ชุมชนควรลงทุนในรถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้แบตเตอรี่แทนเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน เหตุผล? ไฮโดรเจนให้ประโยชน์ด้านพลังงานเพิ่มเติมเล็กน้อยนอกเหนือจากการขนส่งที่สะอาด

สำหรับการศึกษาใหม่ นักวิจัยได้เปรียบเทียบรถยนต์ทั้งสองประเภทในอนาคตโดยสมมุติว่ารถยนต์ไฟฟ้ามีราคาที่ไม่แพงมาก

Markus Felgenhauer หัวหน้าทีมวิจัย ผู้สมัครระดับปริญญาเอกจาก Technical University of Munich (TUM) และอดีตผู้มาเยือนกล่าวว่า “เรามองว่าการนำยานพาหนะไฟฟ้ามาใช้ในวงกว้างจะส่งผลต่อการใช้พลังงานทั้งหมดในชุมชนอย่างไร สำหรับอาคารและการขนส่ง นักวิชาการจากโครงการ Global Climate and Energy Project (GCEP) ของมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด

“เราพบว่าการลงทุนในรถยนต์ที่ใช้แบตเตอรี่ไฟฟ้าทั้งหมดเป็นทางเลือกที่ประหยัดกว่าสำหรับการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ สาเหตุหลักมาจากต้นทุนที่ต่ำกว่าและประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่สูงขึ้นอย่างมาก”

สอง 'รสชาติ'

"การศึกษาในลักษณะนี้เป็นสิ่งจำเป็นในการระบุเส้นทางที่มีต้นทุนต่ำที่สุดและมีประสิทธิภาพมากที่สุดในการขจัดคาร์บอนออกจากระบบพลังงานทั่วโลกอย่างลึกซึ้ง" ผู้ร่วมวิจัย Sally Benson ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมทรัพยากรพลังงานที่สแตนฟอร์ดและผู้อำนวยการ GCEP กล่าวเสริม

รถยนต์ไฟฟ้ามีสองรสชาติ: รถยนต์แบบเสียบปลั๊กพร้อมแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ และรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงที่แปลงก๊าซไฮโดรเจนให้เป็นไฟฟ้าสะอาด

ต่างจากรถยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซิน รถยนต์แบตเตอรี่และเซลล์เชื้อเพลิงจะปล่อยคาร์บอนเป็นศูนย์เมื่อขับเคลื่อน แต่การใช้งานตามขนาดย่อมต้องใช้โครงสร้างพื้นฐานใหม่ที่มีราคาแพงสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่หรือส่งเชื้อเพลิงไฮโดรเจน

ซึ่งลดการปล่อยมลพิษทั้งหมดที่ต้นทุนต่ำสุด?

คำถามสำคัญสำหรับผู้กำหนดนโยบายคือ เทคโนโลยีการขนส่งใดที่ลดการปล่อยมลพิษทั้งหมดด้วยต้นทุนต่ำสุด—แบตเตอรี่หรือเซลล์เชื้อเพลิง นอกเหนือจากการขนส่งแล้ว เทคโนโลยีไฮโดรเจนยังสามารถให้พลังงานสะอาดสำหรับทำความร้อนและแสงสว่างในอาคารตามที่งานวิจัยบางชิ้นแนะนำหรือไม่

การศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร พลังงานเป็นคนแรกที่ตอบคำถามทั้งสองข้อ

นักวิจัยมุ่งเน้นไปที่แคลิฟอร์เนีย ซึ่งเป็นผู้นำด้านการขนส่งด้วยรถยนต์ไฟฟ้า รถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้แบตเตอรี่กำลังได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นทั่วประเทศ แต่มีผู้ผลิตเพียงไม่กี่รายเท่านั้นที่เริ่มนำเสนอรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง เพื่อสนับสนุนการยอมรับในวงกว้าง รัฐได้มอบเงินมากกว่า 92 ล้านดอลลาร์สำหรับเครือข่ายสถานีเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจน 50 แห่งภายในปี 2017

ปัจจุบันไม่มีแหล่งพลังงานใดที่ปราศจากการปล่อยมลพิษทั้งหมด บางคนชาร์จแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าโดยเสียบปลั๊กเข้ากับโครงข่ายไฟฟ้า ซึ่งส่งไฟฟ้าที่ผลิตขึ้นจากเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ปล่อยคาร์บอนเป็นส่วนใหญ่

ในทำนองเดียวกัน เชื้อเพลิงไฮโดรเจนส่วนใหญ่ได้มาจากก๊าซธรรมชาติผ่านกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นผลพลอยได้ อุปกรณ์ทางเลือกที่เรียกว่าอิเล็กโทรไลเซอร์ ใช้ไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์เพื่อแยกน้ำออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจนที่สะอาด แต่เทคนิคนี้ใช้พลังงานมากและมีราคาแพง

สถานการณ์

ในการศึกษานี้ นักวิจัยได้สร้างสถานการณ์ในอนาคตสำหรับเมือง Los Altos Hills ซึ่งเป็นชุมชนที่มีประชากรประมาณ 8,000 คนในเขตซานตาคลารา

“ลอส อัลโตส ฮิลส์ โดดเด่นด้วยความสามารถในการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ที่สูงผิดปกติในเขตนี้ โดยมีส่วนแบ่งสูงสุดของยานพาหนะไฟฟ้าในรัฐ” เฟลเกนฮาวเออร์กล่าว

สถานการณ์ดังกล่าวมุ่งเน้นไปที่ 10 ถึง 20 ปีข้างหน้าเมื่อยานพาหนะแบตเตอรี่และเซลล์เชื้อเพลิงคาดว่าจะมีการใช้งานที่กว้างขึ้นมาก และเมื่อพลังงานแสงอาทิตย์และอิเล็กโทรไลเซอร์มีราคาที่สามารถแข่งขันกับกริดไฟฟ้าได้

สถานการณ์หนึ่งในปี 2035 สันนิษฐานว่ายานพาหนะไฟฟ้าจะมีสัดส่วนร้อยละ 38 ของกองยานพาหนะของเมือง นอกจากนี้ยังสันนิษฐานว่ารถยนต์ที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงจะใช้พลังงานจากไฮโดรเจนที่ผลิตในท้องถิ่นซึ่งผลิตด้วยไฟฟ้าที่มีราคาถูกที่สุด ไม่ว่าจะเป็นที่ผลิตด้วยพลังงานแสงอาทิตย์หรือได้รับจากกริด

ข้อมูลเกี่ยวกับ Los Altos Hills ถูกป้อนเข้าสู่แบบจำลองการคำนวณที่พัฒนาโดย Thomas Hamacher ผู้เขียนร่วมด้านการศึกษา ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ที่ TUM

"เราได้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับปริมาณพลังงานที่ Los Altos Hills ต้องการตลอดทั้งวัน เช่นเดียวกับข้อมูลทางการเงินเกี่ยวกับต้นทุนในการสร้างโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานใหม่" Matthew Pellow ผู้ร่วมวิจัยด้านการศึกษา อดีตนักวิชาการด้านดุษฎีบัณฑิตของ GCEP กล่าวกับ Electric Power Research Institute . “เรารวมต้นทุนการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ อิเล็กโทรไลเซอร์ แบตเตอรี่ และอื่นๆ ไว้ด้วยแล้ว จากนั้นเราก็บอกแบบจำลองตามสถานการณ์ของเราในปี 2035 บอกวิธีที่ประหยัดที่สุดในการตอบสนองความต้องการพลังงานทั้งหมดของชุมชน”

เพื่อเปรียบเทียบค่าใช้จ่ายของแต่ละสถานการณ์กับผลประโยชน์ด้านสภาพอากาศ นักวิจัยยังได้คำนวณการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นในแต่ละกรณี

พวกเขายังประเมินประโยชน์ที่เป็นไปได้ของการใช้โครงสร้างพื้นฐานไฮโดรเจนเพื่อเก็บพลังงานสะอาดไว้ใช้ตามความต้องการ ในช่วงเวลากลางวัน อิเล็กโทรไลเซอร์สามารถผลิตไฮโดรเจนจากพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนเกินที่อาจจะกลายเป็นของเสียได้ ไฮโดรเจนนั้นสามารถเก็บสะสมและแปลงเป็นไฟฟ้าหมุนเวียน หรือใช้เป็นทางเลือกที่สะอาดแทนก๊าซธรรมชาติสำหรับอาคารที่ให้ความร้อนและแสงสว่าง

ผลลัพธ์ที่ชัดเจน

ผลลัพธ์มีความชัดเจน

“ในแง่ของต้นทุนโดยรวม เราพบว่ารถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้แบตเตอรี่ดีกว่ารถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงในการลดการปล่อยมลพิษ” Felgenhauer กล่าว “การวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่าเพื่อให้สามารถแข่งขันด้านต้นทุนได้ รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงจะต้องมีราคาต่ำกว่ารถยนต์ที่ใช้แบตเตอรี่มาก

“อย่างไรก็ตาม รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงมีแนวโน้มที่จะมีราคาแพงกว่ารถยนต์ที่ใช้แบตเตอรี่อย่างมากในอนาคตอันใกล้ ประโยชน์ที่คาดหมายอีกประการของไฮโดรเจน - การจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนเกิน - ไม่ได้กล่าวถึงในการวิเคราะห์ของเราเช่นกัน เราพบว่าในปี 2035 จะมีการใช้ที่เก็บไฮโดรเจนจากแสงอาทิตย์เพียงเล็กน้อยสำหรับอาคารที่ให้ความร้อนและแสงสว่าง”

ในขณะที่การศึกษามุ่งเน้นไปที่เมือง Bay Area แห่งหนึ่ง แต่ผลลัพธ์ก็เกี่ยวข้องกับชุมชนห้องนอนหลายแห่งที่มีแสงแดดส่องถึงทั่วแคลิฟอร์เนียผู้เขียนเขียน พวกเขาหวังว่าจะวิเคราะห์เครือข่ายชุมชนที่ใหญ่ขึ้นในการศึกษาในอนาคต และตรวจสอบปัจจัยอื่นๆ ที่อาจส่งผลต่อทางเลือกของผู้บริโภคเมื่อตัดสินใจว่าจะซื้อแบตเตอรี่หรือรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง

“เป้าหมายของเราคือให้การวิเคราะห์ที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูลอย่างมีวัตถุประสงค์เพื่อช่วยแจ้งผู้กำหนดนโยบายในแคลิฟอร์เนียและที่อื่น ๆ เกี่ยวกับเส้นทางเทคโนโลยีที่น่าจะคุ้มค่ากว่าในการต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ” Pellow กล่าว

BMW Group และ Stanford GCEP ให้ทุนสนับสนุนงานนี้

ที่มา: มหาวิทยาลัย Stanford

หนังสือที่เกี่ยวข้อง

at ตลาดภายในและอเมซอน