미래의 전기 자동차에 얼마나 많은 전력을 공급할 것인가?

오늘날 미국인들이 구매하는 자동차의 2 % 미만은 전기입니다. 그러나 향후 30 년 이내에 일부 자동차 업계 전문가들은 전기 자동차가 미국 및 세계 자동차 판매의 대부분을 차지할 것으로 기대하고 있습니다.

미국 운전자는 연간 약 3 조 마일의 연료를 사용하며,이 과정에서 1,700 억 갤런 이상의 가솔린과 디젤을 소비합니다. 모든 도로 마일을 전기로 전환하면 전기를 생산하고 공급하는 국가의 시스템에 새로운 요구가 제기 될 것입니다.

주요 에너지 인프라 연구의 일환으로, 우리는 전기 자동차 (EV)의 증가가 에너지가 공급되고 소비되는 방식을 어떻게 바꿀 수 있는지 이해하려고합니다. 지금까지 우리는 전기 자동차의 영향이 당신이 살고있는 곳과 그들이 청구 된 때에 달려 있다고 생각했습니다.

얼마나 많은 전기 자동차가 요구할 것인가에 대한 추정

최근 수소 차량에 대한 논문에서 다루었던 비슷한 기술을 사용하여 우리는 전기 자동차, 트럭 및 SUV 차량을 충전하는 데 필요한 전기량에 대한 국가 별 평가를 개발했습니다.

우리는 오늘날 카운티가 소비하는 가솔린 양을 추정함으로써 시작했습니다. 우리는 여행 한 차량 마일을 오늘날 EV의 효율성을 기준으로 전기 필요량으로 전환했습니다.

틀림없이 이러한 방법에는 한계가 있습니다. 자율 차량이 일상적으로 사용되고 더 많은 사람들이 Uber, Lyft 및 기타 차량 공유 서비스에 의존하는 경우 여행 한 마일 수는 크게 바뀔 수 있습니다. 그러나 우리의 접근 방식은 EV가 표준이 될 경우 향후 전기 수요를 예측하기위한 좋은 출발점을 제공한다고 믿습니다.

지역적 영향

미국의 전기 그리드는 지난 세기 동안 새로운 요구를 수용하기 위해 지속적으로 발전해 왔습니다. 그러나 국가 차량이 급속하게 전기가 될 경우 그리드가 더 빨리 변해야합니다. 현지 운전 습관과 이미 시행중인 그리드 인프라에 따라, 우리의 분석은 EV가 다른 지역에서 다른 영향을 미친다는 것을 보여줍니다.

텍사스와 캘리포니아주는 다른 어떤 주보다 많은 전력을 소비하기 때문에 전기 자동차로 가득 찬 미래가 어떻게 생겼는지에 대한 좋은 정보를 제공합니다. 두 경우 모두, 전기 자동차의 증가는 소비를 증가시키고 지역 기반 시설에 부담을 줄 수 있습니다.

텍사스에있는 거의 모든 승용차가 오늘 전기가 통하는 경우, 주에서는 약 110 만 테라 와트의 연간 전기 사용이 필요합니다. 연간 평균 전기 소비량은 1 천 1 백만 가구입니다. 추가 된 전기 수요는 텍사스의 현재 소비보다 30 % 증가 할 것입니다.

이에 비해 캘리포니아는보다 온화한 기후로 인해 주내의 승용차가 완전히 전기를 공급받는 경우 현재 소비하는 양보다 거의 50 % 더 많은 전기를 요구할 수 있습니다. 이는 캘리포니아가 매년 120 테라 와트의 전기를 추가로 생산해야한다는 것을 의미합니다.

두 개의 그리드 이야기

두 주 (州)의 그리드를 보면 이동성에 대한 전기 자동차의 의존도가 장소에 따라 어떻게 달라질 수 있는지 보여줍니다.

더운 여름 오후에 텍사스는 건물을 시원하게 유지하기 위해 에어컨에 전력을 공급하기 위해 생성하는 전기의 약 절반을 사용합니다. 에어컨으로 인한 전기 수요의 큰 계절 변화는 주에 여러 해 동안 유휴 상태에있는 발전소가 있음을 의미합니다. 오프 피크 시간 동안 여분의 용량은 텍사스가 EV의 향후 전력 수요를 쉽게 충족시킬 수있게합니다.

캘리포니아의 온화한 기후는 여름에 전력 사용량이 적고 그리드 전체의 수요 변동성이 적다는 것을 의미합니다. 결과적으로 캘리포니아는 전기 차량의 향후 충전 요구를 충족시키기 위해 텍사스보다 적은 발전 용량을 보유하고 있습니다.

2018 년 텍사스 전기 그리드의 대부분을 관리하는 텍사스 전기 신뢰도 협의회 (Electric Reliability Council)는 7 월 19 일 대략 73 기가 와트의 새로운 최고 수요를 기록했습니다. 2018 년 7 월 19 일의 피크 시간대를 보면 ERCOT 그리드는 최대 수요가있을 때뿐만 아니라 하루 종일 가동 된 발전소가 계속 가동 될 경우 350 기가 와트 - 시간 이상의 추가 전력을 공급할 수있는 여유 용량을 갖추고있었습니다.

우리의 추정에 따르면, 텍사스에서 완전 충전 된 개인 차량의 충전 요구량은 하루에 약 290 기가 와트 - 시간이며, 사용 가능한 잉여 용량보다 적습니다. 바꿔 말하면 텍사스 전력망은 차량이 오프 피크 시간에 청구되면 이론적으로 완전 전기 차량 차량을 충전 할 수 있습니다.

그러나 우리가 캘리포니아에 대해 동일한 분석을 수행했을 때, 우리는 전기 자동차가 표준이되면 전기에 대한 총 수요가 골든 스테이트의 그리드 용량을 초과 할 수 있음을 발견했습니다.

타이밍은 모든 것입니다.

아마도 전기 자동차가 소비하는 전기량보다 더 중요한 것은 소비 될시기의 문제입니다.

우리는 최적의 오프 피크 충전 패턴에 대해 위의 추정치를 기반으로합니다. 오후에 대부분의 전기 자동차가 충전되는 경우 정전을 방지하기 위해 전력망에 더 많은 발전 용량이 필요합니다.

이러한 요구를 충족시키기 위해 캘리포니아와 텍사스는 새로운 발전소를 건설하거나 인근 주에서 더 많은 전기를 구매해야합니다. 또한 주에서는 새로운 자동차 충전 인프라를 수용하기 위해 추가 전송 및 분배 인프라가 필요할 수도 있습니다.

텍사스에서는 내연 기관 차량에서 EV로 전환 할 때 수십억 달러가 소요될 수 있으며 피크 시간대에 많은 차량을 충전해야한다면 캘리포니아에서 새로운 전기 인프라를 설치할 수 있습니다.

인센티브는 많은 전기 자동차에 대한 계통을 장비하는 데 드는 비용을 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 유틸리티는 매일 다른 시간대와 다른 요일에 전기 요금을 청구 할 수 있습니다. 사용 시간으로 알려진 가격 정책은 오프 피크 시간에 전력이 풍부 해 공급이 더 저렴할 때 차량 요금을 부과 할 수 있습니다.

텍사스 주 오스틴을 비롯한 캘리포니아 및 기타 지역에서는 이미 사용 시간을 구현하기 위해 다양한 전략을 사용하기 시작했습니다. 다른 지역은 도로에서 전기 자동차의 수가 늘어남에 따라 그 장소에서 배운 교훈을 면밀히 주시하고 채택하고 싶어 할 것입니다.

앞서가는 길

전기 자동차가 미국의 전기 소비량을 늘릴 수는 있지만 전기 용량을 수용하기 위해 필요한 투자는 나타나는 것보다 적을 수 있습니다. 비포장 시간에 차량을 충전하는 경우 많은 지역에서 이미 충분한 발전 용량을 보유하고 있습니다. 보드 EV의 에너지 저장은 충전 시간을 변경하고 그리드 운영자가 전기의 수요와 공급을보다 효과적으로 관리하는 데 필요한 유연성을 제공 할 수 있습니다.

게다가 미국의 계산에 따르면 미국인들이 연료비만으로 저축 할 돈은 이러한 투자를 상쇄 할 수 있습니다.

예를 들어, 대부분의 캘리포니아 자동차는 2017 년까지 전기가 공급되었지만, 전기 및 휘발유의 평균 가격을 기준으로 해당 운전자가 연간 연료비로 약 250 억 달러를 절약 할 것으로 추정합니다.

연료 절감 이외에도 일부 시장 분석가들은 또 다른 잠재적 인 경제적 이익 인 2026 년까지 전기 자동차가 일반 차량보다 저렴할 것으로 기대합니다.

휘발유, 전기 및 차량의 미래 가격을 예측하는 것은 어려운 일이지만, 우리는 전기 자동차의 광범위한 사용이 캘리포니아 및 기타 국가의 운송 비용을 전반적으로 줄일 수있을 것이라고 믿습니다. 환경 적 이익, 특히 저탄소 배출량을 감안하면 이러한 절약 효과는 더욱 커집니다.

이 기사는 원래 F. Todd Davidson, Dave Tuttle, Joshua D. Rhodes 및 Nagasawa Kazunori의 대화에 게시되었습니다. 여기에 원본 기사를 읽으십시오.