Kenderaan elektrik bateri di armada kenderaan University of Queensland. CC BY-ND
Kecekapan tenaga yang rendah sudah menjadi masalah utama bagi kenderaan petrol dan diesel. Biasanya, hanya 20% daripada keseluruhan baik untuk roda tenaga sebenarnya digunakan untuk menggerakkan kenderaan ini. % 80 yang lain hilang melalui pengekstraksi minyak, penghalusan, pengangkutan, penyejatan, dan haba enjin. Kecekapan tenaga yang rendah ini adalah sebab utama mengapa kenderaan bahan api fosil berintensifkan pelepasan, dan agak mahal untuk dijalankan.
Dengan ini, kami berhasrat untuk memahami kecekapan tenaga kenderaan elektrik dan hidrogen sebagai sebahagian daripada kertas baru-baru ini yang disiarkan dalam Jurnal Kualiti Udara dan Perubahan Iklim.
Kenderaan elektrik menyusun terbaik
Berdasarkan imbasan luas kajian di seluruh dunia, kami mendapati bahawa kenderaan elektrik bateri telah menurunkan kerugian tenaga berbanding dengan teknologi kenderaan lain. Walau bagaimanapun, dengan menariknya, kerugian yang baik untuk roda kenderaan sel bahan api hidrogen didapati hampir setinggi kenderaan bahan api fosil.
Purata kerugian tenaga roda kenderaan dari pelbagai teknologi memandu kenderaan, yang menunjukkan nilai dan julat yang tipikal. Nota: angka ini menyumbang pengeluaran, pengangkutan dan penggerak, tetapi tidak menangkap keperluan tenaga pembuatan, yang pada masa ini lebih tinggi sedikit untuk kenderaan sel bahan bakar hidrogen dan elektrik berbanding dengan kenderaan bahan api fosil.
Pada mulanya, perbezaan kecekapan yang ketara ini mungkin kelihatan mengejutkan, memandangkan perhatian baru-baru ini mengenai penggunaan hidrogen untuk pengangkutan.
Walaupun kebanyakan hidrogen hari ini (dan untuk masa depan yang dijangka) dihasilkan daripada bahan api fosil, laluan pelepasan sifar adalah mungkin jika tenaga boleh diperbaharui digunakan untuk:
cair atau kompres hidrogen kepada jumlah ekonomi (1 kg hidrogen mengambil 12 meter padu @ tekanan atmosfera standard; 1 kg hidrogen = kira-kira jarak memandu 100 km)
dan akhirnya menghantar hidrogen ke kenderaan sel bahan api.
Di sini terdapat salah satu cabaran penting dalam memanfaatkan hidrogen untuk pengangkutan: terdapat lebih banyak lagi langkah dalam proses kitaran hayat tenaga, berbanding dengan penggunaan langsung elektrik secara langsung dalam kenderaan elektrik bateri.
Setiap langkah dalam proses menanggung penalti tenaga, dan dengan itu kehilangan kecekapan. Jumlah kerugian ini akhirnya menjelaskan mengapa kenderaan sel bahan api hidrogen, secara purata, memerlukan tiga hingga empat kali lebih banyak tenaga daripada kenderaan elektrik bateri, setiap kilometer yang dilalui.
Impak grid elektrik
Kepentingan masa depan kecekapan tenaga yang rendah dibuat lebih jelas apabila pemeriksaan kesan grid elektrik yang berpotensi. Jika kenderaan ringan 14 yang sedia ada di Australia adalah elektrik, mereka akan memerlukan tenaga elektrik 37 (TWh) setiap tahun - kenaikan 15% dalam penjanaan elektrik kebangsaan (kira-kira bersamaan dengan generasi pembaharuan tahunan yang ada di Australia).
Tetapi sekiranya armada yang sama ditukar untuk dijalankan di hidrogen, ia memerlukan lebih daripada empat kali elektrik: kira-kira 157 TWh setahun. Ini akan melibatkan peningkatan% 63 dalam penjanaan elektrik kebangsaan.
Baru-baru ini Laporan Infrastruktur Victoria mencapai kesimpulan yang sama. Ia mengira bahawa peralihan sepenuhnya kepada hidrogen di 2046 - untuk kedua-dua kenderaan ringan dan berat - memerlukan 64 TWh elektrik, bersamaan dengan kenaikan 147% dalam penggunaan elektrik tahunan Victoria. Sementara itu, kenderaan elektrik bateri memerlukan kira-kira sepertiga jumlahnya (22 TWh).
Sesetengah mungkin berhujah bahawa kecekapan tenaga tidak akan menjadi penting lagi pada masa depan memandangkan beberapa ramalan menunjukkan Australia boleh mencapai Tenaga boleh diperbaharui 100 sebaik sahaja 2030s. Walaupun iklim politik sekarang mencadangkan ini akan mencabar, walaupun peralihan itu berlaku, akan ada permintaan bersaing untuk tenaga boleh diperbaharui antara sektor, menekankan kepentingan berterusan kecekapan tenaga.
Ia juga harus diakui bahawa keperluan tenaga yang lebih tinggi diterjemahkan kepada harga tenaga yang lebih tinggi. Walaupun hidrogen mencapai harga pariti dengan petrol atau diesel pada masa akan datang, kenderaan elektrik akan kekal lebih murah 70-90%, kerana kecekapan tenaga yang lebih tinggi. Ini akan menyelamatkan rumah tangga rata-rata Australia lebih daripada A $ 2,000 setahun.
Pelan pragmatik untuk masa depan
Walaupun kelebihan kecekapan tenaga jelas kenderaan elektrik ke atas kenderaan hidrogen, kebenarannya tidak ada peluru perak. Kedua-dua teknologi menghadapi pelbagai cabaran dari segi infrastruktur, penerimaan pengguna, kesan grid, kematangan teknologi dan kebolehpercayaan, dan jarak memandu (the jumlah yang diperlukan untuk hidrogen yang mencukupi berbanding dengan kepadatan tenaga bateri untuk kenderaan elektrik).
Kenderaan elektrik bateri belum menjadi pengganti yang sesuai untuk setiap kenderaan di jalan raya kami. Tetapi berdasarkan teknologi yang ada pada hari ini, adalah jelas bahawa sebahagian besar armada semasa boleh beralih menjadi elektrik bateri, termasuk banyak kereta, bas, dan trak jarak jauh.
Peralihan sedemikian mewakili pendekatan yang bijak, mantap dan cekap untuk menyampaikan pengurangan pelepasan pengangkutan yang penting yang diperlukan dalam tempoh masa yang singkat yang digariskan oleh Panel Antara Kerajaan mengenai Perubahan Iklim baru-baru ini. melaporkan mengenai pemanasan global terhadap 1.5 ℃, sementara juga mengurangkan kos pengangkutan.
Bersama dengan teknologi lain yang cekap tenaga, seperti eksport langsung elektrik boleh diperbaharui di luar negara, kenderaan elektrik bateri akan memastikan tenaga yang boleh diperbaharui yang dihasilkan dalam dekad yang akan datang digunakan untuk mengurangkan jumlah pelepasan terbesar, secepat mungkin.
Sementara itu, penyelidikan harus diteruskan ke pilihan tenaga yang cekap untuk trak jarak jauh, perkapalan dan pesawat, serta peranan yang lebih luas untuk hidrogen dan elektrifikasi dalam mengurangkan pelepasan merentasi sektor ekonomi lain.
Dengan Jawatankuasa Pilihan Senat Persekutuan mengenai Kenderaan Elektrik ditetapkan untuk menyampaikan laporan akhirnya pada Disember 4, mari kita berharap kepentingan kecekapan tenaga dalam pengangkutan belum dilupakan.
Tentang Pengarang
Jake Whitehead, Felo Penyelidik, Universiti Queensland; Robin Smit, profesor Adjunct, Universiti Queensland, dan Simon Washington, Profesor dan Ketua Pengajian Kejuruteraan Awam, Universiti Queensland
Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.
books_technology
