Громадам було б краще інвестувати в електромобілі, які працюють від акумуляторів замість водневих паливних елементів. Причина? Водень пропонує кілька додаткових енергетичних переваг, крім чистого транспортування.

Для нового дослідження вчені порівняли два типи автомобілів у гіпотетичному майбутньому, де вартість електромобілів є більш доступною.

"Ми розглянули, як масштабне впровадження електромобілів вплине на загальне споживання енергії в громаді, як для будівель, так і для транспорту", - говорить провідний автор Маркус Фельгенхауер, кандидат докторських наук в Технічному університеті Мюнхена (TUM) і колишній відвідувач науковий співробітник Глобального кліматичного та енергетичного проекту Стенфордського університету (GCEP).

"Ми виявили, що інвестування в повністю електричні акумуляторні машини є більш економічним вибором для зменшення викидів вуглекислого газу, в першу чергу завдяки їх меншій вартості та значно вищій енергоефективності".

Два "смаки"

"Такі дослідження необхідні для виявлення найнижчих витрат та найефективніших шляхів глибокої декарбонізації глобальної енергетичної системи", - додає співавтор дослідження Саллі Бенсон, професор з інженерії енергетичних ресурсів у Стенфорді та директор GCEP.

Електричні транспортні засоби мають два варіанти: роз’ємні машини з акумуляторними батареями та транспортні засоби на паливних елементах, які перетворюють водень у чисту електроенергію.

На відміну від автомобілів, що працюють на бензині, автомобілі на акумуляторах і паливних елементах виділяють нуль вуглецю під час руху. Але їх масштабне розгортання вимагатиме дорогої нової інфраструктури для зарядки акумуляторів або доставки водневого палива.

Що зменшує загальні викиди при найменших витратах?

Ключове питання для політиків полягає в тому, яка транспортна технологія зменшує загальні викиди за найнижчу ціну - акумулятори чи паливні елементи? Крім транспортування, чи може воднева технологія також забезпечувати чисту енергію для опалення та освітлення будівель, як показують деякі дослідження?

Нове дослідження, опубліковане в журналі енергія, першим звертається до обох питань.

Дослідники зосередилися на Каліфорнії, лідері в галузі транспортування електромобілів. У всьому штаті популярність отримують акумуляторні електромобілі. Але лише деякі виробники почали пропонувати транспортні засоби на паливних елементах. Для заохочення більш широкого усиновлення держава виділила понад 92 мільйони доларів за мережу з 50 станцій, що заправляють водень, до 2017 року.

В даний час жодне з джерел енергії не має повністю викидів. Деякі люди заряджають свої акумуляторні електромобілі, підключаючи до електромережі, яка постачає електроенергію, вироблену в основному з викопного палива, що викидає вуглець.

Подібним чином, більшість водневих палив отримують із природного газу в результаті промислового процесу, який виділяє вуглекислий газ як побічний продукт. Альтернативний пристрій, який називається електролізером, використовує генеровану сонцем електроенергію, щоб розділити воду на чистий водень і кисень, але ця техніка дуже енергоємна і дорога.

Сценарії

У ході дослідження дослідники створили майбутні сценарії розвитку містечка Лос-Альтос-Хіллз, громади, що налічує близько 8,000 жителів округу Санта-Клара.

"Лос-Альтос-Хіллз відрізняється надзвичайно високою потужністю генерування сонячної енергії в окрузі з найбільшою часткою електромобілів у штаті", - говорить Фельгенгауер.

Сценарії зосереджувались на 10-20 роках у майбутньому, коли транспортні засоби для акумуляторів та паливних елементів будуть використовуватися набагато ширше, і коли сонячна енергія та електролізери будуть конкурентоспроможними за електричну мережу.

Один сценарій на 2035 рік передбачав, що електромобілі становитимуть 38 відсотків автопарку міста. Також передбачалося, що транспортні засоби на паливних елементах будуть живитись від місцевого виробництва водню, виготовленого з найдешевшою доступною електроенергією, незалежно від того, генерується вона на сонячній енергії або отримується з електромережі.

Дані про Лос-Альтос-Хіллз надходили до обчислювальної моделі, розробленої співавтором дослідження Томасом Хамачером, професором електротехніки та обчислювальної техніки в ТУМ.

"Ми надали дані про кількість енергії, яку потребує Los Altos Hills протягом дня, а також фінансові дані про вартість будівництва нових енергетичних інфраструктур", - говорить співавтор дослідження Метью Пеллоу, колишній докторант GCEP, який зараз працює в Науково-дослідному інституті електроенергетики. . «Ми включили вартість виготовлення сонячних панелей, електролізерів, батарей та всього іншого. Тоді ми сказали, що модель, враховуючи наш сценарій на 2035 рік, розповість нам найекономічніший спосіб задовольнити загальні потреби у енергії в громаді ".

Щоб порівняти витрати кожного сценарію з його кліматичними перевагами, дослідники також розрахували викиди вуглекислого газу, що виробляються в кожному випадку.

Вони також оцінили потенційні переваги використання водневої інфраструктури для зберігання чистої енергії для використання на вимогу. У світлий час доби електролізери можуть виробляти водень із надлишкової сонячної енергії, яка інакше пішла б у відхід. Цей водень можна зберігати та перетворювати на відновлювану електроенергію або використовувати як чисту альтернативу природному газу для опалення та освітлення будівель.

Чіткі результати

Результати були остаточними.

"Що стосується загальних витрат, ми виявили, що акумуляторні електромобілі є кращими, ніж транспортні засоби на паливних елементах для зменшення викидів", - говорить Фельгенгауер. “Аналіз показав, що, щоб бути конкурентоспроможними, транспортні засоби на паливних елементах повинні мати набагато нижчі ціни, ніж автомобілі на акумуляторах.

“Однак транспортні засоби на паливних елементах, ймовірно, будуть значно дорожчими, ніж автомобілі на акумуляторах, в найближчому майбутньому. Ще одна передбачувана перевага водню - накопичення надлишку сонячної енергії - також не виявилася корисною в нашому аналізі. Ми виявили, що в 2035 році лише невелика кількість сонячного накопичувача водню буде використовуватися для опалення та освітлення будівель ".

Незважаючи на те, що дослідження було зосереджене на одному містечку в районі Бей, результати дослідження актуальні для багатьох спільнот спалень з достатньою кількістю сонячного світла по всій Каліфорнії, пишуть автори. Вони сподіваються проаналізувати більші мережі громад у майбутніх дослідженнях та вивчити інші фактори, які можуть вплинути на вибір споживачів при прийнятті рішення, купувати акумулятор або автомобіль на паливних елементах.

"Наша мета - забезпечити об'єктивний аналіз на основі даних, який допоможе інформувати директивних органів у Каліфорнії та інших регіонах про те, який технологічний шлях може бути більш економічно ефективним у боротьбі зі зміною клімату", - говорить Пело.

BMW Group та Stanford GCEP фінансували цю роботу.

джерело: Стенфордський університет

Суміжні книги

at InnerSelf Market і Amazon