Một chiếc xe điện chạy bằng pin trong đội xe của Đại học Queensland. CC BY-NĐ
Hiệu quả năng lượng thấp đã là một vấn đề lớn đối với xe chạy bằng xăng và dầu diesel. Thông thường, chỉ có 20% tổng thể bánh xe tốt năng lượng thực sự được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các phương tiện này. % 80 khác bị mất thông qua khai thác dầu, tinh chế, vận chuyển, bay hơi và nhiệt động cơ. Hiệu suất năng lượng thấp này là lý do chính tại sao các phương tiện nhiên liệu hóa thạch cần nhiều khí thải và tương đối tốn kém để chạy.
Với suy nghĩ này, chúng tôi bắt đầu tìm hiểu hiệu quả năng lượng của xe điện và hydro như là một phần của bài báo gần đây công bố trên Tạp chí chất lượng không khí và biến đổi khí hậu.
Xe điện xếp chồng lên nhau tốt nhất
Dựa trên một loạt các nghiên cứu trên toàn cầu, chúng tôi thấy rằng xe điện chạy bằng pin có mức tổn thất năng lượng thấp hơn đáng kể so với các công nghệ xe khác. Thật thú vị, tuy nhiên, tổn thất từ bánh xe xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro đã được tìm thấy là gần như cao như xe nhiên liệu hóa thạch.
Tổn thất năng lượng trung bình từ bánh xe trung bình từ các công nghệ truyền động xe khác nhau, cho thấy các giá trị và phạm vi điển hình. Lưu ý: những số liệu này chiếm sản xuất, vận chuyển và động cơ đẩy, nhưng không nắm bắt được các yêu cầu năng lượng sản xuất, hiện đang cao hơn một chút đối với các phương tiện pin nhiên liệu điện và hydro so với phương tiện nhiên liệu hóa thạch.
Lúc đầu, sự khác biệt hiệu quả đáng kể này có vẻ đáng ngạc nhiên, được chú ý gần đây về việc sử dụng hydro để vận chuyển.
Trong khi hầu hết hydro ngày nay (và trong tương lai gần) được sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch, một con đường phát thải bằng không là có thể nếu sử dụng năng lượng tái tạo để:
hóa lỏng hoặc nén hydro đến một khối lượng kinh tế (1 kg hydro chiếm 12 mét khối @ áp suất khí quyển tiêu chuẩn; 1 kg hydro = phạm vi lái xe khoảng 100 km)
và cuối cùng cung cấp hydro cho một chiếc xe chạy bằng pin nhiên liệu.
Ở đây có một trong những thách thức đáng kể trong việc khai thác hydro để vận chuyển: có nhiều bước nữa trong quy trình vòng đời năng lượng, so với việc sử dụng điện trực tiếp đơn giản hơn trong xe điện chạy bằng pin.
Mỗi bước trong quy trình phải chịu một hình phạt năng lượng, và do đó làm giảm hiệu quả. Tổng thiệt hại này cuối cùng giải thích tại sao các phương tiện pin nhiên liệu hydro, trung bình, đòi hỏi năng lượng gấp ba đến bốn lần so với xe điện chạy pin, mỗi km đi được.
Tác động lưới điện
Tầm quan trọng trong tương lai của hiệu quả năng lượng thấp được làm rõ hơn khi kiểm tra các tác động của lưới điện tiềm năng. Nếu hàng triệu chiếc xe nhẹ hiện tại của 14 là điện, thì họ sẽ cần khoảng 37 terawatt giờ (TWh) điện mỗi năm - tăng mức phát điện quốc gia 15% (gần tương đương với thế hệ tái tạo hàng năm hiện tại của Úc).
Nhưng nếu cùng một đội tàu này được chuyển đổi để chạy bằng hydro, thì nó sẽ cần nhiều hơn bốn lần điện năng: khoảng 157 TWh một năm. Điều này sẽ kéo theo mức tăng 63% trong sản xuất điện quốc gia.
Mới đây Báo cáo cơ sở hạ tầng Victoria đạt được một kết luận tương tự. Nó đã tính toán rằng việc chuyển đổi hoàn toàn sang hydro trong 2046 - cho cả xe hạng nhẹ và hạng nặng - sẽ cần 64 TWh điện, tương đương với mức tăng 147% trong mức tiêu thụ điện hàng năm của Victoria. Xe điện chạy pin, trong khi đó, sẽ cần khoảng một phần ba số lượng (22 TWh).
Một số người có thể lập luận rằng hiệu quả năng lượng sẽ không còn quan trọng trong tương lai do một số dự báo cho thấy Úc có thể đạt được 100% năng lượng tái tạo ngay khi các 2030. Trong khi môi trường chính trị hiện nay cho thấy điều này sẽ đầy thách thức, ngay cả khi quá trình chuyển đổi xảy ra, sẽ có những nhu cầu cạnh tranh về năng lượng tái tạo giữa các ngành, nhấn mạnh tầm quan trọng liên tục của hiệu quả năng lượng.
Cũng cần phải nhận ra rằng các yêu cầu năng lượng cao hơn chuyển thành giá năng lượng cao hơn. Ngay cả khi hydro đạt ngang giá với xăng hoặc dầu diesel trong tương lai, xe điện vẫn sẽ rẻ hơn 70-90%, vì hiệu quả năng lượng cao hơn. Điều này sẽ cứu hộ gia đình trung bình ở Úc nhiều hơn A $ 2,000 mỗi năm.
Kế hoạch thực dụng cho tương lai
Mặc dù có lợi thế về hiệu quả năng lượng rõ ràng của xe điện so với xe hydro, nhưng sự thật là không có viên đạn bạc. Cả hai công nghệ đều phải đối mặt với những thách thức khác nhau về cơ sở hạ tầng, sự chấp nhận của người tiêu dùng, tác động của lưới điện, sự trưởng thành và độ tin cậy của công nghệvà phạm vi lái xe ( khối lượng cần thiết cho đủ hydro so với mật độ năng lượng pin cho xe điện).
Xe điện ắc quy chưa phải là sự thay thế phù hợp cho mọi phương tiện trên đường của chúng ta. Nhưng dựa trên công nghệ hiện có ngày nay, rõ ràng một tỷ lệ đáng kể của đội tàu hiện tại có thể chuyển sang sử dụng pin điện, bao gồm nhiều xe hơi, xe buýtvà xe tải đường ngắn.
Việc chuyển đổi như vậy thể hiện một cách tiếp cận hợp lý, mạnh mẽ và tiết kiệm chi phí để cung cấp mức giảm phát thải giao thông đáng kể cần thiết trong các khung thời gian ngắn được Hội đồng liên chính phủ về Biến đổi khí hậu đưa ra gần đây báo cáo về việc kiềm chế sự nóng lên toàn cầu đối với 1.5 ℃, đồng thời giảm chi phí vận chuyển.
Cùng với các công nghệ tiết kiệm năng lượng khác, như xuất khẩu trực tiếp điện tái tạo ở nước ngoài, xe điện chạy bằng pin sẽ đảm bảo rằng năng lượng tái tạo mà chúng ta tạo ra trong những thập kỷ tới được sử dụng để giảm lượng khí thải lớn nhất, càng nhanh càng tốt.
Trong khi đó, nghiên cứu nên tiếp tục các lựa chọn tiết kiệm năng lượng cho xe tải đường dài, vận chuyển và máy bay, cũng như vai trò rộng hơn cho cả hydro và điện khí hóa trong việc giảm khí thải trên các lĩnh vực khác của nền kinh tế.
Với Ủy ban chọn Thượng viện liên bang về xe điện được thiết lập để cung cấp báo cáo cuối cùng vào tháng 12 4, hãy hy vọng tầm quan trọng liên tục của hiệu quả năng lượng trong giao thông vận tải đã không bị lãng quên.
Giới thiệu về Tác giả
Jake Whitehead, Nghiên cứu viên, Đại học Queensland; Robin Smit, giáo sư phụ trợ, Đại học Queenslandvà Simon Washington, Giáo sư và Hiệu trưởng Trường Kỹ thuật Xây dựng, Đại học Queensland
Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.
sách sách công nghệ
