Изменение климата создавало интересную дилемму для электромобилей. Электрификация транспорта может значительно сократить выбросы углекислого газа, которые приводят к повышению глобальной температуры. Но повышение температуры также ускоряет деградацию батарей, производительность которых может стать решающим фактором для тех, кто рассматривает покупку электромобиля.
Однако в новом исследовании, проведенном под руководством Мичиганского университета, ученые показали, что за последние несколько лет батареи значительно улучшились. Настолько, что эти улучшения с лихвой компенсируют ожидаемое снижение их характеристик из-за нагрева на фоне глобального потепления.
«Благодаря технологическим усовершенствованиям потребители должны быть более уверены в своих батареях для электромобилей, даже в условиях потепления климата», — сказал Хаочи Ву, ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Nature Climate Change. Ву выполнил эту работу в качестве приглашенного докторанта в Школе окружающей среды и устойчивого развития Университета Мичигана (SEAS).
В исследовании команды были объединены моделирование электромобилей с моделями деградации батарей и изменения климата, чтобы сравнить срок службы старых батарей, произведенных в период с 2010 по 2018 год, с новыми батареями, произведенными в период с 2019 по 2023 год. В сценарии, когда температура Земли повысится на 2 градуса Цельсия, срок службы старых батарей сократится в среднем на 8%, максимум до 30%. Для новых батарей среднее снижение срока службы составляет всего 3%, а максимальное — лишь 10%.
«Я думаю, что эти улучшения хорошо известны экспертам в этой области. Но когда я начинал этот проект, я изучал интернет-форумы и читал, как люди выбирают автомобили», — сказал Ву. «По-прежнему существует много опасений по поводу долговечности батарей электромобилей».
Эти опасения были вызваны, отчасти, чередой инцидентов около десяти лет назад, когда у водителей электромобилей в теплом климате резко сокращалась емкость батарей, сказал Ву. Но, согласно анализу группы, эти проблемы должны остаться в прошлом.
Спорные мнения
Исследователи изучили срок службы батарей в 300 городах по всему миру в различных сценариях глобального потепления и обнаружили, что улучшения сохраняются во всем мире. Более того, наибольший прирост наблюдается в самых теплых городах, например, расположенных ближе к экватору.
Методология команды также привлекла внимание экспертов в этой области, а также редакторов журнала, опубликовавшего работу. По словам Ву, их подход объединил климатические прогнозы с экспериментально откалиброванными моделями деградации батарей и моделированием поведения электромобилей при движении, чтобы создать высокоточные профили батарей в мельчайших временных масштабах.
«Авторы нашли интересный способ смоделировать важную роль технологического прогресса в смягчении негативных последствий изменения климата», — написала редакционная группа журнала Nature Climate Change. Журнал также пригласил Ву и Крейга представить краткий обзор своей работы, сделав ее более заметной и доступной для научного сообщества.
Однако, как отметил ведущий автор исследования Майкл Крейг, доцент Школы инженерных и прикладных наук и кафедры промышленной и операционной инженерии (IOE), результаты исследования имеют ряд важных оговорок. Важно отметить, что в своей работе команда использовала два репрезентативных электромобиля: Tesla Model 3 и Volkswagen ID.3.
«В таких регионах, как Европа и Соединенные Штаты, мы считаем, что хорошо разбираемся в доступных там технологиях производства аккумуляторов», — сказал Крейг. «Но если мы посмотрим, например, на города в Индии или странах Африки к югу от Сахары, то увидим, что там может быть совершенно другой автопарк — и это почти наверняка так. Поэтому наши результаты могут быть слишком оптимистичными для этих регионов».
В этих регионах последствия потепления также будут более серьезными и ощутимыми, что подчеркивает еще один аспект того, как изменение климата усугубляет неравенство. Эта тема также прослеживается в другом недавнем исследовании Крейга и Ву.
Дорожные карты к устойчивости
В статье, опубликованной в журнале Joule, исследователи провели аналогичный проект , вдохновленный похожим вопросом о том, как глобальное потепление повлияет на производительность солнечных батарей на крышах. В частности, они изучили, где изменение климата может привести к тому, что солнечные панели окажутся в зоне риска высоких температур и экстремально высоких температур, которые являются техническими порогами, определенными Международной электрохимической комиссией (МЭК).
Риски, связанные с высокими температурами, могут ускорить деградацию обычных солнечных панелей, что снижает их надежность и приводит к необходимости более ранней, чем ожидалось, замены.
Они обнаружили, что в соответствии с действующими стандартами IEC эти риски недооцениваются для более чем половины существующих и будущих мощностей фотоэлектрических установок на крышах зданий. Опять же, эти риски будут наиболее острыми там, где потепление будет наибольшим, а это часто районы с низким и средним уровнем дохода.
«Что касается солнечной энергетики, мы говорим, что знаем о грядущем риске, поэтому нам нужно к нему подготовиться и обновить наши стандарты. Но если обновить стандарты, у разработчиков, производителей и установщиков панелей появится целый ряд вариантов, позволяющих справиться с этим риском», — сказал Крейг. «Точно так же, как технологии электромобилей снижают этот риск, мы можем снизить его и в солнечной энергетике. Нам просто нужно проявить дальновидность».
Хотя само по себе это не решает проблемы неравенства, это означает, что группы, ищущие ответы, могут сосредоточиться на том, как технология используется, а не на том, существует ли она вообще.
«Наиболее уязвимые регионы пострадают от негативного воздействия изменения климата сильнее, но мы видим, что технологические усовершенствования могут смягчить это», — сказал Ву. «Это хорошая новость».
