Ciò include i costi iniziali del veicolo, i costi della benzina, i costi dell’elettricità e il costo di sostituzione delle batterie dei veicoli elettrici.Le batterie hanno in genere una durata nominale di 100.000 miglia e 8 anni di autonomia, e le auto in genere durano il doppio.Il proprietario probabilmente acquisterà quindi una batteria sostitutiva per tutta la vita del veicolo, il che può essere molto costoso.
Costo per miglio per diverse classi di veicoli secondo NREL
I lettori potrebbero aver visto rapporti secondo cui i veicoli elettrici costano meno delle auto a benzina;tuttavia, questi erano solitamente basati su “studi” che “dimenticavano” di includere il costo della sostituzione della batteria.Gli economisti professionisti dell'EIA e del NREL sono incoraggiati a evitare pregiudizi personali poiché riducono la precisione.Il loro compito è prevedere cosa accadrà, non cosa vogliono che accada.
Le batterie sostituibili riducono il costo dei veicoli elettrici:
· La maggior parte delle auto percorre meno di 45 miglia al giorno.Quindi, per molti giorni, possono utilizzare una batteria a basso costo e a bassa autonomia (diciamo, 100 miglia) e caricarla durante la notte.Nei viaggi più lunghi, potrebbero utilizzare batterie più costose e di maggiore durata oppure sostituirle più frequentemente.
· Gli attuali proprietari di veicoli elettrici possono sostituire le batterie dopo un calo di capacità compreso tra il 20% e il 35%.Tuttavia, le batterie sostituibili durano più a lungo perché sono disponibili come batterie di capacità inferiore quando invecchiano.Gli automobilisti non noteranno la differenza tra una nuova batteria da 150 kWh e una vecchia batteria da 300 kWh degradata del 50%.Entrambi verranno visualizzati come 150 kWh nel sistema.Quando le batterie durano il doppio, le batterie costano il doppio.
Stazioni di ricarica veloce a rischio di perdere soldi
Quando vedi una stazione di ricarica rapida, per quanto tempo viene utilizzata?In molti casi, non molto.Ciò è dovuto ai disagi e ai costi elevati della ricarica, alla facilità di ricarica a casa e al numero insufficiente di veicoli elettrici.Inoltre, il basso utilizzo spesso fa sì che i costi della piattaforma superino i ricavi della piattaforma.Quando ciò accade, le stazioni possono utilizzare fondi governativi o fondi di investimento per coprire le perdite;tuttavia, questi “rimedi” non sono sostenibili.Le centrali elettriche sono costose a causa dell’alto costo delle apparecchiature di ricarica rapida e dell’alto costo del servizio elettrico.Ad esempio, per caricare una batteria da 50 kWh in 20 minuti sono necessari 150 kW di potenza di rete (150 kW × [20 ÷ 60]).Si tratta della stessa quantità di elettricità consumata da 120 case, e le apparecchiature di rete per supportarla sono costose (la casa media degli Stati Uniti consuma 1,2 kW).
Per questo motivo, molte stazioni di ricarica rapida non hanno accesso a un gran numero di reti, il che significa che non possono ricaricare velocemente più auto contemporaneamente.Ciò porta alla seguente cascata di eventi: ricarica più lenta, minore soddisfazione del cliente, minore utilizzo della stazione, costi più elevati per cliente, profitti della stazione inferiori e, in definitiva, meno potenziali proprietari della stazione.
Una città con molti veicoli elettrici e con parcheggi per lo più su strada ha maggiori probabilità di rendere la ricarica rapida più economica.In alternativa, le stazioni di ricarica rapida nelle aree rurali o suburbane corrono spesso il rischio di perdere denaro.
Le batterie sostituibili riducono il rischio per la redditività economica delle stazioni di ricarica rapida per i seguenti motivi:
· Le batterie nei locali di scambio sotterranei possono essere caricate più lentamente, riducendo la potenza di servizio richiesta e riducendo i costi delle apparecchiature di ricarica.
Le batterie nella centrale di scambio possono assorbire energia durante la notte o quando le fonti rinnovabili sono sature e i costi dell’elettricità sono bassi.
I materiali delle terre rare rischiano di diventare sempre più rari e costosi
Entro il 2021 nel mondo verranno prodotti circa 7 milioni di veicoli elettrici.Se la produzione venisse aumentata di 12 volte e utilizzata per 18 anni, i veicoli elettrici potrebbero sostituire 1,5 miliardi di veicoli a gas in tutto il mondo e decarbonizzare i trasporti (7 milioni × 18 anni × 12).Tuttavia, i veicoli elettrici utilizzano tipicamente litio, cobalto e nichel rari e non è chiaro cosa accadrebbe ai prezzi di questi materiali se il consumo aumentasse drasticamente.
I prezzi delle batterie per veicoli elettrici in genere diminuiscono di anno in anno.Tuttavia, ciò non è avvenuto nel 2022 a causa della carenza di materiali.Sfortunatamente, è probabile che i materiali delle terre rare diventino sempre più rari, portando a un aumento dei prezzi delle batterie.
Le batterie sostituibili riducono la dipendenza dai materiali delle terre rare perché possono funzionare più facilmente con tecnologie di fascia bassa che utilizzano materiali delle terre meno rare (ad esempio, le batterie LFP non utilizzano il cobalto).
L'attesa per la ricarica a volte è scomoda
Le batterie sostituibili riducono i tempi di rifornimento perché le sostituzioni sono rapide.
Gli automobilisti a volte si sentono preoccupati per l’autonomia e la ricarica
Lo scambio sarà facile se nel sistema sono presenti molte camere di scambio e molte batterie di riserva.
La CO2 viene emessa quando si brucia gas naturale per generare elettricità
Le reti sono spesso alimentate da più fonti.Ad esempio, in un dato momento, una città potrebbe ottenere il 20% della sua elettricità dal nucleare, il 3% dal solare, il 7% dall’eolico e il 70% dagli impianti di gas naturale.I parchi solari generano elettricità quando splende il sole, i parchi eolici generano elettricità quando c’è vento e altre fonti tendono ad essere meno intermittenti.
Quando una persona carica un veicolo elettrico, almeno una fonte di alimentazionesulla griglia aumenta la produzione.Spesso è coinvolta solo una persona per vari motivi, ad esempio i costi.Inoltre, è improbabile che la produzione di un parco solare cambi poiché è impostata dal sole e la sua energia è solitamente già consumata.In alternativa, se un parco solare è “saturo” (cioè butta via energia verde perché ne ha troppa), allora potrebbe aumentare la sua produzione invece di buttarla via.Le persone possono caricare i veicoli elettrici senza emettere CO2 alla fonte.
Le batterie sostituibili riducono le emissioni di CO2 derivanti dalla produzione di elettricità perché possono essere ricaricate quando le fonti di energia rinnovabile sono sature.
La CO2 viene emessa durante l'estrazione di terre rare e la produzione di batterie
Le batterie sostituibili riducono le emissioni di CO2 nella produzione delle batterie perché possono essere utilizzate batterie più piccole che utilizzano materiali meno rari.
I trasporti rappresentano un problema da 30 trilioni di dollari
Ci sono circa 1,5 miliardi di veicoli a gas nel mondo e, se fossero sostituiti con veicoli elettrici, ciascuno costerebbe 20.000 dollari, per un costo totale di 30 trilioni di dollari (1,5 miliardi × 20.000 dollari).I costi di ricerca e sviluppo sarebbero giustificati se, ad esempio, venissero ridotti del 10% attraverso centinaia di miliardi di dollari di ricerca e sviluppo aggiuntivi.Dobbiamo vedere i trasporti come un problema da 30mila miliardi di dollari e agire di conseguenza: in altre parole, più ricerca e sviluppo.Tuttavia, come può la ricerca e sviluppo ridurre il costo delle batterie sostituibili?Potremmo iniziare esplorando le macchine che installano automaticamente infrastrutture sotterranee.
Insomma
Per portare avanti le batterie sostituibili, i governi o le fondazioni potrebbero finanziare lo sviluppo dei seguenti sistemi standardizzati:
· Sistema di batterie elettromeccaniche intercambiabili per veicoli elettrici
· Sistema di comunicazione tra la batteria del veicolo elettrico e la ricaricameccanismo
· Sistema di comunicazione tra l'auto e la stazione di cambio batteria
· Sistema di comunicazione tra rete elettrica e display del veicolo
· Interfaccia utente smartphone e interfaccia sistema di pagamento
· Meccanismi di scambio, stoccaggio e ricarica di diverse dimensioni
Sviluppare un sistema completo fino al prototipo può costare decine di milioni di dollari;tuttavia, l’implementazione globale può costare miliardi di dollari.
Orario di pubblicazione: 16 dicembre 2022