Obejmuje to początkowe koszty pojazdu, koszty benzyny, koszty energii elektrycznej i koszt wymiany akumulatorów pojazdów elektrycznych.Baterie są zwykle przeznaczone na 160 000 mil i 8 lat zasięgu, a samochody zwykle wytrzymują dwa razy dłużej.Właściciel prawdopodobnie zakupi wówczas akumulator zamienny przez cały okres eksploatacji pojazdu, co może być bardzo kosztowne.
Koszt za milę dla różnych klas pojazdów według NREL
Czytelnicy mogli widzieć raporty, że pojazdy elektryczne kosztują mniej niż samochody benzynowe; jednak opierały się one zwykle na „badaniach”, w których „zapomniano” uwzględnić koszt wymiany baterii.Zachęcamy zawodowych ekonomistów z EIA i NREL do unikania osobistych uprzedzeń, ponieważ zmniejsza to dokładność.Ich zadaniem jest przewidywanie tego, co się stanie, a nie tego, co chcą, żeby się wydarzyło.
Wymienne akumulatory obniżają koszty pojazdów elektrycznych poprzez:
· Większość samochodów pokonuje dziennie mniej niż 45 mil.Następnie przez wiele dni mogą korzystać z niedrogiego akumulatora o niskim zasięgu (powiedzmy 160 km) i ładować go przez noc.Podczas dłuższych podróży mogliby używać droższych i trwalszych akumulatorów lub wymieniać je częściej.
· Obecni właściciele pojazdów elektrycznych mogą wymieniać akumulatory po spadku pojemności o 20% do 35%.Jednakże wymienne baterie wytrzymują dłużej, ponieważ w miarę starzenia się są dostępne jako akumulatory o mniejszej pojemności.Kierowcy nie zauważą różnicy między nowym akumulatorem 150 kWh a starym akumulatorem 300 kWh, który jest zdegradowany o 50%.Obydwa będą widoczne w systemie jako 150 kWh.Gdy baterie wytrzymują dwa razy dłużej, kosztują dwa razy mniej.
Stacje szybkiego ładowania zagrożone utratą pieniędzy
Kiedy widzisz stację szybkiego ładowania, jaki procent czasu jest ona używana? W wielu przypadkach niewiele.Wynika to z niedogodności i wysokich kosztów ładowania, łatwości ładowania w domu oraz niewystarczającej liczby pojazdów elektrycznych.Niskie wykorzystanie często powoduje, że koszty platformy przekraczają jej przychody.W takim przypadku stacje mogą wykorzystać fundusze rządowe lub fundusze inwestycyjne na pokrycie strat; jednakże te „środki zaradcze” nie są trwałe.Elektrownie są kosztowne ze względu na wysoki koszt sprzętu do szybkiego ładowania i wysokie koszty usług elektrycznych.Na przykład do naładowania akumulatora o pojemności 50 kWh w 20 minut potrzeba 150 kW mocy sieciowej (150 kW × [20 ÷ 60]).To taka sama ilość energii elektrycznej, jaką zużywa 120 domów, a sprzęt sieciowy do jej obsługi jest kosztowny (przeciętny dom w USA zużywa 1,2 kW).
Z tego powodu wiele stacji szybkiego ładowania nie ma dostępu do dużej liczby sieci, co oznacza, że nie mogą szybko ładować wielu samochodów jednocześnie.Prowadzi to do następującej kaskady zdarzeń: wolniejsze ładowanie, niższe zadowolenie klientów, mniejsze wykorzystanie stacji, wyższe koszty na klienta, niższe zyski stacji i ostatecznie mniejsza liczba potencjalnych właścicieli stacji.
W mieście z dużą liczbą pojazdów elektrycznych i parkingami głównie na ulicach istnieje większe prawdopodobieństwo, że szybkie ładowanie stanie się bardziej ekonomiczne.Alternatywnie stacje szybkiego ładowania na obszarach wiejskich lub podmiejskich są często narażone na ryzyko utraty pieniędzy.
Wymienne akumulatory zmniejszają ryzyko dla opłacalności ekonomicznej stacji szybkiego ładowania z następujących powodów:
· Akumulatory w podziemnych pomieszczeniach wymiany można ładować wolniej, zmniejszając wymaganą moc serwisową i zmniejszając koszty sprzętu ładującego.
Baterie w centrali mogą pobierać energię w nocy lub gdy źródła odnawialne są nasycone, a koszty energii elektrycznej są niskie.
Istnieje ryzyko, że materiały ziem rzadkich staną się rzadsze i droższe
Do 2021 roku na całym świecie wyprodukowanych zostanie około 7 milionów pojazdów elektrycznych.Jeśli produkcja wzrośnie 12-krotnie i będzie działać przez 18 lat, pojazdy elektryczne będą w stanie zastąpić 1,5 miliarda pojazdów na gaz na całym świecie i zdekarbonizować transport (7 milionów × 18 lat × 12).Jednak w pojazdach elektrycznych zazwyczaj wykorzystuje się rzadki lit, kobalt i nikiel i nie jest jasne, co stałoby się z cenami tych materiałów, gdyby konsumpcja gwałtownie wzrosła.
Ceny akumulatorów do pojazdów elektrycznych zazwyczaj spadają z roku na rok.W 2022 roku tak się jednak nie stało ze względu na braki materiałowe.Niestety, materiały ziem rzadkich będą prawdopodobnie coraz rzadsze, co doprowadzi do wyższych cen akumulatorów.
Wymienne akumulatory zmniejszają zależność od materiałów ziem rzadkich, ponieważ mogą łatwiej współpracować z technologiami niższego zasięgu, które wykorzystują mniej metali ziem rzadkich (na przykład akumulatory LFP nie wykorzystują kobaltu).
Oczekiwanie na ładowanie jest czasami niewygodne
Wymienne akumulatory skracają czas tankowania, ponieważ wymiana jest szybka.
Kierowcy czasami martwią się zasięgiem i ładowaniem
Wymiana będzie łatwa, jeśli w systemie jest wiele komór wymiennych i wiele zapasowych akumulatorów.
CO2 emitowany jest podczas spalania gazu ziemnego w celu wytworzenia energii elektrycznej
Sieci są często zasilane z wielu źródeł.Na przykład w dowolnym momencie miasto może pozyskiwać 20 procent energii elektrycznej z energii jądrowej, 3 procent z energii słonecznej, 7 procent z wiatru i 70 procent z elektrowni na gaz ziemny.Farmy słoneczne wytwarzają energię elektryczną, gdy świeci słońce, farmy wiatrowe wytwarzają energię elektryczną, gdy wieje wiatr, a inne źródła są zwykle mniej nieciągłe.
Kiedy dana osoba ładuje pojazd elektryczny, co najmniej jedno źródło zasilaniaw sieci zwiększa moc wyjściową.Często zaangażowana jest tylko jedna osoba ze względu na różne względy, takie jak koszty.Mało prawdopodobne jest również, aby moc farmy fotowoltaicznej uległa zmianie, ponieważ jest ona ustawiana przez słońce, a jej energia jest zwykle już zużyta.Alternatywnie, jeśli farma fotowoltaiczna jest „nasycona” (tj. wyrzuca zieloną energię, ponieważ ma jej za dużo), może zwiększyć swoją moc, zamiast ją wyrzucać.Ludzie mogą ładować pojazdy elektryczne bez emisji CO2 u źródła.
Wymienne akumulatory zmniejszają emisję CO2 powstającą w wyniku wytwarzania energii elektrycznej, ponieważ można je ponownie naładować, gdy odnawialne źródła energii będą nasycone.
Podczas wydobywania metali ziem rzadkich i produkcji akumulatorów emitowany jest CO2
Wymienne akumulatory zmniejszają emisję CO2 podczas produkcji akumulatorów, ponieważ można stosować mniejsze akumulatory wykorzystujące mniej metali ziem rzadkich.
Transport to problem wart 30 bilionów dolarów
Na świecie jest około 1,5 miliarda pojazdów zasilanych gazem, a gdyby je zastąpić pojazdami elektrycznymi, każdy z nich kosztowałby 20 000 dolarów, co daje łączny koszt 30 bilionów dolarów (1,5 miliarda × 20 000 dolarów).Koszty B+R byłyby uzasadnione, gdyby np. zostały obniżone o 10% poprzez dodatkowe prace B+R warte setki miliardów dolarów.Musimy postrzegać transport jako problem o wartości 30 bilionów dolarów i podejmować odpowiednie działania – innymi słowy, prowadzić więcej badań i rozwoju.Jak jednak prace badawczo-rozwojowe mogą obniżyć koszty wymiennych baterii? Moglibyśmy zacząć od zbadania maszyn, które automatycznie instalują infrastrukturę podziemną.
podsumowując
Aby zapewnić postęp w zakresie akumulatorów wymiennych, rządy lub fundacje mogłyby sfinansować rozwój następujących standardowych systemów:
· Elektromechaniczny wymienny system akumulatorów pojazdów elektrycznych
· System komunikacji pomiędzy akumulatorem EV a ładowaniemmechanizm
· System komunikacji pomiędzy samochodem a stacją wymiany akumulatorów
· System komunikacji pomiędzy siecią energetyczną a panelem wyświetlacza pojazdu
· Interfejs użytkownika smartfona i interfejs systemu płatności
· Mechanizmy wymiany, przechowywania i ładowania o różnych rozmiarach
Opracowanie kompletnego systemu aż do powstania prototypu może kosztować dziesiątki milionów dolarów; jednak globalne wdrożenie może kosztować miliardy dolarów.
Czas publikacji: 16 grudnia 2022 r