В исследовании Северо-Западного университета количественно определены различия в загрязнении воздуха электромобилями с батарейным питанием и двигателями внутреннего сгорания. Исследователи обнаружили, что даже если электричество вырабатывается из источников сгорания, электромобили оказывают чистое положительное влияние на качество воздуха и изменение климата.
«В отличие от многих страшных историй о последствиях изменения климата, которые мы читаем в новостях, эта работа посвящена решениям», – сказал Дэниел Хортон из Northwestern, старший автор исследования. «Мы знаем, что происходит изменение климата, поэтому что мы можем с этим поделать??
Одно технологически доступное решение – электрифицировать нашу транспортную систему. Мы обнаружили, что использование электромобилей сокращает чистые выбросы углерода и имеет дополнительное преимущество в виде уменьшения количества загрязнителей воздуха, тем самым улучшая здоровье населения."
Исследование опубликовано в пятницу, 5 апреля, в журнале «Атмосферная среда». Хортон – доцент кафедры наук о Земле и планетах Северо-Западного колледжа искусств и наук Вайнберга. Джордан Шнелл, научный сотрудник программы Уббена по климату и углеродным наукам в Институте устойчивого развития и энергетики Северо-Западного университета, был первым автором статьи.
Чтобы количественно оценить различия между двумя типами транспортных средств, исследователи использовали алгоритм переназначения выбросов и моделирование качества воздуха. Они использовали эти методы для тщательного изучения двух загрязнителей, связанных с автомобилями и выбросами электроэнергии: озон и твердые частицы.
Оба являются основными компонентами смога и могут вызывать различные проблемы со здоровьем, такие как астма, эмфизема и хронический бронхит.
Чтобы полностью учесть сложность изменений химического состава загрязнения воздуха, исследователи приняли во внимание несколько переменных:
Потенциальные темпы внедрения электромобилей
Производство источников питания для электромобилей, включая нашу текущую смесь с преобладанием горения, источники только для сжигания и улучшенные возобновляемые источники энергии без выбросов
Географическое положение
Сезоны и время суток
Уровни озона снизились повсеместно в симуляторах более теплых погодных месяцев. Однако в зимнее время уровень озона немного повышается, но уже намного ниже по сравнению с летом из-за химической реакции, которая происходит по-другому в периоды меньшего зимнего солнечного света.
«В разных сценариях мы обнаружили, что чем больше автомобилей перейдет на электроэнергию, тем лучше будет уровень озона в летнее время», – сказал Шнелл. "Независимо от того, как вырабатывается энергия, чем больше автомобилей внутреннего сгорания вы съезжаете с дороги, тем лучше качество озона."
Твердые частицы, которые также называют «дымкой», уменьшились в зимнее время, но показали большие различия в зависимости от местоположения и того, как генерировалась энергия. Например, в регионах с большим количеством угольных электростанций в структуре энергопотребления летом увеличивалась дымка. Однако в местах с чистыми источниками энергии наблюдалось резкое сокращение антропогенной дымки.
«Мы обнаружили, что на Среднем Западе повышенная потребность в электроэнергии для зарядки электромобилей в нашем текущем энергобалансе может вызвать небольшое увеличение количества твердых частиц летом из-за использования угольной энергии», – сказал Шнелл. «Однако, если мы переведем большую часть производства электроэнергии на Среднем Западе на возобновляемые источники энергии, загрязнение твердыми частицами значительно сократится.
На северо-западе или северо-востоке Тихого океана, где уже доступно больше чистой энергии, внедрение электромобилей – даже при нынешнем энергобалансе – снизит загрязнение твердыми частицами."
Исследование было поддержано Программой Уббена по углеродным и климатическим наукам и Национальным научным фондом (номер гранта CBET-1848683).