通过了解何时收费,促进电动车辆的排放减少

电动汽车充电

电动汽车(EV)充电的时间对减少其排放有很大影响。在加州,美国一半的电动汽车都在这里使用,中午充电比晚上充电能减少40%以上的电动汽车排放。

麻省理工学院研究人员开发了新的电动汽车排放模型,以量化汽车充电模式的重要性和环境温度对电动汽车排放水平的影响。

在全球范围内,与运输相关的排放正在增加。目前,轻型车辆——即乘用车,如轿车、suv或小型货车——占美国温室气体净排放量的20%左右。但研究表明,把传统的耗油量大的汽车换成电力驱动的汽车,可以显著减少这些排放。

最近发表的一项研究环境科学与技术通过研究如何减少与电动汽车(EV)充电电源相关的排放,进一步实现了这一目标。考虑到区域充电模式和环境温度对汽车燃油经济性的影响,麻省理工学院能源计划(MITEI)的研究人员发现,电动汽车一天中充电的时间会显著影响汽车的排放。

“如果您促进特定时间的充电,您可以真正提高因再生能源和EVS的增长而导致的排放减少,”伊恩米勒,研究和Mitei的研究助理。“那么我们如何这样做?使用时间的电力率正在蔓延,并且可以在EV驱动程序充电时大大移位一天的时间。如果我们告知政策制定者这些大型充电时间的影响,他们可以在我们的电网可再生重时设计电费以折扣充电。在太阳沉重的地区,这是午间。在风沉重的地区,就像中西部一样,这是一夜之间。“

根据他们的研究,在太阳能密集型的加州,夜间充电的电动汽车比中午充电(更多的太阳能为电网供电)多排放70%的废气。与此同时,在纽约,核能和水力发电在夜间电力组合中所占比例较大,因此充电的最佳时间正好相反。在这个地区,夜间充电实际上比白天充电减少了20%的排放。

“充电设施是促进特定时间充电的另一个重要决定因素——尤其是在白天,”论文的共同作者、日本MITEI的研究科学家Emre Gençer补充说。“如果你需要在中午给电动汽车充电,那么你的工作场所就需要有足够的充电站。如今,大多数人都在自己的车库里过夜充电,这样就会产生更多的废气,而这些地方最好在白天充电。”

在研究中,米勒,Gençer和Maryam Arbabzadeh是Mitei的Postdoc,通过计算两个常见的EV发射建模方法中的误差百分比来进行这些观察,这忽略了栅格的每小时变化和燃料的温度驱动的变化经济。他们的结果发现,这些标准方法的组合误差超过了30%的案件的10%,加利福尼亚州的50%达到50%,这是美国的一半。

“如果您没有模拟收费时间,而是预订每年年平均功率的充电,则可以执行估算EV排放,”arbabzadeh说。“可以肯定的是,在网格上获得更多的太阳能和更多电网使用该网格很棒。无论您在美国在美国收取EV时,它的排放将低于类似的汽油动力车;但是,如果EV充电主要是在太阳下降时发生,如果在使用年度平均水平时减少排放时,您将不会得到尽可能多的好处。“

研究人员在2018年和2019年使用每小时电网数据 - 以及每小时充电,驾驶和温度数据 - 估算美国60例60例患者的排放量。然后,他们介绍并验证一种新的方法(误差余量不到1%),以准确估计EV排放。他们称之为“平均日”方法。

Miller说:“我们发现,你可以忽略电网排放和燃油经济性的季节性因素,但仍然可以准确估算电动汽车每年的排放和充电时间的影响。”这是一个惊喜。去年在堪萨斯州,电网的日排放量在季节之间增加了80%左右,而电动汽车的电力需求由于温度变化增加了50%左右。此前的研究推测,忽视这种季节性波动会带来伤害准确性在EV排放估计中,但从未实际量化错误。我们做到了 - 跨越各种电网混合和气候 - 发现误差可以忽略不计。“

此发现对建模未来的EV排放方案进行了有用的影响。“如果没有计算复杂性,你可以获得准确性,”Arbabzadeh说。“随着平均日期的方法,您可以准确估算未来年度的EV排放和充电影响,而无需模拟每年每小时的8,760个网格排放量。所有您需要的是一个平均日配置文件,这意味着只有24小时的值,用于网格排放和其他关键变量。您不需要了解来自这些平均日期的季节性方差。“

研究人员从2018年至2032年在美国东南部进行了一项案例研究,以考察该地区的可再生能源增长可能如何影响未来的电动汽车排放,从而展示了日均法的效用。根据美国能源信息管理局的保守电网预测,如果在夜间充电,电动汽车的排放量只会下降16%,但如果在中午充电,排放量会下降50%以上。2032年,与类似的混合动力汽车相比,隔夜充电的电动汽车每英里排放量要低30%,中午充电的电动汽车每英里排放量要低65%。

在这个研究中使用的模型是一个更大的建模程序中的一个模块可持续能源系统分析建模环境(芝麻)。该工具由MITEI开发,采用系统级方法来评估当今不断演变的全球能源系统的全部碳足迹。

“芝麻背后的想法是为脱碳做出更好的决定,并从一个系统的角度理解能源转型,”Gençer说。“芝麻交易的关键要素之一是如何将不同部门连接在一起——‘部门耦合’——在这项研究中,我们看到了一个非常有趣的例子,来自交通和电力部门。现在,就像我们一直宣称的那样,不可能独立地对待这两个部门系统,这清楚地说明了为什么MITEI的新建模方法非常重要,以及我们如何解决这些迫在眉睫的问题。”

在目前和未来的研究中,该团队正在将他们的充电分析从单个车辆扩展到整个乘用车车队,以开发车队级的脱碳策略。他们的工作旨在回答一些问题,比如加州提出的2035年禁止汽油车销售的禁令将如何影响交通排放。他们还在探索舰队电气化可能意味着什么——不仅对温室气体意味着什么,而且对钴等自然资源的需求也意味着什么——以及电动汽车电池能否为电网提供重大的能量存储。

Gençer说:“为了缓解气候变化,我们需要在运输和电力部门实现脱碳。”“我们可以让交通电气化,这将显著减少排放,但这篇论文展示的是如何更有效地实现这一目标。”

参考:Ian Miller, Maryam Arbabzadeh和Emre的《每小时电网变化、电动汽车充电模式和运行排放》Gençer, 2020年11月26日,环境科学与技术
DOI: 10.1021 / acs.est.0c02312

本研究由埃克森美孚研究和工程赞助通过麻省理工学院能源倡议的低碳能源中心。

2的评论关于“知道何时充电,以促进电动汽车的减排”

  1. 真的现在吗?但怎样才能低于0呢?等等,什么?你是说电动汽车有尾气排放吗?这是典型的愚蠢的人类把戏。

    • 一种避免过去垄断网格罪的更肯定的方法是脱离电网,只能使用安装在升高导轨的光伏太阳能电力。

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