Úloha elektrických automobilov v udržateľnom spôsobe života

Link: http://staff.washington.edu/larryg/Energy/sustain.html

Môj hlavný záujem o elektromobily spočíva v ich úlohe pri smerovaní k udržateľnému spôsobu života. Najväčšou prekážkou tohto cieľa je jeho vnímaná cena. Nižšie uvedené výpočty na zadnej obálke však ukazujú, že sieť s nulovou spotrebou energie a kombinácia automobilov s nulovou spotrebou energie by bola oveľa lacnejšia ako 35 rokov pre domácnosť, než je súčasné využívanie energie.Konkrétne, typická domácnosť v súčasnosti vynakladá viac ako 140 000 dolárov na energiu v priebehu nasledujúcich 35 rokov na dom a autá, zatiaľ čo čistá sieť s nulovou spotrebou energie a kombinácia automobilov by za rovnaké časové obdobie stála približne 100 000 USD. Nižšie sú uvedené výpočty, odkazy a údaje pre takýto záver.Tu je zoznam mojich odhadov pre rôzne náklady, ako aj odkazy, ktoré používam vo svojich výpočtoch. Všimnite si, že všetky odhady nákladov sú v dolároch * TODAY’S *, pretože vylučujem infláciu z výpočtov.

Odhady nákladov na energiu pre konvenčný scenár pre domáce vozidlá

  • Môj odhad nákladov na energiu pre domácnosti: 2350 USD ročne. 
    Ref: náklady na energiu pre domácnosti
  • Môj (konzervatívny) odhad aktuálneho MPG: 30. 
    Ref: aktuálny MPG
  • Môj (konzervatívny) odhad nákladov na galón plynu v dnešných dolároch: 2,50 USD. Priemerná národná cena / galón k 10/26/2009 bola 2,67 USD. 
    Ref: Národná priemerná cena / galón>
  • Môj odhad na míle pre domácnosti za rok: 21 000 (na základe obyčajne viac ako jedného auta na domácnosť). 
    Ref: 21 000 míľ
  • Náklady na energiu pre bežný scenár domáceho auta počas 35 rokov sú: ($ 2350 + (21000/30) * 2,5 USD) * 35 = 143 000 USD

Odhady na dom s nulovou spotrebou energie od roku 2009

Európsky pasívny dom: podľa môjho odhadu by budovanie tejto normy zvýšilo náklady na dom v priemere o 10%.Nazývajú sa pasívne domy, pretože nevyžadujú aktívne systémy, ako sú tepelné čerpadlá so zemným zdrojom alebo solárne fotovoltické panely. Jediným aktívnym prvkom je nútené vetranie vzduchom cez výmenníky tepla.Všimnite si, že „európsky pasívny dom“ nie je vôbec rovnaký ako termín „pasívny dom“, ktorý sa používa v USA: ide o veľmi špecifickú a vyspelú technológiu, ktorá znižuje náklady na energiu oveľa viac, ako sa dosahuje pasívnymi alebo dokonca väčšinou aktívnych solárnych domov v tejto krajine.Tisíce týchto domov boli postavené v celej Európe. Vyzerajú ako obyčajné domy, byty, byty, atď. Majú tendenciu byť pohodlnejšie, pokojnejšie, majú zdravšiu kvalitu vnútorného vzduchu, vyžadujú menej údržby, znižujú náklady na vykurovanie / chladenie faktorom 5 alebo 10, eliminujú potrebu použitia centrálneho kúrenia / chladenia a celkovo 4-krát menej energie.

  • Tu sú ďalšie odhady dodatočných nákladov na dizajn európskeho pasívneho domu: 
    Ref: 5-7% v Nemecku 
    Ref: 4-5% 
    Ref: až 14%
    A tu je odkaz na úspory energie: Ref: 75% menej energie
  • Môj odhad nákladov na priemerný dom v USA od roku 2009: 240.000 dolárov. Ide o vysoký odhad založený na kombinácii 3 regionálnych odhadov pre západné, východné a južné domy v USA. 
    Ref: Domové náklady
  • Môj odhad nákladov na domáce energetické monitor: 500 dolárov. 
    Ref: $ 200 – $ 600
  • Môj odhad nákladov na solárny ohrev teplej vody: 10.000 dolárov. 
    Ref: 4000 Euro / $ 5600 
    Ref: $ 10,000 – $ 18,000
    Ref: $ 9000 – $ 15,100 pre * studené * Severné štáty podľa “Solar Today”, jún 2009, strana 40. Solárne ohrievače v “priemerných” miestach v USA by mali byť lacnejšie ako v USA Severné štáty.
  • Môj odhad pre * aktuálne * PV solárne náklady je $ 8 / watt. 
    Ref: $ 7.6- $ 8.10
  • Môj (konzervatívny) odhad degradácie PV je 1,00% / rok. 
    Ref: Zdá sa, že je menej ako 0,75% / rok
  • Môj (konzervatívny) odhad je, že v priemere v USA, počas 35 rokov životnosti, generátor 1 KW FV generuje v priemere 1100 KWH / rok. Toto je založené na priemernom 1. roku výkonu 1300 KWH / rok pre 1 KW FV generátor, degradujúci počas 35 rokov na 1% / rok až 900 KWH / rok: (1300 + 900) / 2 = 1100. 
    Ref: PV watts za štát
  • Priemerný dom v USA spotrebuje v súčasnosti približne 11 000 kWh elektriny. 
    Ref: 936 KWH / mo
    a podobné dolárové množstvo v zemnom plyne alebo ropnom teple.
  • Spojením účinnosti európskeho pasívneho domu s monitorom energie a solárnym ohrevom teplej vody by sme mali znížiť celkové množstvo energie potrebnej pre dom na 5000 KWH / rok.
  • Takže solárny fotovoltaický panel s výkonom 5 kW, ktorý produkuje v priemere 5500 kW / rok po dobu 35 rokov, tento dom premení na dom s nulovou spotrebou energie. Je stále pripojený k elektrickej rozvodnej sieti, ale jednoducho používa sieť ako obrovskú akumulátorovú batériu, pričom posiela späť toľko energie späť do rozvodnej siete, koľko spotrebuje, prevádzkuje elektromer v dome dozadu a tým aj priemerné ročné náklady na energiu pre tento dom je na ďalších 35 rokov 0,00 USD.
  • Celkové náklady na túto aktualizáciu sú teda nasledovné:
            - Európsky dizajn pasívneho domu:% 10 z 240 000 USD = 24 000 USD
            - Energetický monitor: 500 USD
            - Solárny systém teplej vody: 10.000 dolárov
            - 5 KW FV generátor na 8 USD / watt: 40 000 USD
                                                                -------
            - CELKOVÉ NÁKLADY: 74 500 USD
    

Odhady nákladov na energie pre elektromobily

Dáme tejto rodiny 3 elektrické vozidlá: jedna plná veľkosť plnej funkcie 5-6 cestujúcich, vysoko výkonné elektrické auto, a dve malé 8×5 nohy 900 lbs. elektrické mikromobily obmedzené na 35 MPH.

  • Vysoko výkonný rodinný elektrický automobil je v porovnaní s automobilom ekvivalentným plynom nadradený takmer v každom smere, okrem času na dobíjanie a dobíjanie, vzhľadom na kvalitu elektromotorov a slobodu architektonického dizajnu elektrických vlakov. Ak je navrhnutý od nuly by mal dostať 4,5 míle / KWH. 
    Ref: 2850 lb. EV1 dostal 5,5 míľ / KWH
    Ref: 3000+ lb Chevy Volt dostane 40 míľ na 55% svojej 16 KWH batérie, a tak sa dostane 4,5 míle / KWH.
  • Existuje mnoho kultúrnych, bezpečnostných a iných dôvodov, prečo Američania nemajú radi mikromobily, ako napríklad auto SMART. Avšak, niektoré z týchto dôvodov sú spôsobené tým, že zmenšenie plynového motora auto robí to ošklivejšie, hlučnejšie, špinavejšie, menej efektívne, a oveľa viac stiesnené. Je to preto, že plynové motory sú také nepríjemné zariadenia, ktoré musia byť obklopené všetkými druhmi iných vecí, aby boli prijateľné, ako sú tlmiče výfuku, katalyzátory, prevodovky s premenlivou rýchlosťou, palivové, chladiace a olejové rozvody, čerpadlá, pásy, hadice. , filtre, atď A práve tieto veci sú silne ohrozené, keď je auto značne zmenšené.
  • Ale elektromotory sú vždy tiché, čisté, hladké a efektívne bez ohľadu na ich veľkosť; Ľahké vozidlá s obmedzeným výkonom (napr. 35 MPH) môžu byť navrhnuté tak, aby hnacie ústrojenstvo zaberalo nulový priestor: batéria, nabíjačka a striedač môže byť dlhý, široký, ale tenký, ktorý tvorí podlahu vozidla žiadne miesta) a 4 motory sú vo vnútri kolies. Tak malý 8×5 nohy auto, ktoré je 10 palcov kratšie ako auto SMART a 1 palec užšie môže byť ešte schopný pojať 4 dospelých. Takže je dôvod veriť, že malé elektrické auto môže byť prijateľnejšie pre americkú verejnosť.
  • Predpokladá sa, že každý z týchto dvoch mikromobilov získa 12 míľ / KWH (toto je porovnateľné s Aptera, ktorý je takmer dvakrát tak ťažký a oveľa výkonnejší a ktorý dostane 10 míľ / KWH). 
    Aptera 2EAk mikropodniky jazdia spolu 13 000 míľ za rok a automobilové pohony plnej veľkosti 8000 míľ za rok, potom teoretický ročný KWH / rok je (8000 / 4,5) + (13 000/12) = 2860 KWH / rok.
  • Existujú však rôzne straty účinnosti, ako napríklad stenová zásuvka a iné straty. Tak sme sa postaviť v ďalších 25% strata efektívnosti, sa dostať na 3575 KWH / rok.

Náklady na energiu pre dom s nulovou spotrebou energie a kombináciu automobilov

Takže solárne fotovoltické pole s výkonom 3,5 kW vyrobí v priemere 3850 KWH za rok a viac ako pokryje všetky náklady na energiu pre všetky 3 autá po dobu 35 rokov. To prispieva k celkovej cene domu vo výške 28 000 USD. Celkové náklady na energiu pre dom s nulovou spotrebou energie a automobily s nulovou spotrebou energie sú:

        - Pasívny dom + 5 KW solárny PV: 74 500 USD
        - 3.5 KW fotovoltaická solárna energia pre 3 autá: 28 000 USD
                                                -------
        - Celkové náklady na energiu 35 rokov: 102 500 USD

Máme teda $ 102,500 pre kombináciu sieť / auto s nulovou spotrebou energie v porovnaní s 143 000 USD pre kombináciu dom / auto.

Súčasná situácia oproti blízkej budúcnosti

V súčasnosti však existuje problém: jediným skutočným elektromobilom v sériovej výrobe je 109 000 dolárov super-vysoký výkon Tesla Roadster, ktorý na 0-60 v 3,9 sekundách opustí väčšinu Corvettes, Dodge Vipers a Ferraries v prachu. 
Ref: Tesla MotorsAle všetko, čo sa chystá zmeniť. Za 3 roky, do roku 2012, by mal byť k dispozícii značný počet elektrických vozidiel (Nissan, Aptera, TH! NK, iMiev, Chevy Volt, Tesla White Star). 
Ref: Nissan LeafOkrem toho sa za 3 roky výrazne znížia náklady na solárny PV. Môj (konzervatívny) odhad pre fotovoltaiku v roku 2012 je 5,60 USD / watt. Až do 4 alebo 5 rokov klesali náklady na fotovoltické elektrárne, až kým nedosiahli plató určenú dodávkou čisteného kremíka (dodávka bola stanovená elektronickým priemyslom, nie PV). Ale to sa zmenilo a ponuka rastie, takže náklady na vyčistený kremík klesajú o desaťnásobok. Z tohto dôvodu, ako aj z mnohých iných dôvodov, náklady na PV klesnú. Môj odhad predpokladá zníženie o 30% do roku 2012, ale iné predpovedajú prudší pokles. 
Ref: $ 1 / watt cell ~ $ 4 / watt pre PVSúčasné náklady na solárne pole 8,5 (5 + 3,5) KW pre dom a autá sú 8500 * 8 = 68 000 USD. Ale za tri roky by to malo klesnúť o (5,6 / 8) * $ 68,000 = 47,600 USD. Takže celkové náklady na energetickú kombináciu domu a auta s nulovou spotrebou energie by mali byť 24 000 USD + 500 USD + 10 000 USD + 47 600 USD = 82 100 USD v porovnaní s 143 000 USD pre konvenčnú kombináciu domu / auta.Poznámka: všetky tieto výpočty sú pre priemerný dom v priemernej lokalite v USA. Existuje však asi 35% odchýlka, plus alebo mínus, v intenzite slnečného žiarenia v susedných stavoch. Napríklad, v Tucsoni, 1 KW FV generátor produkuje 1663 KWH / rok, zatiaľ čo v Seattli (kde žijem) produkuje 970 KWH / rok. Ak sa pozrieme na náklady na solárne fotovoltaické systémy, náklady na fotovoltickú energiu vo výške 47 600 USD by sa mali upraviť o +/-% 35. Takže v Tucsoni, by mala stáť 8,5 kW PV okolo 31 000 dolárov, zatiaľ čo v Seattli by stálo okolo 64 300. To by prinieslo celkové náklady takto:

         - Tucson: $ 24,000 +% 500 + $ 10,000 + $ 31,000 = 65,500 USD
         - Seattle: $ 24,000 +% 500 + $ 10,000 + $ 64,300 = $ 98,800.

Takže dokonca aj v Seattli sú náklady oveľa nižšie ako v bežnom dome.

Ďalšie výhody

Vidíme teda, že kombinácia sieť / auto s nulovou spotrebou energie v skutočnosti stojí menej ako bežné kombinácie domu / auta. Ale to je len jedna z výhod. Tu je zoznam výhod:

  1. Oveľa nižšie náklady za 35 rokov
  2. Fixné náklady na energiu na rozdiel od vysoko nestálych nákladov
  3. Energetická bezpečnosť: aj keď sa rozvodná sieť po dlhšiu dobu znižuje, vždy budete mať dostatok energie na životne dôležité služby
  4. Oveľa nižšie náklady na údržbu pre dom aj autá
  5. Pokojnejší a pohodlnejší dom a autá.

– Larry