電気自動車は炭素排出量を削減できることを私たちは知っています。たとえば、電気自動車は、単に振動によってエネルギーを失わないため、内燃機関によって通常生成される熱を失うことなく、エネルギーを使用するよりもはるかに効率的です。
しかし、実際にどれだけ排出量を削減できるのでしょうか。また、特定のグリッドに存在する再生可能エネルギーの種類と範囲によって、これはどのように影響を受けますか？
Environmental Science and Technology に掲載された新しい研究 MIT Energy Initiative（MITEI）の研究者によると、排出量の削減を実現するための新しいモデルが実証されており、電気自動車が充電される時刻が節約に大きな影響を与えることが示されています。
この調査は米国を拠点としていますが、特に太陽光発電への大幅な移行が進んでいるカリフォルニアと共通の属性を共有しているため、オーストラリアとの関連性があります。
研究者は、太陽の多いカリフォルニアでは、電気自動車を夜間に充電すると、日中に充電した場合よりも70％多くの排出量が発生することを発見しました（日中はガソリンやディーゼル車を運転するよりも排出量が少ないことに注意してください）。
明らかに、太陽光が豊富なグリッドでは、これは電気自動車が排出量の削減にどれほど効果的に貢献できるかに大きな影響を及ぼします。
研究者たちは、正しいタイプの充電インフラが適切な場所に存在することを保証するために、この種のデータを理解することが重要であると述べています。
たとえば、太陽光が豊富な地域に住んで仕事をしている場合は、職場で充電を利用できる方が便利な場合があります。
「充電インフラストラクチャは、特定の時間、特に日中の充電を容易にするための大きな決定要因です」と、MITEIの共著者兼研究科学者であるEmreGençerは述べています。
「EVを正午に充電する必要がある場合は、職場に十分な充電ステーションが必要です。」
原子力または水力発電の割合が高いニューヨークでは、電気自動車を充電するのに最適な時期は実際には正反対です。夜間に充電することで、排出量の20％を節約できるからです。
調査の筆頭著者でありMITEIの研究員であるIanMillerは、モデリングから作成されたデータは、特にEV充電を促進するために使用時間料金を導入するのに最適な時期について立法者や規制当局に通知するのにも役立つ可能性があると述べています。
「特定の時間に充電を容易にすれば、再生可能エネルギーとEVの成長に起因する排出削減を大幅に増やすことができます」とMiller氏は述べています
「では、これをどのように行うのでしょうか。使用時間の電気料金は広がり、EVドライバーが充電する時刻を劇的に変える可能性があります。充電時間の影響が大きいことを政策立案者に通知すれば、電力網が再生可能エネルギーを大量に消費する場合に、充電を割り引くように電気料金を設計できます。」
研究者は、過去に、グリッドの時間ごとの変動や燃料経済の温度による変動によってモデル化しないことは、予測される排出削減データがほぼ3分の1のケースで10％ずれることを意味する可能性があると指摘しました。カリフォルニアのような太陽が豊富なグリッドでは、誤差は最大50％の偏差になる可能性があります。
「充電時間をモデル化せず、代わりに年間平均電力で充電すると仮定すると、EV排出量を誤って推定する可能性があります」とレポートを共同執筆したポスドクのMaryamArbabzadeh氏は述べています。
「確かに、グリッド上でより多くの太陽光発電を利用し、そのグリッドを使用する電気自動車を増やすことは素晴らしいことです。米国でEVをいつ充電しても、その排出量は同様のガソリン車よりも低くなります。ただし、EV充電が主に日が沈んでいるときに行われる場合、排出量の削減に関しては、年間平均を使用した場合ほど多くのメリットは得られません。」
許容誤差を減らすために、研究者は2018年と2019年の1時間ごとのグリッドデータと、1時間ごとの充電、運転、気温のデータを使用し、これを「平均日」法と呼ばれる新しいモデルに適用しました。
>「グリッド排出量と燃料経済の季節性を無視しても、年間のEV排出量と充電時間の影響を正確に見積もることができることがわかりました」とMiller氏は述べています。
「これは嬉しい驚きでした。昨年のカンザスでは、季節ごとに1日あたりのグリッド排出量が約80％増加しましたが、EVの電力需要は気温の変化により約50％増加しました。以前の研究では、このような季節変動を無視するとEV排出量の推定精度が低下すると推測されていましたが、実際に誤差を定量化することはありませんでした。さまざまなグリッドミックスと気候にわたって実施しましたが、エラーはごくわずかであることがわかりました。」
モデリングは、将来の排出量を予測するためにも使用されました。この場合、2018年から2032年までの米国南東部でのモデリングでは、2032年までに、同様のハイブリッド車と比較して、1 kmあたりのEV排出量は、夜間に充電すると30％低く、正午に充電すると65％低くなる可能性があります。
>「気候変動を緩和するには、運輸部門と電力部門の両方を脱炭素化する必要があります」とGençer氏は述べています。
「私たちは輸送を電化することができ、それは排出量を大幅に削減しますが、この論文が示しているのは、それをより効果的に行う方法です。」
引用： 時間ごとの電力グリッドの変動、電気自動車の充電パターン、および運転排出量
Ian Miller、Maryam Arbabzadeh、およびEmreGençer
環境科学と技術 2020 54 （24）、16071-16085
DOI：https：//pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.est.0c02312