Akumulator elektryczny pojazd we flocie pojazdów University of Queensland. CC BY-ND
Niska efektywność energetyczna jest już poważnym problemem dla pojazdów napędzanych benzyną i olejem napędowym. Zazwyczaj tylko 20% całości dobrze na kole energia jest faktycznie wykorzystywana do zasilania tych pojazdów. Pozostałe 80% jest tracone przez ekstrakcję oleju, rafinację, transport, parowanie i ciepło silnika. Ta niska efektywność energetyczna jest głównym powodem, dla którego pojazdy napędzane paliwami kopalnymi wymagają dużych emisji i są stosunkowo drogie w eksploatacji.
Mając to na uwadze, postanowiliśmy zrozumieć efektywność energetyczną pojazdów elektrycznych i wodorowych w ramach projektu Ostatni artykuł opublikowane w Dziennik jakości powietrza i zmiany klimatu.
Pojazdy elektryczne najlepiej się układają
Na podstawie szerokiego skanu badań na całym świecie ustaliliśmy, że pojazdy z akumulatorem mają znacznie niższe straty energii w porównaniu z innymi technologiami samochodowymi. Co ciekawe, straty na wskroś w wysokości wodorowe pojazdy napędzane ogniwami paliwowymi okazały się być prawie tak wysokie jak pojazdy na paliwa kopalne.
Średnie straty energii między kołami z różnych technologii układu napędowego pojazdu, pokazujące typowe wartości i zakresy. Uwaga: liczby te dotyczą produkcji, transportu i napędu, ale nie uwzględniają zapotrzebowania na energię produkcyjną, które są obecnie nieznacznie wyższe w przypadku pojazdów napędzanych elektrycznymi i wodorowymi ogniwami paliwowymi w porównaniu do pojazdów na paliwa kopalne.
Related Content
Na początku ta znacząca różnica wydajności może wydawać się zaskakująca, biorąc pod uwagę niedawne zainteresowanie wykorzystaniem wodoru do transportu.
Podczas gdy większość wodoru dzisiaj (i w dającej się przewidzieć przyszłości) jest produkowany z paliwa kopalne, ścieżka zerowej emisji jest możliwa, jeżeli energia odnawialna jest wykorzystywana do:
upłynnić lub skompresować wodór do objętości ekonomicznej (1 kg wodoru zajmuje 12 metrów sześciennych @ standardowe ciśnienie atmosferyczne; 1 kg wodoru = około 100 km zasięgu jazdy)
i wreszcie dostarczać wodór do pojazdu napędzanego ogniwami paliwowymi.
Related Content
Oto jedno z istotnych wyzwań związanych z wykorzystaniem wodoru do transportu: w cyklu życia energii jest o wiele więcej etapów, w porównaniu z prostszym, bezpośrednim wykorzystaniem energii elektrycznej w pojazdach z akumulatorem.
Każdy etap tego procesu wiąże się z karą energetyczną, a tym samym utratą wydajności. Suma tych strat ostatecznie tłumaczy, dlaczego pojazdy napędzane wodorowymi ogniwami paliwowymi średnio zużywają od trzech do czterech razy więcej energii niż pojazdy z akumulatorem na przejechany kilometr.
Wpływ sieci elektrycznej
Przyszłe znaczenie niskiej efektywności energetycznej staje się jaśniejsze po zbadaniu potencjalnego wpływu na sieć elektryczną. Gdyby istniejące w Australii miliony lekkich pojazdów 14 były elektryczne, potrzebowałyby one około 37 terawatogodzin (TWh) energii elektrycznej rocznie - wzrost o 15 krajowej produkcji energii elektrycznej (w przybliżeniu równy istniejącej rocznej produkcji energii odnawialnej w Australii).
Ale gdyby ta sama flota została przekształcona na wodór, potrzebowałaby ponad czterokrotnie więcej energii elektrycznej: mniej więcej 157 TWh rocznie. Oznaczałoby to wzrost krajowej produkcji energii elektrycznej o 63.
Ostatnia Raport Victoria dotyczący infrastruktury doszedł do podobnego wniosku. Obliczono, że pełne przejście na wodór w 2046 - zarówno w przypadku lekkich, jak i ciężkich pojazdów - wymagałoby 64 TWh energii elektrycznej, co odpowiada wzrostowi 147 o% rocznego zużycia energii w Wiktorii. Tymczasem pojazdy elektryczne akumulatorowe wymagałyby około jednej trzeciej kwoty (22 TWh).
Niektórzy mogą argumentować, że efektywność energetyczna nie będzie już ważna w przyszłości, biorąc pod uwagę niektóre prognozy sugerujące, że Australia może to osiągnąć 100% energii odnawialnej, jak tylko 2030. Chociaż obecny klimat polityczny sugeruje, że będzie to trudne, nawet gdy nastąpi transformacja, będą istnieć konkurencyjne zapotrzebowanie na energię odnawialną między sektorami, podkreślając ciągłe znaczenie efektywności energetycznej.
Należy również uznać, że wyższe zapotrzebowanie na energię przekłada się na wyższe ceny energii. Nawet jeśli wodór osiągnie w przyszłości parytet cen benzyny lub oleju napędowego, pojazdy elektryczne pozostaną 70-90 tańsze w eksploatacji ze względu na wyższą efektywność energetyczną. Uratowałoby to przeciętne australijskie gospodarstwo domowe więcej niż A $ 2,000 rocznie.
Pragmatyczny plan na przyszłość
Pomimo wyraźnej przewagi efektywności energetycznej pojazdów elektrycznych nad pojazdami napędzanymi wodorem, prawda jest taka, że nie ma srebrnej kuli. Obie technologie stają przed różnymi wyzwaniami pod względem infrastruktury, akceptacji konsumentów, wpływu na sieć, dojrzałość i niezawodność technologiii zasięg jazdy ( objętość potrzebna do wystarczającej ilości wodoru w porównaniu z gęstością energii akumulatora dla pojazdów elektrycznych).
Pojazdy elektryczne akumulatorowe nie są jeszcze odpowiednim zamiennikiem dla każdego pojazdu na naszych drogach. Jednak w oparciu o dostępną dziś technologię oczywiste jest, że znaczna część obecnej floty może przejść na akumulator elektryczny, w tym wiele samochodów, autobusy, ciężarówki krótkodystansowe.
Takie przejście stanowi rozsądne, solidne i opłacalne podejście do zapewnienia znacznych redukcji emisji w transporcie wymaganych w krótkich ramach czasowych określonych przez niedawny Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu raport na temat ograniczenia globalnego ocieplenia do 1.5 ℃, jednocześnie obniżając koszty transportu.
Wraz z innymi energooszczędnymi technologiami, takimi jak bezpośredni eksport energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych za granicę, pojazdy elektryczne z akumulatorem zapewnią, że energia odnawialna, którą wytwarzamy w nadchodzących dziesięcioleciach, zostanie wykorzystana do jak najszybszego ograniczenia największej ilości emisji.
Related Content
Tymczasem należy kontynuować badania nad energooszczędnymi opcjami dla dalekobieżnych ciężarówek, żeglugi i samolotów, a także szerszą rolę zarówno wodoru, jak i elektryfikacji w zmniejszaniu emisji w innych sektorach gospodarki.
Z Federalna Komisja Senacka ds. Pojazdów Elektrycznych dostarczając ostateczny raport w grudniu 4, miejmy nadzieję, że nie zapomniano o dalszym znaczeniu efektywności energetycznej w transporcie.
O autorze
Jake Whitehead, pracownik naukowy, Uniwersytet w Queensland; Robin Smit, adiunkt, Uniwersytet w Queenslandoraz Simon Washington, profesor i kierownik School of Civil Engineering, Uniwersytet w Queensland
Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.
technologia książek