Manejar un escenario de vehículo 100% eléctrico (EV) requerirá actualizaciones y modificaciones significativas a la red eléctrica existente, pero ¿cuánto? ¿Y cómo se compara eso con el crecimiento histórico de la red? Comenzaremos con una estimación de la capacidad de red adicional necesaria para una flota de vehículos livianos (LDV) totalmente electrificados en los EE. UU. y luego la compararemos con la expansión histórica de la red para tener una idea de cuán disruptiva será esta conversión.

Energía adicional necesaria para una flota de vehículos 100% eléctricos

Comenzaremos con una conversión agresiva pero alcanzable a vehículos 100 % eléctricos para 2040. Para hacer una estimación aproximada de la demanda de la red resultante, debemos multiplicar el total de millas recorridas por el vehículo por la energía utilizada por milla. Una fuente confiable de millas recorridas por vehículos es el Estadísticas Nacionales de Transporte informe emitido por el Departamento de Transporte de los Estados Unidos, Oficina de estadísticas de transporte. Tabla 1-35 — Millas de vehículos de EE. UU. enumera las millas recorridas para una gama completa de tipos de vehículos. Para este artículo, nos centraremos en los "vehículos livianos", que incluyen automóviles y camiones, y utilizaremos los datos más recientes de 2021.

Existe una amplia gama de tamaños de vehículos eléctricos y diseños de trenes motrices con una variedad de eficiencias. Elegí 360 Wh/milla, que resulta ser el promedio utilizado por nuestro Tesla Model Y en 47,000 2020 millas entre septiembre de 2023 y abril de 18,000. Este vehículo es un formato de crossover de tamaño mediano que está en el rango medio entre un automóvil económico compacto y un camioneta de tamaño completo. El uso de nuestro vehículo es de XNUMX millas por año, con mucho manejo en autopistas de alta velocidad y cubriendo tres inviernos (en Minnesota) y dos veranos, por lo que es más alto que lo típico para este vehículo. Al igual que con un vehículo de combustión interna, el uso de energía por milla incluye todos los usos de energía, desde mover el vehículo por la carretera hasta el control del clima, el acondicionamiento de la batería y toda otra energía utilizada por el vehículo al conducir.

El uso de datos actuales como entradas evita intentar predecir el futuro tanto en el uso del transporte personal como en la eficiencia de los futuros vehículos eléctricos. También agregaremos un valor de eficiencia de carga del 90 %, que es una estimación razonable de la diferencia entre lo que se pone en el vehículo cuando se carga y lo que usa para conducir, para representar mejor la demanda de la red (energía de carga). La energía del vehículo utilizada para conducir se divide por este número para producir la energía de carga equivalente.

Con todas las entradas determinadas, ahora estamos listos para calcular la capacidad de red adicional total necesaria para una flota de vehículos livianos 100 % eléctricos en los EE. UU.

Unos 835,000 XNUMX GWh extraños suenan a mucho, lo que no debería sorprender, ya que reemplaza un gran porcentaje de la extracción de petróleo crudo, el transporte, la operación de refinería, la distribución de combustible y la combustión en los vehículos necesarios para operar la flota actual de vehículos ligeros de combustión interna.

Para tener una idea de la magnitud de la capacidad de red adicional necesaria, haremos lo siguiente: 1) sumaremos esta cantidad a la demanda de la red de 2020 para simular la demanda de 2040, 2) calcularemos el porcentaje de crecimiento de la demanda de la red y 3) compararemos la magnitud del crecimiento histórico en la demanda de electricidad de EE. UU. durante períodos de 20 años desde 1920 hasta 2020. Este período cubre más del 99 % de la construcción de la red de EE. UU. hasta la fecha.

Crecimiento de la demanda de la red de EE. UU. a lo largo del tiempo

La red eléctrica de EE. UU. ha experimentado un crecimiento y una mejora continuos desde su creación a finales del siglo XIX. El crecimiento de la población, el desarrollo económico, los nuevos usos finales de la electricidad y los avances tecnológicos (eficiencia, redes inteligentes) han sido todos factores importantes. La siguiente tabla enumera la demanda aproximada de la red eléctrica de EE. UU. en incrementos de 19 años durante los últimos 20 años.

Hay varias cosas interesantes a tener en cuenta en esta tabla. Primero, el crecimiento promedio en los periodos de 20 años mostrados ha sido superior al 200%. Este crecimiento se ha desacelerado en las últimas décadas, pero el crecimiento anterior muestra de lo que es capaz Estados Unidos cuando las condiciones económicas son adecuadas. Con esta información histórica, ahora estamos listos para ubicar la flota de vehículos 100% EV en el contexto del crecimiento incremental de la red que se necesita para respaldarla.

Demanda de red de vehículos 100% eléctricos en contexto

Si se suma la demanda incremental de una flota LDV 100 % eléctrica de 835,000 2020 GWh/año a la estimación de 2040 y se aplica a la demanda de la red de 20, se obtiene un crecimiento de 21 % en XNUMX años, como se muestra a continuación.

Un crecimiento del veintiuno por ciento equivale a una tasa de crecimiento anual compuesta de solo el 0.95%. Como muestra la tabla anterior de crecimiento histórico de la demanda, solo el período más reciente tuvo un crecimiento inferior al 20 % (8 %). Todos los períodos anteriores fueron más altos, y la tasa de crecimiento promedio de 20 años durante 100 años desde 1920 hasta 2020 fue del 230 %.

Conclusiones y factores adicionales

Claramente, la respuesta a la pregunta planteada en el título es: "Fácilmente, incluso con la inversión económica estadounidense en la red muy por debajo de la tasa de crecimiento histórica". Pero existe una gama completa de oportunidades adicionales más allá de simplemente construir suficiente capacidad de red adicional para manejar el aumento en la demanda de electricidad a partir de la electrificación 100% LDV.

Considere lo siguiente:

• Los vehículos eléctricos se pueden programar para cargar cuando la demanda de la red de otras cargas es baja (respuesta a la demanda).

• Los vehículos eléctricos se cargan principalmente en el hogar, donde la instalación de paneles solares puede permitir la carga directa con energía solar sin carga neta en la red.

• Las baterías de los vehículos eléctricos almacenan suficiente energía para abastecer a un hogar típico durante varios días.

Para todo esto, solo se necesitan tecnologías maduras existentes, lo que significa que solo las barreras regulatorias y la inercia comercial en los sectores de energía y transporte se interponen en el camino. Los factores anteriores y otros se explorarán en la Parte 2.

Este post apareció originalmente en Vamos a cero carbono.

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