Akkumulátoros elektromos jármű a Queenslandi Egyetem járműparkjában. CC BY-ND
Az alacsony energiahatékonyság már jelentős problémát jelent a benzin- és dízelüzemű járművek számára. Általában csak a teljes 20% -a well-to-wheel Az energiát valójában ezeknek a járműveknek a hajtására használják fel. A másik 80% az olaj kinyerésével, finomításával, szállításával, párologtatásával és a motor hőjével veszít. Ez az alacsony energiahatékonyság az elsődleges oka annak, hogy a fosszilis tüzelőanyaggal működő járművek kibocsátásigényesek és viszonylag költségesek üzemeltetni.
Ezt szem előtt tartva megpróbáltuk megérteni az elektromos és hidrogénüzemű járművek energiahatékonyságát az a részeként friss papír a Levegőminőség és éghajlatváltozás folyóirat.
Az elektromos járművek a legjobban rakódnak össze
A globális kutatások széles körű áttekintése alapján megállapítottuk, hogy az akkumulátoros elektromos járművek energiavesztesége lényegesen alacsonyabb, mint a többi jármű-technológiában. Érdekes módon azonban a hidrogén üzemanyagcellás járművek szinte annyira magasnak bizonyultak, mint a fosszilis tüzelőanyagokkal működő járművek.
Átlagos energiaveszteség a tengelytől a kerékig különböző jármű-hajtás-technológiák esetén, tipikus értékeket és tartományokat mutatva. Megjegyzés: Ezek az adatok a termelést, a szállítást és a meghajtást tükrözik, de nem tartalmazzák a gyártási energiaigényt, amely jelenleg az elektromos és hidrogénüzemű járműveknél kissé magasabb, mint a fosszilis tüzelőanyaggal működő járműveknél.
Eleinte ez a jelentős hatékonysági különbség meglepőnek tűnhet, tekintettel a hidrogén szállításhoz való közelmúltbeli figyelmére.
Míg a legtöbb hidrogén ma (és a belátható jövőben) származik fosszilis tüzelőanyagok, akkor nulla kibocsátású út lehetséges, ha megújuló energiát használnak:
cseppfolyósítsa vagy tömörítse a hidrogént gazdasági térfogatra (1 kg hidrogén felveszi az 12 köbméter @ normál légköri nyomást; 1 kg hidrogén = nagyjából 100 km vezetési távolság)
és végül hidrogént szállít egy üzemanyagcellás járműbe.
Itt a hidrogén szállításhoz történő felhasználásának egyik jelentős kihívása felel meg: az energia életciklusának folyamatában sokkal több lépés van, összehasonlítva a villamos energia egyszerűbb, közvetlen felhasználásával az akkumulátoros elektromos járművekben.
A folyamat minden egyes lépése energiabüntetést von maga után, tehát hatékonysági veszteséget okoz. Ezeknek a veszteségeknek az összege végül megmagyarázza, hogy a hidrogén üzemanyagcellás járművek átlagosan három-négyszer nagyobb energiát igényelnek, mint az akkumulátoros elektromos járművek kilométerenként.
A villamosenergia-hálózat hatásai
Az alacsony energiahatékonyság jövőbeli jelentőségét világosabbá teszik a villamosenergia-hálózat lehetséges hatásának vizsgálata alapján. Ha Ausztrália meglévő 14 millió könnyű járműve elektromos lenne, évente körülbelül 37 terawattóra (TWh) lenne szükség villamos energiára - az országos villamosenergia-termelés 15% -os növekedése (nagyjából megegyezik Ausztrália jelenlegi megújuló termelésével).
De ha ugyanazt a flottát átalakítják hidrogénüzemre, akkor több mint négyszeresére lenne szükség az elektromosságra: évente nagyjából 157 TWh. Ez a nemzeti villamosenergia-termelés 63% -os növekedését vonná maga után.
Egy nemrégiben Infrastruktúra Victoria jelentés hasonló következtetésre jutott. Kiszámította, hogy a 2046-ben a hidrogénnel való teljes átmenethez - mind könnyű, mind nehéz járművekhez - 64 TWh villamos energiát kell igénybe venni, ami megegyezik Victoria Victoria villamosenergia-fogyasztásának 147% -os növekedésével. Eközben az akkumulátorral működő elektromos járművek megközelítőleg egyharmadát igénylik az összeg (22 TWh).
Egyesek azt állíthatják, hogy az energiahatékonyság a jövőben nem lesz többé fontos, mivel egyes előrejelzések szerint Ausztrália elérheti 100% megújuló energia, amint az 2030. Noha a jelenlegi politikai helyzet szerint ez kihívást jelent, még az átalakulás bekövetkeztével is, az ágazatok közötti versenytársak lesznek a megújuló energiaforrások iránt, hangsúlyozva az energiahatékonyság folyamatos jelentőségét.
Azt is el kell ismerni, hogy a magasabb energiaigény magasabb energiaárakhoz vezet. Még ha a hidrogén a jövőben is elérné a paritást a benzintel vagy dízelolajjal, az elektromos járművek 70-90% -kal olcsóbban üzemeltethetők, nagyobb energiahatékonyságuk miatt. Ez megtakarítja az átlagos ausztrál háztartást évente több mint A $ 2,000.
Pragmatikus terv a jövőre
Annak ellenére, hogy az elektromos járművek egyértelműen előnyösek a hidrogénüzemű járművekkel szemben, valójában nincs ezüstgolyó. Mindkét technológia különféle kihívásokkal néz szembe az infrastruktúra, a fogyasztók elfogadása, a hálózat hatása, technológiai érettség és megbízhatóság, és a távolság (a az elegendő hidrogénhez szükséges mennyiség az elektromos járművek akkumulátorának energiasűrűségéhez viszonyítva).
Az akkumulátorral felszerelt elektromos járművek még nem helyettesítik az utakon lévő járműveket. A ma rendelkezésre álló technológia alapján azonban egyértelmű, hogy a jelenlegi flotta jelentős része átállhat akkumulátoros elektromos áramra, beleértve sok autót, buszokés rövid távú teherautók.
Egy ilyen átmenet ésszerű, robusztus és költséghatékony megközelítést jelent a közlekedés kibocsátásának jelentős csökkentése érdekében, amelyet az éghajlatváltozással foglalkozó kormányközi testület nemrégiben felvázolt rövid határideje alatt kell megvalósítani. jelentés a globális felmelegedés visszatartásáról az 1.5 ℃ számára, miközben csökkenti a szállítási költségeket.
Más energiahatékony technológiákkal, például a a megújuló villamos energia közvetlen exportja a tengerentúlra, az akkumulátorral felszerelt elektromos járművek biztosítják, hogy az elkövetkező évtizedek során előállított megújuló energiánkat a lehető leggyorsabban csökkentsük a legnagyobb kibocsátás csökkentése érdekében.
Eközben folytatni kell a kutatást a távolsági teherautók, a hajózás és a repülőgépek energiahatékony lehetőségeiről, valamint a hidrogén és az elektromos áram szélesebb körű szerepéről a kibocsátások csökkentésében. a gazdaság más ágazataiban.
Aktivitáskövető A Szövetségi Szenátus Elektromos Járművek Választási Bizottsága remélem, hogy az energiahatékonyság folyamatos jelentőségét a közlekedésben nem felejtették el.
A szerzőről
Jake Whitehead, kutató, A Queenslandi Egyetem; Robin Smit, adjunktus, A Queenslandi Egyetemés Simon Washington, professzor és az Építőmérnöki Iskola vezetője, A Queenslandi Egyetem
Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.
books_technology
