Energia

Published on December 16th, 2016 | by Jacek Fior

0

Przyszłość odnawialnych – prognozy James’a Fentona

December 16th, 2016 by  

Tak jak obiecaliśmy, publikujemy ze świata, tym razem głos z Florydy i James Fenton.

Opublikowany na The Electrochemical Society Interface.
Przez James Fenton

W artykule w Interface (1), który ukazał się wiosną 2015 roku pisałem:

W wielu stanach Ameryki brakuje jasno określonej polityki dotyczącej energii odnawialnej głównie dlatego, że uważano ją za drogą i wierzono, że tylko biomasa może zapewnić paliwo dla transportu. Myliliśmy się! To właśnie benzyna (często importowana z innych stanów lub z zagranicy) i energia elektryczna produkowana z węgla i gazu (również często importowanych) są za drogie. Paliwem dla pojazdów powinny być elektrony lub wodór ponieważ są tańsze!

Rysunek 2 zawarty we wspomnianym artykule pokazywał wydajność kosztową na jedną milę dla benzyny i pojazdu elektrycznego w USA. W tamtym czasie cena benzyny wynosiła $3,60/galon i $3,00/galon w 2014 roku. Przez większość 2015 roku cena paliwa bliższa była raczej wartości $2,00/galon niż $3,00/galon, a w lutym 2016 roku spadła nawet do  zaledwie $1,83/galon. (dzisiaj, 16 maja 2016r., wynosi $2,35/galon). Może więc się mylę przy tak niskiej cenie paliwa?

Rysunek nr 1 jest uaktualnieniem tabeli z poprzedniego artykułu i odzwierciedla zmiany w cenach benzyny. Zaktualizowałem również wydajność zasilania elektrycznego z 3 mil na kWh do prawdziwszego już dzisiaj 3,7 mil na kWh (mój własny elektryk przejeżdża 3,8 mil na kWh). Nawet zakładając $1,75/galon, benzyna jest ponad dwa razy droższa niż naładowany z sieci domowej samochód elektryczny! Nie myliłem się więc (chyba, że przez niedoszacowanie różnicy).

Wiemy więc już, że benzyna jest nadal droższa od energii elektrycznej, ale czy taka energia wyprodukowana z węgla lub gazu jest tańsza od tej ze źródeł odnawialnych? Ceny paliw kopalnych (ropy (2) i gazu ziemnego (3)) w USA są najniższe od 14 lat. Ilość energii elektrycznej produkowanej w USA z węgla jest również najniższa od 1970 roku (4), a w ubiegłym roku gaz ziemny przegonił ropę i był pierwszym paliwem wykorzystywanym do produkcji energii elektrycznej.

W przedziale czasu między 2017 i 2015 rokiem  zużycie energii w USA spadło o 2,4% podczas gdy PKB wzrosło o 10%. (5) Jest to oczywiście korzystne dla konsumentów, a dla przemysłu paliwowego i gazowego to zła wiadomość i jeszcze gorsza dla przemysłu węglowego.

fig1

Rys. 1. Wydajność pojazdów spalinowych i elektrycznych.

Pomimo dużego spadku cen gazu ziemnego elektrownia gazowa (Uśredniony Koszt Energii Elektrycznej [ang.Levelized-Cost-of-Energy (LCOE], to $52 – $78/MWh) jest droższa od elektrowni słonecznej (LCOE, $47 – $57/MWh) i elektrowni wiatrowej (LCOE, $14 – $63/MWh) z uwzględnieniem ulgi podatkowej, a produkcja energii ze źródeł odnawialnych pozostaje atrakcyjna kosztowo nawet bez subsydiów. Średni koszt produkcji energii z elektrowni fotowoltaicznej zmniejszył się w ciągu ostatniego roku o  ~25%. (6) Jest to też drugi z kolei rok kiedy udział energii ze źródeł odnawialnych w sieci przewyższa energię pochodzącą z paliw kopalnych.

Paliwa kopalne przegrywają wyścig z odnawialnymi w produkcji energii elektrycznej lub, innymi słowy, czysta energia zaczyna zjadać kopalne na lunch. (7) Wróćmy jednak do taniej benzyny (w USA $1,73 galon 22 lutego 2016r.) produkowanej z taniej ropy. Ceny ropy będą prawdopodobnie nadal spadać skoro kraje eksportujące ją nie zwalniają wydobycia gorączkowo potrzebując gotówki i nie chcąc stracić swojego udziału w rynku.

Doprowadziło to do nadwyżki na rynku ropy (2 miliony baryłek dziennie nadwyżki wydobycia), która pojawiła się po raz pierwszy w 2014 roku. Ropa zaspokaja przede wszystkim potrzeby transportowe podczas gdy odnawialne są głównie źródłem energii elektrycznej. W tym wymiarze ropa nie konkuruje bezpośrednio z energią odnawialną, ale czy tanie paliwo może być problemem dla sprzedaży samochodów elektrycznych?

W zeszłym roku w USA eksplodowała sprzedaż SUV-ów i półciężarówek. (8) Sprzedaż samochodów osobowych przekroczyła 17 milionów w 2015 roku; podobny wynik miał miejsce ostatnio w roku 2000 roku. Spójrzmy na to w szerszym kontekście – podczas kryzysu ekonomicznego w 2009 roku sprzedano tylko 10,4 milionów samochodów pasażerskich pomimo niewysokich cen paliwa ($2,41/galon). Kiedy w 2011 roku cena paliwa wzrosła do $3,58/galon Prezydent  Barack Obama zapowiedział milion samochodów elektrycznych na drogach do 2015 roku. Do tej pory Amerykanie kupili ich 400.000 – czy przy niskich cenach paliwa wracamy do scenariusza Who Killed the Electric Car? (9) [J.F.: swoją drogą podobna deklaracja polskiego rządu brzmi w tym kontekście trochę mało realnie, nie traćmy jednak nadziei:-)] Może jednak nie. O ile Amerykanie kupują półciężarówki, którymi jeżdżą za $2/galon, Europejczycy kupują samochody, którymi jeżdżą za $6/galon (spadek z $8/galon w 2014r.) i pomimo około dwukrotnie wyższych cen prądu cena paliwa przy $6/galon jest cztery razy wyższa od ceny prądu z gniazdka domowego, którym ładujemy samochód elektryczny! Sprzedaż samochodów elektrycznych podwoiła się w Europie, potroiła w Chinach i skurczyła o 4% w USA, jak widać na Rysunku 3. (10)

plug-in-sales-growth

Rys. 3. Sprzedaż samochodów elektrycznych i % wzrostu z podziałem na regiony.

Na całym świecie kupiono w 2015 roku ponad 530.000 aut elektrycznych (Rys. 4), czyli wzrost o 70% w porównaniu do roku 2014, który zanotował 50% wzrostu w porównaniu do 2013 roku. Panele słoneczne wykazują podobną tendencję wzrostową, 50% w każdym kolejnym roku, a sprzedaż lamp LEDowych osiąga niebotyczny wzrost 140% rocznie. Zliczając wspólnie samochody elektryczne i hybrydowe we wrześniu 2015 roku przekroczyliśmy próg 1 miliona.  Pisząc to trzeba jasno powiedzieć, że udział elektryków (EV i PHEV) w całym rynku motoryzacyjnym w 2015 roku to nadal tylko 0,6%.

Co ww takim razie wstrzymuje Amerykę? Dla konsumentów największą przeszkodą w zakupie samochodu elektrycznego są nadal cena i zasięg: przez ostatnie trzy lata elektryki w cenie poniżej $30.000 nie mogły przejechać 150 km na jednym ładowaniu – przy zimnej pogodzie nawet mniej. Jeśli chcemy przejechać 500km na jednym ładowaniu musimy zapłacić dwa razy więcej (>$60.000). Przy średniej cenie samochodu z silnikiem spalinowym  w USA (który przejedzie 650km na jednym baku) na poziomie $31.000, kwestia zasięgu jest poważnym problemem. W jednym z artykułów w Interface o zasilaniu elektryków z domowych instalacji pisałem:

W marcu 2012 roku Prezydent Obama wystosował apel Wielkie Wyzwanie Dominacji Samochodów Elektrycznych wzywając do wyprodukowania przed 2022 rokiem auta elektrycznego, które byłoby cenowo  porównywalne do samochodu z silnikiem spalinowym. W czerwcu 2012 roku,  Zastępca Sekretarza Stanu w Departamencie Środowiska, David Danielson, nazwał to wyzwanie ‘Wielkim, Jeżącym Włos na Głowie, Śmiałym Celem’. Obecnie cena baterii kształtuje się na poziomie $325/kWh, a cel na 2022 rok, to $125/kWh. Biorąc pod uwagę rozwój technologiczny, ciągle spadające ceny baterii i napędu, można zakładać, ze sprzedaż samochodów elektrycznych będzie rosła każdego roku zastępując popyt na paliwo popytem na prąd. Odpowiedzią na to dodatkowe zapotrzebowanie na prąd może być masowe zaangażowanie w energię odnawialną, na przykład elektrownie fotowoltaiczne.

monthly-ev-sales

Rys. 4. Sprzedaż samochodów elektrycznych na świecie w latach 2013 – 2015 (patrz EV-volumes.com, ref. 10).

Koszt tych długodystansowych samochodów elektrycznych znacząco spada wraz z wprowadzaniem nowych modeli przez Chevroleta, Teslę, i Nissana. Chevrolet (pod koniec 2016 r.) i Tesla (jesień 2017 r.) zapowiadają sprzedaż elektryków o zasięgu ponad 350 km w cenie niższej od średniej ceny samochodu z silnikiem spalinowym –  z uwzględnieniem ulg podatkowych. (12) Rok 2022 jest dzisiaj!

Pod koniec zeszłego roku GM ujawnił, że bateria do Bolta, zamówiona u koreańskiego dostawcy LG Chem, będzie kosztowała tylko $145 za kilowatogodzinę (kWh). GM spodziewa się dalszego spadku ceny do poziomu $100/kWh w roku 2022, co pokazuje Rysunek 5. (13,14) Analitycy przewidują, że powstająca w Nevadzie Gigafactory pozwoli Tesli zmniejszyć koszt baterii poniżej $100 za kWh. (15) Salim Morsy, analityk z Bloomberg New Energy Finance (BNEF), jest autorem raportu Bloomberga o samochodach elektrycznych (16), który skupia się na całkowitym koszcie użytkowania samochodu elektrycznego,w  tym kosztach utrzymania, paliwa i – co najważniejsze – kosztach baterii aż do roku 2040. Rysunek 6 pochodzący z tego raportu pokazuje, że Amerykanie są skłonni zainteresować się samochodami elektrycznymi o długim zasięgu jeśli ich cena spadnie. Do roku 2030 samochód elektryczny w cenie $22.500 może być praktycznym rozwiązaniem dla prawie 70% kupujących (szara linia na wykresie).

Raport Bloomberga (17-19) (patrz Rys. 7) prognozuje, że liczba samochodów elektrycznych na świecie wzrośnie z obecnego poziomu 1 miliona (0,6%) do 41 milionów obejmując 35% sprzedaży nowych samochodów osobowych. Raport wskazuje również na rozwój samochodów autonomicznych i usług współdzielenia (ridesharing) takich jak Uber czy Lyft, które wprowadzą na drogi więcej samochodów pokonujących ponad 30.000 km rocznie prowadząc, tym samym, do lepszego zwrotu z inwestycji w samochód elektryczny. Jeśli te usługi odniosą sukces, to prawdopodobny jest szybszy wzrost udziału nowych elektryków w rynku do nawet 50% w 2040 roku. Nawet jeśli cena ropy utrzyma się na poziomie $20 za baryłkę, to poziom udziału w rynku wyniesie 25%. Morsy zauważa: “Mówiąc szczerze nie ma znaczenia czy w 2040 roku ten udział wyniesie 25% czy 50%, ważniejsze jest jednoznaczna prognoza, że nastąpi masowa zmiana tendencji w sprzedaży aut.”

gm-battery-electric-vehicles-chevy-bolt

Rys. 5. GM ujawnia koszt baterii do Chevy Bolta na poziomie $145 kWh (patrz James Ayre, ref. 14).

25 lutego 2016 roku BNEF udostępniła absolutnie hitowy kilkuminutowy filmik “The Peak Oil Myth and the Rise of the Electric Car.” (18) Bazując na światowym tempie wzrostu sprzedaży samochodów elektrycznych na poziomie 60% (dzisiejsze dane przyswajania elektryków) zauważają, że samochody elektryczne mogą zastąpić dzienne zapotrzebowanie na ropę na poziomie 2 milionów baryłek już w 2023 roku (Rys. 8). To doprowadziłoby do powstanie nadwyżki ropy podobnej do tej, która doprowadziła do kryzysu paliwowego w roku 2014. Przyjmując ostrożniejsze tempo wzrostu sprzedaży przekroczymy próg załamania rynku ropy, czyli 2 milionów baryłek, kilka lat później – w 2028 roku. [J.F.: w oryginalnym artykule Jamesa Fentona nie było linku do filmu, dodany przez cleantechnica.pl]

W innym z artykułów w Interface o zasilaniu elektryków z domowych instalacji pisałem wiosną 2015 roku:

Panele fotowoltaiczne, samochody elektryczne i sieć energetyczne—Jeśli uda nam się przejść transformację z (a) drogich paliw kopalnych w transporcie i (b) prądu produkowanego tylko przez firmy energetyczne, do tańszego prądu z firm energetycznych i paneli na dachach zasilających samochody elektryczne, nasze domy i budynki z poprawioną wydajnością energetyczną, będziemy w stanie produkować panele słoneczne, produktu poprawiające wydajność energetyczną, baterie i samochody elektryczne lokalnie. Jeśli będziemy to opóźniać, zamienimy nasze uzależnienie od drogich i często importowanych paliw kopalnych na uzależnienie od importowanych paneli słonecznych i baterii, ale chociaż miejsca pracy dla instalatorów będą lokalne. Pytanie brzmi, czy kraje wyjdą przed szereg i popłyną na fali tsunami rewolucji fotowoltaicznej i pojazdów elektrycznych czy zatoną? Czy firmy energetyczne poddadzą się “Spirali Śmierci Sektora Energetycznego”? (Kiedy co raz więcej klientów przed licznikiem sieciowym założy swój własny system wytwarzanie i przechowywania energii, to koszty utrzymania i obsługi sieci energetycznej będą dzielone na mniejszą ilość użytkowników prowadząc do wzrostu opłat i dalszych zachęt ekonomicznych do odłączenia się od sieci.) A może potrafimy współdziałać i patrzeć na przyszłość z perspektywy szansy?

bev-price-chart

Rys. 6. Cały rynek docelowy dla pojazdów o zasięgu 350 km (patrz Tom Randall, ref. 16).

light-duty-vehicle-sales

Rys. 7. Światowa sprzedaż roczna samochodów osobowych i elektrycznych, 2015 – 2040 (patrz Michael Liebreich, ref. 19).

big-oil-crash

Rys. 8. Prognoza Wielkiego Kryzysu kiedy rosnąca sprzedaż EV zastąpi zapotrzebowanie dzienne 2 milionów baryłek ropy—wielkość dzisiejszej nadwyżki (patrz Tom Randall, ref. 18).

ev-impacts-bnef

Rys. 9. Elektryfikacja transportu—skutki, 2015-2040 (patrz Michael Liebreich, ref. 19).

Rysunek 9 pokazuje skutki elektryfikacji transportu. Do roku 2040 samochody elektryczne będą potrzebowały 1.900 terawatogodzin energii elektrycznej (szansa dla paneli słonecznych i wydajności energetycznej). Odpowiada to 10% energii elektrycznej wyprodukowanej w zeszłym roku. Będzie to oznaczało zastąpienie 13 milionów baryłek ropy dziennie lub inaczej 14 do 15% światowego zapotrzebowania na ropę. Oznacza to, że tracimy uzależnienie od ropy jeszcze szybciej niż zakładałem wiosną 2015 roku, z tą różnicą, że zamiast tsunami rewolucji fotowoltaicznej i samochodów elektrycznych i “Spirali Śmierci Sektora Energetycznego” będziemy mięli “Spiralę Śmierci” Przemysłu Paliwowego i będziemy tonąć w ropie, której nikt nie będzie chciał? “Jedno jest pewne: Bez względu na to kiedy nastąpi Kryzys Paliwowy, będzie to tylko początek. Każdego roku będzie przybywało na drogach samochodów elektrycznych i malało zapotrzebowanie na ropę. Ktoś zostanie z baryłką w kieszeni.” (18)

O autorze: James M. Fenton jest dyrektorem Centrum Energii Słonecznej Florydy na Uniwersytecie Florydy.

Przypisy

  1. J. M. Fenton, “PV, EV and Your Home at Less Than $1 a Gallon,” Electrochem. Soc. Interface, 24 (1), 41 (2015).
  2. C. Krauss, “Oil Prices: What’s Behind the Drop? Simple Economics,” The New York Times, April 18, 2016, http://www.nytimes.com/interactive/2016/business/energy-environment/oilprices.
    html?_r=0.
  3. T. Puko, “Natural Gas Sinks to 14-Year Low,” The Wall Street Journal, December 14, 2015, http://www.wsj.com/articles/natural-gas-sinks-to-lowest-level-since-2002-1450103930.
  4. B. Magill, “Coal Slides to New Low As Source of Electricity,” Climate Central, January 28, 2016, http://www.climatecentral.org/news/coal-slides-new-low-source-of-electricity-19967.
  5. 2016 Sustainable Energy in America Factbook, The Business Council for Sustainable Energy, http://www.bcse.org/sustainableenergyfactbook/#.
  6. “Levelized Cost of Energy Analysis 9.0,” Lazard, November 17, 2015, https://www.lazard.com/perspective/levelized-cost-ofenergy-analysis-90/.
  7. M. Liebreich, “Global Trends in Clean Energy Investment,” Bloomberg New Energy Finance EMEA Summit, October 12, 2015, London, http://www.bbhub.io/bnef/sites/4/2015/10/Liebreich_BNEF-Summit-London.pdf.
  8. B. Hulac, “Cheap Gas Fires Up Big SUV Sales, Slows Electric Cars, Hybrids,” Scientific American, September 8, 2015, http://www.scientificamerican.com/article/cheap-gas-fires-up-big-suvsales-slows-electric-cars-hybrids/.
  9. C. Paine, Who Killed the Electric Car?, Papercut Films, Culver City, Calif., 2006, http://www.whokilledtheelectriccar.com/.
  10. “Global Plug-In Vehicle Sales 2015,” EV-volumes.com, http://www.ev-volumes.com/news/global-plug-in-vehicle-sales/.
  11. J. M. Fenton, “Home Energy Efficiency Retrofits and PV Provide Fuel for Our Cars,” Electrochem. Soc. Interface, 24 (1), 43 (2015).
  12. J. Romm, “Game Change: Tesla And GM Announce Affordable, Long-Range Electric Cars,” Climate Progress, February 11, 2016, http://thinkprogress.org/climate/2016/02/11/3748451/tesla-gm-affordable-electric-cars/.
  13. J. Cole, “GM: Chevrolet Bolt Arrives In 2016, $145/kWh Cell Cost, Volt Margin Improves $3,500,” Inside EVs, October 2015, http://insideevs.com/gm-chevrolet-bolt-for-2016-145kwh-cellcost-volt-margin-improves-3500/.
  14. J. Ayre, “$145 kWh Battery Cell Costs At Chevy Bolt Launch, GM Says,” EV Obsession, October 2015, http://evobsession.com/gm-145-kwh-battery-costs-bolt-ev-launch/.
  15. S. Hanley, “Analyst predicts Gigafactory will reduce Tesla battery costs below $100 per kWh,” Ecomento, September 2015, http://ecomento.com/2015/09/24/analyst-predicts-gigafactorywill-reduce-tesla-battery-costs-below-100-per-kwh/.
  16. T. Randall, “Electric Fantasy: Will the Next Tesla Sell for $25,000,” Bloomberg Technology, February 9, 2016, http://www.bloomberg.com/news/articles/2016-02-09/will-the-tesla-model-3-really-sell-for-25-000.
  17. “Electric Vehicles to be 35% of Global New Car Sales by 2040,” Bloomberg New Energy Finance, February 25, 2016, http://about.bnef.com/press-releases/electric-vehicles-to-be-35-ofglobal-new-car-sales-by-2040/#_ftn2.
  18. T, Randall, “Here’s How Electric Cars Will Cause the Next Oil Crisis,” Bloomberg, February 25, 2016, http://www.bloomberg.com/features/2016-ev-oil-crisis/.
  19. M. Liebreich, “In Search of the Miraculous,” Bloomberg New Energy Finance Summit, April 5, 2016, New York, http://www.bbhub.io/bnef/sites/4/2016/04/BNEF-Summit-Keynote-2016.pdf.

© The Electrochemical Society. Reproduced with permission.

Comments

comments

Tags: , , , , , , , , , , , , ,


About the Author

Na co dzień pracuje w Quest pomagając narodom się porozumieć:-) Kiedy nie pracuje, pomaga innym zrozumieć dlaczego energia odnawialna jest przyszłością i jaką frajdą jest prowadzenie samochodu elektrycznego. Samozwańczy redaktor portalu cleantechnica.pl



Leave a Reply

Back to Top ↑