Samfunn vil være bedre å investere i elektriske kjøretøy som kjører på batterier i stedet for brenselceller. Grunnen? Hydrogen tilbyr noen ekstra energibesparelser i tillegg til ren transport.

For en ny studie, sammenlignet forskerne de to typer bilene i en hypotetisk fremtid hvor kostnaden for elektriske biler er rimeligere.

"Vi så på hvordan storskala adopsjon av elektriske kjøretøy ville påvirke total energiforbruk i et samfunn, både for bygninger og transport," sier forfatteren Markus Felgenhauer, doktorgradskandidat ved Munchens tekniske universitet (TUM) og tidligere besøk Lærer ved Stanford University Global Climate and Energy Project (GCEP).

"Vi fant at det å investere i elektriske batterikjøretøyer er et mer økonomisk valg for å redusere utslipp av karbondioksid, hovedsakelig på grunn av lavere kostnader og betydelig høyere energieffektivitet."

To 'smaker'

"Studier som disse er nødvendige for å identifisere de laveste kostnadene og mest effektive veier til dyp decarbonisering av det globale energisystemet," legger studiekonsulent Sally Benson, professor i energistyringsteknologi ved Stanford og direktør for GCEP.

Elektriske kjøretøyer kommer i to smaker: Plugg-in biler med oppladbare batterier, og brenselcelle kjøretøyer som konverterer hydrogengass til ren elektrisitet.

I motsetning til bensindrevne biler gir batterier og brenselcellebiler null kulstof når de kjøres. Men bruk av dem i stor skala vil kreve en kostbar ny infrastruktur for å lade batterier eller levere hydrogenbrensel.

Hvilket reduserer totale utslipp til laveste pris?

Et nøkkelspørsmål for beslutningstakere er, hvilken transportteknologi kutter de totale utslippene til de laveste kostnadsbatterier eller brenselceller? Utover transport, kan hydrogenteknologi også gi ren energi til oppvarming og belysning av bygninger, som noen undersøkelser antyder?

Den nye studien, publisert i tidsskriftet Energi, er den første som adresserer begge spørsmålene.

Forskerne fokuserte på California, en leder innen elektrisk kjøretøy transport. Landsomfattende, batteriet elektriske biler vokser i popularitet. Men bare noen få produsenter har begynt å tilby brenselcellebiler. For å oppmuntre til bredere adopsjon har staten tildelt mer enn $ 92 millioner for et nettverk av 50-hydrogenstasjonstanker av 2017.

Foreløpig er ingen energikilde helt utslippsfri. Noen lader batteriet sine elektriske biler ved å plugge inn i kraftnettet, noe som gir strøm generert i stor grad fra karbonemitterende fossile brensler.

På samme måte er det mest hydrogenbrensel avledet fra naturgass gjennom en industriell prosess som avgir karbondioksid som et biprodukt. En alternativ enhet, kalt en elektrolyser, bruker solenergi som genererer elektrisitet til å splitte vann inn i rent hydrogen og oksygen, men teknikken er veldig energiintensiv og kostbar.

Scenariene

I studien skapte forskerne fremtidige scenarier for byen Los Altos Hills, et fellesskap av om 8,000-beboere i Santa Clara County.

"Los Altos Hills utmerker seg av en uvanlig høy solenergiproduksjonskapasitet i fylket med den høyeste andel elektriske kjøretøyer i staten, sier Felgenhauer.

Scenariene fokuserte på 10 til 20 år i fremtiden, når batteri- og brenselcellekjøretøy forventes å bli mye mer brukt, og når solenergi og elektrolyserer er konkurransedyktige med elnettet.

Et scenario for året 2035 antok at elektriske kjøretøy ville utgjøre 38 prosent av byens kjøretøyflåte. Det antok også at brenselcellekjøretøy ville bli drevet av lokalt produsert hydrogen laget med den billigste tilgjengelige elektrisiteten, det være seg solenergi generert eller oppnådd fra nettet.

Data om Los Altos Hills ble matet til en beregningsmodell utviklet av studieforfatter Thomas Hamacher, professor i elektro- og datateknikk ved TUM.

"Vi ga data om hvor mye energi Los Altos Hills trenger hele dagen, så vel som økonomiske data på bekostning av bygging av nye energiinfrastrukturer, sier studiekonsulent Matthew Pellow, en tidligere GCEP-postdoktor ved nå Electric Power Research Institute . "Vi inkluderte kostnadene ved å lage solcellepaneler, elektrolyser, batterier og alt annet. Da fortalte vi modellen, gitt vårt scenario for 2035, fortell oss den mest økonomiske måten å møte den totale energibehovet til samfunnet. "

For å sammenligne hvert scenariums kostnader til sine klimapenger, beregnte forskerne også utslippene av karbondioksid i hvert tilfelle.

De vurderte også de potensielle fordelene ved å bruke hydrogeninfrastrukturen til å lagre ren energi for bruk på forespørsel. I løpet av sommertid kan elektrolyserne produsere hydrogen fra overskudd av solenergi som ellers ville gå til spill. At hydrogen kan lagres og omdannes til fornybar elektrisitet, eller brukes som et rent alternativ til naturgass til varme og lyse bygninger.

Tøm resultatene

Resultatene var endelige.

"Når det gjelder generelle kostnader, fant vi ut at batteridrevne kjøretøyer er bedre enn brenselcellekjøretøy for å redusere utslipp," sier Felgenhauer. "Analysen viste at for å være kostnadseffektiv, ville brenselcellebiler måtte bli priset mye lavere enn batterikjøretøy.

"Brenselcellekjøretøy er imidlertid sannsynligvis betydelig dyrere enn batterikjøretøyer i overskuelig fremtid. En annen antatt nytte av hydrogenoppbevaring av overskuddsenergi-gjorde heller ikke i vår analyse heller. Vi fant at i 2035 ville bare en liten mengde solvannlagring brukes til oppvarming og belysning av bygninger. "

Mens studien fokuserte på en Bay Area byen, er resultatene relevante for mange soverom samfunn med rikelig sollys over California, forfatterne skriver. De håper å analysere større nettverk av lokalsamfunn i fremtidige studier og undersøke andre faktorer som kan påvirke forbrukernes valg når de bestemmer seg for å kjøpe et batteri eller en brenselcellebil.

"Vårt mål er å levere objektiv, datadriven analyse for å informere politimenn i California og andre steder om hvilken teknikkbane som sannsynligvis vil være mer kostnadseffektiv i kampen mot klimaendringer, sier Pellow.

BMW Group og Stanford GCEP finansierte arbeidet.

kilde: Stanford University

Relaterte bøker

at InnerSelf Market og Amazon