Hvorfor elbilrevolutionen kan tage meget længere tid end forventet

Foto af en EV ladestation Chevy Bolt

Forvent ikke, at elektriske biler og lastbiler bliver lige så billige som deres benzindrevne rivaler snart.

TIL ny rapport fra MIT Energy Initiative advarer om, at elbiler måske aldrig når den samme mærkatpris, så længe de er afhængige af lithium-ion-batterier, energilagringsteknologien, der driver det meste af nutidens forbrugerelektronik. Faktisk vil det sandsynligvis tage endnu et årti bare at eliminere forskellen i levetidsomkostningerne mellem køretøjskategorierne, hvilket tager højde for de højere brændstof- og vedligeholdelsesudgifter for standardbiler og lastbiler.

Resultaterne strider skarpt mod resultaterne fra andre forskningsgrupper, som har konkluderet, at elbiler kan opnå prisparitet med gasdrevne i de næste fem år. Den langvarige prisforskel forudsagt af MIT-rapporten kan hæmme overgangen til lavere emissionskøretøjer og kræve, at regeringer forlænger subventioner eller vedtager strengere mandater for at opnå den samme vedtagelse af elbiler og nedskæringer i klimaforurening.

Transport er største kilde til drivhusgasemissioner i USA og fjerdestørste globalt , så der er ingen måde at opnå de reduktioner, der er nødvendige for at undgå farlige niveauer af global opvarmning uden større skift til renere køretøjer og massetransportsystemer.

Problemet er, at det konstante fald i prisen på lithium-ion-batterier, som driver elektriske køretøjer og tegner sig for omkring en tredjedel af deres samlede omkostninger, sandsynligvis vil aftage i de næste par år, efterhånden som de nærmer sig grænser fastsat af prisen på råvarer. materialer.

Hvis du følger nogle af disse andre fremskrivninger, ender du dybest set med, at omkostningerne ved batterier er mindre end de ingredienser, der kræves for at lave det, siger Randall Field, administrerende direktør for Mobility of the Future-gruppen ved MIT. Det ser vi som en fejl.

Tallene

Nuværende lithium-ion batteripakker anslås at koste fra omkring $175 til $300 pr. kilowatt-time. (En typisk mellemtone-EV har en 60/kWh batteripakke.)

TIL nummer af kommercielle og akademiske forskere har forudsagt, at omkostningerne ved sådanne batterier vil nå $100/kWh i 2025 eller før, hvilket mange udråber er det magiske tal, hvor elbiler og gasdrevne køretøjer når detailprisparitet uden tilskud. Og de ville fortsætte med at falde derfra.

Men at nå tærsklen på $100 i 2030 ville kræve, at materialeomkostningerne forbliver fladt i det næste årti, i en periode, hvor den globale efterspørgsel efter lithium-ion-batterier forventes at stige kraftigt, noterer MIT's 'Insights into Future Mobility' undersøgelse. Det anslår, at omkostningerne sandsynligvis kun vil falde til $124 pr. kilowatt-time på det tidspunkt. På det tidspunkt ville de samlede ejeromkostninger mellem kategorierne være nogenlunde de samme i betragtning af de ekstra brændstof- og vedligeholdelsesomkostninger for gasdrevne køretøjer. (Hvor disse linjer krydser hinanden, afhænger blandt andet i høj grad af lokale brændstofomkostninger og køretøjstype).

Men mærkatprisen på en EV med 200 miles rækkevidde ville stadig løbe tusindvis af dollars mere end et sammenligneligt benzindrevet køretøj på mange områder. Selvom det ville være et solidt skridt for elektriske køretøjer at lukke hullet i de samlede ejeromkostninger, er gennemsnitsforbrugeren meget følsom over for den forudgående pris - og hvad det svarer til i månedlige betalinger.

Omkostningerne vil sandsynligvis fortsætte med at forbedre sig, da virksomheder blandt andet reducerer niveauet af dyr kobolt i batterikomponenter og opnår produktionsforbedringer, efterhånden som produktionsmængderne stiger. Men metaludvinding er allerede en moden proces, så yderligere fald vil sandsynligvis aftage hurtigt efter 2025, da omkostningerne til materialer udgør en større og større del af de samlede omkostninger, finder rapporten.

Dybere omkostningsfald efter 2030 vil sandsynligvis kræve skift fra den dominerende lithium-ion-kemi i dag til helt andre teknologier, såsom lithium-metal-, faststof- og lithium-svovl-batterier. Hver af disse er stadig i meget tidligere udviklingsstadier, så det er tvivlsomt, om nogen vil være i stand til at fortrænge lithium-ion i 2030, siger Field.

Gene Berdichevsky, administrerende direktør for anodematerialeproducenten Sila Nanotechnologies, er enig i, at det vil være svært for industrien konsekvent at bryde igennem gulvet på $100/kWh med den nuværende teknologi.

Men han mener også, at papiret afviser nogle af de mere kortsigtede forbedringer, vi vil se i lithium-ion-batterier uden fuldgyldige skift til forskellige kemier. I 2030 forventer Berdichevsky, at batteripakker vil være i stand til at lagre betydeligt mere energi og holde mange flere kilometer på vejen, hvilket kan reducere omkostningerne, forbedre ydeevnen og ellers øge elbilernes relative tiltrækningskraft.

Kører frem

Den gode nyhed er, at et stigende antal producenter rundt om i verden bevæger sig ind i elbiler og udruller forskellige modeller til forskellige prisklasser.

På søndag, Ford afslørede en elektrisk SUV klar til at ramme udstillingslokalerne næste år, døbt Mustang Mach E. Audi, Jaguar, Mercedes-Benz og Tesla har alle også introduceret batteridrevne SUV'er, der imødekommer forbrugernes smag for større køretøjer.

Men MIT-undersøgelsen bemærker, at opnåelse af dybe reduktioner i transportemissioner vil kræve en parallel revision af de elsystemer, der bruges til at oplade elbiler.

I øjeblikket er USA's kulstofemissioner pr. mile for et elektrisk batteri med batteri i gennemsnit kun omkring 45 % mindre end dem fra et gasdrevet køretøj af sammenlignelig størrelse. Det skyldes, at fossile brændstoffer stadig genererer den dominerende andel af elektricitet på de fleste markeder, og fremstillingsprocessen for elbiler genererer betydeligt højere emissioner, primært relateret til batteriproduktionen.

Elbiler i nogle amerikanske regioner, især inklusive kulstater som West Virginia, kunne generere næsten det samme niveau af emissioner som standardkøretøjer i løbet af deres liv. I dele af Indien og Kina med særligt beskidte elektricitetssystemer kan elbiler endda generere flere emissioner end gasdrevne køretøjer, siger Emre Gencer, en forsker, der arbejdede på undersøgelsen.

Hvis elbiler ikke kan konkurrere direkte på prisen på markedet, bliver den offentlige politik nødt til at spille en større rolle med hensyn til at fremme udbredelsen af ​​elbiler og reducere transportemissioner.

MIT-undersøgelsen projekterer, at andelen af ​​elektriske køretøjer og plug-in hybrider vil stige i ethvert scenarie og nå 33% af den globale bilflåde i 2050, da priserne langsomt falder, selv uden yderligere klimapolitikker. Men et stærkt sæt af yderligere reguleringer, herunder en global kulstofafgift, der er sat højt nok til at forhindre 2 ˚C opvarmning, ville skubbe det tal til 50 % i midten af ​​århundredet.

Det ville tilføje op til hundredvis af millioner af yderligere lavemissionskøretøjer på vejene og forhindre 1,5 milliarder tons kuldioxid i at nå atmosfæren.

skjule