Сколько энергии уходит на постройку автомобиля?

В 2018 году количество автомобилей, произведенных за год, достигло пика в 97 миллионов. С тех пор это число уменьшилось из-за бесчисленного дефицита и высоких цен на новые автомобили, но дело в том, что в мире производится много автомобилей. Тем не менее, продолжающиеся споры о том, насколько чистыми должны быть электромобили, вызывают довольно простой вопрос:сколько энергии уходит на создание автомобиля?

Понимание того, как измерять энергию

Чтобы ответить на вопрос, я должен бросить немного научного жаргона. Наиболее распространенной единицей энергии является то, что называется джоулем. По сути, это один ватт мощности, потребляемый в течение одной секунды. Мегаджоуль, или МДж, равен миллиону джоулей, а гигаджоуль, или ГДж, равен миллиарду джоулей.

Этот агрегат можно использовать для многих источников энергии, от угольной до ветровой и даже бензиновой. Производство автомобиля, как правило, измеряется в галлонах бензина, что упрощает понимание нашего автомобильного мозга. Галлон газа составляет около 120 МДж или 120 миллионов джоулей, что представляет собой очень плотное количество потенциальной энергии.

С этим самым базовым пониманием того, как измеряется энергия, давайте перенесем это на автомобили. В частности, сколько энергии в среднем уходит на его строительство.

Сколько энергии уходит на постройку среднего автомобиля?

Начну с того, что это математика бумажных салфеток, подкрепленная наукой и исследованиями Многопрофильного института цифровых публикаций. На странице 15 документа есть таблица, в которой представлены результаты трех исследований и их расчеты того, сколько мегаджоулей на килограмм уходит в автомобиль.

По формулам, используемым MDPI, используемая энергия равна 41,8 МДж/кг (кг — это количество килограммов, которое весит автомобиль). Однако исследования Института отчетов о научных и технических исследованиях Бельгии и Центра исследований экологических систем в Касселе, Германия, имеют более высокие оценки. По первой оценке количество используемой энергии составляет 53 МДж/кг, по второй – 81 МДж/кг.

Эти цифры точны, и ради этой статьи мы будем использовать оценку 41,8 МДж/кг, рассчитанную в исследовательской статье. Но здесь-то и приходят на помощь приблизительные оценки. Средний автомобиль весит около 3000 фунтов, поэтому, переведя фунты в килограммы, а затем умножив это на количество мегаджоулей на килограмм, вы узнаете, сколько энергии требуется для постройки автомобиля.

По этим оценкам, вы рассчитываете на 56 880 МДж на постройку одного автомобиля. Проще говоря, это 474 галлона бензина. И электрические автомобили часто считаются более грязными в производстве, хотя источник энергии с нулевым уровнем выбросов противодействует этому. В конце концов, если мы предположим, что средний автомобиль имеет 15-галлонный бензобак, то для постройки нового автомобиля требуется всего 31 заправка.

Сжигание 31 цистерны бензина для постройки одного автомобиля по оптимистичным оценкам звучит не очень хорошо, и это не включает в себя количество автомобилей, построенных за день. Вот почему я хочу предложить еще одну гипотезу, которая может помочь очистить наше будущее.

Сколько зеленой энергии потребуется для постройки одного автомобиля?

Я говорю об источниках энергии ветра, солнца и даже гидроэнергии, которые производят нулевые выбросы и при этом производят энергию. Теперь нужно сделать пару расчетов, так как вы не измеряете электроэнергию, вырабатываемую джоулями. Киловатт-час, или кВтч, это сколько киловатт вырабатывается за час. А поскольку джоуль — это один ватт, используемый в течение одной секунды, кВтч равен примерно 3,6 МДж

Итак, начнем с солнечных панелей:одна солнечная панель производит около 1,24 кВтч в сутки. А чтобы построить автомобиль, вам потребуется около 15 800 кВтч энергии (56 880 МДж разделить на 3,6 МДж/кВтч). В сумме это составляет 12 741 солнечную панель. И если предположить, что солнечная панель имеет размеры 5,4 фута на 3,25 фута, согласно SunPower, это 223 620 квадратных футов. В сумме это составляет около пяти акров земли, необходимых для производства одного автомобиля в день.

Затем идут ветряные турбины, которые вырабатывают в среднем около 15 000 кВтч в сутки (в зависимости от местоположения. Чем ближе к океану, тем ветренее). Чтобы построить автомобиль за день, вам понадобится всего одна ветряная турбина. А учитывая, что вы можете разместить от 200 до 400 турбин на участке земли в пять акров (от 20 до 40 на акр), это намного эффективнее, чем солнечные панели.

Но самым сильным источником чистой энергии является гидроэнергетика. Мелиорация представляет собой совокупность 58 гидроэлектростанций на западе США, производящих 42 млрд кВтч в год, или около 1,1 млн кВтч в сутки. С таким количеством энергии, направляемой на автомобильный завод, вы могли бы производить 73 автомобиля в день. Однако по большому счету это довольно мало.

Заключение по этому небольшому исследованию

В 2020 году Ford и Toyota продали более двух миллионов автомобилей каждая, а это означает, что им придется производить почти 6000 автомобилей в день. А 2020 год считался вялым с точки зрения покупок новых автомобилей. Единственными источниками энергии, которые могут обеспечить необходимый объем производства, являются ископаемое топливо и уголь. Таким образом, в обозримом будущем автомобили всегда будут производиться грязными средствами, даже если производимые автомобили будут чистыми.