Automotive

Untuk meningkatkan pengurangan emisi dari kendaraan listrik, ketahui kapan harus mengisi daya


Untuk meningkatkan pengurangan emisi dari kendaraan listrik, ketahui kapan harus mengisi daya

Waktu saat kendaraan listrik (EV) diisi dapat berdampak besar pada pengurangan emisinya. Di California, rumah bagi setengah dari EV di Amerika Serikat, pengisian daya pada tengah hari mengurangi emisi EV hingga lebih dari 40 persen jika dibandingkan dengan pengisian daya pada malam hari. Kredit: Unsplash

Emisi terkait transportasi meningkat secara global. Saat ini, kendaraan ringan — yaitu mobil penumpang, seperti sedan, SUV, atau minivan — menyumbang sekitar 20 persen dari emisi gas rumah kaca bersih di Amerika Serikat. Tetapi penelitian telah menunjukkan bahwa mengganti mobil konvensional Anda yang menghabiskan banyak bahan bakar dengan kendaraan yang bertenaga listrik dapat mengurangi emisi ini secara signifikan.

Sebuah studi terbaru yang diterbitkan di Ilmu dan Teknologi Lingkungan mengambil langkah lebih jauh dengan mempelajari cara mengurangi emisi yang terkait dengan sumber listrik yang digunakan untuk mengisi daya kendaraan listrik (EV). Dengan mempertimbangkan pola pengisian daya regional dan pengaruh suhu lingkungan pada penghematan bahan bakar mobil, para peneliti di MIT Energy Initiative (MITEI) menemukan bahwa waktu saat EV diisi daya berdampak signifikan terhadap emisi kendaraan.

“Jika Anda memfasilitasi pengisian pada waktu tertentu, Anda benar-benar dapat meningkatkan pengurangan emisi yang dihasilkan dari pertumbuhan energi terbarukan dan EV,” kata Ian Miller, penulis utama studi dan rekan penelitian di MITEI. “Jadi, bagaimana kita melakukan ini? Tarif listrik waktu penggunaan menyebar, dan dapat secara dramatis mengubah waktu saat pengemudi EV mengisi daya. Jika kami memberi tahu pembuat kebijakan tentang dampak waktu pengisian yang besar ini, mereka kemudian dapat merancang listrik tarif untuk mendiskon biaya saat jaringan listrik kita sangat terbarukan. Di wilayah yang banyak tenaga surya, itu tengah hari. Di wilayah yang berangin kencang, seperti Midwest, itu dalam semalam. “

Menurut penelitian mereka, di California yang sarat dengan matahari, mengisi daya kendaraan listrik dalam semalam menghasilkan 70 persen lebih banyak emisi daripada jika diisi daya pada siang hari (ketika lebih banyak energi matahari memberi daya pada jaringan). Sementara itu, di New York, di mana tenaga nuklir dan hidro merupakan bagian terbesar dari campuran listrik pada malam hari, waktu pengisian terbaik adalah sebaliknya. Di wilayah ini, mengisi daya kendaraan semalaman sebenarnya mengurangi emisi hingga 20 persen dibandingkan dengan pengisian daya siang hari.

“Infrastruktur pengisian daya adalah penentu besar lainnya dalam hal memfasilitasi pengisian daya pada waktu tertentu — terutama pada siang hari,” tambah Emre Gençer, rekan penulis dan ilmuwan riset di MITEI. “Jika Anda perlu mengisi daya EV pada tengah hari, Anda harus memiliki stasiun pengisian daya yang cukup di tempat kerja Anda. Saat ini, kebanyakan orang mengisi daya kendaraan mereka di garasi dalam semalam, yang akan menghasilkan emisi lebih tinggi di tempat yang paling baik mengisi daya selama hari ini. “

Dalam studi tersebut, Miller, Gençer, dan Maryam Arbabzadeh, seorang postdoc di MITEI, melakukan pengamatan ini sebagian dengan menghitung persentase kesalahan dalam dua pendekatan pemodelan emisi EV umum, yang mengabaikan variasi jam dalam grid dan variasi yang didorong suhu dalam bahan bakar. ekonomi. Hasilnya menemukan bahwa kesalahan gabungan dari metode standar ini melebihi 10 persen dalam 30 persen kasus, dan mencapai 50 persen di California, yang merupakan rumah bagi setengah dari EV di Amerika Serikat.

“Jika Anda tidak mencontohkan waktu pengisian, dan alih-alih mengasumsikan pengisian daya dengan daya rata-rata tahunan, Anda dapat salah memperkirakan emisi EV,” kata Arbabzadeh. “Yang pasti, sangat bagus untuk mendapatkan lebih banyak tenaga surya di jaringan dan lebih banyak kendaraan listrik menggunakan jaringan itu. Kapan pun Anda mengisi daya EV di AS, emisinya akan lebih rendah daripada mobil bertenaga bensin serupa; tetapi jika EV mengisi daya terjadi terutama saat matahari terbenam, Anda tidak akan mendapatkan banyak manfaat dalam hal pengurangan emisi seperti yang Anda pikirkan saat menggunakan rata-rata tahunan. “

Untuk mengurangi margin kesalahan ini, para peneliti menggunakan data jaringan per jam dari 2018 dan 2019 — bersama dengan data pengisian daya, mengemudi, dan suhu per jam — untuk memperkirakan emisi dari penggunaan EV dalam 60 kasus di seluruh Amerika Serikat. Mereka kemudian memperkenalkan dan memvalidasi metode baru (dengan margin kesalahan kurang dari 1 persen) untuk memperkirakan emisi EV secara akurat. Mereka menyebutnya metode “hari biasa”.

“Kami menemukan bahwa Anda dapat mengabaikan musim dalam emisi jaringan dan penghematan bahan bakar, dan masih secara akurat memperkirakan emisi EV tahunan dan dampak waktu pengisian,” kata Miller. “Ini adalah kejutan yang menyenangkan. Di Kansas tahun lalu, emisi jaringan harian naik sekitar 80 persen antar musim, sementara permintaan listrik EV naik sekitar 50 persen karena perubahan suhu. Studi sebelumnya berspekulasi bahwa mengabaikan perubahan musim seperti itu akan merusak akurasi dalam perkiraan emisi EV , tetapi tidak pernah benar-benar menghitung kesalahannya. Kami melakukannya — di berbagai campuran grid dan iklim — dan menemukan bahwa kesalahan tersebut dapat diabaikan. “

Temuan ini memiliki implikasi yang berguna untuk memodelkan skenario emisi EV di masa depan. “Anda bisa mendapatkan akurasi tanpa kerumitan komputasi,” kata Arbabzadeh. “Dengan metode rata-rata hari, Anda dapat memperkirakan secara akurat emisi EV dan dampak pengisian daya di tahun mendatang tanpa perlu mensimulasikan 8.760 nilai emisi jaringan untuk setiap jam dalam setahun. Yang Anda butuhkan hanyalah satu profil hari rata-rata, yang artinya hanya Nilai 24 jam, untuk emisi jaringan dan variabel kunci lainnya. Anda tidak perlu mengetahui varian musiman dari profil hari rata-rata tersebut. “

Para peneliti mendemonstrasikan kegunaan metode rata-rata hari dengan melakukan studi kasus di Amerika Serikat bagian tenggara dari 2018 hingga 2032 untuk memeriksa bagaimana pertumbuhan terbarukan di wilayah ini dapat memengaruhi emisi EV di masa depan. Dengan asumsi proyeksi jaringan konservatif dari Administrasi Informasi Energi AS, hasilnya menunjukkan bahwa emisi EV hanya turun 16 persen jika pengisian dilakukan dalam semalam, tetapi lebih dari 50 persen jika pengisian daya dilakukan tengah hari. Pada tahun 2032, dibandingkan dengan mobil hibrida serupa, emisi EV per mil lebih rendah 30 persen jika diisi dalam semalam, dan 65 persen lebih rendah jika diisi daya tengah hari.

Model yang digunakan dalam penelitian ini merupakan salah satu modul dalam program pemodelan yang lebih besar yang disebut dengan Sustainable Energy Systems Analysis Modeling Environment (SESAME). Alat ini, yang dikembangkan di MITEI, mengambil pendekatan tingkat sistem untuk menilai jejak karbon lengkap dari sistem energi global yang berkembang saat ini.

“Ide di balik SESAME adalah membuat keputusan yang lebih baik untuk dekarbonisasi dan memahami transisi energi dari perspektif sistem,” kata Gençer. “Salah satu elemen kunci SESAME adalah bagaimana Anda dapat menghubungkan berbagai sektor bersama-sama — ‘kopling sektor’ — dan dalam studi ini, kami melihat contoh yang sangat menarik dari sektor transportasi dan tenaga listrik. Saat ini, seperti yang telah kami lakukan mengklaim, tidak mungkin memperlakukan kedua sistem sektor ini secara independen, dan ini adalah demonstrasi yang jelas tentang mengapa pendekatan pemodelan baru MITEI sangat penting, serta bagaimana kami dapat mengatasi beberapa masalah yang akan datang ini. “

Dalam penelitian yang sedang berlangsung dan di masa depan, tim memperluas analisis pengisian mereka dari kendaraan individu ke seluruh armada mobil penumpang untuk mengembangkan strategi dekarbonisasi tingkat armada. Pekerjaan mereka berusaha menjawab pertanyaan seperti bagaimana larangan California atas penjualan mobil bensin pada tahun 2035 akan berdampak pada emisi transportasi. Mereka juga mengeksplorasi apa arti elektrifikasi armada — tidak hanya untuk gas rumah kaca, tetapi juga permintaan sumber daya alam seperti kobalt — dan apakah baterai EV dapat menyediakan penyimpanan energi jaringan yang signifikan.

“Untuk mengurangi perubahan iklim, kita perlu melakukan dekarbonisasi baik di sektor transportasi dan tenaga listrik,” kata Gençer. “Kami dapat melistriki transportasi, dan itu akan mengurangi emisi secara signifikan, tetapi apa yang ditunjukkan makalah ini adalah bagaimana Anda dapat melakukannya dengan lebih efektif.”


Mitos mobil listrik: Mengapa kita juga perlu fokus pada bus dan kereta api


Informasi lebih lanjut:
Ian Miller dkk. Variasi Jaringan Listrik Setiap Jam, Pola Pengisian Kendaraan Listrik, dan Emisi Operasi, Ilmu & Teknologi Lingkungan (2020). DOI: 10.1021 / acs.est.0c02312

Disediakan oleh Massachusetts Institute of Technology

Kisah ini diterbitkan ulang atas izin MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), situs populer yang meliput berita tentang penelitian, inovasi, dan pengajaran MIT.

Kutipan: Untuk meningkatkan pengurangan emisi dari kendaraan listrik, tahu kapan harus mengisi daya (2020, 18 Desember) diambil 18 Desember 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-12-boost-emissions-reductions-electric-vehicles.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.




Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Data HK