Μετάβαση στα Ηλεκτρικά Οχήματα: Πραγματικές και συγκεκαλυμμένες προκλήσεις

Η μετάβαση από οχήματα με μηχανές εσωτερικής καύσης ICE, ορυκτών καυσίμων, σε ηλεκτρικά οχήματα έχει επιταχυνθεί τα τελευταία χρόνια, και πράγματι η προτίμηση προς τα ηλεκτρικά οχήματα έχει αυξηθεί σημαντικά. Αυτό οφείλεται σε πολλούς παράγοντες και πλεονεκτήματα των ηλεκτρικών οχημάτων (EVs):

Περιβαλλοντική αειφορία: Τα ηλεκτρικά οχήματα δεν εκπέμπουν τοξικούς ρύπους κατά την κίνησή τους, μειώνοντας τις εκπομπές θερμοκηπίου και συμβάλλοντας στην αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής και της ατμοσφαιρικής ρύπανσης.

Εξοικονόμηση ενέργειας: Η απόδοση των ηλεκτρικών οχημάτων είναι υψηλότερη από εκείνη των οχημάτων με εσωτερική καύση, που σημαίνει ότι μπορούν να μετατρέψουν μεγαλύτερο ποσοστό της αποθηκευμένης ενέργειας σε κινητική ενέργεια.

Αναπτυξιακές τάσεις: Οι τεχνολογίες των ηλεκτρικών οχημάτων έχουν σημειώσει τεράστια πρόοδο και συνεχώς βελτιώνονται. Η αυξημένη ζήτηση έχει οδηγήσει σε καινοτόμες λύσεις, μείωση του κόστους παραγωγής και αύξηση της διαθεσιμότητας των υποδομών φόρτισης.

Υποστήριξη πολιτικών: Πολλές κυβερνήσεις και περιβαλλοντικές οργανώσεις προωθούν πολιτικές και κίνητρα για την υποστήριξη των ηλεκτρικών οχημάτων, μειώνοντας το κόστος απόκτησης, παρέχοντας επιδοτήσεις και επεκτείνοντας την υποδομή φόρτισης.

 

Παρ’ όλα αυτά, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι εναλλακτικές τεχνολογίες, όπως τα οχήματα με κυψέλες υδρογόνου, παρουσιάζουν ακόμα πολλές ευκαιρίες και προοπτικές ανάπτυξης. Ενώ η τεχνολογία των ηλεκτρικών οχημάτων έχει κατακτήσει μεγαλύτερο μερίδιο στην αγορά, οι κυψέλες υδρογόνου μπορούν να παρέχουν μια εναλλακτική λύση για την αποθήκευση και τη μεταφορά ενέργειας.

Παρόλο που υπάρχουν προκλήσεις, όπως το υψηλό κόστος παραγωγής, η έλλειψη υποδομής και αρκετά θέματα ασφάλειας, οι έρευνες και οι εξελίξεις συνεχίζονται. Πολλές εταιρείες και επιστημονικοί φορείς επενδύουν στην ανάπτυξη των κυψελών υδρογόνου και της υδρογονοκίνησης, με στόχο την αντιμετώπιση των περιορισμών που υπάρχουν.

Ο χρόνος και η πείρα θα αποδείξουν ποιες τεχνολογίες θα επικρατήσουν και θα καταφέρουν να ανταποκριθούν στις ανάγκες μας για μεταφορές μειωμένων ή μηδενικών εκπομπών και αειφόρο ανάπτυξη.

 

Κατά την ανάλυση και πρόβλεψη του μεριδίου αγοράς των EVs, αντιμετωπίζουμε μια σειρά από πραγματικές και συγκεκαλυμμένες προκλήσεις που πιθανόν να εμποδίζουν τη γρήγορη ανάπτυξη και την ευρεία αποδοχή τους.

Οι πραγματικές προκλήσεις μπορούν να αποδοθούν ως εξής:

 

Τεχνολογία μπαταριών: Οι μπαταρίες αποτελούν την πηγή ενέργειας για τα ηλεκτρικά οχήματα και έχουν αποτελέσει επίμαχο στόχο για την επιστημονική κοινότητα εδώ και καιρό. Ωστόσο, αντιμετωπίζουν ακόμα προβλήματα αποδοτικότητας και υψηλού κόστους παραγωγής, κυρίως λόγω της έλλειψης λιθίου, ενός ζωτικού συστατικού που βρίσκεται σε περιορισμένες τοποθεσίες του πλανήτη μας. Επιπλέον, γεωπολιτικοί παράγοντες επηρεάζουν την προσφορά, τη διαθεσιμότητα και τις τιμές του λιθίου.

Δομή φόρτισης και άγχος εμβέλειας «Range Anxiety»: Ένα σημαντικό πρόβλημα για τους ιδιοκτήτες EVs αυτοκινήτων είναι η διαθεσιμότητα σταθμών φόρτισης και η ανάγκη για προγραμματισμό προκειμένου να διασφαλιστεί επαρκής χρόνος φόρτισης για τα ταξίδια τους. Η Tesla, για παράδειγμα, έχει πρωτοπορήσει σε αυτόν τον τομέα με το έργο της για τη δημιουργία ενός δικτύου φορτιστικών σταθμών στις ΗΠΑ, το οποίο υποστηρίζεται από μια φιλική προς τον χρήστη εφαρμογή λογισμικού. Άλλες εταιρείες, είτε ιδιωτικές είτε μη, πρέπει να αναπτύξουν ένα παρόμοιο καθολικό δίκτυο φόρτισης για να ανακουφίσουν το άγχος εμβέλειας των κατόχων EVs οχημάτων και να ανταγωνιστούν τα εδραιωμένα δίκτυα βενζίνης και πετρελαίου που έχουν βελτιστοποιηθεί κατά τη διάρκεια των ετών.

Ζήτηση έναντι προσφοράς: Αυτή τη στιγμή, η ζήτηση για EVs οχήματα υπερβαίνει την προσφορά, με αποτέλεσμα τις υψηλές τιμές σε σύγκριση με παρόμοια οχήματα με κινητήρα εσωτερικής καύσης που χρησιμοποιούν ορυκτά καύσιμα. Οι κατασκευαστές EVs αυτοκινήτων αντιμετωπίζουν δυσκολίες στην ικανοποίηση της ζήτησης, κυρίως λόγω της διαθεσιμότητας μπαταριών και της προμήθειας ηλεκτρονικών εξαρτημάτων. Η έλλειψη εμπειρίας νεοεμφανιζόμενων κατασκευαστών EVs, όπως η Tesla, η Lucid Motors, η Polestar και άλλοι, επίσης συμβάλλει στις προκλήσεις για την εύρυθμη παραγωγή και παράδοση.

Περιβαλλοντική φιλικότητα των EVs οχημάτων: Η αξιολόγηση του περιβαλλοντικού αντικτύπου των EVs οχημάτων απαιτεί ξεχωριστή ανάλυση τόσο για τη διαδικασία φόρτισης αλλά και την απόδοση κατά την οδήγηση / χρήση. Η χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) για τη φόρτιση των EVs μπορεί να μειώσει σημαντικά το περιβαλλοντικό αποτύπωμά τους. Η αύξηση της διείσδυσης των ΑΠΕ στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας παρέχει περισσότερη καθαρή ενέργεια για τη φόρτιση των οχημάτων, μειώνοντας την εξάρτησή μας από τα συμβατικά καύσιμα. Καλή πρακτική είναι οι προσωπικές επενδύσεις σε παραγωγή ενέργειας βασισμένης σε ΑΠΕ, όπως ηλιακά πάνελ, PVs, με αποθήκευση ενέργειας που να αφιερώνονται για τη φόρτιση των EVs.

Επιπλέον, η υψηλή ενεργειακή απόδοση των ηλεκτρικών οχημάτων σημαίνει ότι χρησιμοποιούν μεγαλύτερο ποσοστό της παρεχόμενης ενέργειας από την μπαταρία τους για την κίνηση, κατά περίπου 90%, σε σύγκριση με τα οχήματα με κινητήρες εσωτερικής καύσης ορυκτών καυσίμων (ICE) όπου μόνο περίπου το 35% της ενέργειας του καυσίμου αξιοποιείται. Αυτό σημαίνει ότι τα EVs εκμεταλλεύονται καλύτερα την ενέργεια που καταναλώνουν, μειώνοντας την απώλεια ενέργειας και τις εκπομπές αερίων τους.

 

Προσθέτοντας στη λίστα των πραγματικών προκλήσεων, αναδύονται επίσης αρκετές συγκεκαλυμμένες προκλήσεις που πρέπει να ληφθούν υπόψη:

 

Αντίσταση από τους παραδοσιακούς κατασκευαστές οχημάτων με κινητήρα εσωτερικής καύσης (ICE): Εδώ και περισσότερο από έναν αιώνα, τα οχήματά μας χρησιμοποιούν κινητήρες εσωτερικής καύσης, ICE, οι οποίοι αντιπροσωπεύουν την αιχμή του δόρατος των κατασκευαστών αυτοκινήτων. Ενώ οι ICE αρχικά ξεκίνησαν ως μια μη αποδοτική, αλλά συνάμα χρήσιμη καινοτομία, όλα αυτά τα χρόνια μέχρι σήμερα, παρέμειναν σχετικά στάσιμες όσον αφορά την αποδοτικότητά τους (efficiency), παρουσιάζοντας μικρές και αργές τεχνολογικές βελτιώσεις. Σε μια εποχή αυξημένης ενεργειακής συνείδησης, αυτή η πρακτική προκαλεί σοβαρές ανησυχίες. Οι παραδοσιακοί κατασκευαστές οχημάτων με κινητήρα εσωτερικής καύσης απέτυχαν να αναπτύξουν την επόμενη μεγάλη καινοτομία και αντ' αυτού βασίστηκαν σε μικροβαθμιακές βελτιώσεις της παλιάς τεχνολογίας τους. Αυτή την έλλειψη προσαρμοστικότητας έχει εκμεταλλευτεί η νεοεμφανιζόμενη βιομηχανία EVs, εκμεταλλευόμενη την αδράνεια των παραδοσιακών κατασκευαστών. Οι δυνητικές απώλειες που αντιμετωπίζουν οι παραδοσιακοί κατασκευαστές οχημάτων με κινητήρα εσωτερικής καύσης ενδέχεται να είναι σημαντικές και καθοριστικές. Τα οχήματα με κινητήρα εσωτερικής καύσης αποτελούνται από πολλά εξαρτήματα και συστήματα, τα οποία απαιτούν τη συχνή και προγραμματισμένη αντικατάσταση και συντήρησή τους. Αντιθέτως, τα EVs έχουν μια πιο απλοποιημένη κατασκευαστική αρχιτεκτονική με λιγότερα εξαρτήματα και συστήματα. Σε συνδυασμό με συστήματα προηγμένης διάγνωσης, οι επιδιορθώσεις καθιστούν, θεωρητικά τουλάχιστον, τις επισκευές και συντηρήσεις πιο γρήγορες και ευκολότερες με προσδοκώμενο το ενδεχόμενο μικρότερου κόστους. Οι παραδοσιακοί κατασκευαστές το γνωρίζουν αυτό και πιθανώς να αντισταθούν στη μετάβαση. Καθοριστικός παράγοντας είναι η αρχική τιμή, και αυτή τη στιγμή το κόστος των EVs είναι σημαντικά πιο υψηλό από τα αντίστοιχα οχήματα με ICE. Υποστηρίζεται από αρκετούς ότι η πώληση αυτοκινήτων με ICE γίνεται με σχετικά χαμηλά περιθώρια κέρδους και ότι αυτό ήταν πάντα μια στρατηγική μάρκετινγκ, με τα υψηλότερα κέρδη των παραδοσιακών αυτοκινητοβιομηχανιών να προέρχονται από τη διάθεση εξαρτημάτων και τις άλλες υπηρεσίες που παρέχονται. Η σταδιακή μείωση της διαφοράς του αρχικού κόστους αγοράς μεταξύ των οχημάτων με ICE και EVs πρέπει να επιδιωχθεί ούτως ώστε η διείσδυση των EVs να επιτευχθεί σε σύντομο χρονικό διάστημα.

Κόστος φόρτισης και συντήρησης: Ένας τρόπος που δυνητικά θα μπορούσε να καθυστερήσει τη διείσδυση των EVs είναι το ενδεχόμενο να παρατηρούνται υψηλού κόστους υπηρεσίες φόρτισης, ώστε αυτό να γίνει αρνητικά συγκρίσιμο με τις τιμές της βενζίνης και πετρελαίου. Μια στοχευμένη ρύθμιση ίσως να είναι απαραίτητη για να αποτραπεί η ανεξέλεγκτη τιμολόγηση ειδικά στα πρώιμα στάδια ανάπτυξης του δικτύου φορτιστών. Είναι σημαντικό να επιβληθούν έλεγχοι τιμών για να διασφαλιστεί ότι οι ιδιωτικοί σταθμοί φόρτισης δεν θα εκμεταλλεύονται την κατάσταση και να χρεώνουν υπερβολικές τιμές ανά κιλοβατώρα (ΚWh). Επιπλέον, η σωστή συντήρηση και διαθεσιμότητα των σταθμών φόρτισης αποτελεί ζωτικό παράγοντα στην ανακούφιση του «άγχους εμβέλειας». Θα ήταν απογοητευτικό για τον/την κάτοχο ενός EV να βρει ότι όλες οι θέσεις φόρτισης σε έναν προγραμματισμένο σταθμό είναι εκτός λειτουργίας λόγω κακής συντήρησης.

Έλλειψη ειδικευμένων τεχνικών για EVs: Η επανάσταση των EVs συνεπάγεται την άμεση ανάγκη ανάπτυξης νέων δεξιοτήτων ανάμεσα στους αυτοκινητομηχανικούς και όχι μόνο. Η υπάρχουσα βάση γνώσεων και δεξιοτήτων πρέπει να υποστεί μια μεταμόρφωση. Τα αυτοκίνητα, που κάποτε ήταν κυρίως μηχανικές οντότητες, έχουν τώρα μετατραπεί σε κυρίως ηλεκτρικές και ηλεκτρονικές οντότητες. Είναι απαραίτητο να δημιουργηθούν / θεσπιστούν νέα εκπαιδευτικά μαθήματα και να παρέχεται εκτεταμένη και ουσιαστική εκπαίδευση σε όλα τα επίπεδα ούτως ώστε να ικανοποιηθεί η αναμενόμενη αύξηση της ζήτησης. Η υπάρχουσα τεχνική εργατική δύναμη, η οποία παρείχε υπηρεσίες για αυτοκίνητα με κινητήρα εσωτερικής καύσης για δεκαετίες, συμπεριλαμβανομένων μηχανικών, τεχνικών μηχανικών, κατασκευαστών και προμηθευτών εξαρτημάτων, πρέπει τώρα να αποκτήσει τις νέες απαραίτητες δεξιότητες όπως αυτές έχουν προδιαγραφεί για να υποστηρίξουν τις νέες τεχνολογίες που εμπερικλείονται σε ένα EV.

 

Γιάννος Χαρτούτσιος

Electrical & Mechanical & Energy Consulting Engineer