یک وسیله نقلیه الکتریکی باتری در ناوگان وسایل نقلیه دانشگاه کوئینزلند. CC BY-ND
راندمان انرژی پایین در حال حاضر یک مشکل اساسی برای خودروهای بنزینی و دیزل است. به طور معمول ، فقط 20٪ از کل به خوبی چرخ در واقع انرژی برای تأمین انرژی این وسایل نقلیه استفاده می شود. 80٪ دیگر در اثر استخراج روغن ، پالایش ، انتقال ، تبخیر و گرمای موتور از بین می رود. این راندمان انرژی پایین دلیل اصلی سوخت وسایل نقلیه فسیلی با شدت زیاد در تولید گازهای گلخانه ای و نسبتاً گران است.
با توجه به این موضوع ، ما قصد داریم بهره وری انرژی وسایل نقلیه برقی و هیدروژنی را به عنوان بخشی از A درک کنیم مقاله اخیر منتشر شده در مجله کیفیت هوا و تغییر آب و هوا.
وسایل نقلیه الکتریکی بهترین حالت جمع می شوند
بر اساس بررسی گسترده ای از مطالعات در سطح جهانی ، دریافتیم که وسایل نقلیه الکتریکی باتری نسبت به سایر فن آوری های خودرو ، تلفات انرژی قابل توجهی کمتری دارند. جالب توجه است ، با این حال ، از دست دادن چرخ های خوب وسایل نقلیه سلولی سوخت هیدروژن تقریباً به اندازه وسایل نقلیه سوخت های فسیلی دیده می شد.
متوسط تلفات انرژی بخوبی به چرخ از فن آوری های مختلف رانندگی وسیله نقلیه ، که مقادیر و محدوده های معمولی را نشان می دهد. توجه: این ارقام تولید ، حمل و نقل و پیشران را به خود اختصاص می دهند ، اما الزامات انرژی تولیدی را که در حال حاضر در مقایسه با وسایل نقلیه سوخت فسیلی با حاشیه بالاتر هستند ، ضبط نمی کند.
با توجه به توجه اخیر به استفاده از هیدروژن برای حمل و نقل ، در ابتدا ممکن است این اختلاف کارایی قابل توجه به نظر برسد.
در حالی که امروزه بیشتر هیدروژن (و برای آینده قابل پیش بینی) از تولید می شود سوخت های فسیلیدر صورت استفاده از انرژی تجدیدپذیر برای استفاده از:
آب هیدروژن را به یک حجم اقتصادی روان کرده یا آن را فشرده کنید (1 کیلوگرم هیدروژن با فشار اتمسفر استاندارد 12 متر مکعب طول می کشد ؛ 1 کیلوگرم هیدروژن = تقریباً 100 کیلومتر دامنه رانندگی)
و در آخر هیدروژن را به وسیله نقلیه سلولی سوخت تحویل دهید.
در اینجا یکی از چالش های مهم در استفاده از هیدروژن برای حمل و نقل وجود دارد: مراحل بسیار بیشتری در روند چرخه عمر انرژی وجود دارد ، در مقایسه با استفاده ساده تر از برق در باتری های الکتریکی.
هر مرحله در این فرایند مجازات انرژی و در نتیجه از دست دادن بازده را متحمل می شود. در مجموع این تلفات در نهایت توضیح می دهد که چرا وسایل نقلیه سوخت هیدروژن ، به طور متوسط ، به ازای هر کیلومتر طی شده ، به سه یا چهار برابر انرژی بیشتر از باتری های برقی نیاز دارند.
شبکه برق تأثیر می گذارد
اهمیت آینده بهره وری انرژی پایین با بررسی تأثیرات احتمالی شبکه الکتریکی روشن تر می شود. اگر وسایل نقلیه سبک موجود 14 میلیون استرالیا الکتریکی بودند ، آنها نیاز به ترات ساعت 37 ساعت (TWh) در سال - افزایش 15٪ در تولید برق ملی (تقریباً برابر با نسل تجدید پذیر سالانه فعلی استرالیا) دارند.
اما اگر این ناوگان تبدیل به هیدروژن شود ، به بیش از چهار برابر برق نیاز دارد: تقریباً 157 TWh در سال. این امر مستلزم افزایش 63٪ در تولید برق ملی است.
اخیر گزارش زیرساخت ویکتوریا به نتیجه گیری مشابه رسید. محاسبه شده است که انتقال کامل به هیدروژن در 2046 - برای هر دو وسیله نقلیه سبک و سنگین - به 64 TWh از برق نیاز دارد ، معادل افزایش 147٪ در مصرف برق سالانه ویکتوریا. در همین حال ، وسایل نقلیه برقی باتری تقریباً به یک سوم مقدار (22 TWh) نیاز دارند.
برخي ممكن استدلال كنند كه با توجه به برخي پيش بيني ها مبني بر اينكه استراليا بتواند به آن برسد ، بازده انرژي ديگر در آينده مهم نخواهد بود 100٪ انرژی تجدید پذیر به محض 2030. در حالی که شرایط سیاسی کنونی نشان می دهد که این مسئله چالش برانگیز خواهد بود ، حتی با وجود گذار ، تقاضای رقابتی برای انرژی تجدید پذیر بین بخش ها وجود خواهد داشت و تأکید بر اهمیت مداوم بهره وری انرژی است.
همچنین باید دانست که الزامات انرژی بالاتر به قیمت های بالاتر انرژی تبدیل می شود. حتی اگر هیدروژن در آینده با بنزین یا دیزل به برابری قیمت برسد ، وسایل نقلیه الکتریکی به دلیل بهره وری انرژی بالاتر ، همچنان ارزان تر از کارایی 70-90٪ باقی می مانند. این می تواند یک خانواده متوسط استرالیا را نجات دهد بیش از A 2,000 $ در سال.
برنامه عملی برای آینده
با وجود مزایای روشن بهره وری انرژی وسایل نقلیه برقی نسبت به وسایل نقلیه هیدروژنی ، واقعیت این است که هیچ گلوله نقره ای وجود ندارد. هر دو فناوری از نظر زیرساخت ها ، پذیرش مصرف کننده ، تأثیر شبکه ، با چالش های مختلفی روبرو هستند. بلوغ و قابلیت اطمینان فناوری، و محدوده رانندگی ( حجم مورد نیاز هیدروژن کافی در مقایسه با چگالی انرژی باتری برای وسایل نقلیه الکتریکی).
وسایل نقلیه برقی باتری هنوز جایگزینی مناسب برای هر وسیله نقلیه در جاده های ما نیستند. اما بر اساس فن آوری موجود امروز ، واضح است که بخش قابل توجهی از ناوگان فعلی می تواند باتری از جمله بسیاری از اتومبیل ها به باتری تبدیل شود ، اتوبوسو کامیون های کوتاه.
چنین انتقال نشان دهنده یک رویکرد معقول ، نیرومند و مقرون به صرفه برای تحقق کاهش قابل توجه انتشار گازهای حمل و نقل مورد نیاز در بازه های زمانی کوتاه است که توسط هیئت بین دولتی در مورد تغییرات اخیر آب و هوا بیان شده است. گزارش در مورد مهار گرم شدن کره زمین به 1.5، در حالی که هزینه های حمل و نقل را نیز کاهش می دهد.
همراه با دیگر فن آوری های کارآمد انرژی ، مانند صادرات مستقیم برق تجدید پذیر در خارج از کشور، وسایل نقلیه الکتریکی باتری اطمینان حاصل خواهد کرد که انرژی تجدید پذیر ما طی دهه های آینده تولید می شود تا در اسرع وقت بیشترین میزان انتشار را کاهش دهد.
در همین حال ، تحقیقات باید در مورد گزینه های کارآمد در زمینه انرژی برای کامیون های از راه دور ، حمل و نقل و هواپیما و همچنین نقش گسترده تر هیدروژن و برق در کاهش تولید گازهای گلخانه ای ادامه یابد. در سایر بخش های اقتصاد.
با سنای فدرال کمیته وسایل نقلیه برقی را انتخاب کنید گزارش نهایی خود را در دسامبر 4 ارائه می دهیم ، امیدواریم که اهمیت ادامه بهره وری انرژی در حمل و نقل فراموش نشده باشد.
درباره نویسنده
جیک وایتهد ، همکار تحقیقاتی ، دانشگاه کوئینزلند؛ رابین سمیت ، استاد محصل ، دانشگاه کوئینزلند، و سیمون واشنگتن ، استاد و رئیس دانشکده مهندسی عمران ، دانشگاه کوئینزلند
این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.
books_technology
