'N Batterye elektriese voertuig in die voertuigvloot van die Universiteit van Queensland. CC BY-ND
Lae energie-doeltreffendheid is reeds 'n groot probleem vir petrol- en dieselvoertuie. Tipies is dit slegs 20% van die totaal welgestelde wiel energie word eintlik gebruik om hierdie voertuie aan te voer. Die ander 80% gaan verlore deur olie-onttrekking, verfyning, vervoer, verdamping en enjinhitte. Hierdie lae energiedoeltreffendheid is die primêre rede waarom voertuie met fossielbrandstowwe uitstootintensief is en redelik duur is om te bestuur.
Met die oog hierop wil ons die energie-doeltreffendheid van elektriese en waterstofvoertuie as deel van a verstaan onlangse papier gepubliseer in die Tydskrif vir luggehalte en klimaatsverandering.
Elektriese voertuie stap die beste op
Op grond van 'n wye skandering van studies wêreldwyd, het ons gevind dat elektriese batterye met aansienlike laer energieverliese in vergelyking met ander voertuie tegnologie is. Interessant genoeg is die verlies van waterstofbrandstofselvoertuie Daar is gevind dat hulle byna net so hoog is soos voertuie met fossielbrandstowwe.
Gemiddelde energie-verlies aan wiel-tot-wiel as gevolg van verskillende tegnologieë vir die aandryf van voertuie, met tipiese waardes en reekse. Opmerking: hierdie syfers is verantwoordelik vir produksie, vervoer en aandrywing, maar bevat nie die vervaardigingsenergievereistes nie, wat tans effens hoër is vir elektriese en waterstofbrandstofselvoertuie in vergelyking met voertuie met fossielbrandstowwe.
Aanvanklik kan hierdie beduidende effektiwiteitsverskil verrassend lyk, gesien die onlangse aandag aan die gebruik van waterstof vir vervoer.
Terwyl die meeste waterstof vandag (en vir die afsienbare toekoms) is vervaardig uit fossiel brandstowwe, is 'n nul-uitstootroete moontlik as hernubare energie gebruik word om:
die waterstof tot 'n ekonomiese volume vloeibaar maak of saamdruk (1 kg waterstof neem 12 kubieke meter op @ standaard atmosferiese druk; 1 kg waterstof = ongeveer 100 km rybaan)
en uiteindelik waterstof aan 'n brandstofselvoertuig aflewer.
Hierin lê een van die belangrikste uitdagings om waterstof vir vervoer te benut: daar is baie meer stappe in die energielewensiklusproses, in vergelyking met die eenvoudiger, direkte gebruik van elektrisiteit in batterye elektriese voertuie.
Elke stap in die proses lei tot 'n energie-boete, en dus 'n verlies aan doeltreffendheid. Die somtotaal van hierdie verliese verklaar uiteindelik waarom voertuie waterstofbrandstofsel gemiddeld drie tot vier keer meer energie nodig het as die elektriese voertuie per battery.
Impak op elektrisiteitsnetwerk
Die toekomstige betekenis van lae energie-doeltreffendheid word duideliker gemaak na die moontlike impak van die elektrisiteitsnetwerk. As Australië se bestaande 14 miljoen ligte voertuie elektries was, sou hulle ongeveer 37 terawatt-uur (TWh) elektrisiteit per jaar nodig hê - 'n toename van 15% in die nasionale kragopwekking (ongeveer gelykstaande aan die huidige jaarlikse hernubare opwekking van Australië).
Maar as dieselfde vloot omgeskakel word om waterstof te gebruik, sal dit meer as vier keer die elektrisiteit benodig: ongeveer 157 TWh per jaar. Dit sal 'n toename van 63% in die nasionale kragopwekking behels.
In 'n onlangse Victoria-verslag oor infrastruktuur tot 'n soortgelyke gevolgtrekking gekom. Dit bereken dat 'n volledige oorgang na waterstof in 2046 - vir beide ligte as swaar voertuie - 64 TWh elektrisiteit sou benodig, wat gelykstaande is aan 'n toename van 147% in Victoria se jaarlikse elektrisiteitsverbruik. Batterye vir elektriese voertuie benodig ongeveer 'n derde van die bedrag (22 TWh).
Sommige mense argumenteer dat energie-doeltreffendheid nie meer in die toekoms belangrik sal wees nie, aangesien sommige voorspellings daarop dui dat Australië kan bereik 100% hernubare energie sodra die 2030's. Alhoewel die huidige politieke klimaat suggereer dat dit uitdagend sal wees, selfs as die oorgang plaasvind, sal daar mededingende eise bestaan tussen hernieubare energie tussen sektore, met die klem op die voortdurende belang van energie-doeltreffendheid.
Daar moet ook erken word dat hoër energiebehoeftes neerkom op hoër energiepryse. Selfs as waterstof in die toekoms pryspariteit met petrol of diesel bereik, sal elektriese voertuie 70-90% goedkoper wees om te bestuur vanweë hul hoër energiedoeltreffendheid. Dit sou die gemiddelde Australiese huishouding red meer as A $ 2,000 per jaar.
Pragmatiese plan vir die toekoms
Ondanks die duidelike voordele van energie-effektiwiteit van elektriese voertuie bo waterstofvoertuie, is die waarheid dat daar geen silwerkoeël is nie. Albei tegnologieë het verskillende uitdagings ten opsigte van infrastruktuur, verbruikersaanvaarding, netto impak, tegnologie volwassenheid en betroubaarheid, en rybaan (die volume benodig vir voldoende waterstof in vergelyking met die battery-digtheid vir elektriese voertuie).
Battery-elektriese voertuie is nog nie 'n geskikte vervanging vir elke voertuig op ons paaie nie. Maar gebaseer op die beskikbare tegnologie vandag, is dit duidelik dat 'n beduidende deel van die huidige vloot oorskakel na 'n elektriese battery, insluitend baie motors, busse, en vragmotors vir kort afstand.
So 'n oorgang verteenwoordig 'n verstandige, robuuste en kostedoeltreffende benadering om die aansienlike vermindering van vervoer-emissies te lewer binne die kort tydraamwerke wat deur die onlangse onlangse intergouvernementele paneel oor klimaatsverandering uiteengesit is verslag oor die beperking van aardverwarming tot 1.5 ℃, terwyl dit ook vervoerkoste verlaag.
Saam met ander energiedoeltreffende tegnologieë, soos die direkte uitvoer van hernubare elektrisiteit oorsee, sal elektriese voertuie batterye verseker dat die hernubare energie wat ons in die komende dekades opwek, gebruik word om die grootste hoeveelheid emissies so vinnig as moontlik te verminder.
Intussen moet daar voortgegaan word met die ondersoek na energie-doeltreffende opsies vir langafstandvragmotors, skeepvaartuie en vliegtuie, sowel as die breër rol vir waterstof en elektrifisering in die vermindering van emissies in ander sektore van die ekonomie.
Met die Federale senaat gekies komitee vir elektriese voertuie laat sy finale verslag op Desember 4 lewer, laat ons hoop dat die voortgesette belangrikheid van energie-doeltreffendheid in vervoer nie vergeet is nie.
Oor Die Skrywer
Jake Whitehead, navorsingsgenoot, Die Universiteit van Queensland; Robin Smit, adjunk-professor, Die Universiteit van Queenslanden Simon Washington, professor en hoof van die skool vir siviele ingenieurswese, Die Universiteit van Queensland
Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons lisensie. Lees die oorspronklike artikel.
books_technology
