Carregar seis carros de uma vez está bem. Carregar 60 milhões pode ser um pouco mais difícil. Nadya Kubik / Shutterstock.com
Hoje, por cento menos do que 2 dos veículos que os americanos compram são elétricos. Mas nas próximas três décadas, alguns especialistas da indústria automotiva esperam que os veículos elétricos possam representar a maioria NOS e vendas globais de carros.
Tudo dito, os motoristas americanos registram 3 trilhões de milhas por ano, consumindo mais de 170 bilhões de galões de gasolina e diesel no processo. Converter todas essas milhas de estrada em eletricidade colocaria novas demandas no sistema nacional de produção e distribuição de eletricidade.
Como parte de um grande estudo de infra-estrutura de energia, nós estamos buscando para entender como um aumento em veículos elétricos (EVs) pode mudar como energia is fornecido e consumido. Até agora, descobrimos que o impacto dos veículos elétricos dependerá de onde você mora e quando eles são cobrados.
Estimando quanto de eletricidade os VEs demandarão
Usando uma técnica semelhante em destaque o nosso trabalho recente em veículos movidos a hidrogênio, desenvolvemos uma avaliação estado a estado da quantidade de eletricidade necessária para carregar uma frota eletrificada de carros pessoais, caminhões e SUVs.
Começamos estimando a quantidade de gasolina que todos os condados consomem hoje. Em seguida, convertemos as milhas de veículos percorridas em requisitos de eletricidade com base na eficiência dos veículos elétricos de hoje.
Evidentemente, esses métodos têm limitações. O número de milhas percorridas pode mudar significativamente se veículos autônomos tornar-se comum e mais pessoas confiam em Uber, Lyft e outros serviços de compartilhamento de veículos, por exemplo. No entanto, acreditamos que nossa abordagem fornece um bom ponto de partida para estimar a demanda futura de eletricidade se os VEs se tornarem a norma.
Impactos regionais
A rede elétrica dos EUA evoluiu continuamente para acomodar novas demandas em todo o século passado. Mas se os veículos da nação se tornassem rapidamente elétricos, a rede precisaria mudar mais rapidamente. Dependendo dos hábitos de direção locais e da infraestrutura de rede já implementada, nossa análise mostra que os EVs terão diferentes impactos em diferentes regiões.
Desde o Texas e a Califórnia consome mais eletricidade do que qualquer outro estado, eles fornecem uma boa imagem do que um futuro cheio de veículos elétricos pode parecer. Em ambos os casos, um aumento nos VEs aumentaria o consumo, com potencial para sobrecarregar a infraestrutura local.
Se virtualmente todos os carros de passageiros no Texas fossem eletrificados hoje, o estado precisaria de aproximadamente 110 mais terawatts-hora de eletricidade por ano - o consumo anual médio de eletricidade 11 milhões de lares. A demanda adicional de eletricidade resultaria em um aumento percentual de 30 sobre o consumo atual no Texas.
Em comparação, por causa de um clima mais temperado, a Califórnia pode exigir 50 por cento mais eletricidade do que consome atualmente se os veículos de passageiros no estado fossem totalmente eletrificados. Isso significa que a Califórnia precisaria gerar mais 120 terawatt-hora de eletricidade por ano.
Um conto de duas grades
Uma olhada nas redes dos dois estados demonstra como a confiança nos VEs para mobilidade pode variar de lugar para lugar.
Nas tardes quentes de verão, o Texas usa cerca de metade da eletricidade gera energia para ar condicionado para manter os edifícios frescos. As grandes variações sazonais na demanda de eletricidade devido ao condicionamento de ar significam que o estado tem usinas de energia que permanecem inativas durante muitas horas do ano. A capacidade ociosa fora do horário de pico poderia tornar mais fácil para o Texas atender às futuras demandas de eletricidade dos veículos elétricos.
O clima mais temperado da Califórnia significa que o estado precisa de menos eletricidade nos dias de verão e menos variabilidade de demanda no total da rede. Como resultado, a Califórnia tem menos capacidade de geração disponível do que o Texas para atender às futuras demandas de carregamento de veículos elétricos.
Na 2018, o Conselho de Confiabilidade Elétrica do Texas, a organização que administra a maior parte da rede elétrica do Texas, atingiu um novo pico de demanda de aproximadamente 73 gigawatts em julho 19. Observando os horários de pico para julho 19, 2018, descobrimos que a rede ERCOT tinha capacidade de reserva para fornecer mais de 350 gigawatt-hora de eletricidade adicional se as usinas ociosas continuassem a operar durante todo o dia, não apenas durante a demanda de pico.
Com base em nossas estimativas, os requisitos de cobrança para uma frota totalmente eletrificada de carros pessoais no Texas seriam cerca de 290 gigawatt-hora por dia, menos do que o excedente disponível de capacidade de geração. Em outras palavras, a grade do Texas poderia teoricamente cobrar uma frota de veículos totalmente eletrificada hoje se os veículos fossem cobrados fora do horário de pico.
Quando fizemos a mesma análise para a Califórnia, no entanto, descobrimos que se os VEs se tornassem a norma, isso poderia empurrar a demanda total de eletricidade para além da capacidade existente da rede do Estado Dourado.
Tempo é tudo
Talvez ainda mais importante do que a quantidade de eletricidade consumida pelos VEs seja a questão de quando ela seria consumida.
Baseamos as estimativas acima em padrões ótimos de carga fora de pico. Se, em vez disso, a maioria dos EVs fosse cobrada à tarde, a rede elétrica precisaria de mais capacidade de geração para evitar interrupções.
Para atender a essa demanda, a Califórnia e o Texas precisariam construir novas usinas ou compre mais eletricidade de estados vizinhos do que eles já fazem. Os estados também podem precisar de infra-estrutura adicional de transmissão e distribuição para acomodar infra-estrutura de carregamento.
Tudo dito, a transição para veículos elétricos a partir de veículos com motor de combustão interna poderia custar potencialmente dezenas de bilhões de dólares no Texas e até mais na Califórnia para instalar nova infraestrutura de eletricidade se muitos veículos fossem cobrados durante o horário de pico.
Os incentivos poderiam reduzir o custo de equipar a rede para muitos veículos elétricos. Por exemplo, as concessionárias poderiam cobrar tarifas diferentes pela eletricidade durante diferentes horários do dia e em diferentes dias da semana. Conhecido como tempo de uso preços, esta prática pode incentivar a carga de veículos quando a eletricidade é mais abundante fora do horário de pico e, portanto, mais barata de fornecer.
Califórnia e outras áreas, incluindo Austin, Texas,já começaram a usar diferentes estratégias para implementar taxas de tempo de uso. Outras regiões podem querer observar de perto e adotar as lições aprendidas nesses locais à medida que o número de veículos elétricos na estrada aumenta.
O caminho pela frente
Embora os VEs possam aumentar a quantidade de eletricidade que os EUA consomem, o investimento necessário para acomodá-los pode ser menor do que parece. Muitas regiões já têm capacidade de geração suficiente se os veículos são cobrados fora do horário de pico. O armazenamento de energia a bordo de EVs poderia fornecer a flexibilidade necessária para alterar os tempos de carregamento e ajudar os operadores da rede a gerenciar melhor a oferta e a demanda de eletricidade.
Além disso, com base em nossos cálculos, o dinheiro que os americanos economizariam apenas com os custos de combustível poderia compensar esses investimentos.
Por exemplo, se a maioria dos veículos da Califórnia fossem elétricos da 2017, estimamos que seus motoristas teriam economizado cerca de US $ 25 bilhões naquele ano em custos de combustível - com base na preços médios da eletricidade e gasolina.
Além da economia de combustível, alguns analistas de mercado esperam que os carros elétricos sejam mais barato que os veículos convencionais por 2026, outro benefício econômico potencial.
Embora seja difícil prever os preços futuros da gasolina, da eletricidade e dos veículos, acreditamos que é provável que o uso generalizado de veículos elétricos reduza os custos gerais de transporte na Califórnia e em outros lugares. Estas economias são ainda maiores se os benefícios ambientais, especialmente menores emissões de carbono, São levados em consideração.
A Union of Concerned Scientists pesquisou as pegadas de carbono dos veículos elétricos versus carros movidos a gasolina.
Sobre o autor
F. Todd Davidson, pesquisador associado, Instituto de Energia, Universidade do Texas em Austin; Dave Tuttle, Pesquisador, The Energy Institute ,, Universidade do Texas em Austin; Joshua D. Rhodes, pesquisador de energia, Universidade do Texas em Austine Kazunori Nagasawa, pesquisador de pós-doutorado, Laboratório Nacional de Energia Renovável
Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
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