Ако можем да си представим машина на времето, която довежда в Ню Йорк американски гражданин от 19-ти век, шансовете са единственото нещо, което би изглеждало най-удивително в нашето време, да бъде разпространението на личния автомобил. Големи сгради, големи градове, пътища, нощно осветление – всичко това би било възможно да си представим, дори ако изглежда различно и е по-голямо по мащаб. Но единственото коренно различно нещо в съвременното ежедневие са удобството и свободите, които идват от автомобила.
Да, този гражданин от 19-ти век вероятно ще бъде озадачен от хора, които се взират в светещи правоъгълници в ръцете си. Всъщност персоналният компютър и личният автомобил са еднакви в своите трансформиращи въздействия. Историкът от Масачузетския технологичен институт Лео Маркс го изрази добре, когато написа, че: „Да говориш . . . за „въздействието“ на … автомобила върху обществото няма повече смисъл. . .отколкото да говорим за въздействието на костната структура върху човешкото тяло.“
Централното място на автомобила в социалната и икономическата структура на обществото се доказва от това как гражданите са гласували с джоба си. Автомобилът е най-скъпият продукт, който 98% от потребителите някога са купували. Над 90% от американските домакинства притежават или имат достъп до кола. Средният разход на домакинство за лична мобилност е вторият най-голям разход след ипотека или наем.
Скорошен анализ на Масачузетския технологичен институт установи, че поколението Милениум не показват разлика в „предпочитанията за притежание на превозно средство“ и всъщност карат повече от поколението Бумер. Що се отнася до Генерация Z, делът на автомобилите, закупени от тази кохорта, се е увеличил пет пъти през последните пет години.
И накрая, за да завършим рамката защо колите имат значение, нека разгледаме това, което се наричаше дистанционна работа, мащабиране и дистанционна работа, особено след епичното изселване, причинено от разрушителните карантини през 2020 г. Проучванията показват, че карантините са ускорили тенденция, която вече е в ход, една от огромна част от американците се местят в предградията или селските райони. Това е тенденция, която неизменно води до по-голяма нужда от автомобили и изминати разстояния.
Сега идват политици в дузина щати – и EPA чрез творческо упражняване на регулаторни органи – с планове да забранят правото да се купува кола с двигател с вътрешно горене, вида кола, който притежават 98% от американците, и вида кола, която 98% от американците със средни доходи все още купуват. Казано ни е, че целта на забраните не е да лишат всеки гражданин от възможността да притежава или да си позволи полезна кола. Вместо това, както всички знаят, това е в услуга на целта за намаляване на емисиите на въглероден диоксид чрез налагане на използването на така наречените електрически превозни средства с нулеви емисии. Електрически автомобили за всички. Казват ни също, че процесът на „преминаване“ към електромобили за всички, навсякъде, ще бъде безболезнен, защото електромобилите неизбежно превземат целия автомобилен пазар, тъй като те са – както се казва – по-прости, по-добри и лесни за използване и „ по-чист.“
И сега нареченият по Оруел Закон за намаляване на инфлацията (IRA) обещава поток от пари, за да предизвика този преход. Нека уточним очевидното – човек не се нуждае от субсидии и мандати, за да убеди хората и бизнеса да купуват продукти, които по своята същност са радикално по-добри и по-евтини.
Но ако приемем, че инфлационното законодателство не бъде отменено от бъдещ Конгрес, натискът на ИРА за енергиен преход ще разположи 2 до 3 трилиона долара (когато е напълно „разходно“ да се включат нефинансирани мандати и безсрочни субсидии), половината от които ще бъдат за електромобили и свързани с тях инфраструктури. Можете да си купите много поклони с такива пари. С толкова много пари, съчетани с политически мандати и PR импулс, не бива да се изненадваме да открием, че нито един производител на автомобили не се осмелява да избегне преклоняването пред голямата визия за изцяло EV бъдеще. Но парите не могат да купят промяна в законите на физиката и основните инженерни реалности.
Привидната неизбежност, ентусиазмът, субсидиите и мандатите за електромобилите са закотвени в три твърдения:
Че електромобилите радикално ще намалят глобалните емисии на CO2.
Че електромобилите са по-евтини и по-лесни за гориво, защото, е, можете „просто да ги включите“ и
Че електромобилите скоро ще бъдат по-евтини от конвенционалните автомобили, защото по своята същност са по-прости.
И трите тези твърдения са просто погрешни.
Започнете с основното твърдение, че „те са по-прости“. Да, конвенционалните автомобили имат сложни термомеханични системи. Двигателите и автоматичните трансмисии са направени от стотици компоненти, макар и съчетани с много проста горивна система, резервоар за течност с помпа от една част. Електромобилите, обратно, имат прост двигател, направен от няколко части. Резервоарът за гориво на EV обаче е сложна електрохимична система, направена от стотици, понякога хиляди части, включително охладителна система, сензори, системи за безопасност и цяла лодка от силова електроника. Електромобилите не са по-прости, те просто са различно сложни.
Илюзията за простотата на електромобилите има отношение към стачката, която се провежда от Обединения съюз на автомобилните работници. Електромобилите не изискват по-малко труд за изграждане, а вместо това се преместват там, където се извършва трудът. Данните показват, че като цяло, докато около 80 души са заети на 1000 произведени конвенционални коли, Tesla, най-големият производител на електромобили в света – засега – наема около 90 души на 1000 произведени коли годишно.
Изглежда странно? Помислете само за труда, за да направите двете различни задвижвания. Отново вземете Tesla и по-специално нейната „гигафабрика“ в Невада, която определя тенденциите, където публичните данни показват, че около 8 души са заети на 1000 произведени EV задвижвания – това е електрически двигател плюс батерия. Комбинираната заетост във фабриките за конвенционални двигатели и трансмисии е само 4 души на 1000 задвижвания. Това е обратното на аргумента за EV труда. И има още нещо в историята на труда, реалности, които имат отражение върху емисиите и разходите.
Погледнете нагоре по течението на първичните материали, изпратени до фабриките за производство на превозните средства. Стоманата и желязото съставляват около 85% от теглото на конвенционалната кола. Тази верига за доставки нагоре по веригата изисква по-малко от един човек на 1000 произведени автомобила. Междувременно по-голямата част от теглото на EV се намира в по-екзотичните, така наречените енергийни минерали, от мед и алуминий до, очевидно, литий, а също и никел, кобалт, манган и редкоземни елементи като неодим. Тази верига за доставки нагоре по веригата наема приблизително 30 души на всеки 1000 електромобила. Разбира се, целият този труд е другаде, тъй като мините и рафинериите не са в Америка.
Но преди да се обърнем към последиците за разходите и емисиите от реалностите нагоре по веригата, трябва да разгледаме твърдението, че електромобилите са по-лесни за гориво.
Очевидно е, че въображаемото изцяло EV бъдеще изисква бързо зареждане на пътя. Първо, общият труд за доставяне на същата енергия до бензиностанциите за електромобили е по-голям, отколкото за бензиновата инфраструктура… нещо, което задължително, в крайна сметка ще повлияе на разходите. Но като оставим това настрана (а това е много за отделяне), лъжата за по-лесното гориво е в естеството на електротехниката за бързо зареждащи се батерии. Така наречените суперчарджъри предлагат, вместо зареждане през нощта, 80% зареждане за 30 до 40 минути. Това е бързо само ако не се сравнява с 3 до 4 минути, необходими за зареждане на резервоар с бензин. Дългите времена за зареждане ще се превърнат в дълги опашки на бензиностанциите за EV, както и в необходимостта от пет до 10 пъти повече портове за зареждане, отколкото горивни помпи.
Това няма да е удобно, просто или евтино. Всеки компресор струва два до три пъти повече от една бензинова помпа. И тъй като компресорите непременно работят на 100 пъти по-високо ниво на мощност от нощно зарядно устройство за дома, това се превръща в зашеметяващи изисквания за надграждане на мрежовата инфраструктура. Днес крайпътните бензиностанции имат търсенето на електричество като 7-Eleven; но преобразувайте ги в бензиностанции за електромобили и всяка една от тях ще има потреблението на електроенергия като стоманодобивна фабрика – а магистралите ще се нуждаят от хиляди такива.
Ентусиастите или не знаят, или са дълбоко наивни за предизвикателствата във времето и разходите за всичко това. Наивността се простира по-специално по отношение на изискванията за материали за количествата мед, необходими за всички проводници и трансформатори, които ще бъдат необходими за замяна на евтини стоманени тръби и резервоари. И търсенето на метали на електрическата инфраструктура непременно ще бъде натрупано върху безпрецедентното увеличение на търсенето на метали и минерали за производството на електромобили.
Докато медта е дългият стълб в палатката, тя е само едно от предизвикателствата на минералите. Реалностите на разходите и емисиите за EVs се доминират от един прост факт: типичната EV батерия тежи около 1000 паунда, за да замени горивото, а резервоарът тежи заедно под 100 паунда. Тази половинтонна батерия е направена от широка гама минерали, включително мед, никел, алуминий, графит, кобалт, манган и, разбира се, литий. А за да се получат материалите за производството на тази половинтонна батерия, трябва да се изкопаят и обработят около 250 тона земя някъде на планетата. Важно е да разберете, че тези числа са приблизително еднакви, без значение каква е конкретната химическа формула на батерията, дали е литиево-никел-манган или популярно цитирания литиево-железен фосфат.
И да, този EV тонаж трябва да бъде сравнен с комбинирания тонаж на металите и теглото на маслото, използвано за производството и горивото на конвенционален автомобил. Дори ако сравните тези цифри, за 10-годишен живот на двата вида автомобили, EV все още включва десетократно по-голямо извличане и обработка на материали от земята и много, много повече акра земя, нарушена и, за съжаление, често замърсени.
Астрономическото количество материали, необходими за електромобилите, накара привържениците да твърдят, че в крайна сметка има достатъчно минерали на планетата и няма за какво да се притеснявате. И така или иначе, казват те, можем да рециклираме, за да намалим изискванията за монументални материали. Но рециклирането ще бъде без значение за дълго време, тъй като производителите твърдят, че EV батериите ще издържат десетилетие. Това означава, че няма да има нищо значително налично, за да започне рециклирането до началото на 2030 г., дълго след като светът трябваше да се изправи пред най-голямата експанзия на глобалното копаене в историята.
Що се отнася до основните геоложки ресурси за доставяне на набор от енергийни минерали: Разбира се, има достатъчно от всички тези на планетата Земя и дори в Америка. Това е без значение. Това, което е уместно, е, че данните показват, че като цяло работещите и планирани мини не могат да осигурят дори малка част от увеличението на търсенето на минерали от 400% до 7000%, което ще бъде необходимо в рамките на едно десетилетие, за да се отговори на забраната цели на двигателя. Важното е, че МАЕ ни каза, че ще имаме нужда от стотици нови мегамини и че са необходими 10 до 16 години, за да се намери, планира и отвори нова мина. Можете, както се казва, да направите сметката за това.
Необходимостта от доставка на удивителни количества материали за батерии също е мястото, където намираме основния проблем с твърденията за големи емисии на EV и икономии на разходи.
Тъй като над 70% от цената на EV батерия идва от разходите само за закупуване на основните необходими материали – това означава, че бъдещата цена на EV е доминирана от бъдещите разходи за тези основни материали и зависи от предположения за бъдещето на чуждестранните минната и минералната промишленост, а не труда и автоматизацията на местните монтажни заводи. През последните половин дузина години често цитираният дългосрочен бърз спад в разходите за батерии се забави драстично. А сега цените са се увеличили с около 20% от 2021 г. насам. Досега електромобилите все още са под 10% от общото производство на превозни средства. Все още сме в началото на търсенето на минерали.
И именно с придобиването на ключови материали откриваме недостатъци в основните твърдения за емисии. Използваната енергия и следователно емисиите от производството на един килограм мед, никел и алуминий например са два до три пъти по-големи, отколкото при стоманата. Числата са по-високи за другите минерали. Важно е, както посочват изследователите от Националната лаборатория на Аргон, съответните данни за всички материали на батериите „остават оскъдни до несъществуващи, което принуждава изследователите да прибягват до инженерни изчисления или приближения“.
Това означава, че всяко твърдение за емисии е груба оценка или директно предположение, базирано на средни стойности, приближения, предположения или стремежи. Има огромни променливи и несигурности в емисиите от енергоемкия добив и обработката на минерали, използвани за производството на батерии за електромобили. Простият факт е, че никой не знае колко ще намалеят емисиите на CO2, тъй като производството на материали се увеличава за изграждането на повече електромобили. И всички ключови променливи сочат към по-високи, а не към по-ниски емисии в бъдеще.
Енергията, използвана за получаване на килограм метал, зависи от размера, природата и местоположението на мината. За медта това число може да варира поне два пъти, а за никела – три пъти. Получаването на точна информация се усложнява от факта, че 80%–90% от съответните минерали се добиват и рафинират извън САЩ и ЕС. и ще бъде дълго време независимо от субсидиите. И тъй като Китай рафинира 50%–90% от световния набор от енергийни минерали за електромобили, важно е, че неговата мрежа е две трети от въглища – и ще бъде така за дълго време.
Има нечестност в центъра на всички лъжливи твърдения за големи намаления на емисиите на EV. Всъщност почти всички проучвания, които правят твърдения за емисии, са по-лоши от предположенията, оценките често избират ниски числа за това, което наистина се случва нагоре по течението. Мета-проучване на 50 различни технически проучвания установи, че оценките на емисиите варират с над 300%. И, което е по-лошо, този анализ разкри факта, че повечето твърдения за емисии се основават на предположение за използване на малка батерия от 30 kWh. Това е една трета от размера на батериите, които всъщност се използват в повечето електромобили. Утроете размера на батерията и вие утроявате емисиите нагоре по веригата – и вие утроявате търсенето и по този начин ценовия натиск за минералите.
Емисиите от минерали нагоре по веригата не само компенсират спестяванията от неизгарянето на бензин, но с нарастването на търсенето на минерали за батерии нетните икономии на емисии намаляват и дори могат да изчезнат. Разумни, дори вероятни сценарии ще доведат до това, че електромобилите ще причинят нетно увеличение на глобалните емисии. Геолозите отдавна са документирали, че съдържанието на руда е било и ще продължи да намалява. Това е така, защото съдържанието на руда в световен мащаб намалява – за незапознатите това означава, че за всеки нов тон минерал има стабилно и неизбежно увеличение на количеството изкопана и обработена скала. Намаляване от само 0,4% на съдържанието на медна руда ще изисква седем пъти повече енергия за достъп до медта.
За разлика от автомобилите с двигатели с вътрешно горене е невъзможно да се измерят емисиите на CO2 на EV. И за разлика от автомобилите, при които тези емисии са едни и същи, където и когато автомобилът е направен или използван, емисиите на EV варират значително в зависимост от това как е направен и къде се използва. Въпреки че, очевидно, няма емисии по време на шофиране на EV, емисиите се появяват другаде – не само нагоре по течението, преди да бъде измината първата миля, но също и когато превозното средство е паркирано за зареждане с гориво. Последното, емисиите от мрежата, също е много по-сложно, отколкото предполагат опростените прогнози. Емисиите в реалния свят от зареждането зависят точно от това къде и точно кога е направено. Емисиите при зареждане с гориво могат да варират от почти нула в слънчев ден в някои щати и в други щати и часове до същите или повече, отколкото биха дошли от изгаряне на бензин.
Нищо от това не означава, че литиевата батерия не заслужава централно място в историята. Изобретяването му е последващо поради много причини, почти всички от които нямат много общо с електромобилите. Нито пък неудобната сложност на добива и мрежите означава, че в бъдеще няма да има много повече електромобили. Днешният автопарк от близо 20 милиона електромобила в световен мащаб – по-специално половината от които са в изгарящ въглища Китай – несъмнено ще нарасне до стотици милиони електромобили по глобалните пътища през следващите няколко десетилетия. Но дори такъв драматичен растеж би означавал, че електромобилите дотогава ще представляват едва 15% от всички потребителски превозни средства и много по-малък дял от индустриалните и търговски превозни средства.
По аналогия, бъдещето на електромобилите в наземните транспортни екосистеми в крайна сметка ще повтори, по отношение на пазарния дял и поради подобни оперативни причини, ролята на хеликоптерите в авиацията. Хеликоптерите предлагат много различни и в много приложения много по-полезни дори основни функции в сравнение с конвенционалните самолети с фиксирани крила. Ето защо има много значителен световен пазар за хеликоптери от 60 милиарда долара годишно. Въпреки това хеликоптерите са само 15% от общия световен пазар на самолети. Въпреки че хеликоптерите, подобно на електромобилите, са полезни за голям брой приложения, не би се очаквало цялата авиация да използва хеликоптери, отколкото всички шофьори да използват електромобили.
Реалностите на физиката и инженерството означават, че политиците, които настояват за изцяло EV бъдеще, са изложени на висок риск. Освен евентуалното откритие, че електромобилите ще разочароват само с малко въздействие върху глобалните емисии на CO2, по-големите въздействия ще дойдат, когато потребителите открият, че разходите за притежаване на превозни средства и неудобствата ескалират. Това ще доведе до недоволни гласоподаватели, мотивирани от основната реалност: автомобилът е най-скъпият и критичен продукт, използван от огромното мнозинство граждани.
