Изследване: Електрическите автомобили не са по-енергийно ефективни
Автор: obektivno.bg
Ново американско проучване ревизира дали са правилни изказванията, че електрическите коли би трябвало да заменят колите с мотори с вътрешно горене, с цел да се понижат въглеродните излъчвания. Изчисленията демонстрират, че целият развой на произвеждане на електрически автомобили генерира повече въглеродни излъчвания и те не са по-енергийно ефикасни, твърди изследване на Goehring & Rozencwajg. Те ползват следните калкулации:
„ Нашето проучване демонстрира, че електрическите автомобили ще се борят да се наложат на пазара макар големите дотации и възходящата опасност от възбрана на моторите с вътрешно горене (ДВГ). След деликатно изследване на историята на енергетиката към момента не сме намерили образец, при който нова технология с по-ниска енергийна успеваемост да е заменила съществуваща, по-ефективна. Въпреки изказванията за противоположното, нашето проучване демонстрира, че електрическите автомобили са по-малко енергийно ефикасни от колите с мотори с вътрешно горене. В резултат на това те няма да съумеят да се наложат всеобщо на пазара.
Твърдението ни е спорно; множеството специалисти упорстват, че електрическите автомобили са доста по-ефективни. Вярваме, че колите с мотори с вътрешно горене (ДВГ) са спечелилият, откакто се вземат поради енергийните разноски както за батерията, по този начин и за възобновимата сила, нужна за производството на „ безвъглеродни “ електрически автомобили.
Въпреки че държавните управления могат да насърчат електрическите автомобили посредством дотации или забрани за ДВГ, тези ограничения евентуално ще се провалят, защото потребителите в последна сметка ще откажат да одобряват нова технология, която има по-ниска енергийна успеваемост. Добри образци за това са решенията на Ford и Hertz фрапантно да понижат своите начинания за произвеждане на електрически коли поради по-ниския от предстоящото интерес на потребителите.
Намаляването на въглеродните излъчвания е от главно значение за електрическите транспортни средства. Защитниците настояват, че замяната на изкопаемите горива с източници на зелена сила е от значително значение за ограничение на световното стопляне. Не сме съгласни. Замяната на ДВГ с електрически транспортни средства ще усили значително въглеродните излъчвания и може да утежни казуса.
Производството на електрическо транспортно средство употребява доста повече сила от ДВГ. По-голямата част от тази спомагателна сила се изразходва за рандеман на материали и произвеждане на гигантска литиево-йонна батерия на електрическия автомобил. Минните компании употребяват енергоемки камиони, трошачки и мелници, с цел да извличат никела, кобалта, лития и медта на всяка батерия. Производственият развой също употребява големи количества сила. Много анализатори с неспокойствие акцентират икономиите на въглерод от изместените изкопаеми горива, без съответно да регистрират увеличеното ползване на сила за произвеждане на акумулатори. След като тези корекции бъдат направени, множеството, в случай че не цялото „ въглеродно “ преимущество на електрическите автомобили изчезва.
Ако нашите модели са верни, електрическите автомобили ще се провалят на два фронта: те са по-малко енергийно ефикасни от ДВГ, които се пробват да заменят, и тяхното приемане няма да направи доста за намаляване на въглеродните излъчвания.
Опитът в Норвегия
Политиците постоянно акцентират Норвегия като най-хубавия образец на триумфа на електрическите автомобили. Благодарение на големите дотации, електрическите автомобили съставляват 80% от всички продажби на нови коли в Норвегия през 2022 година и сега съставляват 20% от общия авто парк. Политиците се надяват, че всички развити страни в последна сметка ще възприемат модела на Норвегия. Въпреки това, при по-внимателно вглеждане, опитът на Норвегия може да се преглежда повече като предизвестие за минусите на електрическите транспортни средства, в сравнение с отбрана за тяхното приемане.
Първият проблем е финансов
Норвежкото държавно управление предлага на потребителите големи дотации за закупуване на електрически автомобил. Новите транспортни средства са освободени от обременяващи налози и 25% Данък добавена стойност. Средно огромен нов автомобил с мотор с вътрешно горене ще бъде обложен с 27 000 $ разнообразни данъци; за електрически електрически автомобил няма да се заплати нищо. На последващо място, Норвегия освобождава електрическите автомобили от всевъзможни пътни или фериботни такси и им разрешава да употребяват бус ленти, предлага гратис паркиране и таксуване в общинските региони и обезпечава „ права за таксуване “ в жилищни здания. Въпреки че Норвегия анулира някои от тези оперативни дотации от 2017 година, за жителите на Осло може да се чака тези изгоди да възлизат на 8 000 $ годишно.
Норвегия е една от най-богатите страни в света, с Брутният вътрешен продукт на глава от популацията от 106 000 $ през 2022 година. Въпреки впечатляващото си благосъстояние, държавното управление към момента би трябвало да подтиква финансово своите жители да купуват електрически автомобили.
Ползите стартират да оказват своето въздействие върху финансите на Норвегия. С близо 4 милиарда $ годишно Норвегия харчи толкоз за дотации за електрически автомобили, колкото и за обща поддръжка на автомагистрали и социална инфраструктура. Програмата също по този начин повдигна обилни въпроси към равенството в Норвегия. Субсидиите за електрически автомобили облагодетелстват жителите с високи приходи, които се възползват от безплатните пътни такси, паркирането и таксуването и заобикалят тежкия налог върху по-големите първокласни транспортни средства. Няколко политически групи с популистки уклон в Норвегия трансфораха по този начин наречените „ елитарни “ дотации за електрически автомобили във фокусна точка на своята платформа.
На фона на възходящия надзор държавното управление интензивно се стреми да понижи няколко дотации. Общинският паркинг към този момент не е безвъзмезден, а пасажерите (макар и не самите транспортни средства) подлежат на избрани тол такси. Правителството също по този начин вкара непълен налог върху покупките на нови електрически автомобили. Поддръжниците предизвестиха, че всяко връщане на дотациите сигурно ще навреди на проникването на електрически автомобили и оферират Швеция като проблем, където през 2022 година премахването на няколко дотации докара до 20% спад в продажбите на електрически транспортни средства.
По-важното е, че електрическите автомобили в Норвегия не са повлияли на търсенето на изкопаеми горива или на въглеродните излъчвания, както се очакваше. Въпреки че търсенето на нефт и въглеродните излъчвания са намалели с 15% от 2010 година насам, по-голямата част от това не е обвързвано с продажбите на електрически автомобили. През интервала общото търсене на нефт е спаднало единствено с 34 000 барела дневно, като бензинът и дизелът съставляват едвам 10% от спада. По-голямата част от спада идва от търсенето на отопление, осветяване и нефтохимикали, което съгласно нас се е сринало с повече от една трета. Въпреки че 20% от всички транспортни средства по пътищата в този момент са електрически, търсенето на бензин и дизел в Норвегия е спаднало единствено с 4%.
Нашите данни демонстрират, че норвежците не са склонни да се откажат от своите транспортни средства с ДВГ даже след закупуване на електрически автомобил. Ние изчисляваме, че две трети от семействата на електрически автомобили в Норвегия имат най-малко едно транспортно средство с ДВГ. От 2010 година до 2022 година Норвегия добави 550 000 електрическия автомобил, само че броят на транспортните средства с ДВГ на пътя, вместо да понижава, се усили с 32 630. Докато популацията е повишено с 11%, общият брой на леките коли е повишен с 25%. Когато едно домакинство с електрически автомобил избира да избегне пътна или фериботна такса, да има достъп до безвъзмезден паркинг или зареждане, или да избегне тапите посредством потребление на бус ленти, те употребяват своя електрически автомобил. Когато обаче посещават планината, те употребяват своя автомобил с мотор с вътрешно горене. Въздействието е толкоз значително, че бранителите лобират за финансирана от държавното управление стратегия за бракуване на колите с мотори с вътрешно горене – друга завоалирана дотация за електрическите автомобили.
Не е изненадващо, че търсенето на електрическа енергия набъбна, защото Норвегия мина от изкопаеми горива към електричество за превоз, отопление и осветяване. От 2010 година насам търсенето на електрическа енергия в Норвегия е повишено с впечатляващите 20%. Общото първично търсене на всички форми на сила се е нараснало с 5%. Данните демонстрират, че мсовото прекосяване към електрически автомобили не е асъдействало доста за понижаване на общото ползване на сила, макар изказванията, че те са доста по-ефективни.
Преминаването от изкопаеми горива към електричество е понижило въглеродния диоксид в Норвегия с впечатляващите 16%, достижение, възхвалявано в пресата. Далеч по-малко обсъждано обаче е по какъв начин Съединени американски щати са понижили излъчванията си с 16% за същия интервал, като са минали от въглища към природен газ при производството на електрическа енергия.
Използването на Норвегия като модел за понижаване на CO2 би било неточност. Много повече от всяка друга страна в света, Норвегия се възползва от големия си хидроложки капацитет, който генерира съвсем 92% от цялата електрическа енергия без въглерод. Следователно, прекосяването от изкопаеми горива към електричество доста ще повлияе на въглеродните излъчвания на Норвегия повече от където и да било другаде на Земята.
Освен това Норвегия внася всички локални електрически автомобили. Както обсъдихме към този момент, производството на електрически автомобили е необикновено енергоемко, основно за произвеждане на батерията. В случая с Норвегия нито един от тези спомагателни енергийни източници не е отразен в данните за вътрешното им търсене. Китай създава множеството литиево-йонни акумулатори и 80% от всички електрически автомобили. Въглищата съставляват 60% от общото им енергийно доставяне.
Ние изчисляваме, че междинният електрически автомобил употребява 60 MWh за произвеждане, от които батерията съставлява половината. Следователно производството на 579 000 електрическия автомобил в Норвегия (всички електрически автомобили по пътищата през днешния ден в Норвегия) изисква 35 twh, което се равнява на 25% от общото годишно търсене на електрическа енергия в Норвегия. Като се има поради, че Китай отделя 600 грама CO2 на киловатчас (Китай е мястото, където се създават съвсем всички акумулатори за електрически автомобили на Норевгия), изчисляваме, че автопаркът на Норвегия ще отделя 21 милиона метрически тона CO2. Потреблението на бензин и дизел в Норвегия е спаднало с оскъдните 3200 барела дневно или 50 милиона метрически галона годишно. Ако приемем 9 кг CO2 на галон бензин или дизел, целият автопарк на Норвегия от електрически автомобили понижава единствено с 450 000 тона въглеродният диоксид годишно, спрямо излъчванията от 21 мм тона. С други думи, ще са нужни четиридесет и пет години икономии на CO2 от понижения разход на бензин и дизел, с цел да се компенсират първичните излъчвания от производството на транспортните средства.
Тъй като батерията на електрическите автомобили има потребен живот от единствено 10 до петнадесет години, е ясно, че въвеждането на електрически автомобили в Норвегия е нараснало фрапантно общите излъчвания на CO2 през целия витален цикъл. Невероятно, само че това е правилно, макар че Норвегия има най-ниската въглеродна водноелектрическа сила в света. Дори в случай че Китай реализира прекомерно амбициозните си цели за вятърна, слънчева и нуклеарна сила до 2035 година, ние изчисляваме, че въглеродната „ възвръщаемост “ към момента ще надвиши двадесет години. Реалистично видяно, единственият метод за електрическите автомобили да понижат въглеродните излъчвания през целия витален цикъл би бил с необятно публикувано прекосяване към безвъглеродна сила в производството на електрически автомобили. Повечето бранители на електрическите автомобили се надяват, че възобновимата сила ще бъде решението. За страдание, ние не имаме вяра, че това ще се окаже осъществимо заради тяхната по-ниска енергийна успеваемост.
Вместо да служи като модел, програмата на Норвегия би трябвало да предизвести за непредвидените последствия от широкомащабната приложимост на електрически автомобили, изключително когато потребителите купуват електрически автомобил в допълнение към автомобил с мотор с вътрешно горене.
Електромобили против коли с ДВГ: съпоставяне
Безброй публикации настояват, че електрическите автомобили са доста по-енергийно ефикасни от транспортните средства с ДВГ. Освен това тези създатели настояват, че електрическите автомобили ще бъдат по-ефективни и по-безвъглеродни, откакто възобновимите енергийни източници заменят въглищата и природния газ. Нашият разбор, неизвестен и спорен, допуска противоположното.
Повечето публикации дефинират електрическите автомобили като по-енергийно ефикасни сред два и три пъти от ДВГ, които заменят.
Основата за това изказване е, че моторите с вътрешно горене са единствено 40% ефикасни и че близо 60% от силата, съдържаща се в бензина или дизеловото гориво, се „ губи “ – основно под формата на топлота и търкане. От друга страна, електрическият мотор трансферира близо 90% от електрическата си сила непосредствено към колелата. Разликата кара мнозина неправилно да заключат, че електрическият автомобил е съвсем три пъти по-ефективен от автомобила на бензин или дизел.
Този общ мотив е фундаментално неправилен по три аргументи.
Първо, той не съумява да улови силата, нужна за изработката на батерията;Второ, не прави разлика сред топлинна и електрическа енергия;Трето, не регистрира ниската енергийна успеваемост на възобновимата сила.Електромобилът употребява 32 kWh електрическа енергия на 100 изминати благи. Междувременно батерията на автомобила изразходва невероятните 24 MWh за производството си. Ако приемем потребен живот от 120 000 благи, батерията употребява 20 kWh на 100 изминати благи, две трети колкото са самото непосредствено електричество. Повечето анализатори не съумяват да включат тази огромна енергийна тежест, когато акцентират превъзходната успеваемост на електрическия автомобил.
На последващо място, множеството причини за успеваемост не съумяват да разграничат топлинната и електрическата сила.
Докато множеството от нас знаят, че силата е взаимозаменяема, няколко разнообразни форми на сила имат друга степен на полза. Колкото по-ентропичен е един енергиен източник, толкоз по-малко потребна работа може да извърши. Изгарянето на горива от всевъзможен тип постоянно има висока ентропия. Електричеството, въпреки това, със своя спретнат низ от движещи се електрони, има извънредно ниска ентропия. Преминаването от топлинна към електрическа сила постоянно вкарва предсказуема неефективност, учредена на главните закони на термодинамиката.
Когато специалистите настояват, че електрическият автомобил е три пъти по-ефективен, те не съумяват да създадат това разграничаване. В мотора с вътрешно горене бензинът (висока ентропия) се преобразува в сила за придвижване напред с почти 40% успеваемост. Електричеството (ниска ентропия) задвижва мотор с почти 90% успеваемост в електрическо транспортно средство. Електричеството обаче не съществува в природата, а вместо това би трябвало да се генерира. Изгарянето на природен газ (висока ентропия) за генериране на електрическа енергия (ниска ентропия) е единствено 40-50% дейно. Електромобилът по своята същина не е по-ефективен; Вместо това неефективното „ надграждане “ от топлинна към електрическа сила се случва отвън сцената и комфортно се пропуща от множеството анализатори.
И най-после, множеството причини за успеваемост не регистрират производството на сила преди всичко.
Например, както видяхме с Норвегия, единственият метод за понижаване на въглеродните излъчвания в автомобилостроенето е посредством прекосяване към възобновима сила както за производството, по този начин и за зареждането на транспортното средство. За страдание, възобновимата сила е непостижимо неефективна. Това може да е изненадващо. В края на краищата, нито вятърът, нито слънчевата „ изгарят “ гориво и по този начин не са подложени на неефективността на прекосяването от топлинна към електрическа сила, разисквана по-рано. Въпреки това, вятърът и слънцето страдат от необикновено ниска енергийна компактност (помислете за топлината от газова печка в съпоставяне със сковаващия бриз). За да уловят потребни количества сила, ветрогенераторите би трябвало да са високи 300 м, а слънчевите паркове би трябвало да се разпрострат на хиляди декари. Тези огромни съоръжения изискват първични материали като стомана, цимент, мед, сребро и полисилиций. Тези материали, от своя страна, употребяват големи количества сила както за рандеман, по този начин и за самия развой. За съпоставяне, добивът на петрол и газ е високоефективен.
Ние учим общата сила, нужна за производството на разнообразни форми на сила, индикатор, прочут като енергийна възвръщаемост на вложенията (EROI). Докато една единица вложена сила може да генерира петдесет единици (топлинна) сила през целия живот на индустриален петролен бунар, тя ще генерира единствено 10 единици (електрическа) сила с вятър или по-малко от шест от безоблачен панел. Твърдението, че електрическият автомобил с възобновима сила е ефикасен, тъй като моторът му работи на 90%, не регистрира неприятната успеваемост нагоре по веригата.
Вместо това предприехме напълно друг метод при изчисляването на автомобилната успеваемост: за 100 kWh топлинна сила какъв брой надалеч може да се чака да пътува автомобил с ДВГ спрямо електрически автомобил. Ние избираме тази методология, защото тя се привежда в сходство с нашето схващане за „ успеваемост “: какъв брой можем да извлечем от една единица сила. Използвайки този метод, надпреварата печели автомобилът с ДВГ.
Ефективният ДВГ може да чака да реализира 37 благи на галон бензин или 98 kWh топлинна сила на 100 благи. Компонентите на транспортното средство изискват 20 MWh или 15 kWh на 100 благи, когато се амортизират за потребен живот от 170 000 благи – съгласно Argon Labs. ДВГ може да чака да употребява 112 kWh на 100 благи, от които 90% съставляват топлинна сила под формата на бензин. Извличането на масло се възползва от доста висок EROI от 60: 1 в кладенеца. С други думи, 60 единици топлинна сила, под формата на недопечен нефт, излиза от кладенеца за всяка вложена единица сила. Транспортирането и рафинирането употребяват почти 15% от силата, съдържаща се в суровината, намалявайки EROI до 50. За да бъдем консервативни, ние одобряваме краен EROI от 45. Следователно, вложението на 1 kWh топлинна сила ще сътвори 45 kWh топлинна сила, задвижвайки автомобил с ДВГ на 41 благи.
Съвременният електрически автомобил употребява 32 kWh директна електрическа сила на 100 благи. Батерията изисква спомагателни 24 MWh, което за потребния живот на автомобила от 120 000 благи се равнява на 20 kWh на 100 благи. Останалите съставни елементи на транспортното средство изразходват 27 kWh на 100 благи. Електромобилът може да чака да употребява 80 kWh на 100 благи, от които 95% е електричество.
Ако приемем, че електрическата енергия се генерира в електроцентрала, работеща с природен газ, енергийната възвръщаемост на вложенията е почти 25, откакто се вземат поради загубите по преносната мрежа. Започвайки още веднъж с 1 kWh топлинна сила, бихме очаквали да генерираме 25 kWh електрическа енергия. Следователно електрическият автомобил ще пътува 32 благи – 20% по-малко от автомобилът с мотор с вътрешно горене. Ако електричеството се генерира благодарение на примес от вятърна и слънчева сила, енергийната възвръщаемост може да бъде 13. Следователно, 1 kWh сила ще генерира единствено 13 kWh електрическа енергия, задвижвайки електрическия автомобил единствено на 16 благи – над 60% по-малко от автомобила с ДВГ.
Докато държавните управления могат да се опитат да принудят водачите да купуват електрически автомобили или даже да забранят изцяло ДВГ, тези политики в последна сметка ще се провалят, защото потребителите упорстват да запазят по-ефективните си транспортни средства. Нов пробив в батериите би оказал помощ да се създадат електрическите автомобили по-енергийно ефикасни и ние учим пространството доста деликатно. Въпреки това не можем да идентифицираме никаква технология на батерията, която би трансформирала значително този разбор. Дотогава чакаме колите с мотори с вътрешно горене да продължат да преобладават пред електрическите коли. “
Инфо: obektivno.bg
