Et batterielektrisk køretøj i University of Queenslands køretøjsflåde. CC BY-ND
Lav energieffektivitet er allerede et stort problem for benzin- og dieselbiler. Typisk er det kun 20% af det samlede beløb well-to-wheel energi bruges faktisk til at drive disse køretøjer. De øvrige 80% går tabt ved olieekstraktion, raffinering, transport, fordampning og motorvarme. Denne lave energieffektivitet er den primære årsag til, at køretøjer med fossile brændstoffer er emissionskrævende og relativt dyre at køre.
Med dette i tankerne har vi til hensigt at forstå energieffektiviteten for elektriske køretøjer og brintkøretøjer som en del af en nyligt papir offentliggjort i Tidsskrift for luftkvalitet og klimaændringer.
Elektriske køretøjer stables bedst
Baseret på en bred scanning af studier globalt fandt vi, at elektriske batterikøretøjer har betydeligt lavere energitab sammenlignet med andre køretøjsteknologier. Interessant er dog de vel-til-hjulet tab af brintcellekøretøjer viste sig at være næsten lige så høj som køretøjer med fossilt brændstof.
Gennemsnitlige energitab på godt hjul fra forskellige køretøjsteknologiteknologier, der viser typiske værdier og intervaller. Bemærk: disse tal tegner sig for produktion, transport og fremdrift, men indfanger ikke produktionsenergikrav, som i øjeblikket er marginalt højere for køretøjer med elektriske brændsler og brændstofceller sammenlignet med køretøjer med fossile brændstoffer.
Til at begynde med kan denne betydelige effektivitetsforskel virke overraskende i betragtning af den nylige opmærksomhed på brugen af brint til transport.
Mens de fleste brint i dag (og i overskuelig fremtid) er produceret fra fossile brændstoffer, er en nul-emissionsti mulig, hvis vedvarende energi bruges til:
flydende eller komprimere brint til et økonomisk volumen (1 kg brint optager 12 kubikmeter @ standard atmosfærisk tryk; 1 kg brint = groft 100 km køreafstand)
og leverer til sidst brint til et brændselscellekøretøj.
Heri ligger en af de væsentligste udfordringer med at udnytte brint til transport: der er mange flere trin i energikredsløbsprocessen sammenlignet med den enklere, direkte brug af elektricitet i batterielektriske køretøjer.
Hvert trin i processen pådrager sig en energibestandighed og derfor et effektivitetstab. Summen af disse tab forklarer i sidste ende, hvorfor brændstofcellekøretøjer i gennemsnit kræver tre til fire gange mere energi end elektriske batterikøretøjer pr. Rejset kilometer.
Effekter på elektricitetsnettet
Den fremtidige betydning af lav energieffektivitet gøres klarere ved undersøgelse af de potentielle elektricitetsnetpåvirkninger. Hvis Australiens eksisterende 14 millioner lette køretøjer var elektriske, ville de have brug for ca. 37 terawatt-timer (TWh) el pr. År - en stigning på 15% i den nationale elproduktion (omtrent svarende til Australiens nuværende årlige vedvarende produktion).
Men hvis denne samme flåde blev omdannet til at køre på brint, ville den have mere end fire gange el: ca. 157 TWh om året. Dette ville medføre en stigning på 63% i den nationale elproduktion.
En nylig Rapport fra infrastruktur Victoria nåede til en lignende konklusion. Det beregnet, at en fuld overgang til brint i 2046 - for både lette og tunge køretøjer - ville kræve 64 TWh el, svarende til en stigning på 147% i Victorias årlige elforbrug. Batterielektriske køretøjer kræver i mellemtiden cirka en tredjedel af beløbet (22 TWh).
Nogle kan hævde, at energieffektivitet ikke længere vil være vigtig i fremtiden, hvis nogle prognoser antyder, at Australien kan nå 100% vedvarende energi så snart 2030'erne. Selvom det nuværende politiske klima antyder, at dette vil være udfordrende, selv når overgangen finder sted, vil der være konkurrerende krav om vedvarende energi mellem sektorer, idet det understreger den fortsatte betydning af energieffektivitet.
Det skal også erkendes, at højere energibehov svarer til højere energipriser. Selv hvis brint nåede prisparitet med benzin eller diesel i fremtiden, ville elbiler forblive 70-90% billigere at køre på grund af deres højere energieffektivitet. Dette ville spare den gennemsnitlige australske husstand mere end A $ 2,000 om året.
Pragmatisk plan for fremtiden
På trods af de elektriske køretøjers klare energieffektivitetsfordele i forhold til brintbiler, er sandheden, at der ikke er nogen sølvkugle. Begge teknologier står over for forskellige udfordringer med hensyn til infrastruktur, forbrugernes accept, netpåvirkninger, teknologisk modenhed og pålidelighed, og køreafstand (the volumen nødvendigt for tilstrækkeligt brint sammenlignet med batteriets energitetthed for elektriske køretøjer).
Batterielektriske køretøjer er endnu ikke en passende erstatning for hvert køretøj på vores veje. Men baseret på den tilgængelige teknologi i dag, er det tydeligt, at en betydelig del af den nuværende flåde kan overgå til at være batterielektrisk, inklusive mange biler, busserog korttransport lastbiler.
En sådan overgang repræsenterer en fornuftig, robust og omkostningseffektiv tilgang til at levere de betydelige reduktioner af transportemissioner, der kræves inden for de korte tidsrammer, skitseret af Det Mellemstatslige Panel for Klimaforandringer for nylig rapporter om begrænsning af den globale opvarmning til 1.5 ℃, samtidig med at transportomkostningerne reduceres.
Sammen med andre energieffektive teknologier, såsom direkte eksport af vedvarende elektricitet i udlandet, batterielektriske køretøjer vil sikre, at den vedvarende energi, vi genererer i de kommende årtier, bruges til at reducere den største mængde emissioner så hurtigt som muligt.
I mellemtiden bør forskning fortsætte med energieffektive muligheder for langdistance-lastbiler, skibsfart og fly samt den bredere rolle for både brint og elektrificering i reduktion af emissioner på tværs af andre sektorer i økonomien.
Med Det føderale senats udvalg for elektriske køretøjer med henblik på at levere sin endelige rapport den december 4, lad os håbe, at den fortsatte betydning af energieffektivitet i transport ikke er glemt.
Om forfatteren
Jake Whitehead, stipendiat, University of Queensland; Robin Smit, adjungeret professor, University of Queenslandog Simon Washington, professor og leder af skolen for civilingeniør, University of Queensland
Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.
books_technology
