Akku sähköajoneuvo Queenslandin yliopiston ajoneuvokannassa. CC BY-ND
Alhainen energiatehokkuus on jo merkittävä ongelma bensiini- ja dieselkäyttöisissä ajoneuvoissa. Tyypillisesti vain 20% kokonaismäärästä well-to-wheel energiaa käytetään tosiasiallisesti näiden ajoneuvojen virrankulutukseen. Toinen 80% häviää öljynpoiston, jalostamisen, kuljetuksen, haihtumisen ja moottorin lämmön kautta. Tämä alhainen energiatehokkuus on ensisijainen syy siihen, miksi fossiilisia polttoaineita käyttävät ajoneuvot ovat päästöintensiivisiä ja suhteellisen kalliita käyttää.
Tätä silmällä pitäen pyrimme ymmärtämään sähkö- ja vetyajoneuvojen energiatehokkuuden osana a viime paperi julkaistu Ilmanlaatua ja ilmastomuutosta käsittelevä lehti.
Sähköautot pinottuvat parhaiten
Perustuen laajaan tutkimukseen globaalisti, havaitsimme, että akkukäyttöisillä ajoneuvoilla on huomattavasti pienemmät energiahäviöt verrattuna muihin ajoneuvoteknologioihin. Mielenkiintoista on, että vetypolttokennoajoneuvot havaittiin olevan lähes yhtä korkea kuin fossiilisten polttoaineiden ajoneuvot.
Keskimääräiset hyvin pyörästä peräisin olevat energiahäviöt eri ajoneuvojen voimansiirtotekniikoista, jotka osoittavat tyypilliset arvot ja alueet. Huomaa: Nämä luvut vastaavat tuotantoa, kuljetusta ja käyttövoimaa, mutta eivät sisällä valmistusenergian tarvetta, joka on tällä hetkellä hiukan korkeampi sähkö- ja vetypolttokennoajoneuvoissa kuin fossiilisia polttoaineita käyttävissä ajoneuvoissa.
Aluksi tämä merkittävä tehokkuusero voi vaikuttaa yllättävalta, kun otetaan huomioon äskettäin kiinnitetty huomiota vedyn käyttöön liikenteessä.
Vaikka suurin osa vetystä tänään (ja lähitulevaisuudessa) on tuotettu fossiiliset polttoaineet, nollapäästöväylä on mahdollinen, jos uusiutuvaa energiaa käytetään:
nesteyttää tai puristaa vety taloudelliseen tilavuuteen (1 kg vetyä kuluttaa 12 kuutiometriä @ normaalia ilmanpainetta; 1 kg vetyä = suunnilleen 100 km ajomatka)
ja lopulta toimittaa vety polttokennoajoneuvoon.
Tässä on yksi merkittävistä haasteista vedyn valjastamiseksi liikenteeseen: energian elinkaariprosessissa on paljon enemmän vaiheita verrattuna yksinkertaisempaan, suoraan sähkön käyttöön akkukäyttöisissä ajoneuvoissa.
Jokaiselle prosessin vaiheelle aiheutuu energiarangaistus, ja siten tehokkuuden menetys. Näiden häviöiden summa selittää lopulta, miksi vetypolttokennoajoneuvot tarvitsevat keskimäärin kolme-neljä kertaa enemmän energiaa kuin akkukäyttöiset ajoneuvot ajettua kilometriä kohden.
Sähköverkon vaikutukset
Matalan energiatehokkuuden tulevaisuuden merkitys selkiytetään tutkittaessa sähköverkon mahdollisia vaikutuksia. Jos Australian nykyiset 14 miljoonat kevyet ajoneuvot olisivat sähköisiä, tarvitsisivat noin 37 terawattituntia (TWh) sähköä vuodessa - 15%: n lisäys kansallisessa sähköntuotannossa (suunnilleen vastaa Australian nykyistä uusiutuvaa tuotantoa vuodessa).
Mutta jos sama laivasto muunnettaisiin vetykäyttöön, se tarvitsisi enemmän kuin neljä kertaa sähköä: karkeasti 157 TWh vuodessa. Tämä merkitsisi kansallisessa sähköntuotannossa 63%: n lisäystä.
Viime Infrastruktuuri Victoria -raportti pääsi samanlaiseen johtopäätökseen. Se laski, että täydellinen siirtyminen 2046: n vedyyn - sekä kevyissä että raskaissa ajoneuvoissa - vaatisi 64 TWh sähköä, mikä vastaa 147%: n lisäystä Victorian vuotuisessa sähkönkulutuksessa. Sitä vastoin akkukäyttöiset ajoneuvot vaativat noin kolmanneksen määrästä (22 TWh).
Jotkut saattavat väittää, että energiatehokkuus ei ole enää tärkeä tulevaisuudessa, koska joidenkin ennusteiden mukaan Australia voisi saavuttaa 100% uusiutuvaa energiaa heti, kun 2030. Vaikka nykyinen poliittinen ilmapiiri osoittaa tämän olevan haastava, vaikka siirtymävaihe tapahtuu, uusiutuvien energialähteiden kysyntä alojen välillä on kilpailevaa, korostaen energiatehokkuuden jatkuvaa merkitystä.
Olisi myös tunnustettava, että korkeammat energiantarpeet johtavat energian hintojen nousuun. Vaikka vety saavuttaisi hintapariteetin bensiinin tai dieselin kanssa tulevaisuudessa, sähköajoneuvot pysyisivät 70-90% halvemmalla ajettavana, koska niiden energiatehokkuus on korkea. Tämä säästäisi australialaisen keskimääräisen kotitalouden yli $ 2,000 vuodessa.
Käytännöllinen tulevaisuudensuunnitelma
Huolimatta sähköajoneuvojen selkeistä energiatehokkuusetuista vetyajoneuvoihin verrattuna, totta on, ettei hopeamuotoa ole. Molemmilla tekniikoilla on erilaisia haasteita infrastruktuurin, kuluttajien hyväksynnän, verkkovaikutusten, teknologian kypsyys ja luotettavuus, ja ajomatka ( riittävästi vetyä tarvittava tilavuus verrattuna sähköajoneuvojen akkujen energian tiheyteen).
Akkuilla käytettävät sähköajoneuvot eivät vielä ole sopivia korvaavia jokaisille teillämme oleville ajoneuvoille. Mutta tänään saatavilla olevan tekniikan perusteella on selvää, että huomattava osa nykyisestä laivastosta voisi siirtyä paristojen sähköksi, mukaan lukien monet autot, los autobuses,enja lyhyen matkan kuorma-autot.
Tällainen siirtyminen edustaa järkevää, vankkaa ja kustannustehokasta lähestymistapaa saavuttamaan merkittävät liikenteen päästövähennykset lyhyessä ajassa, jonka hallitustenvälinen ilmastomuutosta käsittelevä paneeli on äskettäin esittänyt. raportti ilmaston lämpenemisen hillitsemisestä 1.5 ℃: lle, mutta samalla vähentää kuljetuskustannuksia.
Yhdessä muiden energiatehokkaiden tekniikoiden, kuten uusiutuvan sähkön suora vienti ulkomaille, akkukäyttöiset sähköautot varmistavat, että tulevina vuosikymmeninä tuottamamme uusiutuva energia käytetään vähentämään suurimpia päästöjä mahdollisimman nopeasti.
Samaan aikaan tutkimusta olisi jatkettava kaukokulkevien kuorma-autojen, laiva- ja lentokoneiden energiatehokkaita vaihtoehtoja sekä sekä vedyn että sähköistyön laajempaa roolia päästöjen vähentämisessä. kaikilla muilla talouden aloilla.
Kanssa Liittovaltion senaatin sähköajoneuvojen erityiskomitea Odotamme, että energiatehokkuuden jatkuvaa merkitystä liikenteessä ei ole unohdettu, koska se aikoo antaa loppuraporttinsa joulukuussa 4.
Author
Jake Whitehead, tutkija, Queenslandin yliopisto; Robin Smit, dosentti, Queenslandin yliopistoja Simon Washington, professori ja rakennuskoulun johtaja, Queenslandin yliopisto
Tämä artikkeli julkaistaan uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.
books_technology
