Hvorfor batteridrevne køretøjer holder sig bedre end brint

Lav energieffektivitet er allerede et stort problem for benzin- og dieselkøretøjer. Typisk, kun 20 % af den samlede energi fra brønd til hjul bruges faktisk til at drive disse køretøjer. De øvrige 80% går tabt gennem olieudvinding, raffinement, transportere, fordampning, og motorvarme. Denne lave energieffektivitet er den primære årsag til, at køretøjer med fossile brændstoffer er emissionsintensive, og relativt dyre i drift.

Med det i tankerne, vi satte os for at forstå energieffektiviteten af ​​elektriske og brintkøretøjer som en del af et nyligt papir offentliggjort i Air Quality and Climate Change Journal.

Elbiler klarer sig bedst

Baseret på en bred skanning af undersøgelser globalt, vi fandt ud af, at elektriske batterikøretøjer har væsentligt lavere energitab sammenlignet med andre køretøjsteknologier. Interessant nok, imidlertid, brønd-til-hjul-tabet af brintbrændselscellekøretøjer viste sig at være næsten lige så højt som fossile brændstofkøretøjer.

I første omgang, denne betydelige effektivitetsforskel kan virke overraskende, givet den nylige opmærksomhed på brugen af ​​brint til transport.

Mens det meste brint i dag (og i en overskuelig fremtid) produceres af fossile brændstoffer, en nul-emissionsvej er mulig, hvis vedvarende energi bruges til at:

• udvinde og behandle vand
• "knække" vandet til brint
• fortætte eller komprimere brinten til et økonomisk volumen (1 kg brint fylder 12 kubikmeter @ standard atmosfærisk tryk; 1 kg brint =ca. 100 km rækkevidde)
• transportere brint til distribution
• og til sidst levere brint til et brændselscellekøretøj.

Heri ligger en af ​​de væsentlige udfordringer ved at udnytte brint til transport:der er mange flere trin i energiens livscyklusproces, sammenlignet med det simplere, direkte brug af elektricitet i elektriske batterikøretøjer.

Hvert trin i processen medfører en energistraf, og dermed et effektivitetstab. Summen af ​​disse tab forklarer i sidste ende, hvorfor brintbrændselscellekøretøjer, gennemsnitlig, kræver tre til fire gange mere energi end batteridrevne elbiler, pr kørt kilometer.

Påvirkninger af elnettet

Den fremtidige betydning af lav energieffektivitet bliver tydeligere ved undersøgelse af de potentielle elnetpåvirkninger. Hvis Australiens eksisterende 14 millioner lette køretøjer var elektriske, de ville have brug for omkring 37 terawatt-timer (TWh) elektricitet om året - en stigning på 15% i national elproduktion (nogenlunde svarende til Australiens eksisterende årlige vedvarende produktion).

Men hvis den samme flåde blev omdannet til at køre på brint, det ville have brug for mere end fire gange så meget elektricitet:omkring 157 TWh om året. Dette ville medføre en stigning på 63 % i den nationale elproduktion.

En nylig rapport fra Infrastructure Victoria nåede frem til en lignende konklusion. Den beregnede, at en fuld overgang til brint i 2046 – for både lette og tunge køretøjer – ville kræve 64 TWh elektricitet, svarende til en stigning på 147 % i Victorias årlige elforbrug. Batteridrevne elbiler, imens, ville kræve ca. en tredjedel af mængden (22 TWh).

Nogle vil måske hævde, at energieffektivitet ikke længere vil være vigtig i fremtiden, da nogle prognoser tyder på, at Australien kan nå 100 % vedvarende energi så snart 2030'erne. Selvom det nuværende politiske klima antyder, at dette vil være udfordrende, selvom overgangen sker, der vil være konkurrerende efterspørgsel efter vedvarende energi mellem sektorer, understreger den fortsatte betydning af energieffektivitet.

Det bør også erkendes, at højere energikrav betyder højere energipriser. Selv hvis brint nåede prisparitet med benzin eller diesel i fremtiden, elbiler ville forblive 70-90 % billigere at køre, på grund af deres højere energieffektivitet. Dette ville spare den gennemsnitlige australske husstand for mere end A$2, 000 om året.

Pragmatisk plan for fremtiden

På trods af de klare energieffektivitetsfordele ved elektriske køretøjer frem for brintbiler, sandheden er, at der ikke er nogen sølvkugle. Begge teknologier står over for forskellige udfordringer med hensyn til infrastruktur, forbrugeraccept, netpåvirkninger, teknologiens modenhed og pålidelighed, og køreafstand (det volumen, der er nødvendigt for tilstrækkelig brint sammenlignet med batteriets energitæthed for elektriske køretøjer).

Batteridrevne elektriske køretøjer er endnu ikke en passende erstatning for alle køretøjer på vores veje. Men baseret på den teknologi, der er tilgængelig i dag, det er klart, at en betydelig del af den nuværende flåde kan gå over til at være batterielektrisk, inklusive mange biler, busser, og kortdistancelastbiler.

En sådan overgang repræsenterer en fornuftig, robust og omkostningseffektiv tilgang til at levere de betydelige transportemissionsreduktioner, der kræves inden for de korte tidsrammer, som er skitseret af det mellemstatslige panel for klimaændringers nylige rapport om at begrænse den globale opvarmning til 1,5 ℃, samtidig med at transportomkostningerne reduceres.

Sammen med andre energieffektive teknologier, såsom direkte eksport af vedvarende elektricitet til 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, forskning bør fortsætte i energieffektive muligheder for langdistancelastbiler, skibsfart og fly, samt den bredere rolle for både brint og elektrificering i at reducere emissioner på tværs af andre sektorer af økonomien.

Med det føderale senats udvalg for elektriske køretøjer indstillet til at levere sin endelige rapport den 4. december, lad os håbe, at den fortsatte betydning af energieffektivitet i transporten ikke er blevet glemt.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.