Et batterielektrisk kjøretøy i University of Queenslands bilpark. CC BY-ND
Lav energieffektivitet er allerede et stort problem for bensin- og dieselbiler. Vanligvis er det bare 20% av totalen brønn-til-hjul energi brukes faktisk til å drive disse kjøretøyene. De andre 80% går tapt gjennom oljeekstraksjon, raffinering, transport, fordamping og motorvarme. Denne lave energieffektiviteten er den viktigste grunnen til at kjøretøyer med fossile brensler er utslippskrevende og relativt dyre å kjøre.
Med dette i bakhodet, tar vi sikte på å forstå energieffektiviteten til elektriske og hydrogenbiler som en del av a nyere artikkel publisert i Luftkvalitet og klimaendringsjournal.
Elektriske kjøretøyer stabler best
Basert på en omfattende skanning av studier globalt, fant vi ut at elektriske batterikjøretøyer har betydelig lavere energitap sammenlignet med andre bilteknologier. Interessant er imidlertid vel-til-hjul tap av kjøretøyer med hydrogenbrenselceller ble funnet å være nesten like høye som kjøretøyer med fossilt brensel.
Gjennomsnittlige tap på hjul til energi fra forskjellige kjøretøysteknologier for kjøretøy, som viser typiske verdier og rekkevidden. Merk: disse tallene står for produksjon, transport og fremdrift, men fanger ikke frem produksjonsenergikrav, som i dag er marginalt høyere for elektriske kjøretøyer og brenselcellebiler sammenlignet med kjøretøyer med fossile brensler.
Til å begynne med kan denne betydningsfulle effektivitetsforskjellen virke overraskende, gitt den nylige oppmerksomheten rundt bruk av hydrogen til transport.
Mens mest hydrogen i dag (og i overskuelig fremtid) er produsert fra fossilt brensel, er en nullutslippsvei mulig hvis fornybar energi brukes til å:
væske eller komprimerer hydrogenet til et økonomisk volum (1 kg hydrogen tar opp 12 kubikkmeter @ standard atmosfæretrykk; 1 kg hydrogen = omtrent 100 km Driving Range)
og til slutt levere hydrogen til et brenselcellekjøretøy.
Her ligger en av de store utfordringene med å utnytte hydrogen for transport: det er mange flere trinn i livssyklusen for energi, sammenlignet med den enklere, direkte bruken av elektrisitet i batterielektriske kjøretøyer.
Hvert trinn i prosessen pådrar seg en energitrafikk, og derfor et effektivitetstap. Summen av disse tapene forklarer til slutt hvorfor brenselcellekjøretøyer i gjennomsnitt i gjennomsnitt krever tre til fire ganger mer energi enn elektriske batteribiler per kjørt kilometer.
Effekter på strømnettet
Den fremtidige betydningen av lav energieffektivitet blir tydeligere ved undersøkelse av potensielle elektrisitetsnettpåvirkninger. Hvis Australias eksisterende 14 millioner lette kjøretøyer var elektriske, ville de trenge omtrent 37 terawatt-timer (TWh) strøm per år - en økning på 15% i nasjonal strømproduksjon (omtrent tilsvarer Australias eksisterende årlige fornybare produksjon).
Men hvis den samme flåten ble omgjort til å kjøre på hydrogen, ville den trenge mer enn fire ganger strømmen: omtrent 157 TWh i året. Dette vil medføre en økning på nasjonal kraftproduksjon på 63%.
En fersk Infrastruktur Victoria-rapporten nådd en lignende konklusjon. Den beregnet at en full overgang til hydrogen i 2046 - for både lette og tunge kjøretøyer - ville kreve 64 TWh strøm, tilsvarende en økning på 147% i Victorias årlige strømforbruk. Batterielektriske kjøretøyer krever i mellomtiden omtrent en tredjedel av beløpet (22 TWh).
Noen vil kanskje hevde at energieffektivitet ikke lenger vil være viktig i fremtiden gitt noen prognoser som antyder at Australia kan nå 100% fornybar energi så snart 2030. Selv om det nåværende politiske klima antyder at dette vil være utfordrende, selv når overgangen skjer, vil det være konkurrerende krav om fornybar energi mellom sektorene, og understreker den fortsatte betydningen av energieffektivitet.
Det bør også anerkjennes at høyere energibehov tilsvarer høyere energipriser. Selv om hydrogen i fremtiden nådde prisparitet med bensin eller diesel, ville elektriske kjøretøy forbli 70-90% billigere å kjøre, på grunn av deres høyere energieffektivitet. Dette vil redde den gjennomsnittlige australske husholdningen mer enn A $ 2,000 per år.
Pragmatisk plan for fremtiden
Til tross for de klare energieffektivitetsfordelene til elbiler i forhold til hydrogenbiler, er sannheten at det ikke er noen sølvkule. Begge teknologiene står overfor forskjellige utfordringer når det gjelder infrastruktur, forbrukernes aksept, nettpåvirkning, teknologi modenhet og pålitelighet, og driving range (the volum som trengs for tilstrekkelig hydrogen sammenlignet med batteriets energitetthet for elektriske kjøretøyer).
Batterielektriske kjøretøyer er ennå ikke en passende erstatning for hvert kjøretøy på våre veier. Men basert på teknologien som er tilgjengelig i dag, er det klart at en betydelig del av den nåværende flåten kan overgå til å være batterielektrisk, inkludert mange biler, busserog kortdistansebiler.
En slik overgang representerer en fornuftig, robust og kostnadseffektiv tilnærming for å levere de betydelige transportutslippsreduksjonene som kreves innen de korte tidsrammer som er skissert av Intergo Governmental Panel on Climate Change's recent rapporter om begrensning av global oppvarming til 1.5 ℃, samtidig som transportkostnadene reduseres.
Sammen med andre energieffektive teknologier, for eksempel direkte eksport av fornybar elektrisitet utenlands, batterielektriske kjøretøy vil sikre at den fornybare energien vi genererer de kommende tiårene brukes til å redusere den største mengden utslipp, så raskt som mulig.
I mellomtiden bør forskningen fortsette om energieffektive alternativer for langdistanse lastebiler, skipsfart og fly, samt den bredere rollen for både hydrogen og elektrifisering i å redusere utslipp på tvers av andre sektorer i økonomien.
Med Federal Senats Select Committee on Electric Vehicles satt til å levere sin endelige rapport den desember 4, la oss håpe den fortsatt viktigheten av energieffektivitet i transport ikke er glemt.
Om forfatteren
Jake Whitehead, stipendiat, Universitetet i Queensland; Robin Smit, adjunkt, Universitetet i Queensland, og Simon Washington, professor og leder for School of Civil Engineering, Universitetet i Queensland
Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.
books_technology
