Die heutigen Elektroautos können die meisten täglichen Fahranforderungen abdecken

General Motors entwickelt den rein elektrischen 2017 Chevrolet Bolt, der für eine Driving Range von etwa 200 Meilen ausgelegt ist. General MotorsGeneral Motors entwickelt den rein elektrischen 2017 Chevrolet Bolt, der für eine Driving Range von etwa 200 Meilen ausgelegt ist. General Motors

Elektrifizierter Transport ist eine der vielversprechendsten Möglichkeiten, die Treibhausgasemissionen von Fahrzeugen deutlich zu reduzieren, aber die so genannte Reichweitenangst - die Sorge, mit einer ungeladenen Autobatterie gestrandet zu sein - bleibt ein Hindernis für die Einführung von Elektrofahrzeugen. Ist die Reichweite Angst angesichts der aktuellen Autos und Ladeinfrastruktur gerechtfertigt?

Das ist eine Frage, die meine Forschungsgruppe und ich in einem in der Zeitung veröffentlichten Artikel angesprochen haben Nature Energy, indem Sie dieses Problem mit einem neuen Modell genauer untersuchen.

Insbesondere haben wir gefragt: Wenn man aus der Vogelperspektive auf das geografische Gebiet der USA blickt, wie viele persönliche Fahrzeuge auf der Straße könnten täglich durch ein kostengünstiges batterieelektrisches Fahrzeug ersetzt werden, selbst wenn die Tagesgebühr nicht verfügbar ist? Unsere Analyse ist unseres Wissens die bisher umfassendste und umfassendste Studie, die zeigt, wie die aktuelle und zukünftige verbesserte Elektrofahrzeugtechnologie dem Energieverbrauch der Menschen entspricht.

Wir fanden, dass fast 90 Prozent der Fahrzeuge auf der Straße durch ein kostengünstiges Elektrofahrzeug ersetzt werden könnten, das heute auf dem Markt erhältlich ist. Außerdem ist diese Zahl in sehr unterschiedlichen Städten bemerkenswert ähnlich, von New York über Houston bis nach Los Angeles. Das heißt, es gibt ein großes Potenzial für die Elektrifizierung von Autos sowohl in dichten als auch in weit ausgedehnten Städten in den Vereinigten Staaten.

Um dieses Potenzial zu realisieren, müssen jedoch die Bedürfnisse zukünftiger Fahrer von Elektrofahrzeugen an allen Tagen erfüllt werden, sogar an energiereichen, wie zum Beispiel an Tagen, die Fernreisen erfordern.

Zwei wichtige Neuerungen können dies ermöglichen. Die erste besteht darin, die Tage vorherzusagen, an denen der Fahrer die Reichweite des Fahrzeugs überschreiten kann, was unser Modell vorsieht. Die zweite ist eine institutionelle oder Geschäftsmodellinnovation, um alternative Fahrzeuge mit hoher Reichweite an diesen energiereichen Tagen bereitzustellen. Beispielsweise können herkömmliche Autos und möglicherweise kohlenstoffarme Alternativen mit großer Reichweite auf Knopfdruck an der Tür eines Benutzers angezeigt werden. Dieser Bedarf kann einige Zeit andauern, auch wenn sich die Batterietechnologie verbessert und die Ladeinfrastruktur erweitert wird.

Fahrzeugbereich ist keine einzelne Nummer

Die Reichweite eines Elektrofahrzeugs wird typischerweise in Form einer festen Zahl angenommen, aber die Anzahl der Meilen, die mit einer einzigen Ladung zurückgelegt werden, ändert sich mit Faktoren wie Fahrgeschwindigkeit und -stil und Außentemperatur. Um das zu verstehen Reichweite eines Autos Wir müssen über das Auto hinaus schauen, wie sich die Menschen verhalten.

In den letzten vier Jahren haben wir in meiner Forschungsgruppe ein Modell ("TripEnergy") für das Verhalten von Menschen in den Vereinigten Staaten entwickelt, wie sie wahrscheinlich Heiz- und Kühlsysteme in ihren Fahrzeugen verwenden Autos, und wie verschiedene elektrische und konventionelle Fahrzeuge Energie verbrauchen würden, wenn sie auf diese Weise angetrieben würden.

Dieser Ansatz gibt uns einen probabilistische Sicht auf die Reichweite von Elektrofahrzeugen. Zum Beispiel, für den Nissan Leaf, finden wir, dass 74 Meilen der Median-Bereich ist - basierend auf dem Fahrverhalten, die Hälfte der Autos auf der Straße in den USA wäre in der Lage, so weit zu reisen, und die Hälfte nicht. (Ein Ford Focus electric verhält sich ähnlich.) Es gibt eine Verteilung in diesem Bereich, die zeigt, wie weit die tatsächliche Leistung variieren kann. Wir schätzen zum Beispiel, dass fünf Prozent der 58-Meilen-Reisen nicht mit einer Gebühr abgedeckt werden könnten und fünf Prozent der 90-Meilen-Reisen nicht möglich wären.

Bewertung der Elektrofahrzeugtechnik gegen das Fahrverhalten

Mit dem TripEnergy-Modell haben wir gefragt, wie viele Autos auf der Straße durch ein kostengünstiges Elektrofahrzeug ersetzt werden könnten. Wir haben einen Fall in Betracht gezogen, bei dem die Fahrer nur einmal täglich aufladen können, beispielsweise zu Hause über Nacht. Dies ermöglichte es uns, eine Situation zu untersuchen, in der nur begrenzte Änderungen an der bestehenden öffentlichen Ladeinfrastruktur erforderlich sind, und Autos können Kraftwerke nutzen, die sonst über Nacht stillstehen würden.

Wir fanden heraus, dass, wenn man bedenkt, wie Menschen durch die USA fahren, 87 Prozent der Autos an einem durchschnittlichen Tag durch ein kostengünstiges Elektroauto der aktuellen Generation ersetzt werden könnten, mit nur einmal täglichem Laden. Dies basiert auf dem Fahrverhalten von Millionen von Menschen in den USA in verschiedenen Städten und sozioökonomischen Klassen.

Der Wechsel von konventionellen zu Elektrofahrzeugen für diese Autos würde die Emissionen um geschätzte 30 Prozent senken, selbst mit dem heutigen Angebot an fossilen Brennstoffen. Insgesamt machen die Fahrten dieser Autos etwa 60 Prozent des Benzinverbrauchs in den USA aus

Dieses große tägliche Adoptionspotenzial ist sowohl in den dicht besiedelten als auch in den ausladenderen Städten der USA bemerkenswert ähnlich 84 Prozent auf 93 Prozent.

Es stimmt zwar, dass Leute sich in den Städten unterschiedlich verhalten - In wie sie öffentliche Verkehrsmittel benutzenob sie ein Auto besitzen und wie oft fahren sie die Autos Sie besitzen - wenn sie fahren, stellen wir fest, dass eine ähnliche Anzahl von Autos in verschiedenen Städten in die Reichweite eines kostengünstigen Elektrofahrzeugs fällt.

Renditen für Technologieverbesserung

Was ist, wenn sich die Batterien verbessern und eine längere Reichweite zu den gleichen Kosten ermöglichen wie bei aktuellen Lithium-Ionen-Batterien?

Die Bundesforschungsagentur ARPA-E hat ein Ziel gesetzt für Batterien, um ungefähr zwei Mal mehr Energie pro Gewicht zu speichern als heutige Batterien in Elektrofahrzeugen. Wenn dieses technische Ziel erreicht wird, schätzen wir, dass die geschätzte 87-prozentuale tägliche Annahmepotenzialschätzung auf 98 Prozent steigen würde und das Benzinersatzpotenzial von 61 Prozent auf 88 Prozent steigen würde. Der 2017 Chevrolet Bolt und das 2018 Tesla Modell 3 werden voraussichtlich im Vergleich zum heutigen Nissan Leaf ähnliche Kostenerhöhungen bei höheren Kosten erzielen, obwohl diese Kosten immer noch nahe bei den durchschnittlichen Kosten von Neuwagen liegen. Das Tesla Model S fährt noch weiter, kostet aber deutlich mehr.

Aber selbst mit erheblichen Verbesserungen der Batterie werden andere Arten von Antriebsstrangtechnologien benötigt, um jene Tage mit dem höchsten Energieverbrauch abzudecken. Dieser Bedarf kann aufgrund der geringen Anzahl von Tagen mit sehr hoher Energie auch bei einer erweiterten Ladeinfrastruktur einige Zeit andauern.

Das Ergebnis von Reichweitenbeschränkungen

Damit Menschen die Reichweitenangst überwinden und sich beim Kauf eines Elektrofahrzeugs wohl fühlen, müssen sie wissen, dass ihre Bedürfnisse an allen Tagen, auch an Tagen mit hoher Energie, erfüllt werden. Vorhersagen, wann dies geschehen wird - und im Voraus beim Kauf eines Fahrzeugs an wie vielen Tagen -, ist das, wofür unser Modell gut geeignet ist.

Unser Modell kann mit begrenzter Eingabe von Reisedistanz, Zeit und Ort die Wahrscheinlichkeit einer Überschreitung der Reichweite des Autos vorhersagen und auf Tage hinweisen, an denen sich der Fahrer anderen Autos mit längerer Reichweite zuwenden muss, beispielsweise mit Haushalten oder sogar innerhalb von Gemeinden und durch kommerzielle Carsharing-Programme. Die Ergebnisse geben auch Aufschluss über die Anzahl der Langstreckenfahrzeuge, die auf der Bevölkerungsebene benötigt würden, eine Lücke, die von der Innovation des Privatsektors sowie der nationalen und lokalen Politik geschlossen werden müsste.

Angemessene Finanzierungen, die dazu beitragen, die Vorlaufkosten über die Lebensdauer des Fahrzeugs zu verteilen, und die Möglichkeit, Gebühren zu erheben, selbst wenn dies nur einmal täglich geschieht, würden ebenfalls die Einführung von Elektrofahrzeugen fördern.

Alles in allem zeigt unsere Analyse, dass aktuelle Elektrofahrzeuge den meisten täglichen Fahrbedarf in den USA decken können. Ein verbesserter Zugang zu gemeinsamem Langstreckenverkehr, neben weiter entwickelten Batterien und Autos und dekarbonisiertem Strom, bietet einen Weg zu einem weitgehend dekarbonisierten Privatfahrzeug Flotte.

Über den Autor

Jessika E. Trancik, Assistenzprofessorin für technische Systeme, Massachusetts Institute of Technology

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

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