Berapa Banyak Listrik yang Dibutuhkan untuk Memberi Kekuatan pada Mobil Listrik Masa Depan?

Saat ini, kurang dari dua persen kendaraan yang dibeli orang Amerika adalah listrik. Namun dalam tiga dekade mendatang, beberapa pakar industri otomotif berharap kendaraan listrik bisa menjadi mayoritas penjualan mobil AS dan global.

Semua mengatakan, pengemudi Amerika mencatat sekitar 3 triliun mil per tahun, mengonsumsi lebih dari 170 miliar galon bensin dan solar dalam prosesnya. Mengkonversi semua mil jalan menuju listrik akan menempatkan tuntutan baru pada sistem negara untuk memproduksi dan menyalurkan listrik.

Sebagai bagian dari studi infrastruktur energi utama, kami berupaya memahami bagaimana peningkatan kendaraan listrik (EV) dapat mengubah cara energi dipasok dan dikonsumsi. Sejauh ini, kami telah mengetahui dampak dari kendaraan listrik akan tergantung pada di mana Anda tinggal dan kapan mereka dikenakan biaya.

Memperkirakan Berapa Banyak Listrik Akan Menuntut EV

Menggunakan teknik serupa yang ditampilkan dalam makalah kami baru-baru ini tentang kendaraan hidrogen, kami mengembangkan penilaian negara-per-negara tentang jumlah listrik yang akan diperlukan untuk mengisi armada listrik dari mobil pribadi, truk, dan SUV.

Kami mulai dengan memperkirakan jumlah bensin yang dikonsumsi setiap daerah hari ini. Kami kemudian mengkonversi jarak tempuh kendaraan yang ditempuh menjadi kebutuhan listrik berdasarkan efisiensi EV hari ini.

Harus diakui, metode ini memiliki keterbatasan. Jumlah mil yang ditempuh dapat berubah secara signifikan jika kendaraan otonom menjadi hal yang biasa dan lebih banyak orang bergantung pada Uber, Lyft, dan layanan berbagi kendaraan lainnya, misalnya. Namun, kami percaya pendekatan kami memberikan titik awal yang baik untuk memperkirakan permintaan listrik di masa depan jika EV menjadi norma.

Dampak Regional

Jaringan listrik AS terus berevolusi untuk mengakomodasi permintaan baru sepanjang abad terakhir. Tetapi jika kendaraan negara dengan cepat menjadi listrik, jaringan perlu berubah lebih cepat. Bergantung pada kebiasaan mengemudi lokal dan infrastruktur jaringan yang sudah ada, analisis kami menunjukkan bahwa EV akan memiliki dampak yang berbeda di berbagai wilayah.

Karena Texas dan California mengonsumsi lebih banyak listrik daripada negara bagian lain, mereka memberikan gambaran yang baik tentang seperti apa masa depan yang dipenuhi dengan kendaraan listrik. Dalam kedua kasus, peningkatan EV akan mendorong konsumsi lebih tinggi, dengan potensi untuk membebani infrastruktur lokal.

Jika hampir semua mobil penumpang di Texas dilistriki hari ini, negara akan membutuhkan sekitar 110 lebih terawatt-jam listrik per tahun - rata-rata konsumsi listrik tahunan 11 juta rumah. Permintaan listrik tambahan akan menghasilkan peningkatan 30 persen dari konsumsi saat ini di Texas.

Sebagai perbandingan, karena iklim yang lebih beriklim, California mungkin memerlukan hampir 50 persen lebih banyak listrik daripada yang dikonsumsi saat ini jika kendaraan penumpang di negara bagian itu sepenuhnya berlistrik. Itu berarti California akan perlu menghasilkan tambahan 120 terawatt-jam listrik per tahun.

Kisah Dua Grid

Pandangan pada kisi-kisi kedua negara menunjukkan bagaimana ketergantungan pada EV untuk mobilitas dapat berbeda dari satu tempat ke tempat lain.

Pada sore hari musim panas, Texas menggunakan sekitar setengah dari listrik yang dihasilkannya untuk menyalakan AC agar bangunan tetap dingin. Variasi musiman yang besar dalam permintaan listrik karena AC berarti negara memiliki pembangkit listrik yang tidak beroperasi selama berjam-jam sepanjang tahun. Kapasitas cadangan selama jam sibuk dapat membuat Texas lebih mudah memenuhi permintaan listrik EV di masa depan.

Iklim California yang lebih beriklim berarti negara membutuhkan lebih sedikit listrik pada hari-hari musim panas, dan lebih sedikit variabilitas permintaan pada jaringan secara keseluruhan. Akibatnya, California memiliki kapasitas pembangkitan yang lebih sedikit daripada Texas untuk memenuhi permintaan pengisian di masa depan dari kendaraan listrik.

Pada tahun 2018, Dewan Keandalan Listrik Texas, organisasi yang mengelola sebagian besar jaringan listrik Texas, mencapai puncak permintaan baru sekitar 73 gigawatt pada 19 Juli. Melihat jam-jam off-peak untuk 19 Juli 2018, kami menemukan ERCOT Grid memiliki kapasitas cadangan untuk menyediakan lebih dari 350 gigawatt-jam tambahan listrik jika pembangkit listrik yang tidak beroperasi terus beroperasi sepanjang hari, tidak hanya selama permintaan puncak.

Berdasarkan perkiraan kami, persyaratan pengisian untuk armada mobil pribadi yang sepenuhnya berlistrik di Texas akan menjadi sekitar 290 gigawatt-jam per hari, kurang dari surplus kapasitas pembangkitan yang tersedia. Dengan kata lain, jaringan Texas secara teoritis dapat mengisi armada kendaraan yang sepenuhnya dialiri listrik hari ini jika kendaraan dibebankan pada jam-jam sibuk.

Ketika kami melakukan analisis yang sama untuk California, kami menemukan bahwa jika EV menjadi norma, itu bisa mendorong permintaan total listrik di luar kapasitas yang ada dari jaringan Golden State.

Waktu adalah segalanya

Mungkin bahkan lebih penting daripada berapa banyak listrik yang akan dikonsumsi EV adalah pertanyaan kapan akan dikonsumsi.

Kami mendasarkan perkiraan di atas pada pola pengisian daya di luar puncak yang optimal. Jika sebaliknya sebagian besar EV dibebankan pada sore hari, jaringan listrik akan membutuhkan kapasitas pembangkit lebih banyak untuk menghindari pemadaman.

Untuk memenuhi permintaan itu, California dan Texas perlu membangun pembangkit listrik baru atau membeli lebih banyak listrik dari negara-negara tetangga daripada yang sudah mereka lakukan. Negara-negara bagian mungkin juga memerlukan infrastruktur transmisi dan distribusi tambahan untuk mengakomodasi infrastruktur pengisian otomotif baru.

Semua mengatakan, transisi ke EV dari kendaraan mesin pembakaran internal berpotensi menghabiskan biaya puluhan miliar dolar di Texas dan bahkan lebih lagi di California untuk memasang infrastruktur listrik baru jika banyak kendaraan dibebankan pada jam-jam sibuk.

Insentif dapat mengurangi biaya untuk melengkapi jaringan listrik untuk banyak kendaraan listrik. Sebagai contoh, utilitas dapat mengenakan tarif yang berbeda untuk listrik selama waktu yang berbeda dalam sehari dan pada hari yang berbeda dalam seminggu. Dikenal sebagai penetapan harga saat penggunaan, praktik ini dapat mendorong pengisian kendaraan saat listrik lebih banyak selama jam-jam sibuk dan karenanya lebih murah untuk disuplai.

California dan area lainnya, termasuk Austin, Texas, sudah mulai menggunakan strategi berbeda untuk menerapkan tarif waktu penggunaan. Daerah lain mungkin ingin mengawasi dan mengadopsi pelajaran yang dipetik di tempat-tempat itu ketika jumlah kendaraan listrik di jalan meningkat.

Jalan di depan

Sementara EV mungkin meningkatkan jumlah listrik yang dikonsumsi A.S., investasi yang dibutuhkan untuk mengakomodasi mereka mungkin lebih kecil daripada yang terlihat. Banyak daerah sudah memiliki kapasitas pembangkitan yang cukup jika kendaraan dibebankan pada jam-jam sibuk. Penyimpanan energi pada EV papan dapat memberikan fleksibilitas yang diperlukan untuk mengubah waktu pengisian dan membantu operator jaringan mengelola dengan lebih baik pasokan dan permintaan listrik.

Terlebih lagi, berdasarkan perhitungan kami, uang orang Amerika akan menghemat biaya bahan bakar saja dapat mengimbangi investasi ini.

Misalnya, jika sebagian besar kendaraan California menggunakan listrik pada tahun 2017, kami memperkirakan bahwa para pengemudi akan menghemat sekitar $ 25 miliar tahun itu dalam biaya bahan bakar - berdasarkan harga rata-rata untuk listrik dan bensin.

Selain penghematan bahan bakar, beberapa analis pasar memperkirakan mobil listrik menjadi lebih murah daripada kendaraan konvensional pada 2026, potensi manfaat ekonomi lainnya.

Meskipun sulit untuk memprediksi harga bensin, listrik, dan kendaraan di masa mendatang, kami percaya bahwa kemungkinan penggunaan EV secara luas akan mengurangi biaya transportasi keseluruhan di California dan tempat lain. Penghematan ini bahkan lebih besar jika manfaat lingkungan, terutama emisi karbon yang lebih rendah, diperhitungkan.

Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation oleh F. Todd Davidson, Dave Tuttle, Joshua D. Rhodes, dan Kazunori Nagasawa. Baca artikel asli di sini.