تكاليف السيارة وثاني أكسيد الكربون معقدة

هناك أربعة أنواع أساسية من السيارات: السيارات التي تعمل بالغاز ، والمركبات الكهربائية ، والمركبات الهجينة ، والمركبات الهجينة الموصولة بالكهرباء. لتقليل الارتباك ، تشير هذه المقالة إلى السيارة الهجينة بدون القابس باسم “HEV” والأكثر تكلفة الهجين مع القابس على أنه “هجين مكون إضافي”.

يستخدم المختبر الوطني الأمريكي للطاقة المتجددة (NREL) قاعدة بيانات لجميع السيارات لحساب التكلفة وثاني أكسيد الكربون₂ انبعاثات “متوسط ​​السيارة” ضمن كل فئة من فئات المركبات. وبشكل أكثر تحديدًا ، فإنه يحسب التكلفة الإجمالية لكل ميل (دولار / ميل) وثاني أكسيد الكربون₂ الانبعاثات لكل ميل (CO₂/ ميل) على مدى عمر السيارة ، كما هو موضح في العمودين الأولين من الجدول التالي.

تشمل التكلفة لكل ميل تكلفة السيارة الأولية وتكلفة البنزين وتكلفة الكهرباء وتكلفة استبدال البطارية.

كو₂ تشمل الانبعاثات لكل ميل الانبعاثات الناتجة عن حرق البنزين من السيارة ، وحرق الغاز الطبيعي أو الفحم في محطة الطاقة الكهربائية ، واستخراج / تكرير النفط للبنزين ، واستخراج / تكرير الغاز الطبيعي لكهرباء السيارات الكهربائية. يُشار إلى هذا باسم انبعاثات “العجلة إلى الآبار” ، ولا يشمل الانبعاثات الناتجة عن إنتاج السيارة أو إنتاج البطارية. لذلك ، يحتاج المرء إلى إلقاء نظرة على “انبعاثات دورة الحياة” ، كما تمت مناقشته في هذه الورقة.

متوسط ​​عمر السيارة في الولايات المتحدة هو 200000 ميل. لذلك ، يمكن للمرء أن يضرب بيانات NREL لكل ميل بمقدار 200000 ميل لتقدير تكلفة العمر وعمر ثاني أكسيد الكربون₂ الانبعاثات ، كما هو موضح في عمودين في أقصى اليمين من الجدول أعلاه.

تكلفة إزالة الكربون

الأموال الإضافية التي ينفقها المرء لتقليل ثاني أكسيد الكربون₂ يشار إلى الانبعاثات باسم “تكلفة إزالة الكربون” وغالبًا ما يتم تمثيلها بوحدات الدولارات التي يتم إنفاقها لتقليل ثاني أكسيد الكربون₂ طن متري واحد (دولار / طن متري₂). عندما يتحول المرء من مركبة تعمل بالغاز إلى سيارة كهربائية ، فإن تكلفة إزالة الكربون عادة ما تكون 200 دولار / طن متري من ثاني أكسيد الكربون₂ إلى 700 دولار / طن متري من ثاني أكسيد الكربون₂، على أساس الجدول أدناه. وعندما يتحول المرء من HEV إلى EV ، فإن تكلفة إزالة الكربون عادة ما تكون 500 دولار / طن متري من ثاني أكسيد الكربون₂ إلى 1،300 دولار / طن متري من ثاني أكسيد الكربون₂. بدلاً من ذلك ، يمكن تقليل ثاني أكسيد الكربون₂ عن طريق إنشاء مزرعة رياح أو مزرعة شمسية أو سد كهربائي بتكلفة إزالة الكربون أقل من 50 دولارًا / طن متري من ثاني أكسيد الكربون.₂.

ينبعث متوسط ​​HEV الخاص بـ NREL 61 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون₂ ويكلف 62000 دولار على مدار حياته. إذا أراد مشتري HEV العادي تقليل ثاني أكسيد الكربون₂، يمكنهم بدلاً من ذلك شراء EV متوسط ​​المدى يبلغ 200 ميل (33 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون₂، 76000 دولار). بمعنى آخر ، يمكنهم إنفاق 14000 دولار إضافي (76000 دولار إلى 62000 دولار) لتقليل ثاني أكسيد الكربون₂ بمقدار 28 طنًا متريًا (61 طنًا متريًا إلى 33 طنًا متريًا) ، مع تكلفة إزالة الكربون 500 دولار / طن متري₂ (14000 دولار 28 طن متري).

السيارة الكهربائية مقابل السيارة التي تعمل بالغاز

يعمل NREL مع بيانات السيارة المتوسطة ؛ ومع ذلك ، يمكن للمرء أيضًا أن ينظر في كيفية مقارنة المركبات الكهربائية مع نظيراتها من الغاز ، في نفس النموذج. على سبيل المثال ، يمكن للمرء مقارنة Hyundai Kona EV مع سيارة الغاز Kona ، وكذلك Cooper EV مع سيارة Cooper التي تعمل بالغاز ، كما هو موضح في الجدول أدناه.

ينظر التحليل أعلاه في التكلفة الإجمالية للعمر وثاني أكسيد الكربون مدى الحياة₂ الانبعاثات ، وتكلفة التحول من مركبة تعمل بالغاز إلى مركبة كهربائية بالدولار / طن متري من ثاني أكسيد الكربون₂ الوحدات.

تبلغ تكلفة عمر سيارة كونا EV التي يبلغ مدىها 258 ميلًا 12000 دولار أكثر من تكلفة مركبة كونا التي تعمل بالغاز ، وهو أمر نموذجي للسيارات الكهربائية. بدلاً من ذلك ، يمكن للمرء أن ينظر إلى ميني كوبر منخفضة المدى ، 110 ميلاً ، ويرى فرقًا أقل في التكلفة. تكلفة المركبات الكهربائية منخفضة المدى أقل من تكلفة المركبات الكهربائية عالية المدى. ومع ذلك ، يبحث معظم المشترين في الولايات المتحدة عن المزيد من السيارات مقابل المزيد من المال.

الرياضيات إزالة الكربون

يُظهر التحليل أدناه مقارنة أكثر تفصيلاً بين Kona EV ونظيرتها الغازية. باختصار ، يؤدي الانتقال إلى EV إلى زيادة تكلفة مدى الحياة بمقدار 12000 دولار أمريكي وثاني أكسيد الكربون₂ خفض الانبعاثات بمقدار 49 مليون طن ، مما ينتج عنه 250 دولارًا أمريكيًا / طن متري من ثاني أكسيد الكربون₂ تكلفة إزالة الكربون (12000 دولار 49 طن متري).

المركبات الكهربائية تحب الغازات العالية

لا يختلف سعر البنزين على مدار اليوم ولا يختلف بشكل كبير بين المناطق. ومع ذلك ، فإننا نرى تقلبات من سنة إلى أخرى. على سبيل المثال ، كان متوسط ​​سعر التجزئة في الولايات المتحدة للغالون 2.70 دولارًا للغالون في عام 2019 و 3.10 دولارًا للغالون في عام 2021. تاريخياً ، لوحظ ارتفاع أسعار البنزين في عام 2022 بسبب عدة عوامل. ومع ذلك ، عند حساب تكاليف عمر السيارة ، يحتاج المرء إلى النظر إلى متوسط ​​السعر على مدى سنوات عديدة ، على عكس السعر الحالي. لهذا السبب ، نتجاهل أسعار 2022 المرتفعة وبدلاً من ذلك نستخدم 3.10 دولار للغالون في 2021 لحساباتنا ، والتي تقع في المنتصف.

السعر الفوري (“الفوري”) لـ كهرباء يختلف بشكل كبير على مدار اليوم وبين المناطق. حتى متوسط ​​السعر السنوي يختلف اختلافا كبيرا. على سبيل المثال ، في عام 2019 ، كان متوسط ​​سعر التجزئة السكنية 0.08 دولار / كيلوواط ساعة في ولاية يوتا و 0.17 دولار / كيلوواط ساعة في ولاية كاليفورنيا القريبة. أيضًا ، غالبًا ما تكون تكاليف محطة الشحن السريع للمركبات الكهربائية أعلى بمقدار 2 × إلى 4 مرات من الشحن البطيء في المنزل.

للحصول على فكرة أفضل عن كيفية تأثير تكلفة البنزين والكهرباء على تكاليف المركبات الكهربائية والعمر الافتراضي للمركبة التي تعمل بالغاز ، فإننا ننظر إلى التكاليف مدى الحياة لمركبة Kona EV و Kona التي تعمل بالغاز ، نظرًا لاختلاف أسعار الوقود. كما يمكن للمرء أن يرى في الجدول أدناه ، فإن تكلفة عمر المركبة الكهربائية أعلى من تكلفة السيارة التي تعمل بالبنزين ، إلا إذا كان سعر البنزين مرتفعًا للغاية. نحدد تكلفة العمر على أنها مجموع التكلفة الأولية للسيارة ، وتكلفة البنزين ، وتكلفة الكهرباء ، وتكلفة استبدال البطارية لمرة واحدة.

الحسم الضريبي الفيدرالي البالغ 7500 دولار أمريكي

تقدم حكومة الولايات المتحدة حاليًا خصمًا ضريبيًا بقيمة 7500 دولار أمريكي لمشتري السيارات الهجينة الأولى التي يبلغ عددها 200000 EV والمركبات الهجينة الموصولة بالكهرباء والتي تصنعها كل شركة مصنعة. يمكن للمشترين الذين يتلقون هذا طرح 7500 دولار من ضرائبهم بعد الشراء. الغرض من هذا البرنامج هو “تحفيز” صناعة السيارات الكهربائية. وصلت تسلا وجنرال موتورز بالفعل إلى علامة 200000 ؛ بعد ذلك ، لم يعد عملاؤهم مؤهلين للحصول على هذا الخصم. وسيصل العديد من الشركات المصنعة الأخرى إلى 200.000 علامة قريبًا. حاليًا ، ينظر المشرعون الأمريكيون في برامج إضافية ، مثل الإعفاء الضريبي بقيمة 4500 دولار لمشتري السيارات الكهربائية والهجينة الموصولة بالكهرباء من صنع عمال النقابات الأمريكية.

سوق السيارات الكهربائية المنخفضة الجودة

يلخص الجدول أدناه النهاية المنخفضة لسوق السيارات الكهربائية ، بعد خصمها من خلال الإعفاءات الضريبية الأمريكية التي ستنتهي قريبًا. هذا هو الجدول الوحيد في هذه المقالة الذي يعكس الحوافز الحكومية. قد تبدو هذه الأسعار منخفضة. ومع ذلك ، فهم بحاجة إلى التنافس مع الحد الأدنى من سوق السيارات التي تعمل بالغاز ، حيث يمكن للمرء شراء سيارة تويوتا كورولا مقابل 2022 دولارًا (مشروع تجديد نظم الإدارة الأمريكية 2022). يجب أن يتوقع مالكو السيارات الكهربائية استبدال البطارية مرة واحدة خلال عمر السيارة.

الحساب بصدق ليس بالأمر السهل

قد يكون القراء قد اطلعوا على تقارير تشير إلى أن تكلفة المركبات الكهربائية أقل من تكلفة المركبات التي تعمل بالوقود ؛ ومع ذلك ، فهي تستند عادةً إلى “دراسات” “تنسى” تضمين تكلفة البطارية البديلة. يتم تشجيع الاقتصاديين المحترفين في EIA و NREL على تجنب التحيز الشخصي ، لأنه يقلل من الدقة. مهمتهم هي تصور ماذا إرادة يحدث ، على عكس ما يحدث اريد ان يحدث.

ليس من السهل حساب تكاليف المركبات والانبعاثات ، لأنها تتأثر بعدة افتراضات تختلف بمرور الوقت والمكان. وتشمل هذه تكلفة البنزين (التكلفة لكل جالون) ، وتكلفة الكهرباء (التكلفة لكل كيلوواط / ساعة) ، والأميال المقطوعة كل عام (أميال في السنة) ، وعمر السيارة (بالسنوات) ، وتكلفة السيارة الأولية ، وتكلفة استبدال البطارية. أيضًا ، عند النظر إلى الانبعاثات ، يحتاج المرء إلى تحديد ما إذا كانت تشتمل على ثاني أكسيد الكربون₂ من إنتاج البنزين والغاز الطبيعي والفحم (للكهرباء) وإنتاج البطاريات وإنتاج المركبات.

نمذجة بطارية EV ليس بالأمر السهل. يبلغ متوسط ​​عمر السيارة في الولايات المتحدة 200 ألف ميل على مدار 14 عامًا. والضمان النموذجي للبطارية هو 100،000 ميل وثماني سنوات. لذلك ، من المعقول افتراض أنه سيتم استبدال البطارية بمجرد على مدى عمر السيارة. تبلغ تكاليف البطارية النموذجية 16000 دولار لبطارية مناسبة الحجم ، وهذا له تأثير هائل على تكاليف العمر. للحصول على تفاصيل حول كيفية تعامل NREL مع البطاريات ، راجع نموذج عمر البطارية.

للحصول على فيديو CNET بواسطة Brian Cooley يناقش تكاليف المركبات الكهربائية بطريقة محايدة ، انقر هنا.

لمزيد من المعلومات حول كيفية تقليل ثاني أكسيد الكربون₂ من المركبات ، انظر:

نشر جلين وينريب أكثر من 30 مقالة حول كيفية معالجة تغير المناخ.

جلين وينريب هو مدير مشروع مانهاتن 2 ، وهي منظمة غير ربحية تجري أبحاثًا حول كيفية حل مشكلة تغير المناخ بأقل تكلفة وبطريقة ممكنة سياسيًا. كما أنه مؤلف كتاب “A Plan to Save the Planet” ، الذي نُشر في عام 2022. في عام 1982 ، أسس Glenn Weinreb شركة GW Instruments ، وهي شركة تصمم وتصنع المنتجات التي تعمل على أتمتة المصانع ومختبرات البحث. وعلى مدار أربعين عامًا ، كل يوم تقريبًا ، تفاعل مع مهندسي التصنيع وعلماء الأبحاث في آلاف المنظمات المختلفة. ذات صباح في عام 2019 ، استيقظ وينرب على عيد الغطاس. شعر أن وظيفته لا معنى لها ، وأراد أن يفعل شيئًا مختلفًا. لقد سئم من مطاردة المال كرائد أعمال ، وبدلاً من ذلك أراد مساعدة الكوكب. لقد فكر في كيف كانت خلفيته فريدة من نوعها وأعطاه منظورًا مختلفًا للطاقة والتصنيع والبحث والتطوير. لذلك أسس مشروع مانهاتن 2 مع بعض الأصدقاء. وبين عامي 2019 و 2022 قام برعاية وإدارة 25 طالبًا جامعيًا للبحث والتطوير ونشر 30 مقالًا حول حلول تغير المناخ. للحصول على مقطع إخباري على شبكة CBS يناقش بعض أعماله ، ابحث عن “sesL3id7hba” على موقع YouTube.com.