우리는 전기 자동차가 탄소 배출을 줄일 수 있다는 것을 알고 있습니다. 예를 들어, 단순히 진동을 통해 에너지를 잃지 않고 내연 기관에서 일반적으로 생성되는 열이 에너지를 사용하는 것보다 훨씬 더 효율적입니다.
그러나 실제로 배출량을 얼마나 줄일 수 있으며 특정 그리드에 존재하는 재생 가능 에너지의 유형과 범위에 따라 이것이 어떻게 영향을 받습니까?
Environmental Science and Technology에 발표된 새로운 연구 MIT 에너지 이니셔티브(MITEI)의 연구원에 의해 배출 감소를 위한 새로운 모델을 시연하고 전기 자동차가 충전되는 시간이 절약에 상당한 영향을 미친다는 것을 보여줍니다.
이 연구는 미국에 기반을 두고 있지만, 특히 태양광 발전으로 상당한 전환을 겪고 있는 캘리포니아와 공통된 속성을 공유하기 때문에 호주와 어느 정도 관련이 있습니다.
연구원들은 태양열 집약적인 캘리포니아에서 전기 자동차가 밤에 충전되면 낮에 충전할 때보다 70% 더 많은 배출량을 생산한다는 것을 발견했습니다(주간에는 가솔린 또는 디젤 자동차를 운전하는 것보다 여전히 적은 배출량을 생산한다는 점에 유의).
분명히, 태양열이 풍부한 그리드에서 이는 전기 자동차가 배출량 감소에 얼마나 효과적으로 기여할 수 있는지에 대해 큰 의미를 갖습니다.
연구원들은 올바른 유형의 충전 인프라가 적절한 위치에 있는지 확인하기 위해 이러한 종류의 데이터를 이해하는 것이 중요하다고 말합니다.
예를 들어, 태양광이 풍부한 지역에 거주하고 일하는 경우 직장에서 충전에 액세스할 수 있는 것이 더 유용할 수 있습니다.
MITEI의 공동 저자이자 연구 과학자인 Emre Gençer는 "충전 인프라는 특정 시간, 특히 낮 동안 충전을 용이하게 하는 데 있어 큰 결정 요인입니다."라고 말했습니다.
“낮에 EV를 충전해야 한다면 직장에 충분한 충전소가 있어야 합니다.”
원자력 또는 수력 발전의 비중이 높은 뉴욕에서 전기 자동차를 충전하기에 가장 좋은 시간은 실제로 정반대입니다. 야간에 충전하면 배출량의 20%를 추가로 절약할 수 있기 때문입니다.
이 연구의 주 저자이자 MITEI의 연구원인 Ian Miller는 모델링에서 생성된 데이터가 특정 전기 자동차 충전을 장려하기 위해 사용 시간 요금을 도입하는 가장 좋은 시기에 대해 입법자와 규제 기관에 알리는 데 유용할 수 있다고 말합니다. 배.
Miller는 "특정 시간에 충전을 용이하게 하면 재생 가능 및 EV의 성장으로 인한 배출량 감소를 실제로 높일 수 있습니다."라고 말합니다.
"그래서 우리는 이것을 어떻게 합니까? 사용 시간 전기 요금이 확산되고 있으며 EV 운전자가 충전하는 시간을 크게 변경할 수 있습니다. 정책 입안자들에게 이러한 큰 충전 시간 영향을 알리면 전력망이 재생 가능 중심일 때 요금을 할인하도록 전기 요금을 설계할 수 있습니다.”
연구원들은 과거에 그리드의 시간별 변동이나 연료 경제의 온도 기반 변동으로 모델링하지 않았다는 것은 예측된 배출 감소 데이터가 거의 1/3의 경우에서 10%까지 벗어날 수 있음을 의미할 수 있다는 점에 주목했습니다. 캘리포니아와 같은 태양열이 풍부한 그리드에서 오류는 최대 50% 편차가 될 수 있습니다.
보고서를 공동 집필한 박사후 연구원인 Maryam Arbabzadeh는 "충전 시간을 모델링하지 않고 대신 연간 평균 전력으로 충전한다고 가정하면 EV 배출량을 잘못 추정할 수 있습니다."라고 말했습니다.
"확실히, 그리드에 더 많은 태양열을 공급하고 그리드를 사용하는 더 많은 전기 자동차를 사용하는 것이 좋습니다. 미국에서 EV를 충전하는 시기와 상관없이 배기 가스는 유사한 휘발유 자동차보다 낮습니다. 하지만 EV 충전이 주로 해가 질 때 일어난다면 연간 평균을 사용할 때 생각하는 것만큼 배출량을 줄이는 데 많은 이점을 얻지 못할 것입니다.”
오차 범위를 줄이기 위해 연구원들은 시간당 충전, 운전 및 온도 데이터와 함께 2018년과 2019년의 시간별 그리드 데이터를 사용했으며 이를 "평균 요일" 방법이라고 하는 새로운 모델에 적용했습니다.
Miller는 "그리드 배출량 및 연비의 계절성을 무시하면서도 연간 EV 배출량 및 충전 시간 영향을 정확하게 추정할 수 있음을 발견했습니다."라고 말합니다.
“즐거운 놀라움이었습니다. 작년 캔자스에서는 계절 간 일일 그리드 배출량이 약 80% 증가한 반면 EV 전력 수요는 온도 변화로 인해 약 50% 증가했습니다. 이전 연구에서는 이러한 계절적 변동을 무시하면 EV 배출량 추정의 정확성이 떨어질 것이라고 추측했지만 실제로 오류를 정량화하지는 않았습니다. 다양한 그리드 믹스와 기후에 걸쳐 그렇게 했으며 오류는 무시할 수 있는 수준이라는 것을 발견했습니다."
이 모델링은 미래의 배출량을 예측하는 데에도 사용되었습니다. 이 경우 2018년부터 2032년까지 미국 남동부의 모델링에 따르면 유사한 하이브리드 자동차와 비교하여 2032년까지 킬로미터당 EV 배출량은 야간에 충전하면 30%, 정오에 충전하면 65% 더 낮을 수 있습니다.
"기후 변화를 완화하려면 운송 및 전력 부문 모두를 탈탄소화해야 합니다."라고 Gençer는 말합니다.
"우리는 교통 수단을 전기화할 수 있고 배출량을 크게 줄일 수 있지만 이 백서에서 보여 주는 것은 더 효과적으로 수행할 수 있는 방법입니다."
인용: 시간당 전력망 변화, 전기 자동차 충전 패턴 및 작동 배출
Ian Miller, Maryam Arbabzadeh 및 Emre Gençer
환경 과학 및 기술 2020년 54 (24), 16071-16085
DOI:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.est.0c02312
