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EV 배출량: 불분명하고 알 수 없을 수도 있음
내연기관 자동차와 달리 EV의 CO 2 배출량을 측정하는 것은 불가능합니다. 당연하게도 EV를 운전하는 동안에는 배출 가스가 없지만 다른 곳에서는 배출 가스가 발생합니다. 첫 마일을 주행하기 전과 주유를 위해 차량을 주차할 때입니다.
EV와 직접 관련된 CO 2 배출은 재료를 획득하고 배터리를 제조하는 데 필요한 모든 업스트림 산업 공정에서 시작됩니다. 전기 자동차가 배출량 감소에 "거대한 영향"을 미칠 것이라는 통념은 청구인이 알든 모르든 배터리를 만들기 위해 채굴, 처리 및 정제되는 재료의 양과 종류에 대한 가정 에 고정되어 있습니다.
이러한 업스트림 배출량의 규모는 일반적인 EV 배터리의 무게가 약 1,000파운드이며 약 80파운드의 휘발유가 들어 있는 연료 탱크를 대체한다는 사실에서 나타납니다. 그 0.5톤 배터리는 구리, 니켈, 알루미늄, 흑연, 코발트, 망간, 그리고 물론 리튬을 포함한 다양한 광물로 만들어집니다.
미국 아르곤 국립 연구소(US Argonne National Labs)의 연구원들이 지적한 바와 같이, 이러한 물질에 대한 관련 배출 데이터는 "존재하지 않거나 존재하지 않아 연구원들이 공학적 계산이나 근사치에 의존해야 합니다." 명심해야 할 근본적인 사실: 배출량을 줄이는 EV에 대한 모든 주장은 대략적인 추정치이거나 평균, 근사치 또는 열망을 기반으로 한 완전한 추측입니다 .
업스트림 EV 배출량을 추정하기 위한 중요한 요소는 배터리 재료에 접근하고 제조하는 데 사용되는 에너지를 아는 것에서 시작합니다. 이 모든 재료는 기존 재료 중량의 85%를 구성하는 철과 강철보다 더 에너지 집약적이며 더 비쌉니다. 예 를 들어 구리, 니켈, 알루미늄 1파운드를 생산하는 데 사용되는 에너지는 강철보다 2~3배 더 큽니다. EV 배터리를 제조하기 위한 총 에너지 비용의 추정치는 3배로 다양하지만, 문맥상 평균적으로 약 300갤런의 석유에 해당하는 에너지는 1갤런의 가솔린에 포함된 에너지를 저장할 수 있는 양의 배터리를 제조하는 데 사용됩니다. .
수천 파운드의 배터리를 제조하기 위해 중간 및 최종 정제 광물을 생성하기 위해 수십만 파운드의 암석과 재료가 채굴, 이동 및 처리된다는 것을 알고 있다면 그렇게 많은 상류 에너지가 반드시 사용된다는 것을 이해할 수 있습니다.
수십 가지 변형이 있지만 일반적인 EV 배터리의 무게는 약 1,000파운드이며 약 30파운드의 리튬, 60파운드의 코발트, 130파운드의 니켈, 190파운드의 흑연, 90파운드의 구리,[ a ] 및 약 400파운드를 포함 합니다 . 강철, 알루미늄 및 다양한 플라스틱 부품.
EV 배터리당 500,000파운드를 채굴하고 처리하기 위한 "숨겨진" 에너지원
알려진 미지수
위치 및 기타 알려진 미지수
위치 : 댐이 전기의 약 90%를 제공하는 노르웨이의 배터리 공장은 광물 처리 및 조립에서 업스트림 배출량에 거의 추가되지 않는 반면, 석탄이 그리드 전력의 2/3를 공급하는 중국의 동일한 공장에 대해 많이 추가됩니다. . 특히 2022년에는 전 세계 전기차의 절반이 중국에서 생산되며, 중국은 전 세계에 전기차를 판매하며 글로벌 시장에 빠르게 진출하고 있다.
화학 : 리튬 화학에는 약 12가지 변형이 있습니다. 여기에는 일부 광물의 비율과 유형이 다르지만 배터리당 필요한 전체 재료의 양과 채굴량은 거의 동일하게 유지됩니다. 에너지 밀도가 낮은 화학 물질은 예외입니다. 예를 들어, 코발트나 니켈을 사용하지 않기 때문에 중국과 일부 자동차 제조업체에서 인기 있는 리튬-인산철(LPO) 화학은 에너지 밀도가 20% 더 낮습니다. 이는 주행 거리를 20% 더 낮추거나 더 많은 구리, 알루미늄, 폴리머 및 리튬을 필요로 하는 더 크고 무거운 배터리를 구축하는 것으로 해석됩니다.
전자제품 : EV는 전력 관리를 위해 약 200% 더 많은 전자제품을 사용합니다. 실리콘 장치 제조는 극도로 에너지 집약적이지만(강철보다 약 100배 이상), 한 분석에서 말했듯이 에너지 사용 "전자 제품 생산을 위한 데이터는 여전히 개선되어야 합니다." 사용 가능한 데이터에 따르면 각 EV의 전력 전자 장치에 포함된 계산되지 않은 CO2 배출량은 ICE 자동차로 3,000마일을 운전하는 것과 대략 동일합니다.
수명 : 대부분의 분석가는 배터리 팩이 EV의 수명 동안 지속된다고 가정하지만 수명은 소비자가 배터리를 어떻게 충전하느냐에 따라 달라집니다. 한 연구에서 말했듯이 "가벼운" 야간 충전이 아닌 "강력한" 즉 도로에서 고속 충전을 사용하면 일반적으로 배터리 수명이 절반으로 줄어듭니다. EV 차량의 배출량을 모델링하려면 차량 수명당 배터리 2개가 필요한 소유자의 비율을 추정해야 합니다.
연비 : EV 배출량이 ICE 자동차에 비해 백분율 감소로 표시되면 후자의 연료 마일리지를 가정합니다. 그러나 현실적인 예측은 연소 엔진 효율성의 미래 추세를 통합할 것입니다. 엔진 기술 진보에 대한 분석에 따르면 2030년까지 연료 효율이 30%~50% 향상되어 마일당 CO2 배출량이 동일하게 감소할 것입니다. 미래 EV와 비교하기 위해 미래 ICE의 성능을 사용하면 예상 배출량 절감의 격차를 더욱 좁힐 수 있습니다.
재활용 : 업스트림 광물 수요를 완화하는 한 재활용은 오랫동안 관련이 없을 것입니다. 제조업체는 EV 배터리가 10년 동안 지속된다고 주장하므로 2030년대 초반까지는 재활용을 시작할 수 있는 것이 많지 않을 것입니다. IEA가 제시할 수 있는 최선은 2030년까지 배터리 수요의 1~2%를 충족하는 재활용 광물입니다.[70] 다음 수십 년 동안 완벽한 재활용에 대한 애호가들의 비현실적인 꿈은 실현 가능하더라도 전체 광물 공급의 천문학적 증가에 대한 필요성을 여전히 남겨 둘 것입니다.
주장되는 돌파구 : 뉴스 기사에서는 배터리 기술의 "돌파구"를 연속적으로 주장하지만 필요한 물리적 재료의 크기를 크게 변경하는 상업적으로 실행 가능한 대체 배터리 화학 물질은 없습니다. 1차 광물 수요를 의미 있게 줄이려면 기본 전기화학 효율성을 거의 10배 향상시켜야 합니다. 이러한 이득은 이론적으로 실현 가능하지도 않습니다 . 많은 프로세스가 이미 물리적 한계 근처에서 작동하고 있습니다.
헤비 듀티 사용 : 대부분의 중장비용 배터리는 최대 24×7 성능 및 산업 등급 요구 사항이 아닙니다. 비용은 신경 쓰지 마십시오. 그리고 IEA도 지적했듯이 산업계에서 사용되는 전기의 절반 이상이 그리드에 연결되지 않고 현장에서 생산되며 특히 외딴 소규모 광산에서 디젤 연료 발전기를 사용하여 생산됩니다.
온도 : 외부 온도가 80oF에 비해 20oF일 때 EV 연비가 약 30% 더 나빠집니다. 낮은 온도에서는 배터리 전기화학 반응이 불가피하게 느려지기 때문입니다.[ 91 ] 동일한 온도 범위에서 ICE 자동차의 연비는 5%만 떨어집니다. 게다가 도로 테스터와 소비자가 알고 있듯이 겨울철에 EV의 히터를 사용하면 kWh 마일리지를 최대 50%까지 줄일 수 있습니다.[ 92 ] (ICE 자동차는 무료 폐열을 청소합니다.) 이러한 온도 요인은 일반적으로 무시됩니다. EV "스티커" 등급에만 적용되지만 특히 EV의 국가 배출량 영향을 추정할 때 그렇습니다. 미국 인구의 1/3이 추운 북반구에 살고 있기 때문에 이러한 요인이 중요합니다.
무어의 법칙과 만화책 보기
만화책에서만 에너지 기술이 무어의 법칙과 같은 정보 기술의 속도로 발전합니다.
필연성과 더 저렴하고 더 나은 주장의 핵심은 EV가 본질적으로 더 단순한 기계이며 "오래된" ICE 기술이 혁신이 남아 있지 않은 상태에서 최대한 활용되었다는 주장입니다.
현실은 그렇지 않습니다. 예, 기존 자동차에는 엔진과 자동 변속기가 수백 개의 부품으로 구성되어 있고 매우 간단한 연료 시스템과 짝을 이루는 복잡한 열역학 시스템이 있습니다. 단일 부품 펌프가 있는 액체를 담는 탱크입니다 . 반대로 EV는 몇 개의 부품으로 만들어진 매우 단순한 모터를 가지고 있습니다. 그러나 EV 연료 탱크는 냉각 시스템, 센서 및 제어 전자 장치를 포함하여 수백 개, 때로는 수천 개의 부품으로 만들어진 복잡한 전기 화학 시스템입니다. 또한 EV 드라이브트레인에는 대략 두 배의 마이크로컨트롤러와 전력 전자 장치가 필요합니다.
ICE 기술을 사용하면 전기 모터나 배터리보다 더 큰 발전이 가능합니다. 전체 광물 자원 요구량 측면에서 연소 효율이 1% 향상되면 배터리 전기 기술이 10% 향상됩니다.
프로젝션 대 니즈
미네랄은 어디에 있습니까?
광물 공급의 압도적 다수는 미국과 EU 외부에 있습니다. 최근 독일 정부 연구에 따르면 "배터리 셀 제조에 필요한 원자재 중 현재 유럽에서 대량으로 채굴되는 것은 없습니다."
에너지 광물의 경우 중국은 석유에서 OPEC보다 두 배의 시장 점유율을 차지하고 있습니다. 중국은 아프리카와 남미에서 광산 투자를 바쁘게 확대하고 있으며 정제된 리튬 시장 점유율을 지난해 24%에서 2년 안에 32%로 끌어올릴 예정이다. 다른 국가들은 인도네시아의 새로운 정책(세계 최고의 니켈 생산국)을 따르고 있으며, 원광석의 수출을 금지하고 현지 정제소를 건설해야 합니다. 한편, 전 세계 저가 리튬 자원의 2/3(현재 생산량의 1/3)가 알려져 있는 남미에서는 리튬 카르텔에 대한 이야기가 있습니다. 이러한 시장 집중이 가격에 미치는 영향은 잘 알려져 있습니다. 최근 미국 정부가 유럽연합(EU)과 협력해 제안한 국가간 '구매자 클럽' 전략은 역사적 실패에 직면했다. 전매품,
에너지 광물 시장이 유일하게 가격 조작으로부터 자유롭다고 하더라도 공급과 수요의 기본 경제학은 배터리뿐만 아니라 이러한 광물에 의존하는 다른 제품의 급격한 가격 상승을 지적합니다. 많은 광물에서 EV 수요는 한계 점유율에서 지배적인 용도로 전환되고 있습니다. 이러한 광물의 공급을 위한 경쟁과 불가피한 가격 압박이 가정과 건물에서 가전 제품과 컴퓨터에 이르기까지 모든 것을 짓는 비용에 영향을 미치기 시작할 것입니다 . 예를 들어, 5년 전 EV 시장은 리튬, 코발트 및 니켈의 전체 용도 중 각각 15%, 10% 및 2%를 차지했습니다. 작년에 그 점유율은 60%, 30%, 10%였으며 빠르게 상승했습니다.
급유 인프라
지금까지 미국에서 전기차의 90%는 차고가 있는 부유한 가정에서 2차 또는 3차로 구입했습니다. 미국 가정의 1/3만이 차고를 가지고 있지만 연료 공급 인프라 문제는 모든 전기 자동차 세상을 위한 이웃에서 시작됩니다. 모든 차고 소유자가 가정용 충전기를 사용한다면 주거용 전기 네트워크를 대대적으로 업그레이드해야 합니다. 그렇지 않으면 한 연구에서 알 수 있듯이 "가정용 변압기의 95% 이상이 과부하 상태가 되어" 고장이 나거나 폭발할 수 있습니다.
"빠른" 충전은 여전히 휘발유 연료의 일반적인 5~10분보다 훨씬 느립니다. 따라서 동일한 편의성(줄 대기 방지 등)을 달성하기 위해 주유소는 각 휘발유 펌프를 교체하기 위해 약 4개의 충전기가 필요합니다. 토지 이용에 따른 영향을 차치하더라도 이는 평균적인 주유소 건설 비용(토지, 건물 및 기타 기반 시설 포함)을 건설하는 데 드는 전체 비용의 최소 두 배로 해석됩니다.
또한 주유소에 24개 이상의 슈퍼차저를 설치하면 오늘날의 주유소의 편의점 수요 수준이 아닌 작은 마을이나 제철소에 버금가는 그리드 전력 수요가 발생합니다. 동시에 EV 충전기의 더 높은 전력 수준은 전신주에 있는 기존 전력 변압기의 수명을 급격하게 단축시킬 것이며, 새로운 변압기 비용이 약 5배로 부풀려질 때 발생합니다.
온로드 급속 충전에 대한 경험이 더 많은 유럽에서는 급속 충전 비용이 이미 같은 거리를 주행하는 디젤보다 높습니다. 미국에서 컨슈머리포트는 테슬라 슈퍼차저를 채우는 비용이 집에서 밤새 충전하는 비용(일반적으로 가정)의 3배 이상이라고 지적합니다.
급유 수학
2022년 인플레이션 감소법(Inflation Reduction Act)의 75억 달러 규모의 온로드 충전기 "수천"에 대한 보조금을 기반으로 한 EV 인프라의 "대규모 재설정"에 대해서는 수학을 고려하십시오. 모든 전기차의 미래는 기존 145,000개의 주유소에 위치한 미국의 약 100만 개 휘발유 펌프 중 전부는 아니더라도 대부분을 교체해야 합니다.
모든 전기 자동차의 미래를 위한 전반적인 사회적 비용 계산에는 발전 및 장거리 송전의 극적인 확장도 포함되어야 합니다. 미국에서 사용되는 모든 휘발유를 전기로 대체하려면 현재 존재하거나 계획된 것보다 최소 50% 더 많은 전력이 필요하고 전력 분배가 훨씬 더 많이 필요합니다. 이러한 발전소 및 그리드 요구 사항은 수조 달러 수준의 지출을 나타냅니다.
보스턴 컨설팅 그룹(Boston Consulting Group)의 분석에 따르면 전력 발전은 신경 쓰지 말고 유틸리티 그리드 개선 비용이 시장에 출시된 EV당 $1,700~$5,800에 달합니다. 계산해 보세요. 모든 EV 미국 자동차 함대의 경우 4,000억 달러에서 1조 달러 이상입니다. 이러한 비용은 자동차 가격과 분리되지만 가정용 전기 요금이나 세금 청구서에는 "스티커 쇼크"가 됩니다.
결론: 탄소 없는 점심 같은 것은 없습니다
가상의 모든 EV 세계를 상상하려면 배출에 관한 가정, 추측 및 모호함의 피할 수 없는 사실을 인정해야 합니다. 기술적 불확실성과 지리적 요인의 다양성 및 불투명성, 그리고 많은 프로세스의 독점 특성을 감안할 때 필요한 데이터의 대부분은 정상적인 규제 방식으로는 수집할 수 없습니다. 이러한 불확실성은 미국과 유럽의 규제 당국이 법적 구속력이 있는 방식으로 "녹색 공개"를 명시할 경우 대혼란을 초래할 수 있으며, 사기가 아니라면 모든 것이 조작의 대상이 될 것입니다.
시행될 경우 ICE 금지 조치는 세계 4조 달러 규모의 퍼스널 모빌리티 산업에서 막대한 자본의 잘못된 할당으로 이어질 것입니다. 그것은 또한 자유에 대한 가혹한 제약과 저렴하고 편리한 운전에 대한 전례 없는 장애물로 이어질 것입니다. 그리고 그것은 전 세계 CO2 배출량에 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않을 것입니다. 사실, 금지 및 전기 자동차 의무화는 배출량의 순 증가를 유발할 가능성이 더 큽니다.
뒤죽박죽 댓글
Mark P. Mills의 보고서는 200개 이상의 각주 인용과 14개의 차트로 완성되었으며 그중 몇 개만 논의했습니다.
Mills는 Biden이 EV를 추진하는 이유, 특히 Biden의 타임라인이 일어날 수 없고 일어나지 않을 이유를 이해하기 위한 훌륭한 출발점을 제시합니다. 더 중요한 것은 올바른 목표도 아닙니다.
또한 Biden은 미국에서 EV 및 광물 생산을 구상하고 있으며 녹색 행정부는 환경상의 이유로 모든 광산을 차단하는 데 열중하고 있습니다.
우스꽝스럽게 명명된 IRA(Inflation Reduction Act)는 1조 달러가 부족할 수 있는 인프라에 75억 달러를 할당합니다. 여기에는 대부분 디젤이나 석탄으로 구동되고 대부분 중국이 통제하는 광산에 대한 대규모 저투자는 포함되지 않습니다.
솔리드 스테이트 배터리와 가스 구동 자동차의 죽음의 키스, 과장 또는 현실?
주장되는 배터리 혁신과 관련하여 솔리드 스테이트 배터리와 가스 구동 자동차에 대한 죽음의 키스, 과장 또는 현실을 고려하십시오 .
수많은 기사에서 가솔린 엔진에 죽음의 입맞춤이 될 토요타의 주장된 돌파구를 인용합니다. 우리 중 일부는 회의적입니다.
Toyota는 하이브리드, 연료 전지, 플러그인 하이브리드, 일반 배터리 및 반고체 배터리에 대한 연구를 계속할 정도로 솔리드 스테이트 기술에 대해 확신하고 있습니다.
Mills는 1차 광물 수요를 의미 있게 줄이려면 기본 전기화학 효율을 거의 10배 향상시켜야 한다고 말했습니다. 이러한 이득은 이론적으로 실현 가능하지도 않습니다 . 많은 프로세스가 이미 물리적 한계 근처에서 작동하고 있습니다.
Ford, 최소 1,000명의 근로자 해고, EV 스타트업 Lordstown Motors 사망
원격으로 가능하지 않은 배터리, 생산 및 목표에 대해 과대 광고가 있습니다.
한편 Ford는 최소 1,000명의 직원을 해고하고 EV 스타트업 Lordstown Motors는 사망합니다.
오늘의 EV 아이러니
Biden과 EPA는 기업이 더 많은 EV를 생산하도록 공모했지만 누구에게도 구매를 강요할 수는 없습니다.
막대한 인센티브 에도 불구하고 딜러 부지의 EV 공급이 92일로 급증한 EV 아이러니를 생각해 보십시오.
안녕하세요 자동차 제조업체 여러분, 그 모든 재고로 무엇을 하시겠습니까?
그건 그렇고, 플로리다의 비상 관리국(DEM)에 따르면, "2005년 휴스턴 지역의 허리케인 리타(Rita) 출구를 수백만 명 능가한" 허리케인 어마(Irma)가 발생하기 전에 약 680만 명의 플로리디안이 집을 대피했습니다.
모두가 300마일을 달리면 그들의 차는 모두 죽을 것입니다.