แก้ไขปัญหาที่เกิดจากการใช้รถยนต์ไฟฟ้าด้วยการเปลี่ยนแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า

ซึ่งรวมถึงค่ายานพาหนะเบื้องต้น ค่าน้ำมัน ค่าไฟฟ้า และค่าเปลี่ยนแบตเตอรี่ EVโดยทั่วไปแบตเตอรี่จะได้รับการจัดอันดับที่ 100,000 ไมล์และระยะทาง 8 ปี และโดยทั่วไปแล้วรถยนต์จะมีอายุการใช้งานสองเท่าเจ้าของจะซื้อแบตเตอรี่ทดแทนตลอดอายุการใช้งานของรถ ซึ่งอาจมีราคาสูงมาก

ราคาต่อไมล์สำหรับรถประเภทต่างๆ ตาม NREL

ผู้อ่านอาจเคยเห็นรายงานว่า EV มีราคาถูกกว่ารถยนต์เบนซิน อย่างไรก็ตามสิ่งเหล่านี้มักอิงจาก "การศึกษา" ที่ "ลืม" รวมค่าเปลี่ยนแบตเตอรี่ด้วยนักเศรษฐศาสตร์มืออาชีพที่ EIA และ NREL ได้รับการส่งเสริมให้หลีกเลี่ยงอคติส่วนบุคคล เนื่องจากจะทำให้ความแม่นยำลดลงหน้าที่ของพวกเขาคือการคาดเดาสิ่งที่จะเกิดขึ้น ไม่ใช่สิ่งที่พวกเขาต้องการให้เกิดขึ้น

แบตเตอรี่แบบถอดเปลี่ยนได้ช่วยลดต้นทุนของยานพาหนะไฟฟ้าโดย:

· รถยนต์ส่วนใหญ่ขับน้อยกว่า 45 ไมล์ต่อวันจากนั้นในหลายวัน พวกเขาสามารถใช้แบตเตอรี่ราคาประหยัดที่มีระยะไกล (เช่น 100 ไมล์) และชาร์จข้ามคืนได้ในการเดินทางระยะไกล พวกเขาอาจใช้แบตเตอรี่ราคาแพงกว่าและใช้งานได้นานกว่าหรือเปลี่ยนบ่อยกว่านั้น

· เจ้าของ EV ปัจจุบันสามารถเปลี่ยนแบตเตอรี่ได้หลังจากความจุลดลง 20% ถึง 35%อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่แบบเปลี่ยนได้จะมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า เนื่องจากแบตเตอรี่เหล่านี้จะมีจำหน่ายเป็นแบตเตอรี่ที่มีความจุต่ำกว่าเมื่อแบตเตอรี่มีอายุมากขึ้นผู้ขับขี่จะไม่เห็นความแตกต่างระหว่างแบตเตอรี่ 150 kWh ใหม่ และแบตเตอรี่เก่า 300 kWh ที่เสื่อมสภาพลง 50%ทั้งสองจะแสดงเป็น 150 kWh ในระบบเมื่อแบตเตอรี่ใช้งานได้นานขึ้นสองเท่า แบตเตอรี่จะมีราคาลดลงสองเท่า

สถานีชาร์จเร็วเสี่ยงต่อการสูญเสียเงิน

เมื่อคุณเห็นสถานีชาร์จแบบเร็ว ใช้งานไปกี่เปอร์เซ็นต์? ในหลายกรณีไม่มากเนื่องจากความไม่สะดวกและค่าใช้จ่ายในการชาร์จที่สูง ความสะดวกในการชาร์จที่บ้าน และจำนวนรถยนต์ไฟฟ้าที่ไม่เพียงพอและการใช้งานที่ต่ำมักส่งผลให้ต้นทุนแพลตฟอร์มสูงกว่ารายได้จากแพลตฟอร์มเมื่อเกิดเหตุการณ์เช่นนี้ สถานีอาจใช้เงินทุนของรัฐบาลหรือกองทุนเพื่อการลงทุนเพื่อชดเชยความสูญเสีย อย่างไรก็ตาม “การเยียวยา” เหล่านี้ไม่ยั่งยืนสถานีไฟฟ้ามีราคาแพงเนื่องจากอุปกรณ์ชาร์จเร็วมีราคาสูงและบริการไฟฟ้ามีต้นทุนสูงตัวอย่างเช่น ต้องใช้พลังงานกริด 150 กิโลวัตต์เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ขนาด 50 กิโลวัตต์ชั่วโมงภายใน 20 นาที (150 กิโลวัตต์ × [20 ÷ 60])ซึ่งเป็นปริมาณไฟฟ้าที่เท่ากันกับบ้าน 120 หลัง และอุปกรณ์กริดเพื่อรองรับสิ่งนี้มีค่าใช้จ่ายสูง (บ้านโดยเฉลี่ยในสหรัฐฯ ใช้พลังงาน 1.2 กิโลวัตต์)

ด้วยเหตุนี้ สถานีชาร์จด่วนหลายแห่งจึงไม่สามารถเข้าถึงกริดจำนวนมากได้ ซึ่งหมายความว่าสถานีชาร์จรถยนต์หลายคันอย่างรวดเร็วในเวลาเดียวกันไม่ได้สิ่งนี้นำไปสู่ลำดับเหตุการณ์ต่อไปนี้: ชาร์จช้าลง, ความพึงพอใจของลูกค้าลดลง, การใช้สถานีลดลง, ต้นทุนต่อลูกค้าสูงขึ้น, กำไรของสถานีลดลง และท้ายที่สุดจะเป็นเจ้าของสถานีน้อยลง

เมืองที่มีรถยนต์ไฟฟ้าจำนวนมากและที่จอดรถริมถนนเป็นส่วนใหญ่มีแนวโน้มที่จะทำให้การชาร์จอย่างรวดเร็วประหยัดมากขึ้นอีกทางหนึ่ง สถานีชาร์จด่วนในพื้นที่ชนบทหรือชานเมืองมักเสี่ยงต่อการสูญเสียเงิน

แบตเตอรี่แบบถอดเปลี่ยนได้ช่วยลดความเสี่ยงต่อความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจของสถานีชาร์จแบบเร็วด้วยเหตุผลดังต่อไปนี้:

· แบตเตอรี่ในห้องแลกเปลี่ยนใต้ดินสามารถชาร์จได้ช้าลง ช่วยลดกำลังไฟบริการที่ต้องการ และลดค่าใช้จ่ายอุปกรณ์ชาร์จ

แบตเตอรี่ในห้องแลกเปลี่ยนสามารถดึงพลังงานไฟฟ้าในเวลากลางคืนหรือเมื่อแหล่งพลังงานหมุนเวียนอิ่มตัวและค่าไฟฟ้าต่ำ

วัสดุหายากมีความเสี่ยงที่จะหายากขึ้นและมีราคาแพงขึ้น

ภายในปี 2564 จะมีการผลิตรถยนต์ไฟฟ้าประมาณ 7 ล้านคันทั่วโลกหากการผลิตเพิ่มขึ้น 12 เท่าและดำเนินการเป็นเวลา 18 ปี ยานพาหนะไฟฟ้าสามารถทดแทนรถยนต์ที่ใช้ก๊าซได้ 1.5 พันล้านคันทั่วโลก และลดการปล่อยคาร์บอนในการขนส่ง (7 ล้าน × 18 ปี × 12)อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้ว EV จะใช้ลิเธียม โคบอลต์ และนิกเกิลที่หายาก และยังไม่ชัดเจนว่าจะเกิดอะไรขึ้นกับราคาของวัสดุเหล่านี้หากการบริโภคเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

โดยทั่วไปราคาแบตเตอรี่ EV จะลดลงทุกปีอย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นในปี 2022 เนื่องจากการขาดแคลนวัสดุน่าเสียดายที่วัสดุหายากมีแนวโน้มที่จะหายากมากขึ้นเรื่อยๆ ส่งผลให้ราคาแบตเตอรี่สูงขึ้น

แบตเตอรี่แบบถอดเปลี่ยนได้ช่วยลดการพึ่งพาวัสดุโลหะหายาก เนื่องจากสามารถทำงานร่วมกับเทคโนโลยีระดับล่างที่ใช้วัสดุโลหะหายากน้อยกว่าได้ง่ายขึ้น (เช่น แบตเตอรี่ LFP ไม่ใช้โคบอลต์)

การรอชาร์จบางครั้งอาจไม่สะดวก

แบตเตอรี่แบบถอดเปลี่ยนได้ช่วยลดเวลาในการเติมเชื้อเพลิงเนื่องจากการเปลี่ยนทำได้รวดเร็ว

บางครั้งผู้ขับขี่อาจรู้สึกกังวลเกี่ยวกับระยะและการชาร์จ

การเปลี่ยนจะเป็นเรื่องง่ายหากคุณมีห้องสลับจำนวนมากและมีแบตเตอรี่สำรองจำนวนมากในระบบ

CO2 ถูกปล่อยออกมาเมื่อเผาก๊าซธรรมชาติเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

กริดมักใช้พลังงานจากหลายแหล่งตัวอย่างเช่น ในเวลาใดก็ตาม เมืองอาจได้รับไฟฟ้า 20 เปอร์เซ็นต์จากพลังงานนิวเคลียร์, 3 เปอร์เซ็นต์จากพลังงานแสงอาทิตย์, 7 เปอร์เซ็นต์จากลม และ 70 เปอร์เซ็นต์จากโรงไฟฟ้าก๊าซธรรมชาติโซล่าฟาร์มผลิตไฟฟ้าเมื่อมีแสงแดด ฟาร์มกังหันลมผลิตไฟฟ้าเมื่อมีลมแรง และแหล่งอื่นๆ มีแนวโน้มที่จะไม่ต่อเนื่องกันน้อยลง

เมื่อบุคคลชาร์จ EV จะต้องมีแหล่งพลังงานอย่างน้อยหนึ่งแหล่งบนกริดจะเพิ่มเอาต์พุตบ่อยครั้งที่มีบุคคลเพียงคนเดียวเท่านั้นที่เกี่ยวข้องเนื่องจากการพิจารณาหลายประการ เช่น ค่าใช้จ่ายนอกจากนี้ ผลผลิตของโซลาร์ฟาร์มไม่น่าจะเปลี่ยนแปลงเนื่องจากถูกดวงอาทิตย์ตกและพลังงานของฟาร์มมักจะถูกใช้ไปแล้วอีกทางหนึ่ง หากโซลาร์ฟาร์ม "อิ่มตัว" (เช่น ทิ้งพลังงานสีเขียวเนื่องจากมีมากเกินไป) ก็สามารถเพิ่มผลผลิตได้แทนที่จะทิ้งไปผู้คนสามารถชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าได้โดยไม่ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่แหล่งกำเนิด

แบตเตอรี่แบบเปลี่ยนได้ช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากการผลิตกระแสไฟฟ้า เนื่องจากสามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้เมื่อแหล่งพลังงานหมุนเวียนอิ่มตัว

CO2 ถูกปล่อยออกมาเมื่อขุดวัสดุหายากและผลิตแบตเตอรี่

แบตเตอรี่แบบถอดเปลี่ยนได้จะช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในการผลิตแบตเตอรี่ เนื่องจากสามารถใช้แบตเตอรี่ขนาดเล็กที่ใช้วัสดุจากแร่หายากได้

การขนส่งเป็นปัญหา 30 ล้านล้านดอลลาร์

โลกมีรถยนต์ที่ใช้ก๊าซประมาณ 1.5 พันล้านคัน และหากถูกแทนที่ด้วยรถยนต์ไฟฟ้า แต่ละคันจะมีราคา 20,000 ดอลลาร์ รวมเป็นมูลค่า 30 ล้านล้านดอลลาร์ (1.5 พันล้าน × 20,000 ดอลลาร์)ต้นทุนด้านการวิจัยและพัฒนาจะสมเหตุสมผล ตัวอย่างเช่น หากต้นทุนเหล่านี้ลดลง 10% ผ่านการวิจัยและพัฒนาเพิ่มเติมมูลค่าหลายแสนล้านดอลลาร์เราจำเป็นต้องมองว่าการขนส่งเป็นปัญหามูลค่า 30 ล้านล้านดอลลาร์ และดำเนินการตามนั้น หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือต้องมีการวิจัยและพัฒนามากขึ้นอย่างไรก็ตาม R&D สามารถลดต้นทุนของแบตเตอรี่แบบเปลี่ยนได้ได้อย่างไร เราอาจเริ่มต้นด้วยการสำรวจเครื่องจักรที่ติดตั้งโครงสร้างพื้นฐานใต้ดินโดยอัตโนมัติ

สรุปแล้ว

เพื่อขับเคลื่อนแบตเตอรี่แบบเปลี่ยนได้ไปข้างหน้า รัฐบาลหรือมูลนิธิสามารถให้ทุนสนับสนุนการพัฒนาระบบที่ได้มาตรฐานดังต่อไปนี้:

· ระบบแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าแบบเปลี่ยนได้ด้วยระบบเครื่องกลไฟฟ้า

· ระบบสื่อสารระหว่างแบตเตอรี่ EV และการชาร์จกลไก

· ระบบสื่อสารระหว่างรถกับสถานีสลับแบตเตอรี่

· ระบบการสื่อสารระหว่างโครงข่ายไฟฟ้าและแผงแสดงผลของยานพาหนะ

· ส่วนต่อประสานผู้ใช้สมาร์ทโฟนและส่วนต่อประสานระบบการชำระเงิน

· สลับ จัดเก็บ และชาร์จกลไกขนาดต่างๆ

การพัฒนาระบบที่สมบูรณ์จนถึงต้นแบบอาจมีค่าใช้จ่ายหลายสิบล้านดอลลาร์ อย่างไรก็ตาม การใช้งานทั่วโลกอาจมีค่าใช้จ่ายหลายพันล้านดอลลาร์