Dazu gehören die Anschaffungskosten des Fahrzeugs, die Benzinkosten, die Stromkosten und die Kosten für den Austausch der Elektrofahrzeugbatterien.Batterien sind normalerweise für 100.000 Meilen und eine Reichweite von 8 Jahren ausgelegt, und Autos halten normalerweise doppelt so lange.Der Besitzer wird dann wahrscheinlich im Laufe der Lebensdauer des Fahrzeugs eine Ersatzbatterie kaufen, was sehr kostspielig sein kann.
Kosten pro Meile für verschiedene Fahrzeugklassen gemäß NREL
Leser haben möglicherweise Berichte gesehen, dass Elektrofahrzeuge weniger kosten als Benzinautos; Allerdings basierten diese meist auf „Studien“, in denen „vergessen“ wurde, die Kosten für den Batteriewechsel einzubeziehen.Professionelle Ökonomen bei EIA und NREL werden aufgefordert, persönliche Vorurteile zu vermeiden, da diese die Genauigkeit beeinträchtigen.Ihre Aufgabe ist es, vorherzusagen, was passieren wird, und nicht, was sie wollen.
Austauschbare Batterien senken die Kosten von Elektrofahrzeugen durch:
· Die meisten Autos fahren weniger als 45 Meilen pro Tag.Dann können sie an vielen Tagen eine kostengünstige Batterie mit geringer Reichweite (z. B. 100 Meilen) verwenden und diese über Nacht aufladen.Auf längeren Reisen könnten sie teurere, langlebigere Batterien verwenden oder diese häufiger austauschen.
· Aktuelle Besitzer von Elektrofahrzeugen können die Batterien nach einem Kapazitätsabfall von 20 bis 35 % austauschen.Allerdings halten austauschbare Akkus länger, da sie mit zunehmendem Alter als Akkus mit geringerer Kapazität erhältlich sind.Autofahrer werden den Unterschied zwischen einer neuen 150-kWh-Batterie und einer alten 300-kWh-Batterie, die um 50 % abgenutzt ist, nicht bemerken.Beide werden im System mit 150 kWh angezeigt.Wenn Batterien doppelt so lange halten, kosten Batterien doppelt so wenig.
Schnellladestationen laufen Gefahr, Geld zu verlieren
Wenn Sie eine Schnellladestation sehen, wie viel Prozent der Zeit ist sie in Betrieb? In vielen Fällen nicht viel.Dies ist auf die Unannehmlichkeiten und hohen Kosten des Aufladens, die einfache Aufladung zu Hause und die unzureichende Anzahl von Elektrofahrzeugen zurückzuführen.Und eine geringe Auslastung führt oft dazu, dass die Plattformkosten die Plattformeinnahmen übersteigen.In diesem Fall nutzen die Sender möglicherweise staatliche Mittel oder Investmentfonds, um Verluste zu decken. Allerdings sind diese „Abhilfemaßnahmen“ nicht nachhaltig.Kraftwerke sind aufgrund der hohen Kosten für Schnellladegeräte und der hohen Kosten für die Stromversorgung teuer.Beispielsweise sind 150 kW Netzstrom erforderlich, um eine 50-kWh-Batterie in 20 Minuten aufzuladen (150 kW × [20 ÷ 60]).Das entspricht der Menge an Strom, die 120 Haushalte verbrauchen, und die dafür erforderliche Netzausrüstung ist kostspielig (ein durchschnittlicher US-Haushalt verbraucht 1,2 kW).
Aus diesem Grund haben viele Schnellladestationen keinen Zugang zu vielen Netzen und können daher nicht mehrere Autos gleichzeitig schnellladen.Dies führt zu der folgenden Kaskade von Ereignissen: langsameres Laden, geringere Kundenzufriedenheit, geringere Stationsauslastung, höhere Kosten pro Kunde, geringere Stationsgewinne und letztendlich weniger potenzielle Stationsbesitzer.
In einer Stadt mit vielen Elektrofahrzeugen und überwiegend Parkplätzen auf der Straße ist es wahrscheinlicher, dass das Schnellladen wirtschaftlicher wird.Alternativ besteht bei Schnellladestationen in ländlichen oder vorstädtischen Gebieten oft die Gefahr, Geld zu verlieren.
Austauschbare Batterien verringern das Risiko für die Wirtschaftlichkeit von Schnellladestationen aus folgenden Gründen:
· Batterien in unterirdischen Wechselräumen können langsamer aufgeladen werden, wodurch die erforderliche Betriebsleistung reduziert und die Kosten für die Ladeausrüstung gesenkt werden.
Batterien im Wechselraum können nachts Strom beziehen oder wenn die erneuerbaren Energiequellen ausgelastet sind und die Stromkosten niedrig sind.
Seltenerdmaterialien laufen Gefahr, seltener und teurer zu werden
Bis 2021 werden weltweit rund 7 Millionen Elektrofahrzeuge produziert.Wenn die Produktion um das Zwölffache gesteigert und 18 Jahre lang betrieben wird, können Elektrofahrzeuge weltweit 1,5 Milliarden Gasfahrzeuge ersetzen und den Transport dekarbonisieren (7 Millionen × 18 Jahre × 12).Allerdings werden in Elektrofahrzeugen typischerweise seltenes Lithium, Kobalt und Nickel verwendet, und es ist unklar, was mit den Preisen dieser Materialien passieren würde, wenn der Verbrauch stark ansteigen würde.
Die Preise für Elektrofahrzeugbatterien fallen in der Regel von Jahr zu Jahr.Dies geschah jedoch im Jahr 2022 aufgrund von Materialknappheit nicht.Leider dürften Seltenerdmaterialien immer seltener werden, was zu höheren Batteriepreisen führen wird.
Austauschbare Batterien reduzieren die Abhängigkeit von seltenen Erden, da sie einfacher mit Technologien niedrigerer Reichweite arbeiten können, die weniger seltene Erden verwenden (Beispiel: LFP-Batterien verwenden kein Kobalt).
Das Warten auf den Ladevorgang ist manchmal unbequem
Austauschbare Batterien verkürzen die Auftankzeit, da der Austausch schnell erfolgt.
Autofahrer haben manchmal Bedenken hinsichtlich der Reichweite und des Ladevorgangs
Der Austausch ist einfach, wenn Sie viele Wechselkammern und viele Ersatzbatterien im System haben.
Bei der Verbrennung von Erdgas zur Stromerzeugung entsteht CO2
Netze werden oft von mehreren Quellen gespeist.Beispielsweise könnte eine Stadt jederzeit 20 Prozent ihres Stroms aus Kernkraft, 3 Prozent aus Solarenergie, 7 Prozent aus Windkraft und 70 Prozent aus Erdgaskraftwerken beziehen.Solarparks erzeugen Strom, wenn die Sonne scheint, Windparks erzeugen Strom, wenn es windig ist, und andere Quellen sind tendenziell weniger intermittierend.
Wenn eine Person ein Elektrofahrzeug auflädt, muss mindestens eine Stromquelle vorhanden seinam Netz erhöht die Leistung.Aus verschiedenen Gründen, beispielsweise aus Kostengründen, ist oft nur eine Person beteiligt.Außerdem ist es unwahrscheinlich, dass sich die Leistung eines Solarparks ändert, da er von der Sonne untergeht und sein Strom normalerweise bereits verbraucht wird.Alternativ dazu könnte ein Solarpark, wenn er „gesättigt“ ist (d. h. grünen Strom wegwirft, weil er zu viel hat), seine Leistung erhöhen, anstatt ihn wegzuwerfen.Menschen können Elektrofahrzeuge aufladen, ohne an der Quelle CO2 auszustoßen.
Austauschbare Batterien reduzieren den CO2-Ausstoß bei der Stromerzeugung, da die Batterien wieder aufgeladen werden können, wenn die erneuerbaren Energiequellen gesättigt sind.
Beim Abbau seltener Erden und bei der Herstellung von Batterien wird CO2 freigesetzt
Austauschbare Batterien reduzieren den CO2-Ausstoß bei der Batterieproduktion, da kleinere Batterien mit weniger Seltenerdmaterialien verwendet werden können.
Der Transport ist ein 30-Billionen-Dollar-Problem
Weltweit gibt es etwa 1,5 Milliarden Benzinfahrzeuge, und wenn sie durch Elektrofahrzeuge ersetzt würden, würde jedes 20.000 US-Dollar kosten, was Gesamtkosten von 30 Billionen US-Dollar (1,5 Milliarden × 20.000 US-Dollar) ergibt.Die F&E-Kosten wären gerechtfertigt, wenn sie beispielsweise durch Hunderte Milliarden Dollar an zusätzlicher F&E um 10 % gesenkt würden.Wir müssen den Transport als ein 30-Billionen-Dollar-Problem betrachten und entsprechend handeln – mit anderen Worten: mehr Forschung und Entwicklung.Doch wie kann Forschung und Entwicklung die Kosten für austauschbare Batterien senken? Wir könnten mit der Erforschung von Maschinen beginnen, die automatisch unterirdische Infrastruktur installieren.
abschließend
Um austauschbare Batterien voranzutreiben, könnten Regierungen oder Stiftungen die Entwicklung der folgenden standardisierten Systeme finanzieren:
· Elektromechanisches, austauschbares Batteriesystem für Elektrofahrzeuge
· Kommunikationssystem zwischen EV-Batterie und LadestationMechanismus
· Kommunikationssystem zwischen Fahrzeug und Batteriewechselstation
· Kommunikationssystem zwischen Stromnetz und Fahrzeuganzeigefeld
· Smartphone-Benutzeroberfläche und Zahlungssystemschnittstelle
· Wechsel-, Aufbewahrungs- und Lademechanismen unterschiedlicher Größe
Die Entwicklung eines kompletten Systems bis hin zum Prototyp kann mehrere zehn Millionen Dollar kosten; Allerdings kann der weltweite Einsatz Milliarden von Dollar kosten.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 16. Dezember 2022