2018년 한 해 생산된 자동차 수는 9,700만대로 정점을 찍었다. 그 이후로 셀 수 없이 많은 부족과 높은 신차 가격으로 인해 그 숫자는 줄어들었지만 요점은 세계가 자동차를 많이 만든다는 것입니다. 그러나 전기 자동차를 실제로 얼마나 깨끗하게 만드는지에 대한 지속적인 논쟁은 자동차를 만드는 데 얼마나 많은 에너지가 들어가는가라는 매우 간단한 질문을 낳습니다.
질문에 답하기 위해 나는 과학 용어를 던져야 합니다. 가장 일반적인 에너지 단위는 줄(Joule)입니다. 이것은 본질적으로 1초 동안 사용되는 1와트의 전력입니다. 메가줄(MJ)은 백만 줄이고 기가줄(GJ)은 10억 줄입니다.
이 장치는 석탄 동력에서 풍력, 심지어 휘발유에 이르기까지 다양한 에너지원에 사용할 수 있습니다. 자동차 생산은 일반적으로 갤런의 가스로 측정되므로 자동차 두뇌가 쉽게 이해할 수 있습니다. 가스 1갤런은 약 1억 2000만 J 또는 1억 2000만 줄이며, 이는 매우 밀도가 높은 위치 에너지입니다.
에너지 측정 방법에 대한 기본적인 이해를 바탕으로 이를 자동차로 번역해 보겠습니다. 특히, 평균적으로 얼마나 많은 에너지가 건물 하나를 짓는 데 사용됩니다.
저는 이것이 Multidisciplinary Digital Publishing Institute의 과학과 연구를 뒷받침하는 종이 냅킨 수학이라고 말하면서 시작하겠습니다. 문서의 15페이지에는 3개의 연구 모음과 킬로그램당 몇 메가줄이 자동차에 들어가는지에 대한 계산을 보여주는 표가 있습니다.
MDPI에서 사용하는 공식은 사용된 에너지가 41.8MJ/kg입니다(kg는 자동차 무게가 몇 킬로그램인지를 나타냄). 그러나 벨기에의 과학 기술 연구 보고서 기관과 독일 카셀의 환경 시스템 연구 센터의 연구는 더 높은 추정치를 가지고 있습니다. 첫 번째는 사용된 에너지의 양이 53MJ/kg이고 두 번째는 81MJ/kg입니다.
이 수치는 정확하며 이 기사를 위해 연구 논문에서 계산된 41.8 MJ/kg 추정치를 사용합니다. 그러나 여기서 대략적인 추정치가 나옵니다. 평균적인 자동차의 무게는 약 3,000파운드이므로 파운드를 kg으로 변환한 다음 여기에 킬로그램당 메가줄 수를 곱하면 자동차를 만드는 데 필요한 에너지가 얼마인지 알 수 있습니다.
이 추정치에 따르면 자동차 한 대를 만드는 데 56,880명의 MJ가 필요합니다. 간단히 말해서 474갤런의 휘발유입니다. 그리고 전기 자동차는 무공해 전원이 그것을 상쇄하더라도 종종 건설하기가 더 더러운 것으로 간주됩니다. 결국, 평균적인 자동차에 15갤런의 가스 탱크가 있다고 가정하면 다른 자동차를 만드는 데 31번만 채우면 됩니다.
낙관적인 추정을 사용하여 한 대의 자동차를 만들기 위해 31개의 탱크를 태우는 것은 깨끗한 것처럼 들리지 않으며, 여기에는 하루에 몇 대의 자동차가 만들어지는지 포함되지 않습니다. 그래서 저는 우리의 미래를 정리하는 데 도움이 될 수 있는 가설을 하나 더 제시하고자 합니다.
나는 제로 배출을 생산하고 여전히 에너지를 생성하는 풍력, 태양열 및 심지어 수력 발전소를 말하는 것입니다. 이제 줄로 생성된 전기를 측정하지 않기 때문에 몇 가지 계산을 해야 합니다. 킬로와트시 또는 kWh는 시간에 생성되는 킬로와트 수입니다. 줄은 1초 동안 1와트를 사용하므로 kWh는 약 3.6MJ와 같습니다.
태양 전지판부터 시작하겠습니다. 단일 태양 전지판은 하루에 약 1.24kWh를 생산합니다. 그리고 자동차를 만들려면 약 15,800kWh의 에너지가 필요합니다(56,880MJ를 3.6MJ/kWh로 나눈 값). 이는 최대 12,741개의 태양광 패널을 추가합니다. 그리고 SunPower에 따르면 태양광 패널이 5.4피트 x 3.25피트라고 가정하면 223,620제곱피트입니다. 이는 하루에 자동차 한 대를 만드는 데 필요한 약 5에이커의 땅을 합산합니다.
그런 다음 풍력 터빈이 있어 하루 평균 약 15,000kWh를 생성합니다(위치에 따라 다름. 바다에 가까울수록 바람이 더 많이 붑니다). 더 무거운 펀치를 포장하면 하루에 자동차를 만드는 데 약 한 개의 풍력 터빈만 필요합니다. 그리고 5에이커의 부지(에이커당 20~40개)에 약 200~400개의 터빈을 설치할 수 있다는 점을 고려하면 태양광 패널보다 훨씬 더 효율적입니다.
그러나 청정 에너지의 가장 강력한 원천은 수력 발전에서 나옵니다. 매립은 미국 서부에 있는 58개 수력 발전소의 집합체로 연간 420억 kWh 또는 하루 약 110만 kWh를 생산합니다. 그 정도의 전력을 자동차 공장에 보내면 하루에 73대의 자동차를 생산할 수 있습니다. 그러나 이는 크게 보면 상당히 낮은 수치입니다.
2020년에 포드와 도요타는 각각 200만 대 이상의 자동차를 판매했는데, 이는 하루에 거의 6,000대를 만들어야 한다는 것을 의미합니다. 그리고 2020년은 신차 구매 측면에서 느린 해로 간주되었습니다. 필요한 생산량을 충족할 수 있는 유일한 동력원은 화석 연료와 석탄입니다. 따라서 가까운 장래에 자동차는 생산된 차량이 깨끗하더라도 항상 더러운 수단으로 제작될 것입니다.
