарда × 20 000 долларов).Затраты на НИОКР были бы оправданы, если бы, например, они были сокращены на 10% за счет дополнительных НИОКР на сотни миллиардов долларов.Нам нужно рассматривать транспорт как проблему стоимостью 30 триллионов долларов и действовать соответствующим образом – другими словами, больше НИОКР.Однако как НИОКР могут снизить стоимость сменных батарей?Мы могли бы начать с изучения машин, которые автоматически устанавливают подземную инфраструктуру.
в заключение
Чтобы продвинуть вперед сменные батареи, правительства или фонды могли бы профинансировать разработку следующих стандартизированных систем:
· Электромеханическая сменная аккумуляторная система электромобиля
· Система связи между аккумулятором электромобиля и зарядкоймеханизм
· Система связи между автомобилем и станцией замены аккумуляторов
· Система связи между электросетью и панелью дисплея автомобиля.
· Пользовательский интерфейс смартфона и интерфейс платежной системы
· Механизмы смены, хранения и зарядки разных размеров
Разработка полной системы до прототипа может стоить десятки миллионов долларов;однако глобальное развертывание может стоить миллиарды долларов.
Время публикации: 16 декабря 2022 г.