Care mașină electrică este mai ecologică bateria sau celula de combustibil?

Comunitățile ar fi mai bine să investească în vehicule electrice care funcționează cu baterii în loc de pile cu combustibil cu hidrogen. Motivul? Hidrogenul oferă puține beneficii energetice suplimentare în afară de transportul curat.

Pentru un nou studiu, cercetătorii au comparat cele două tipuri de mașini într-un viitor ipotetic în care costul vehiculelor electrice este mai accesibil.

„Ne-am uitat la modul în care adoptarea pe scară largă a vehiculelor electrice ar afecta consumul total de energie într-o comunitate, atât pentru clădiri, cât și pentru transporturi”, spune autorul principal Markus Felgenhauer, candidat la doctorat la Universitatea Tehnică din München (UTM) și fostul vizitator cărturar la Universitatea Stanford, Global Climate and Energy Project (GCEP).

„Am constatat că investiția în vehicule cu baterii electrice este o alegere mai economică pentru reducerea emisiilor de dioxid de carbon, în primul rând datorită costurilor mai mici și a eficienței energetice semnificativ mai mari.”

Două „arome”

„Sunt necesare astfel de studii pentru a identifica cele mai mici costuri și cele mai eficiente căi de decarbonizare profundă a sistemului energetic global”, adaugă coautorul studiului, Sally Benson, profesor de inginerie a resurselor energetice la Stanford și director al GCEP.

Vehiculele electrice au două variante: mașini plug-in cu baterii reîncărcabile și vehicule cu celule de combustibil care transformă hidrogenul gazos în electricitate curată.


innerself abonare grafică


Spre deosebire de autoturismele pe benzină, vehiculele cu baterie și celule de combustibil emit zero carbon atunci când sunt conduse. Dar implementarea lor la scară necesită o nouă infrastructură costisitoare pentru încărcarea bateriilor sau livrarea combustibilului cu hidrogen.

Care reduce emisiile totale la cel mai mic cost?

O întrebare cheie pentru factorii de decizie politică este: ce tehnologie de transport reduce emisiile totale la cel mai mic cost - bateriile sau pilele de combustibil? Dincolo de transport, tehnologia hidrogenului ar putea furniza și energie curată pentru încălzirea și iluminatul clădirilor, așa cum sugerează unele cercetări?

Noul studiu, publicat în jurnal Energie, este primul care abordează ambele întrebări.

Cercetătorii s-au concentrat pe California, un lider în transportul vehiculelor electrice. La nivel național, mașinile electrice cu baterii cresc în popularitate. Dar doar câțiva producători au început să ofere vehicule cu celule de combustibil. Pentru a încuraja adoptarea mai largă, statul a acordat mai mult de 92 de milioane de dolari pentru o rețea de 50 de stații de alimentare cu hidrogen până în 2017.

În prezent, nici o sursă de energie nu este în totalitate lipsită de emisii. Unii oameni își încarcă bateria mașini electrice prin conectarea la rețeaua electrică, care furnizează electricitate generată în mare parte din combustibili fosili care emit carbon.

La fel, majoritatea combustibilului cu hidrogen este derivat din gazele naturale printr-un proces industrial care emite dioxid de carbon ca produs secundar. Un dispozitiv alternativ, numit electrolizator, folosește electricitate generată de energie solară pentru a împărți apa în hidrogen și oxigen curat, dar tehnica este foarte consumatoare de energie și costisitoare.

Scenariile

În cadrul studiului, cercetătorii au creat scenarii viitoare pentru orașul Los Altos Hills, o comunitate de aproximativ 8,000 de locuitori din județul Santa Clara.

"Los Altos Hills se distinge printr-o capacitate neobișnuit de mare de generare a energiei solare în județ, cu cea mai mare pondere de vehicule electrice din stat", spune Felgenhauer.

Scenariile s-au concentrat pe 10 până la 20 de ani în viitor, când se așteaptă ca vehiculele cu baterie și celule de combustibil să fie utilizate mult mai larg și când energia solară și electrolizatoarele sunt competitive în raport cu rețeaua electrică.

Un scenariu pentru anul 2035 presupunea că vehiculele electrice ar constitui 38% din flota de vehicule a orașului. De asemenea, a presupus că vehiculele cu celule de combustibil vor fi alimentate cu hidrogen produs local, realizat cu cea mai ieftină energie electrică disponibilă, fie că este generată de energie solară sau se obține din rețea.

Datele despre Los Altos Hills au fost furnizate unui model de calcul dezvoltat de coautorul studiului Thomas Hamacher, profesor de inginerie electrică și informatică la UTM.

„Am furnizat date despre cantitatea de energie necesară Los Altos Hills pe tot parcursul zilei, precum și date financiare cu privire la costul construirii de noi infrastructuri energetice”, spune coautorul studiului, Matthew Pellow, fost cercetător postdoctoral al GCEP, acum la Institutul de Cercetare a Energiei Electrice . „Am inclus costul realizării de panouri solare, electrolizatoare, baterii și orice altceva. Apoi i-am spus modelului, având în vedere scenariul nostru pentru 2035, ne spune cea mai economică modalitate de a satisface cererea totală de energie a comunității. ”

Pentru a compara costurile fiecărui scenariu cu beneficiile sale climatice, cercetătorii au calculat și emisiile de dioxid de carbon produse în fiecare caz.

De asemenea, aceștia au evaluat beneficiile potențiale ale utilizării infrastructurii de hidrogen pentru a stoca energie curată pentru a fi utilizată la cerere. În timpul zilei, electrolizatorii pot produce hidrogen din surplusul de energie solară care altfel s-ar pierde. Acel hidrogen poate fi stocat și transformat în electricitate regenerabilă sau poate fi folosit ca o alternativă curată la gazul natural pentru încălzirea și iluminarea clădirilor.

Rezultă clar

Rezultatele au fost definitive.

„În ceea ce privește costurile globale, am constatat că vehiculele electrice cu baterii sunt mai bune decât vehiculele cu celule de combustibil pentru reducerea emisiilor”, spune Felgenhauer. „Analiza a arătat că, pentru a fi competitiv din punct de vedere al costurilor, vehiculele cu celule de combustibil ar trebui să aibă un preț mult mai mic decât vehiculele cu baterie.

„Cu toate acestea, vehiculele cu celule de combustibil vor fi probabil mult mai scumpe decât vehiculele cu baterii în viitorul apropiat. Nici un alt beneficiu presupus al hidrogenului - stocarea surplusului de energie solară - nu a ieșit la iveală în analiza noastră. Am constatat că în 2035, doar o cantitate mică de stocare a hidrogenului solar ar fi utilizată pentru încălzirea și iluminarea clădirilor. ”

În timp ce studiul s-a concentrat pe un oraș din Bay Area, rezultatele sunt relevante pentru multe comunități de dormitoare cu lumină solară amplă în California, scriu autorii. Ei speră să analizeze rețele mai mari de comunități în studiile viitoare și să examineze alți factori care ar putea influența alegerile consumatorilor atunci când decid dacă cumpără o baterie sau o mașină cu celule de combustibil.

„Obiectivul nostru este de a oferi analize obiective, bazate pe date, pentru a ajuta la informarea factorilor de decizie din California și din alte părți despre calea tehnologică care va fi mai rentabilă în combaterea schimbărilor climatice”, spune Pellow.

BMW Group și Stanford GCEP au finanțat lucrarea.

Sursa: Universitatea Stanford


Cărți conexe

at InnerSelf Market și Amazon