Аккумуляторный электромобиль в автопарке Университета Квинсленда. CC BY-ND
Низкая энергоэффективность уже является серьезной проблемой для бензиновых и дизельных транспортных средств. Как правило, только 20% от общего а к колесу энергия фактически используется для питания этих транспортных средств. Остальной 80% теряется в результате добычи, очистки, транспортировки, испарения и нагрева двигателя. Эта низкая энергоэффективность является основной причиной, по которой транспортные средства, работающие на ископаемом топливе, являются высокоэффективными и относительно дорогими в эксплуатации.
Имея это в виду, мы решили понять энергоэффективность электрических и водородных транспортных средств как часть Недавняя статья опубликовано в Журнал качества воздуха и изменения климата.
Электрические транспортные средства складываются лучше всего
Основываясь на широком исследовании исследований по всему миру, мы обнаружили, что аккумуляторные электромобили имеют значительно меньшие потери энергии по сравнению с другими технологиями транспортных средств. Интересно, однако, что потери на руле автомобили на водородных топливных элементах были найдены почти так же высоко, как автомобили на ископаемом топливе.
Средние потери энергии от колеса к колесу от различных технологий трансмиссии транспортного средства, показывающие типичные значения и диапазоны. Примечание: эти цифры учитывают производство, транспорт и тягу, но не учитывают потребности в энергии для производства, которые в настоящее время незначительно выше для транспортных средств с электрическими и водородными топливными элементами по сравнению с транспортными средствами, работающими на ископаемом топливе.
Сначала это существенное различие в эффективности может показаться удивительным, учитывая недавнее внимание к использованию водорода для транспорта.
Хотя большинство водорода сегодня (и в обозримом будущем) производится из ископаемое топливопуть нулевого выброса возможен, если возобновляемая энергия используется для:
сжижать или сжимать водород до экономичного объема (1 кг водорода занимает 12 кубических метров при стандартном атмосферном давлении; 1 кг водорода = примерно 100 км пробега)
и, наконец, доставить водород в транспортное средство на топливных элементах.
В этом заключается одна из значительных проблем использования водорода для транспорта: в процессе жизненного цикла энергии гораздо больше шагов по сравнению с более простым прямым использованием электричества в аккумуляторных электромобилях.
Каждый шаг процесса влечет за собой потерю энергии и, следовательно, потерю эффективности. Сумма этих потерь в конечном итоге объясняет, почему транспортным средствам на водородных топливных элементах в среднем требуется в три-четыре раза больше энергии, чем электромобилям с аккумуляторной батареей на километр пути.
Удары по электросети
Будущее значение низкой энергоэффективности становится более ясным после изучения потенциальных воздействий электросетей. Если бы существующее в Австралии миллион легковых автомобилей 14 было электрическим, им потребовалось бы около 37 тераватт-часов (ТВт-час) электроэнергии в год - увеличение выработки электроэнергии в стране на 15% (примерно эквивалентно существующему годовому ежегодному производству возобновляемых источников энергии в Австралии).
Но если бы этот же парк был переоборудован для работы на водороде, ему потребовалось бы более чем в четыре раза больше электроэнергии: примерно 157 TWh в год. Это повлечет за собой увеличение выработки электроэнергии в стране на 63%.
Последнее Инфраструктура Виктория отчет пришли к аналогичному выводу. Он подсчитал, что для полного перехода на водород в 2046 - как для легких, так и для тяжелых транспортных средств - потребуется 64 ТВтч электроэнергии, что эквивалентно увеличению 147% годового потребления электроэнергии в Виктории. Между тем, для аккумуляторных электромобилей потребуется примерно треть суммы (22 TWh).
Некоторые могут утверждать, что энергоэффективность больше не будет важна в будущем, учитывая некоторые прогнозы, предполагающие, что Австралия может достичь 100% возобновляемой энергии, как только 2030s, Несмотря на то, что нынешний политический климат предполагает, что это будет непросто, даже несмотря на переход, между секторами будут возникать конкурирующие потребности в возобновляемых источниках энергии, что подчеркивает сохраняющуюся важность энергоэффективности.
Следует также признать, что более высокие потребности в энергии означают более высокие цены на энергию. Даже если в будущем водород достигнет паритета цен с бензином или дизельным топливом, электромобили останутся на 70-90% дешевле в эксплуатации из-за их более высокой энергоэффективности. Это спасло бы среднюю австралийскую семью больше чем A $ 2,000 в год.
Прагматичный план на будущее
Несмотря на явные преимущества энергоэффективности электромобилей перед водородными, правда в том, что серебряной пули нет. Обе технологии сталкиваются с различными проблемами с точки зрения инфраструктуры, потребительского восприятия, влияния энергосистемы, технология зрелости и надежностии драйвинг рейндж объем, необходимый для достаточного количества водорода по сравнению с плотностью энергии аккумулятора для электромобилей).
Аккумуляторные электромобили пока не являются подходящей заменой для каждого автомобиля на наших дорогах. Но, исходя из технологии, доступной сегодня, становится ясно, что значительная часть нынешнего парка может перейти на аккумуляторные батареи, включая многие автомобили, автобусыи грузовые автомобили малой грузоподъемности.
Такой переход представляет собой разумный, надежный и экономически эффективный подход для обеспечения значительного сокращения транспортных выбросов, требуемого в короткие сроки, изложенные Межправительственной группой экспертов по изменению климата. отчет о сдерживании глобального потепления для 1.5 ℃, также уменьшая транспортные расходы.
Вместе с другими энергоэффективными технологиями, такими как прямой экспорт возобновляемой электроэнергии за границуАккумуляторные электромобили обеспечат, чтобы возобновляемая энергия, которую мы производим в ближайшие десятилетия, использовалась для максимально быстрого сокращения выбросов.
В то же время следует продолжить исследования в области энергоэффективных вариантов для дальнобойщиков, грузовых и воздушных судов, а также более широкой роли как водорода, так и электрификации в сокращении выбросов. в других секторах экономики.
Для Федеральный сенат избран комитет по электрическим транспортным средствам Мы собираемся представить свой окончательный отчет о декабрьском 4, и будем надеяться, что сохраняющаяся важность повышения энергоэффективности на транспорте не была забыта.
Об авторе
Джейк Уайтхед, научный сотрудник, Университет Квинсленда; Робин Смит, адъюнкт-профессор, Университет Квинслендаи Саймон Вашингтон, профессор и руководитель Школы гражданского строительства, Университет Квинсленда
Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.
books_technology
