تستخدم المركبات الكهربائية نصف الطاقة التي تستهلكها المركبات التي تعمل بالغاز

إيف هنا. ورغم أنني متأكد من أن هذا التحليل صحيح من الناحية الاتجاهية، إلا أنه يقدم نفسه على أنه موثوق. ولكن يبدو أن هذا لا يسمح بحقيقة أن السيارات الكهربائية أثقل بكثير من نظيراتها الممتلئة بالوقود. على سبيل المثال، من Axios العام الماضي:

حالة اللعب: يمكن أن تكون السيارات الكهربائية أثقل بمئات إلى آلاف الأرطال من مركبات الغاز ذات الحجم المماثل لأن بطاريات السيارات الكهربائية أثقل بكثير من المحركات.

• على سبيل المثال، تزن سيارة جي إم سي هامر EV موديل 2023، وهي سيارة بيك آب كاملة الحجم، أكثر من 9000 رطل، وتحتوي على بطارية تزن 2900 رطل. وبالمقارنة، فإن سيارة جي إم سي سييرا 2023، وهي أيضًا سيارة بيك آب كاملة الحجم، تزن أقل من 6000 رطل، وفقًا لـ Kelley Blue Book.
• لقد زاد متوسط ​​وزن المركبات الأمريكية بالفعل من حوالي 3400 رطل إلى 4300 رطل على مدار الثلاثين عامًا الماضية، حيث تخلص الأمريكيون من سيارات الركاب واتجهوا إلى سيارات النقل الصغيرة وسيارات الدفع الرباعي، وفقًا لمحللي شركة Evercore ISI.

مستوى التهديد: أثارت هيئات مراقبة السلامة المخاوف بعد أن لفت الانهيار المميت الأخير لمرآب للسيارات في مدينة نيويورك الانتباه إلى التحدي المتمثل في البنية التحتية المتداعية.

السؤال الكبير: هل يمكن لشركات صناعة السيارات أن تجعل البطاريات أكثر كفاءة في استخدام الطاقة بحيث يكون وزنها أقل مع الحفاظ على قوتها؟

• “ما لم نشهد تقدمًا سريعًا بشكل لا يصدق في تصميم البطاريات وتصميمات المركبات، واتخاذ خطوات ذكية مثل استخدام مكاسب كثافة طاقة البطارية لتوفير الوزن بدلاً من توسيع النطاق، أو فتح الأبواب أمام تبديل البطارية، فمن المحتمل أن نشهد العديد من الوفيات والإصابات الإضافية. يُعزى فقط إلى الوزن الإضافي لبطاريات السيارات الكهربائية”. [Center for Auto Safety acting executive director Michael] يقول بروكس.

هل لدى أي شخص هنا تعديل وزن تقريبي وجاهز للتحليل أدناه؟ وهل يلزم إجراء أي شيء آخر لشيء أقرب إلى مقارنة التفاح بالتفاح؟

بقلم كارين كيرك جيولوجية وكاتبة مستقلة تتمتع بخلفية في مجال التعليم المناخي. نُشرت في الأصل في Yale Climate Connection

مع ارتفاع مبيعات السيارات الكهربائية في الولايات المتحدة، يستخدم عدد أكبر من السيارات الشبكة الكهربائية لتشغيلها أكثر من أي وقت مضى. سيكون من المعقول أن نفترض أن هذا يعني أن الشبكة يجب أن توفر الآن كمية هائلة من الطاقة لتلك السيارات – لكنها في الواقع لن تستهلك القدر الذي قد تظنه.

الحقيقة: تتطلب المركبات الكهربائية طاقة أقل بكثير لتشغيلها مقارنة بالمركبات التي تعمل بالبنزين. في الواقع، مع مزيج الكهرباء الحالي في البلاد، لا تتطلب السيارة الكهربائية سوى حوالي نصف الطاقة اللازمة لمحرك الاحتراق الداخلي الذي يعمل بالبنزين.

تشغيل ساخن، إهدار الطاقة

يحرق سكان الولايات المتحدة بشكل جماعي حوالي 8.9 مليون برميل من البنزين يوميًا، أو ما يزيد قليلاً عن جالون واحد لكل شخص في البلاد. وقد انخفض هذا المبلغ الهائل بنحو 5٪ عن ذروة استخدام البنزين في البلاد في عام 2018.

تهدر السيارات والشاحنات التي تعمل بالبنزين اليوم حوالي 80% من الطاقة التي يتم ضخها في خزانات الغاز الخاصة بها. تسخن السيارة عندما تحرق الوقود لتحريك المكابس ودفع العجلات. ليست هناك حاجة للحرارة لتحريك السيارة، لذلك يتم تنفيسها، وتحمل معظم الطاقة الموجودة في الوقود. وهذا ليس بالضرورة عيبًا في التصميم؛ إنه جزء لا مفر منه من الديناميكا الحرارية. إن حرق الوقود لخلق الحركة يميل إلى أن يكون إهدارًا للطاقة.

تعمل السيارات الكهربائية بفقدان حوالي 11% فقط من الطاقة، مما يعني أن معظم الطاقة التي تدخل السيارة تنتهي بتدوير العجلات. نظرًا لأن السيارة لا تحرق الوقود، فلا توجد عقوبة ديناميكية حرارية لتحويل الحرارة إلى حركة. كما يمكن للمركبات الكهربائية استعادة الطاقة أثناء الكبح، مما يعزز الكفاءة الإجمالية.

اقرأ: كهربة وسائل النقل تقلل الانبعاثات وتوفر كميات هائلة من الطاقة

>حتى محطة توليد الطاقة التي تعمل بالفحم أقل إهدارًا من محرك السيارة

الكهرباء التي تشحن المركبات الكهربائية يجب أن تأتي من مكان ما. ومن الصحيح أن نشير إلى أن بعض أنواع توليد الكهرباء هي أيضاً غير فعالة على الإطلاق، وخاصة الفحم.

تستخدم المولدات التي تعمل بالفحم أو النفط أو غاز الميثان – والتي يطلق عليها عادةً الغاز الطبيعي – عملية معقدة، حيث يتم حرق الوقود لإنتاج بخار يقوم بتدوير التوربين الذي يولد تيارًا كهربائيًا. وهنا تظهر مشكلة الديناميكا الحرارية مرة أخرى. يؤدي حرق أي نوع من الوقود لإنتاج الكهرباء إلى إطلاق معظم الطاقة الموجودة في الوقود كحرارة غير مستخدمة. قرأت ذلك الحق: معظم يتم فقدان الطاقة الأصلية.

اقرأ: يعد فقدان الطاقة أحد أكبر مكونات نظام الكهرباء اليوم

على الرغم من الخسائر الكبيرة في الطاقة، لا تزال محطة توليد الكهرباء أكثر كفاءة من محرك السيارة. تذكر أن محرك الاحتراق الداخلي يفقد حوالي 80% من الطاقة الداخلة إليه. تفقد محطة توليد الطاقة التي تعمل بحرق الفحم حوالي 68% من طاقتها. وبالتالي، فإن السيارة الكهربائية التي تعمل بالفحم فقط لا تزال تستخدم طاقة أقل من السيارة التي تعمل بالبنزين.

تعد محطات توليد الطاقة بغاز الميثان أكثر كفاءة من طاقة الفحم، لذا فإن السيارة الكهربائية المشحونة بالكهرباء من غاز الميثان تستخدم حوالي نصف الطاقة التي تستهلكها سيارة مماثلة تعمل بالبنزين.

الطاقة المتجددة تحلي الصفقة

تصبح الرياضيات أكثر تشجيعًا عندما تفكر في كفاءة الطاقة المتجددة. لا تعمل الرياح والطاقة الشمسية والطاقة الكهرومائية على تقليل التلوث فحسب، بل إنها تعمل أيضًا على تقليص الطلب الإجمالي على الطاقة لأنه لا توجد طاقة مفقودة في عملية حرق الوقود لخلق الحركة. هناك حاجة إلى قدر أقل من الطاقة، وذلك ببساطة لأنه يتم إهدار قدر أقل بكثير.

لا تستخدم توربينات الرياح أي وقود لتدور وتنتج تيارًا كهربائيًا، لذلك لا تنتج انبعاثات أو حرارة مهدرة. العملية بسيطة جدًا بحيث لا توجد فرصة كبيرة لفقد الطاقة.

يستخدم سد الطاقة الكهرومائية الماء لتدوير التوربينات بدلاً من الهواء. لا تحتوي اللوحة الشمسية على أي أجزاء دوارة. إنه فقط يحول طاقة الشمس إلى تيار كهربائي.

لذا فإن السيارة الكهربائية التي تعمل بالكامل بواسطة الرياح أو الطاقة الشمسية أو الطاقة المائية توفر 77% من احتياجات الطاقة للقيادة. تأتي هذه الوفورات الضخمة من الجمع بين توليد الكهرباء بكفاءة ومركبة فعالة – وهو الفوز النهائي للجانبين.

ما مقدار الطاقة التي يمكنك توفيرها؟ ذلك يعتمد على المكان الذي تعيش فيه.

يتم توليد الكهرباء من مصادر متنوعة. بعضها فعال والبعض الآخر أقل من ذلك بكثير. ومن خلال النظر إلى المزيج المحدد من مصادر الكهرباء المولدة في كل ولاية، فمن الممكن تقدير مقدار الطاقة التي يمكن توفيرها عن طريق استبدال السيارات والشاحنات التقليدية التي تعمل بالبنزين بمكافئاتها الكهربائية.

كلما زادت كفاءة توليد الكهرباء، قلت الحاجة إلى الطاقة. تستخدم ولايات مثل ساوث داكوتا وأيداهو وواشنطن مصادر الطاقة المتجددة في الغالب في محافظ الكهرباء الخاصة بها والقليل من الكهرباء المعتمدة على الاحتراق أو لا تستخدمها على الإطلاق. وبالتالي، تتطلب قيادة السيارة الكهربائية طاقة أقل بنسبة 70% تقريبًا من قيادة السيارة التي تعمل بالبنزين في تلك الولايات.

وعلى الطرف الآخر من الطيف، يوجد المثال المهم لولاية فرجينيا الغربية، حيث يأتي أكثر من 90% من الكهرباء من الفحم غير الفعال. حتى في هذا السيناريو الأسوأ، لا تزال السيارة الكهربائية تستخدم طاقة أقل بحوالي الثلث من البنزين. كما أن السيارة الكهربائية المشحونة في ولاية فرجينيا الغربية تقلل أيضًا من التلوث الكربوني بنسبة 30%.

في المتوسط ​​في جميع أنحاء الولايات المتحدة، سيؤدي استبدال سيارة تعمل بالبنزين بمركبة كهربائية إلى خفض الطاقة اللازمة للقيادة بنحو 47٪ – أقل قليلا من النصف. ومن المرجح أن يتحسن هذا الرقم في المستقبل لأن إمدادات الكهرباء ستصبح أكثر كفاءة لأنها تصبح أقل كثافة في الكربون.

إلى جانب خفض الانبعاثات ومكافحة تغير المناخ، فإن استخدام طاقة أقل بشكل عام يعد مكسبًا لاستخدام الأراضي، وتلوث الهواء والماء، وتحقيق العدالة البيئية، مع خفض تكلفة القيادة للجميع أيضًا.

الكفاءة شيء جميل.

ملاحظات وتحذيرات

تعتمد الخريطة على الكهرباء المولدة داخل كل ولاية. ولا يقيس الكهرباء التي يتم استيرادها أو تصديرها بين الولايات.

لا يشمل هذا التحليل استهلاك الطاقة في المنبع، مثل حفر الآبار، أو بناء محطات الطاقة، أو تكرير البنزين، أو نقل/نقل النفط أو الكهرباء. كما أنه لا يؤثر في تصنيع أي نوع من السيارات. وقد أظهرت التقييمات المتعمقة لدورة الحياة التي أجراها مختبر أرجون الوطني، وكربون بريف، وهانا ريتشي، وأوك هوكسترا، من بين آخرين، أنه عبر دورات حياتها بأكملها، تتمتع المركبات الكهربائية باستخدام أقل للطاقة وانبعاثات كربونية مقارنة بالمركبات التي تعمل بالبنزين أو الديزل.