今天的电动车可以覆盖大部分的日常驾驶需求

通用汽车正在开发全电动2017雪佛兰螺栓,其设计的驾驶距离约为200英里。 通用汽车通用汽车正在开发全电动2017雪佛兰螺栓,其设计的驾驶距离约为200英里。 通用汽车

电动交通是大幅减少车辆温室气体排放的最有前途的方法之一,但所谓的范围焦虑 - 关注被搁置的不带电的汽车电池 - 仍然是电动汽车采用的障碍。 考虑到目前的汽车和充电基础设施,范围焦虑是否合理?

这是我的研究小组的一个问题,我在一篇发表在“ 自然能源,用一个新的模型仔细研究这个问题。

具体来说,我们问:从鸟瞰的角度看美国的地理区域,即使日间充电不可用,也可以用低成本的电池电动汽车替代日常道路上的个人车辆数量? 就我们所知,我们的分析是目前和未来改进的电动汽车技术如何衡量人们的能耗行为的迄今为止最广泛但最详细的研究。

我们发现几乎90的道路上的车辆可以被当前市场上的低成本电动车辆取代。 更重要的是,从纽约到休斯敦,再到洛杉矶,这个数字非常相似。 也就是说,在美国密集的和更宽广的城市,汽车电气化的潜力很大。

然而,为了实现这一潜力,必须在所有的日子里满足潜在的电动车驾驶员的需求,甚至是高能耗的,比如需要长途旅行的日子。

两项关键创新可以实现这一点。 首先是预测驾驶员可能超出汽车行驶里程的日子,我们的模型就是这样做的。 第二个是机构或商业模式创新,以便在高能耗日提供替代性远程车辆。 例如,传统汽车和最终的低碳远程替代品可能会在点击按钮时出现在用户的门口。 即使电池技术改进和充电基础设施扩展,这种需求也可能持续一段时间。

车辆范围不是一个单一的数字

电动汽车的行驶里程一般被认为是固定的数字,但是单次行驶的里程数会随着行驶速度和风格以及室外温度等因素而变化。 要了解 汽车的范围 我们需要超越汽车本身,看看人们的表现如何。

在我的研究小组的过去四年中,我们已经建立了一个模型(称为“TripEnergy”),这个模型是美国各地人们逐秒驾驶行为的模型,他们如何在他们的汽车中使用加热和冷却系统汽车,以及如果以这种方式驾驶,各种电动和传统车辆如何消耗能量。

这种方法给了我们一个 电动汽车范围的概率视图。 例如,对于日产Leaf,我们发现74英里是中位数范围 - 基于驾驶模式,在美国道路上的一半汽车将能够行驶这么远,一半不会。 (一辆福特福克斯电动车的表现也差不多。)这个范围内有一个分布,表明实际性能可以有多大的变化。 例如,我们估计,58里程的百分之五不能用一次收费来承担,而百分之五的90里程可以。

评估电动车技术对抗驾驶行为

随着TripEnergy模型的推出,我们询问道路上有多少辆汽车可以用当今的低成本电动汽车来替代。 我们考虑过司机每天只能收费一次的情况,例如在家过夜。 这使我们能够研究现有的公共充电基础设施只需要有限变化的情况,而汽车可以使用否则在一夜之间闲置的发电厂。

我们发现,考虑到人们在美国驾车的情况,87平均每天的汽车百分比可以用当代低成本的电动汽车来代替,而且每天只能收费一次。 这是基于美国各地数以百万计的不同城市和社会经济阶层的驾驶行为。

从传统的电动汽车转换到这些汽车将减少估计30百分之,甚至今天的化石燃料为基础的供应组合。 总的来说,这些汽车所占的比例大致相当于美国汽油消费的60百分比

美国这个密集的和更加蔓延的城市的这种巨大的日常采用潜力是非常相似的 84%至百分之X​​NUMX.

虽然这是真的,人 在不同的城市表现不同 - 在 他们如何使用公共交通,他们是否拥有一辆汽车,以及如何 他们经常开车 他们拥有 - 当他们开车的时候,我们发现不同城市的相似数量的汽车属于低成本电动车辆提供的范围。

技术改进的回报

如果电池能够提高,并且能够以与当代锂离子电池相同的成本实现更长的续航里程,那么该怎么办?

联邦研究机构 ARPA-E已经确定了目标 对于电池来说,其存储能量比电动汽车中的电池重量要多出现今天的两倍。 如果达到这个技术指标,我们估计87百分比日采纳率估计值将上升到98百分比,汽油替代潜力将从61百分比上升到88百分比。 2017 Chevy Bolt和2018 Tesla Model 3预计将实现大致相同的增长潜力,与今日的Nissan Leaf相比成本增加,尽管这些成本仍接近新车的平均成本。 特斯拉Model S的行程更远,但成本更高。

但是,即使有大量的电池改进措施,其他类型的动力总成技术也将需要用于能源消耗最高的那些日子。 这种需求可能会持续一段时间,即使在扩充充电基础设施的情况下,由于能源消耗极少的日子也是如此。

范围限制的结果

为了让人们克服范围焦虑并且放心购买电动汽车,他们需要知道他们的需求将在所有日子里得到满足,包括高能量日。 预测何时发生这种情况 - 并且在购买车辆时预先确定会发生多少天 - 这是我们的模型非常适合的。

我们的模型可以在旅行距离,时间和地点方面的输入有限的情况下,预测超出汽车范围的可能性,并指出驾驶员需要转向其他更长距离汽车的日子,例如与家庭,甚至社区并通过商用车共享计划。 结果还揭示了人口水平需要的长途汽车的数量,以及私营部门创新和国家及地方政策的差距。

合理的融资来帮助分配汽车一生的前期成本,增加收费机会,即使每天只有一次,也会鼓励电动汽车的采用。

总而言之,我们的分析表明,目前的电动汽车可以满足美国大部分日常驾驶的需求。改善对共享的远程交通的使用,以及进一步改进的电池和汽车以及脱碳电力,为达成大体上脱碳的个人汽车提供了途径舰队。

关于作者

Jessika E. Trancik,工程系统助理教授, 麻省理工学院

这篇文章最初发表于 谈话。 阅读 原创文章.

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