General Motors đang phát triển hoàn toàn bằng điện 2017 Chevrolet Bolt, được thiết kế để có một phạm vi lái xe khoảng 200 dặm. Động cơ chungGeneral Motors đang phát triển hoàn toàn bằng điện 2017 Chevrolet Bolt, được thiết kế để có một phạm vi lái xe khoảng 200 dặm. Động cơ chung

Giao thông vận tải điện là một trong những cách hứa hẹn nhất để cắt giảm đáng kể khí thải nhà kính từ các phương tiện, nhưng cái gọi là lo lắng phạm vi - mối lo ngại về việc bị mắc kẹt trong ắc quy xe hơi - vẫn là rào cản đối với việc sử dụng xe điện. Là lo lắng phạm vi được biện minh cho xe ô tô hiện tại và cơ sở hạ tầng tính phí?

Đó là một câu hỏi nhóm nghiên cứu của tôi và tôi đã giải quyết trong một bài báo được xuất bản trong Năng lượng thiên nhiên, bằng cách xem xét kỹ vấn đề này với một mô hình mới.

Cụ thể chúng tôi đã hỏi: khi nhìn xuống khu vực địa lý của Hoa Kỳ từ góc nhìn của một con chim, có bao nhiêu phương tiện cá nhân trên đường hàng ngày có thể được thay thế bằng một chiếc xe điện pin giá rẻ, ngay cả khi không có sạc ban ngày? Phân tích của chúng tôi là, theo hiểu biết của chúng tôi, nghiên cứu mở rộng nhất nhưng chi tiết nhất cho đến nay về cách thức công nghệ xe điện cải tiến hiện tại và tương lai đo lường hành vi tiêu thụ năng lượng của mọi người.

Chúng tôi thấy rằng gần như 90 phần trăm phương tiện trên đường có thể được thay thế bằng một chiếc xe điện giá rẻ có sẵn trên thị trường hiện nay. Hơn nữa, con số này tương tự đáng chú ý trên các thành phố rất khác nhau, từ New York đến Houston đến Los Angeles. Đó là, có một tiềm năng cao để điện khí hóa ô tô ở cả các thành phố dày đặc và ngày càng đông đúc ở Hoa Kỳ.


đồ họa đăng ký nội tâm


Tuy nhiên, để nhận ra tiềm năng này, nhu cầu của những người điều khiển xe điện tương lai phải được đáp ứng trong tất cả các ngày, ngay cả những người có năng lượng cao, chẳng hạn như những ngày cần di chuyển đường dài.

Hai sáng kiến ​​quan trọng có thể cho phép điều này. Đầu tiên là dự đoán những ngày mà các tài xế có khả năng vượt quá phạm vi của chiếc xe, mà mô hình của chúng tôi được thiết kế để làm. Và thứ hai là đổi mới thể chế hoặc mô hình kinh doanh để cung cấp các phương tiện tầm xa thay thế vào những ngày năng lượng cao. Ví dụ, những chiếc xe thông thường và cuối cùng là các lựa chọn thay thế tầm xa, carbon thấp, có thể xuất hiện ở cửa của người dùng chỉ bằng một nút bấm. Nhu cầu này có thể kéo dài trong một thời gian ngay cả khi công nghệ pin được cải thiện và cơ sở hạ tầng sạc được mở rộng.

Phạm vi xe không phải là một con số

phạm vi một chiếc xe điện của thường nghĩ về một số cố định, nhưng đối với số dặm bao phủ trên một thay đổi lần sạc với các yếu tố bao gồm tốc độ lái xe và phong cách, và nhiệt độ ngoài trời. Để hiểu phạm vi của một chiếc xe hơi chúng ta cần nhìn xa hơn chính chiếc xe để biết cách cư xử của mọi người.

Trong bốn năm qua trong nhóm nghiên cứu của tôi, chúng tôi đã xây dựng một mô hình (được gọi là 'TripEnergy') về hành vi lái xe từng giây của mọi người trên khắp Hoa Kỳ, cách họ có thể sử dụng hệ thống sưởi và làm mát trong họ xe hơi, và các phương tiện điện và thông thường khác nhau sẽ tiêu thụ năng lượng như thế nào nếu lái theo cách này.

Cách tiếp cận này cho chúng ta một quan điểm xác suất của phạm vi xe điện. Ví dụ, đối với Nissan Leaf, chúng tôi thấy rằng 74 dặm là phạm vi trung bình - dựa trên các mẫu xe, một nửa trong số những chiếc xe trên đường ở Mỹ sẽ có thể đi du lịch này đến nay, và một nửa sẽ không được. (Một chiếc Ford Focus điện hoạt động tương tự.) Có một phân phối trong phạm vi này, điều này cho thấy hiệu suất thực tế có thể thay đổi rộng rãi như thế nào. Ví dụ, chúng tôi ước tính rằng năm phần trăm của các chuyến đi dặm 58 không thể được chi trả cho một khoản phí và năm phần trăm của các chuyến đi dặm 90 có thể.

Đánh giá công nghệ xe điện chống lại hành vi lái xe

Với mô hình TripEnergy trong tay, chúng tôi đã hỏi có bao nhiêu chiếc xe trên đường có thể được thay thế bằng một chiếc xe điện giá rẻ hiện có. Chúng tôi đã xem xét một trường hợp tài xế chỉ có thể sạc một lần mỗi ngày, ví dụ như ở nhà qua đêm. Điều này cho phép chúng tôi nghiên cứu một tình huống chỉ cần thay đổi hạn chế đối với cơ sở hạ tầng thu phí công cộng hiện có và ô tô có thể sử dụng các nhà máy điện nếu không sẽ ngồi yên qua đêm.

Chúng tôi thấy rằng, dựa trên cách mọi người lái xe trên khắp Hoa Kỳ, 87 phần trăm ô tô trong một ngày trung bình có thể được thay thế bằng một chiếc xe điện giá rẻ thế hệ hiện tại, chỉ với một lần sạc mỗi ngày. Điều này dựa trên hành vi lái xe của hàng triệu người trên khắp Hoa Kỳ trên các thành phố và tầng lớp kinh tế xã hội khác nhau.

Chuyển đổi từ xe thông thường sang xe điện cho những chiếc xe đó sẽ cắt giảm lượng khí thải ước tính bằng phần trăm 30, ngay cả với hỗn hợp cung cấp nhiên liệu hóa thạch ngày nay. Tổng cộng, các chuyến đi được thực hiện bởi những chiếc xe này chiếm khoảng% phần trăm lượng xăng tiêu thụ ở Mỹ

Tiềm năng áp dụng hàng ngày lớn này tương tự đáng chú ý trên cả các thành phố dày đặc và ngày càng rộng lớn của Hoa Kỳ, từ 84 phần trăm để 93 phần trăm.

Trong khi đó là sự thật rằng mọi người cư xử khác nhau giữa các thành phố - Trong họ sử dụng phương tiện giao thông công cộng như thế nào, cho dù họ sở hữu một chiếc xe hơi, và làm thế nào họ thường lái xe họ sở hữu - khi họ lái xe, chúng tôi thấy rằng một số lượng xe tương tự ở các thành phố khác nhau nằm trong phạm vi được cung cấp bởi một chiếc xe điện giá rẻ.

Lợi nhuận của cải tiến công nghệ

Điều gì sẽ xảy ra nếu pin được cải thiện và cho phép phạm vi lái xe dài hơn với cùng chi phí như pin lithium ion thế hệ hiện tại?

Cơ quan nghiên cứu liên bang ARPA-E đã đặt mục tiêu để pin dự trữ năng lượng gấp khoảng hai lần trọng lượng so với pin ngày nay trong xe điện. Nếu đạt được mục tiêu kỹ thuật đó, chúng tôi ước tính rằng ước tính tiềm năng áp dụng hàng ngày của 87 phần trăm sẽ tăng lên phần trăm 98 và tiềm năng thay thế xăng sẽ tăng từ phần trăm 61 lên phần trăm 88. 2017 Chevy Bolt và 2018 Tesla Model 3 dự kiến ​​sẽ đạt được mức tăng tiềm năng tương tự với chi phí tăng so với Nissan Leaf ngày nay, mặc dù những chi phí này vẫn gần bằng chi phí trung bình của xe mới. Tesla Model S thậm chí còn đi xa hơn nhưng chi phí cao hơn đáng kể.

Tuy nhiên, ngay cả với những cải tiến đáng kể về pin, các loại công nghệ hệ thống truyền lực khác sẽ cần thiết để đáp ứng những ngày đó với mức tiêu thụ năng lượng cao nhất. Nhu cầu này có thể tồn tại trong một thời gian, ngay cả với cơ sở hạ tầng tính phí được mở rộng, do một số ít ngày rất năng lượng.

Ảnh chụp nhanh về các ràng buộc phạm vi

Để mọi người vượt qua nỗi lo lắng và cảm thấy thoải mái khi mua một chiếc xe điện, họ cần biết nhu cầu của họ sẽ được đáp ứng vào tất cả các ngày, kể cả những ngày năng lượng cao. Dự đoán khi nào điều này sẽ xảy ra - và trước khi mua một chiếc xe trong bao nhiêu ngày điều này sẽ xảy ra - là điều mà mô hình của chúng tôi rất phù hợp.

Mô hình của chúng tôi có thể, với đầu vào hạn chế về khoảng cách di chuyển, thời gian và địa điểm, dự đoán xác suất vượt quá phạm vi của xe và chỉ ra những ngày mà tài xế cần chuyển sang những chiếc xe khác, tầm xa hơn, ví dụ như với các hộ gia đình hoặc thậm chí trong cộng đồng và thông qua các chương trình chia sẻ xe thương mại. Kết quả cũng làm sáng tỏ số lượng xe ô tô tầm xa cần thiết ở cấp độ dân số, một khoảng trống cần được lấp đầy bởi sự đổi mới của khu vực tư nhân cũng như chính sách quốc gia và địa phương.

Tài chính hợp lý để giúp phân phối chi phí trả trước trong suốt vòng đời của xe và tăng cơ hội tính phí, ngay cả khi chỉ một lần mỗi ngày, cũng sẽ khuyến khích áp dụng EV.

Tóm lại, phân tích của chúng tôi cho thấy các phương tiện chạy điện hiện tại có thể đáp ứng hầu hết các nhu cầu lái xe hàng ngày ở Hoa Kỳ Cải thiện khả năng tiếp cận với phương tiện giao thông tầm xa, cùng với ắc quy và ô tô tiên tiến hơn và cung cấp điện khử cacbon hạm đội.

Giới thiệu về Tác giả

Jessika E. Trancik, Trợ lý Giáo sư Hệ thống Kỹ thuật, Viện Công nghệ Massachusetts

Bài viết này ban đầu được xuất bản vào Conversation. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan

at

phá vỡ

Cảm ơn đã ghé thăm Nội địa.com, ở đâu có 20,000 + những bài báo thay đổi cuộc sống quảng bá "Thái độ mới và những khả năng mới". Tất cả các bài viết được dịch sang Hơn 30 ngôn ngữ. Theo dõi đến Tạp chí Nội tâm, xuất bản hàng tuần và Cảm hứng hàng ngày của Marie T Russell. Tạp chí InsideSelf đã được xuất bản từ năm 1985.