MITの研究者たちは、道路上の電気自動車の台数を最大化するインフラ改善策を調査してきました。
研究者たちは、電気自動車の充電ポイントを設置するのに最も便利な場所を見つけるため、人々の日常的な活動と運転習慣を観察しました。
充電ポイントへのアクセスがより広く行き渡ることで、より多くの人々が電気自動車を利用し、温室効果ガスの排出削減に貢献する可能性が高まります。
MITの研究者による新たな研究は、交通部門からの温室効果ガス排出削減に向けた重要な一歩として、道路上の電気自動車の台数を増やすうえで最も大きな効果をもたらすインフラ改善の種類を明らかにしています。
道路上の電気自動車を増やすための充電ステーションの戦略的な配置
研究者たちは、ショッピングモールなどの中心部にのみ設置するのではなく、住宅地の道路に充電ステーションを設置することで、大きな効果が得られる可能性があることを明らかにしました。また、高速道路沿いに高速充電ステーションを追加し、電気自動車の単一充電での航続距離を超えて移動する必要がある人々が補助車両をより容易に利用できるようにすることで、車両の電動化の可能性を大幅に高められることも明らかになりました。
研究結果は本日発表され、学術誌Nature Energyに掲載されました。論文の著者は、MITエネルギー研究准教授のJessika Trancik、大学院生のWei Wei、ポストドクターのSankaran Ramakrishnan、元博士課程学生のZachary Needell（SM ’15、PhD ’18）です。
研究者たちは、電気自動車の充電ソリューションを特定するための新しい方法論を開発しました。この方法論は、人々の日常生活に無理なく組み込めるものです。研究では、自動車に搭載されたGPS追跡装置から収集したデータに加え、人々の日常的な運転習慣や需要に関するアンケート結果を用いました。データには、シアトル地域の詳細なデータと、米国全体に関するより一般的なデータが含まれています。Trancik氏は、個人用車両における電気自動車の普及を大幅に拡大することは、地方、州、連邦レベルの気候変動緩和政策の中核をなす要素であると述べています。同氏はさらに、本研究の目的は「急速な車両電動化に向けたこれらの計画を現実のものとするための方法をより深く理解すること」であったと付け加えています。
電気自動車の充電インフラにおけるさまざまな種類の改善策の優先順位をどのように決めるかについて、同氏は「私たちが方法論的に取ったアプローチは、一日を通じて、さらには一年を通じての、人々の詳細なエネルギー消費行動をより深く理解することに重点を置くことでした」と述べています。
そのために、「一日を通じて異なる人々がどのように場所から場所へ移動し、どこで立ち止まるのかを調べています」と同氏は述べています。「そこから、日々の移動活動を妨げることなく、いつ、どこで電気自動車を充電できるかを見極めることができるのです。」
研究チームは、通常の日々の活動と、一年を通じて生じる変動の両方に注目しました。「縦断的な視点は、ドライバーが時間をかけて行うさまざまな種類の移動を把握するうえで重要であり、それによって車両の電動化を支えるために必要な充電インフラの種類を特定することができます」とWei氏は述べています。
人々の日常的な運転需要の大部分は、既存のより低価格な電気自動車が提供する航続距離で満たすことができますが、Trancik氏と同僚たちが報告しているように、人々がはるかに長い距離を運転しなければならない場面が、通常いくつかあります。あるいは、一日のうちに通常より多くの短距離移動を行う必要があり、停車して充電する時間がほとんどないこともあります。研究者らが呼ぶ「高エネルギー日」、つまりドライバーが移動のために通常よりも多くのエネルギーを消費する日は、年に数回しか起こらないかもしれません。しかし、それらの日が、人々が電気自動車に切り替えるかどうかを判断する決め手となる場合もあります。
電池技術は着実に進歩し、電気自動車の最大航続距離も伸びつつありますが、それだけではすべてのドライバーのニーズを満たし、排出量を急速に削減することはできないでしょう。そのため、インフラを通じて電気自動車の航続距離の問題に対処することが不可欠だとTrancik氏は述べています。最も容量の大きい電池は最も高価になる傾向があり、多くの人にとって手が届かないものだと同氏は指摘しています。したがって、インフラを適切に整備することは、公平性の観点からも重要です。
インフラを最も便利かつ効果的に設置できる場所を戦略的に選定し、ドライバーにその存在を知らせて、いつどこで充電すればよいかを容易にイメージできるようにすることで、大きな違いを生み出せるとTrancik氏は述べています。
電気自動車向け充電インフラへのインセンティブ付与
「このような充電インフラの拡大を促すさまざまな方法があります」と同氏は述べています。「例えば連邦レベルの政策立案者には、この分野での民間企業の競争を促すためのインセンティブや、官民連携を通じて充電インフラの急速な拡大を試験的に検証するための実証サイトを提供する役割があります。」また同氏は、州や地方自治体も企業によるイノベーションを促進するうえで重要な役割を果たすことができ、すでに多くの自治体が電気自動車の普及に対する支持を表明していると述べています。
研究によると、こうした高エネルギー日に代替交通手段を容易に利用できるようにすることも、役割を果たす可能性があります。自動車メーカーは、電気自動車の販売を後押しするために、利便性の高いレンタルサービスを提供したり、そのような事業者と提携したりすることが有利だと考えるかもしれません。
例えば、シアトルでの運転習慣の分析において、研究チームは、高速道路の急速充電ステーションを追加する場合、または年間最大4日間の補助長距離車両の利用可能性を高める場合のいずれにおいても、低コストの電気自動車で運転ニーズを満たせる世帯の割合が10%から40%に増加することを確認しました。高速充電ステーション、職場での充電、夜間の公共充電、最大10日間の補助車両の利用がすべて利用可能になると、この割合は世帯の90%を超えました。重要なのは、これらすべてのシナリオにおいて、住宅地での充電（路上または敷地内）が鍵となることです。
本研究の結果は、夜間充電の機能をより多くの人々が利用できるようにすることの重要性を浮き彫りにしています。自宅にガレージや敷地内駐車場を持つ人は、すでに自宅で電気自動車を簡単に充電できることが多い一方で、多くの人はそのような選択肢がなく、公共の駐車場を利用しています。「人々が自宅近くで長時間、多くの場合は夜間に駐車する場所であればどこでも、電気自動車の充電に対して、信頼性が高く予測可能なアクセスを提供することが非常に重要です」とTrancik氏は述べています。
これにはホテルや住宅地などの場所も含まれると同氏は述べています。「公共の道路でそれを実現する方法を考えるなど、こうした影響の大きいアプローチを重視することが極めて重要だと考えています。食料品店やモール、その他の公共の場所に場当たり的に充電器を設置するのではなく。」それらが有用でないわけではないものの、公共計画は、より多くの人々が利用しやすくなるよう拡大を目指すべきだと同氏は述べています。さらに、急速充電器のコストが下がり、より急速な充電を可能にする新しい設計が登場しても、インフラ拡大を戦略的に進めることは引き続き重要になると付け加えています。
電気自動車向けインフラに関するこの研究は、交通部門が温室効果ガス排出量全体の約3分の1を占めていることから、その排出削減を進める方法を模索しているあらゆるレベルの政策立案者に、指針を示すのに役立つはずです。「資金が限られている場合、それは通常いつもそうですが、優先順位をつけることが本当に重要になります」とTrancik氏は述べ、この研究は、そうした投資から最大の見返りが得られる分野を示すことができる可能性があると指摘しています。研究者たちは論文の中で、特定された効果の大きい充電ソリューションは、異なる都市、町、地域の間で組み合わせて適用できると述べています。
高解像度の実世界の運転パターンを分析するという研究者らのアプローチは、「価値が高く、さらなる研究の機会を数多くもたらすもの」であると、本研究には関与していないシンガポール工科設計大学のエンジニアリングシステム・設計学准教授Lynette Cheah氏は述べています。「実世界の運転データは、インフラや政策の計画を導くだけでなく、電気自動車の最適な充電管理や、車両の購入・利用に関する判断にも役立ち得ます。……これは、EVへの切り替えの実現可能性と運用上の影響について、ドライバーにより大きな確信をもたらすことができます。」
本研究は、欧州地域開発基金、リスボン・ポルトガル地域開発プログラム、ポルトガル科学技術財団、および米国エネルギー省の支援を受けました。
