ยานพาหนะไฟฟ้าแบตเตอรี่ในกองยานพาหนะของมหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์ CC BY-ND
การใช้พลังงานต่ำเป็นปัญหาสำคัญสำหรับรถยนต์เบนซินและดีเซล โดยทั่วไปแล้วมีเพียง 20% ของภาพรวมเท่านั้น ดีที่ล้อ พลังงานนั้นถูกใช้เพื่อสร้างพลังงานให้กับยานพาหนะเหล่านี้ 80% อื่น ๆ จะสูญหายไปจากการสกัดน้ำมันการปรับแต่งการขนส่งการระเหยและความร้อนของเครื่องยนต์ ประสิทธิภาพการใช้พลังงานต่ำนี้เป็นเหตุผลหลักว่าทำไมยานพาหนะเชื้อเพลิงฟอสซิลมีการปล่อยมลพิษสูงและมีราคาค่อนข้างสูงในการวิ่ง
ด้วยความคิดนี้เราจึงทำความเข้าใจเกี่ยวกับประสิทธิภาพการใช้พลังงานของยานพาหนะไฟฟ้าและไฮโดรเจนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ กระดาษที่ผ่านมา ตีพิมพ์ใน วารสารคุณภาพอากาศและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ.
ยานพาหนะไฟฟ้าที่ดีที่สุด
จากการศึกษาทั่วโลกในวงกว้างเราพบว่ารถยนต์พลังงานไฟฟ้าของแบตเตอรี่มีการสูญเสียพลังงานต่ำกว่าเทคโนโลยียานพาหนะอื่น ๆ อย่างไรก็ตามที่น่าสนใจคือการสูญเสียที่ดีกับล้อของ รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน ถูกพบว่าเกือบจะสูงเท่ากับรถยนต์เชื้อเพลิงฟอสซิล
ค่าเฉลี่ยการสูญเสียพลังงานที่ดีจากล้อจากเทคโนโลยีระบบขับเคลื่อนรถยนต์ที่แตกต่างกันแสดงค่าและช่วงโดยทั่วไป หมายเหตุ: ตัวเลขเหล่านี้มีผลต่อการผลิตการขนส่งและการขับเคลื่อน แต่ไม่สามารถจับความต้องการพลังงานการผลิตซึ่งขณะนี้สูงขึ้นเล็กน้อยสำหรับรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฟฟ้าและไฮโดรเจนเมื่อเทียบกับรถยนต์เชื้อเพลิงฟอสซิล
ในตอนแรกความแตกต่างของประสิทธิภาพที่สำคัญนี้อาจดูน่าแปลกใจเนื่องจากได้รับความสนใจในการใช้ไฮโดรเจนในการขนส่ง
ในขณะที่ไฮโดรเจนส่วนใหญ่ในวันนี้และสำหรับอนาคตอันใกล้) ผลิตจาก พลังงานจากถ่านหินทางเดินที่ไม่มีการปล่อยมลพิษเป็นไปได้หากใช้พลังงานหมุนเวียนเพื่อ:
ทำให้เป็นของเหลวหรือบีบอัดไฮโดรเจนให้มีปริมาณทางเศรษฐกิจ (1 กิโลกรัมของไฮโดรเจนใช้ 12 ลูกบาศก์เมตร @ ที่ความดันบรรยากาศมาตรฐาน; 1 กิโลกรัมของไฮโดรเจน = ประมาณระยะขับรถ 100 กม.)
และในที่สุดก็ส่งไฮโดรเจนไปยังรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง
ในที่นี้เป็นหนึ่งในความท้าทายที่สำคัญในการควบคุมไฮโดรเจนสำหรับการขนส่ง: มีอีกหลายขั้นตอนในกระบวนการวงจรชีวิตของพลังงานเมื่อเปรียบเทียบกับการใช้ไฟฟ้าในยานพาหนะไฟฟ้าของแบตเตอรี่ที่ใช้งานง่ายกว่า
แต่ละขั้นตอนในกระบวนการก่อให้เกิดการประหยัดพลังงานและทำให้สูญเสียประสิทธิภาพ ผลรวมของการสูญเสียเหล่านี้ในที่สุดอธิบายว่าทำไมรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนโดยเฉลี่ยต้องใช้พลังงานมากกว่าแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าถึงสามถึงสี่เท่าต่อกิโลเมตร
ผลกระทบของตารางไฟฟ้า
ความสำคัญในอนาคตของประสิทธิภาพการใช้พลังงานต่ำนั้นชัดเจนยิ่งขึ้นเมื่อตรวจสอบผลกระทบไฟฟ้าที่อาจเกิดขึ้น หาก 14 ล้านล้านยานพาหนะไฟของออสเตรเลียที่มีอยู่เป็นไฟฟ้าพวกเขาจะต้องใช้พลังงานไฟฟ้าประมาณ 37 terawatt-hours (TWh) ต่อปีซึ่งเพิ่มขึ้น 15% ในการผลิตไฟฟ้าของประเทศ
แต่ถ้ากองยานลำเดียวกันนี้ถูกดัดแปลงให้ทำงานบนไฮโดรเจนมันจะต้องใช้ไฟฟ้ามากกว่าสี่เท่า: ประมาณ 157 TWh ต่อปี สิ่งนี้จะนำมาซึ่งการเพิ่มขึ้นของการผลิตไฟฟ้าของประเทศ 63%
เมื่อเร็ว ๆ นี้ รายงานโครงสร้างพื้นฐานของรัฐวิคตอเรีย ถึงข้อสรุปที่คล้ายกัน มันคำนวณว่าการเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็น 2046 เต็มรูปแบบสำหรับยานพาหนะที่มีน้ำหนักเบาและหนักนั้นจะต้องใช้ไฟฟ้า 64 TWh ซึ่งเทียบเท่ากับการเพิ่มขึ้นของปริมาณการใช้ไฟฟ้า 147% ที่วิคตอเรียต่อปี ในขณะเดียวกันยานพาหนะไฟฟ้าที่ใช้แบตเตอรี่ก็ต้องใช้ปริมาณประมาณหนึ่งในสาม (22 TWh)
บางคนอาจแย้งว่าประสิทธิภาพการใช้พลังงานจะไม่สำคัญอีกต่อไปในอนาคตเนื่องจากการคาดการณ์บางอย่างที่แนะนำว่าออสเตรเลียสามารถทำได้ พลังงานทดแทน 100% ทันทีที่ 2030s. ในขณะที่บรรยากาศทางการเมืองในปัจจุบันชี้ให้เห็นว่าสิ่งนี้เป็นสิ่งที่ท้าทายแม้ว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้น แต่ก็มีความต้องการพลังงานหมุนเวียนที่แข่งขันกันระหว่างภาคส่วนโดยเน้นความสำคัญอย่างต่อเนื่องของประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
ควรที่จะรับรู้ว่าความต้องการพลังงานที่สูงขึ้นแปลเป็นราคาพลังงานที่สูงขึ้น แม้ว่าไฮโดรเจนจะมีราคาที่เท่าเทียมกันกับน้ำมันเบนซินหรือดีเซลในอนาคตยานพาหนะไฟฟ้าจะยังคงมีราคาถูกกว่า 70-90% เนื่องจากประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่สูงขึ้น สิ่งนี้จะช่วยให้ครัวเรือนออสเตรเลียโดยเฉลี่ย มากกว่า A $ 2,000 ต่อปี.
แผนปฏิบัติสำหรับอนาคต
แม้จะมีข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ชัดเจนของรถยนต์ไฟฟ้ามากกว่ารถยนต์ไฮโดรเจนความจริงก็คือไม่มีกระสุนเงิน เทคโนโลยีทั้งสองเผชิญกับความท้าทายที่แตกต่างกันในแง่ของโครงสร้างพื้นฐานการยอมรับของผู้บริโภคผลกระทบของกริด กำหนดเทคโนโลยีและความน่าเชื่อถือและสนามไดร์ฟกอล์ฟ ( ปริมาณที่จำเป็นสำหรับไฮโดรเจนที่เพียงพอ เมื่อเทียบกับความหนาแน่นพลังงานแบตเตอรี่สำหรับยานพาหนะไฟฟ้า)
แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้ายังไม่สามารถทดแทนได้อย่างเหมาะสมสำหรับรถยนต์ทุกคันบนถนนของเรา แต่จากเทคโนโลยีที่มีอยู่ในปัจจุบันเป็นที่ชัดเจนว่าสัดส่วนที่สำคัญของฝูงบินปัจจุบันสามารถเปลี่ยนเป็นแบตเตอรี่ไฟฟ้ารวมถึงรถยนต์หลายคัน รถเมล์และ รถบรรทุกระยะสั้น.
การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวแสดงให้เห็นถึงวิธีการที่สมเหตุสมผลแข็งแกร่งและคุ้มค่าสำหรับการส่งมอบการลดการปล่อยการขนส่งที่สำคัญภายในระยะเวลาอันสั้นที่กำหนดโดยคณะกรรมการระหว่างรัฐบาลว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศล่าสุด รายงานการควบคุมภาวะโลกร้อนไปที่ 1.5 ℃ในขณะที่ยังลดต้นทุนการขนส่ง
ร่วมกับเทคโนโลยีประหยัดพลังงานอื่น ๆ เช่น ส่งออกโดยตรงของพลังงานทดแทนในต่างประเทศยานพาหนะไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะช่วยให้มั่นใจได้ว่าพลังงานทดแทนที่เราสร้างขึ้นในอีกหลายทศวรรษข้างหน้าจะถูกนำมาใช้เพื่อลดปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่มากที่สุดโดยเร็วที่สุด
ในขณะเดียวกันการวิจัยควรดำเนินการต่อไปในทางเลือกที่มีประสิทธิภาพด้านพลังงานสำหรับรถบรรทุกทางไกลการขนส่งและเครื่องบินรวมถึงบทบาทที่กว้างขึ้นสำหรับไฮโดรเจนและการใช้พลังงานไฟฟ้าในการลดการปล่อยมลพิษ ข้ามภาคอื่น ๆ ของเศรษฐกิจ.
กับ วุฒิสภาเลือกคณะกรรมาธิการยานพาหนะไฟฟ้า กำหนดส่งรายงานขั้นสุดท้ายในเดือนธันวาคม 4 เราหวังว่าความสำคัญอย่างต่อเนื่องของประสิทธิภาพการใช้พลังงานในการขนส่งจะไม่ถูกลืม
เกี่ยวกับผู้เขียน
Jake Whitehead นักวิจัย มหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์; Robin Smit ผู้ช่วยศาสตราจารย์ มหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์และ Simon Washington ศาสตราจารย์และหัวหน้าคณะวิศวกรรมโยธา มหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์
บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.
books_technology
