100% 電気自動車 (EV) シナリオを処理するには、既存の電力網の大幅なアップグレードと変更が必要になりますが、どれくらいの量が必要でしょうか? そして、これを歴史的な送電網の成長と比較するとどうでしょうか? まず、米国の完全電動小型車（LDV）フリートに必要な追加の送電網容量の見積もりから始め、それを過去の送電網拡張と比較して、この転換がどれほど破壊的なものになるかを把握します。

100% 電気自動車の保有には追加のエネルギーが必要

私たちは、100 年までに 2040% 電気自動車への積極的かつ達成可能な転換から始めます。結果として生じるグリッド需要を大まかに見積もるには、車両の総走行距離と XNUMX マイルあたりの使用エネルギーを掛ける必要があります。 車の走行距離の信頼できる情報源は、 全国交通統計 米国運輸省が発行した報告書、 運輸統計局. 表 1-35 — 米国の車両走行距離 あらゆる種類の車両の走行距離をリストします。 今回は乗用車やトラックを含む「小型車両」に焦点を当て、2021年の最新データを使用します。

さまざまな効率を備えた電気自動車のサイズとパワートレイン設計は多岐にわたります。 私は 360 Wh/マイルを選択しました。これは、たまたまテスラ モデル Y が 47,000 年 2020 月から 2023 年 18,000 月までに XNUMX マイルにわたって使用した平均値です。この車両は、コンパクトエコノミーカーとエコノミーカーの中間にあたる中型クロスオーバー形式です。フルサイズピックアップ。 私たちの車両の使用距離は年間 XNUMX マイルで、高速道路での高速走行が多く、冬 (ミネソタ州) が XNUMX 回、夏が XNUMX 回あります。したがって、この車両の一般的な走行距離よりも多くなっています。 内燃車の場合と同様、エネルギー使用量/マイルには、道路での車両の移動から、環境制御、バッテリーの調整、および走行時に車両が使用するその他すべてのエネルギーに至るまで、すべてのエネルギー使用量が含まれます。

現在のデータを入力として使用すると、個人の交通機関の使用と将来の電気自動車の効率の両方に関して将来を予測しようとすることを回避できます。 また、グリッド需要 (充電エネルギー) をより適切に表すために、充電時に車両に投入される電力と走行に使用される電力との差の合理的な推定値である 90% の充電効率値も追加します。 走行に使用される車両エネルギーをこの数値で割って、同等の充電エネルギーを生成します。

すべての入力が決定されたので、米国の 100% 電気小型車両フリートに必要な追加グリッド容量の合計を計算する準備が整いました。

約 835,000 GWh というと奇数の GWh はかなりの額のように聞こえますが、原油採掘、輸送、製油所の操業、燃料分配、今日の内燃機関の小型車両の運用に必要な車両の燃焼の大部分を置き換えるものであるため、これは驚くべきことではありません。

必要な追加送電容量の大きさを把握するために、1) この量を 2020 年の送電需要に加算して 2040 年の需要をシミュレートし、2) 送電網需要の増加率を計算し、3) 過去の増加の大きさを比較します。 20 年から 1920 年までの 2020 年間の米国の電力需要。この期間は、これまでに構築された米国の送電網の 99% 以上をカバーします。

米国の送電網需要の長期的な増加

米国の電力網は、19 世紀後半の創設以来、継続的な成長と改善を遂げてきました。 人口増加、経済発展、新たな電力最終用途、技術進歩（効率、スマートグリッド）はすべて主要な推進要因となっています。 次の表は、過去 20 年間の米国の電力網需要の概算を 100 年単位で示しています。

この表には注目すべき興味深い点がいくつかあります。 まず、示されている 20 年間の平均成長率は 200% を超えています。 この成長はここ数十年で鈍化したが、それ以前の成長は、経済状況が適切であれば米国がどのような能力を発揮できるかを示している。 この履歴情報を利用して、100% EV 車両を、それをサポートするために必要な電力網の漸進的な拡大の文脈に組み込む準備が整いました。

100% 電気自動車のグリッド需要を背景に

100 GWh/年の 835,000% 電気 LDV フリートからの増加需要を 2020 年の推定に加え、それを 2040 年の送電網需要に適用すると、以下に示すように 20 年間で 21% の成長が得られます。

0.95% の成長は、年間複利成長率でわずか 20% に相当します。 上記の過去の需要成長表が示すように、成長率が 8% を下回ったのは直近の期間 (20%) だけです。 それ以前のすべての期間はそれよりも高く、100 年から 1920 年までの 2020 年間の 230 年間の平均成長率は XNUMX% でした。

要点と追加要素

タイトルで提起された質問に対する答えは明らかに、「たとえ米国の送電網への経済投資が歴史的な成長率を大幅に下回っていても、簡単に解決できる」です。 しかし、LDV 100% 電化による電力需要の増加に対処するのに十分な追加の送電網容量を構築するだけでなく、あらゆる追加の機会があります。

次の点を考慮してください

• 電気自動車は、他の負荷からの電力網の需要が低いときに充電するようにプログラムできます (需要応答)。

• 電気自動車は主に家庭で充電され、ソーラーパネルを設置すると、系統に正味負荷をかけずに太陽光発電で直接充電できるようになります。

• 電気自動車のバッテリーは、一般家庭に数日間供給できる十分なエネルギーを蓄えます。

これらすべてに必要なのは、既存の成熟したテクノロジーだけです。つまり、邪魔になるのは規制の壁と、エネルギーおよび輸送部門におけるビジネスの惰性だけです。 上記およびその他の要因については、パート 2 で検討します。

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• 情報源： https://cleantechnica.com/2023/06/20/how-will-the-electric-grid-handle-100-electric-vehicles-part-1/