Xe điện giảm phát thải bao nhiêu? Tùy thuộc vào thời điểm bạn tính phí

Chúng ta biết rằng ô tô điện có thể làm giảm lượng khí thải carbon - chẳng hạn như chúng sử dụng năng lượng hiệu quả hơn nhiều, đơn giản là không bị mất đi do rung động và do đó nhiệt thường được tạo ra bởi động cơ đốt trong.

Nhưng chúng thực sự có thể giảm lượng khí thải bao nhiêu, và điều này bị ảnh hưởng như thế nào bởi các loại và mức độ năng lượng tái tạo hiện có trong các lưới điện cụ thể?

Một nghiên cứu mới được công bố trên Khoa học và Công nghệ Môi trường của các nhà nghiên cứu từ Sáng kiến ​​Năng lượng MIT (MITEI) trình bày một mô hình mới để tìm ra việc giảm lượng khí thải và cho thấy rằng thời gian trong ngày mà một chiếc xe điện được sạc có tác động đáng kể đến việc tiết kiệm.

Mặc dù nghiên cứu dựa trên cơ sở của Hoa Kỳ, nhưng nó có một số liên quan đối với Úc, đặc biệt là vì nó có các thuộc tính chung với California, nơi cũng đang trải qua quá trình chuyển đổi đáng kể sang năng lượng mặt trời.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng ở California có nhiều năng lượng mặt trời, nếu một chiếc xe điện được sạc vào ban đêm, nó sẽ tạo ra lượng khí thải nhiều hơn 70% so với khi được sạc vào ban ngày (lưu ý rằng vào ban ngày vẫn tạo ra ít khí thải hơn so với việc lái xe chạy bằng xăng hoặc dầu).

Rõ ràng, trong các lưới điện giàu năng lượng mặt trời, điều này có ý nghĩa rất lớn đối với việc xe điện có thể góp phần giảm khí thải một cách hiệu quả như thế nào.

Các nhà nghiên cứu nói rằng loại dữ liệu này rất quan trọng cần phải hiểu để đảm bảo loại cơ sở hạ tầng sạc chính xác có mặt ở những nơi thích hợp.

Ví dụ:nếu bạn sống và làm việc ở khu vực có nhiều năng lượng mặt trời, thì việc sạc pin tại nơi làm việc có thể hữu ích hơn.

Emre Gençer, đồng tác giả và một nhà khoa học nghiên cứu tại MITEI cho biết:“Cơ sở hạ tầng tính phí là một… yếu tố quyết định lớn khi nói đến việc tạo điều kiện cho việc sạc pin vào những thời điểm cụ thể - đặc biệt là trong ngày”.

“Nếu bạn cần sạc EV giữa trưa, thì bạn cần có đủ trạm sạc tại nơi làm việc của mình.”

Ở New York, nơi có một tỷ lệ lớn năng lượng hạt nhân hoặc thủy điện - thời điểm tốt nhất để sạc một chiếc xe điện thực tế hoàn toàn ngược lại, bởi vì bằng cách sạc vào ban đêm, có thể tiết kiệm thêm 20% lượng khí thải.

Ian Miller, tác giả chính của nghiên cứu và cộng sự nghiên cứu tại MITEI lưu ý rằng dữ liệu được tạo ra từ mô hình của họ cũng có thể hữu ích để thông báo cho các nhà lập pháp và cơ quan quản lý về thời điểm tốt nhất nên đưa ra mức thuế theo thời gian sử dụng để khuyến khích tính phí xe điện cụ thể lần.

Miller nói:“Nếu bạn tạo điều kiện cho việc sạc pin vào những thời điểm cụ thể, bạn thực sự có thể thúc đẩy việc giảm lượng khí thải do tăng trưởng năng lượng tái tạo và xe điện.

"Vì vậy, làm thế nào để chúng tôi làm điều này? Giá điện theo thời gian sử dụng đang lan rộng và có thể thay đổi đáng kể thời gian trong ngày khi người lái xe EV tính phí. Nếu chúng tôi thông báo cho các nhà hoạch định chính sách về những tác động lớn của thời gian tính phí này, thì họ có thể thiết kế giá điện để chiết khấu khi tính phí khi lưới điện của chúng tôi có nhiều năng lượng tái tạo. ”

Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng trước đây, việc không lập mô hình theo sự thay đổi hàng giờ trong lưới điện hoặc sự thay đổi do nhiệt độ điều khiển trong nền kinh tế nhiên liệu có thể có nghĩa là dữ liệu giảm phát thải dự kiến ​​có thể giảm 10% trong gần một phần ba trường hợp. Trong các lưới điện giàu năng lượng mặt trời như California, sai số có thể lên đến 50%.

Maryam Arbabzadeh, một postdoc, đồng tác giả của báo cáo, cho biết:“Nếu bạn không lập mô hình thời gian sạc và thay vào đó giả định sạc với công suất trung bình hàng năm, bạn có thể ước tính sai lượng phát thải EV”.

“Chắc chắn, thật tuyệt khi có thêm năng lượng mặt trời trên lưới điện và nhiều xe điện hơn sử dụng lưới điện đó. Không có vấn đề gì khi bạn sạc xe điện ở Hoa Kỳ, lượng khí thải của nó sẽ thấp hơn so với một chiếc ô tô chạy bằng xăng tương tự; nhưng nếu quá trình sạc EV chủ yếu xảy ra khi mặt trời lặn, bạn sẽ không nhận được nhiều lợi ích khi giảm lượng khí thải như bạn nghĩ khi sử dụng mức trung bình hàng năm. ”

Để giảm biên độ sai số, các nhà nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu lưới hàng giờ từ năm 2018 và 2019 - cùng với dữ liệu nhiệt độ, lái xe và sạc hàng giờ - và áp dụng điều này cho một mô hình mới mà họ gọi là phương pháp "ngày trung bình".

Miller cho biết:“Chúng tôi nhận thấy rằng bạn có thể bỏ qua tính thời vụ trong phát thải lưới điện và tiết kiệm nhiên liệu, đồng thời vẫn ước tính chính xác lượng phát thải EV hàng năm và tác động đến thời gian sạc pin.

"Đây là một bất ngờ thú vị. Ở Kansas năm ngoái, lượng phát thải lưới điện hàng ngày tăng khoảng 80% giữa các mùa, trong khi nhu cầu điện EV tăng khoảng 50% do thay đổi nhiệt độ. Các nghiên cứu trước đây đã suy đoán rằng việc bỏ qua những thay đổi theo mùa như vậy sẽ làm ảnh hưởng đến độ chính xác trong ước tính lượng phát thải EV, nhưng chưa bao giờ thực sự định lượng được sai số. Chúng tôi đã thực hiện - trên các hỗn hợp lưới và khí hậu đa dạng - và nhận thấy sai số là không đáng kể. ”

Mô hình cũng được sử dụng để dự đoán lượng khí thải trong tương lai. Trong trường hợp này, mô hình ở đông nam Hoa Kỳ từ năm 2018 đến năm 2032 cho thấy rằng vào năm 2032, so với một chiếc xe hybrid tương tự, lượng khí thải EV trên mỗi km có thể thấp hơn 30% nếu sạc qua đêm và thấp hơn 65% nếu sạc vào buổi trưa.

Gençer nói:“Để giảm thiểu biến đổi khí hậu, chúng ta cần phải khử cacbon trong cả lĩnh vực giao thông vận tải và năng lượng điện.

“Chúng ta có thể điện khí hóa phương tiện giao thông và nó sẽ giảm đáng kể lượng khí thải, nhưng những gì bài báo này chỉ ra là cách bạn có thể làm điều đó hiệu quả hơn.”

Trích dẫn: Các biến thể lưới điện hàng giờ, các kiểu sạc xe điện và khí thải hoạt động
Ian Miller, Maryam Arbabzadeh và Emre Gençer
Khoa học &Công nghệ Môi trường 2020 54 (24), 16071-16085
DOI:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.est.0c02312