오늘날의 전기 자동차는 일상적인 운전 요구 사항의 대부분을 충족할 수 있습니다

: By Jessika E. Trancik, 매사추세츠 공과 대학

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제너럴 모터스는 약 2017 마일의 주행 거리를 갖도록 설계된 모든 전기 200 Chevrolet Bolt를 개발하고 있습니다. 제너럴 모터스

차량을 통한 온실 가스 배출을 크게 줄이는 가장 유망한 방법 중 하나는 전동 운송이지만, 충전되지 않은 자동차 배터리로 인해 좌초되는 것에 대한 우려 인 소위 범위 불안 (range anxiety)은 전기 자동차 도입에 걸림돌입니다. 현재의 자동차와 인프라를 기반으로 한 범위 불안이 정당화됩니까?

저의 연구 그룹과 내가 출판 된 논문에서 다루었 던 질문입니다. 자연 에너지새로운 모델로이 문제를 면밀히 살펴봄으로써

구체적으로 우리는 다음과 같은 질문을 던졌습니다 : 미국의 지리적 영역을 조망할 때 낮에 충전하는 것이 불가능한 경우에도 매일 도로의 개인 차량을 저렴한 배터리의 전기 자동차로 교체 할 수 있습니까? 우리의 분석에 따르면, 현재와 미래에 개선 된 전기 자동차 기술이 사람들의 에너지 소비 행동에 어떻게 대응하는지에 대한 현재까지 가장 광범위하면서도 상세한 연구가 있습니다.

우리는 도로상의 거의 90 %의 차량이 오늘날 시장에서 판매되는 저렴한 전기 자동차로 대체 될 수 있음을 발견했습니다. 또한이 숫자는 뉴욕에서 휴스턴, 로스 앤젤레스에 이르기까지 매우 다른 도시에서 매우 유사합니다. 즉, 미국의 밀집한 도시와 불규칙한 도시 모두에서 자동차를 전 電 할 가능성이 높습니다.

그러나 이러한 잠재력을 실현하려면 장거리 여행이 필요한 날과 같이 고 에너지 차량조차도 모든 전기 자동차 운전자의 요구를 충족시켜야합니다.

이를 가능하게하는 두 가지 주요 혁신이 있습니다. 첫 번째는 운전자가 자동차의 범위를 초과 할 가능성이있는 날을 예측하는 것입니다. 두 번째는 고 에너지 시대에 대안 장거리 차량을 제공하는 제도적 또는 비즈니스 모델 혁신입니다. 예를 들어, 기존의 자동차와 결국 저탄소, 장거리 대안이 버튼 클릭으로 사용자의 출입문에 나타날 수 있습니다. 배터리 기술이 향상되고 충전 인프라가 확장되는 경우에도 이러한 요구는 어느 정도 지속될 수 있습니다.

차량 범위는 단일 번호가 아닙니다.

전기 자동차의 범위는 일반적으로 고정 된 숫자로 간주되지만, 주행 속도 및 스타일, 실외 온도 등의 요소에 따라 한 번의 요금에서 적용되는 마일 수가 변경됩니다. 이해하기 자동차의 범위 우리는 사람들이 어떻게 행동하는지 자동차 자체를 넘어서 볼 필요가 있습니다.

연구 그룹의 지난 4 년 동안 미국 전역의 사람들의 2 초차 운전 행동 모델 (TripEnergy 라 불림)을 구축했는데, 어떻게하면 난방 및 냉방 시스템을 자신의 컴퓨터에서 이러한 방식으로 구동되는 경우 다양한 전기 및 일반 차량이 에너지를 소비하는 방법에 대해 설명합니다.

이 접근법은 우리에게 전기 자동차 범위의 확률 론적 견해. 예를 들어 닛산 리프의 경우 74 마일이 주행 거리에 따라 중간 범위 인 것을 알 수 있습니다. 미국 도로의 자동차 반은이 거리를 여행 할 수 있으며 반은 그렇지 않을 것입니다. (포드 포커스 전기도 비슷하게 작동합니다.)이 범위에는 실제 성능이 얼마나 다양 할 수 있는지를 보여주는 분포가 있습니다. 예를 들어, 58 마일 여행의 5 %는 한 번 청구 할 수 없으며 90 마일 여행의 5 %는 보상 할 수 있습니다.

운전 행동에 대한 전기 자동차 기술 평가

TripEnergy 모델을 사용하여 도로의 몇 대나되는 차량을 저렴한 비용의 전기 자동차로 교체 할 수 있는지 질문했습니다. 운전자가 하루에 한 번만 청구 할 수있는 경우 (예 : 집에서 밤)를 고려했습니다. 이를 통해 우리는 기존 공공 충전 인프라에 제한된 변경 만 있으면되고 자동차는 밤새 유휴 상태에있는 발전소를 사용할 수있는 상황을 연구 할 수있었습니다.

우리는 사람들이 미국 전역을 주행하는 방식을 감안할 때 평균 일일 자동차의 87 퍼센트를 일일 1 회 충전하는 현 세대의 저비용 전기 자동차로 대체 할 수 있음을 발견했습니다. 이는 다양한 도시와 사회 경제적 계층에 걸친 미국 전역의 수백만 명의 운전 행태를 기반으로합니다.

이러한 자동차의 기존 전기 자동차에서 전기 자동차로 전환하면 오늘날의 화석 연료 기반 공급 혼합 시스템을 사용하더라도 30 퍼센트의 배출량을 줄일 수 있습니다. 총에서, 그 차로 잡히는 여행은 대략 미국의 휘발유 소비의 60 퍼센트를 나타낸다.

이 큰 일일 채택 가능성은 미국 도시의 밀도가 높고 비대칭 인 도시에서 매우 유사합니다. 84 %로 93 퍼센트.

사람들이 도시마다 다르게 행동한다. -에 대중 교통 이용 방법, 그들이 자동차를 소유하고 있는지, 어떻게 종종 그들은 자동차를 운전한다. 운전자가 운전할 때, 다른 도시의 비슷한 수의 자동차가 저가의 전기 자동차가 제공하는 범위 내에 있다는 것을 발견했습니다.

기술 개선에 대한 반품

배터리가 개선되면 현재의 리튬 이온 배터리와 동일한 비용으로 더 길게 운전할 수 있습니까?

연방 연구 기관 ARPA-E가 목표를 설정했습니다. 배터리가 전기 자동차의 오늘날 배터리보다 약 2 배나 더 많은 에너지를 저장하기 때문입니다. 기술 목표치에 도달하면 87 % 일일 채택 잠재량 추정치가 98 퍼센트로 증가하고 가솔린 치환 잠재량이 61 퍼센트에서 88 퍼센트로 증가 할 것으로 추정됩니다. 2017 Chevy Bolt와 2018 Tesla Model 3는 오늘날의 Nissan Leaf에 비해 비용이 상승하면서 잠재력이 대략 비슷한 수준으로 향상 될 것으로 예상됩니다. 그러나 이러한 비용은 신차 평균 비용에 여전히 가깝습니다. 테슬라 모델 S는 훨씬 더 많이 여행하지만 훨씬 더 비쌉니다.

그러나 배터리를 대폭적으로 개선하더라도 에너지 소비가 가장 많은 시대를 커버하기 위해서는 다른 유형의 파워 트레인 기술이 필요합니다. 이 필요성은 매우 높은 에너지 일수가 적기 때문에 충전 인프라를 확장하더라도 어느 정도 지속될 수 있습니다.

범위 제약에 대한 단서

범위 불안을 극복하고 전기 자동차를 편안하게 구입할 수있는 사람들은 고 에너지 요일을 포함하여 모든 날에 그들의 요구가 충족 될 것임을 알아야합니다. 이것이 언제 발생할 것인지 예측할 수 있으며, 앞으로 며칠 동안 차량을 구입할 때 사전에 우리 모델이 적합합니다.

우리의 모델은 여행 거리, 시간 및 위치에 대한 제한된 입력으로 자동차의 범위를 초과 할 확률을 예측하고, 예를 들어 가구를 가지고 있거나 지역 사회 내에서와 같이 다른 장거리 차량으로 운전해야하는 요일을 지적 할 수 있습니다 그리고 상용 차량 공유 프로그램을 통해. 이 결과는 또한 인구 수준에서 필요한 장거리 차량의 수량, 민간 부문 혁신 및 국가 및 지역 정책에 의해 채워지는 격차를 밝혀줍니다.

합리적인 자금 조달을 통해 자동차의 수명주기 동안 선행 비용을 분배하고 일일 1 회만 청구하더라도 충전 기회를 늘리면 EV 도입을 장려하게됩니다.

우리의 분석에 따르면 현재의 전기 자동차는 미국에서 가장 일상적인 주행 요구를 충족시킬 수 있음을 보여줍니다. 고급 배터리와 자동차 및 탈탄 화 된 전기와 함께 공동의 장거리 운송에 대한 접근성이 향상되어 대부분 탈탄 소화 된 개인 차량에 도달 할 수있는 통로를 제공합니다 함대.