为什么电池驱动的车辆比氢气更好地堆积

为什么电池供电为什么电池驱动的车辆堆积更好 昆士兰大学车队中的电池电动车。 CC BY-ND

低能效已经是汽油和柴油车辆的主要问题。 通常,仅占总数的20% 油井到车轮 能源实际上是用来为这些车辆提供动力的。 其余80%通过抽油,精制,运输,蒸发和发动机加热而损失。 这种低能效是化石燃料汽车排放量大,运行费用相对较高的主要原因。

考虑到这一点,我们着手了解电动和氢能汽车的能源效率 最近的一篇文章 发表在 空气质量与气候变化杂志.

电动汽车叠得最好

基于对全球研究的广泛扫描,我们发现,与其他车辆技术相比,电动汽车的能源损失显着降低。 有趣的是, 氢燃料电池汽车 被发现几乎与化石燃料汽车一样高。

为什么电池驱动的车辆比氢气更好地堆积 不同车辆传动系统技术带来的平均轮对车轮能量损失,显示了典型值和范围。 注意:这些数字说明了生产,运输和推进的情况,但未涵盖制造能源需求,与化石燃料汽车相比,目前电动和氢燃料电池汽车的制造能源需求略高。

首先,鉴于最近对使用氢进行运输的关注,这种明显的效率差异似乎令人惊讶。

虽然今天大多数氢气(在可预见的未来)是从 化石燃料,如果可再生能源用于:

这就是利用氢进行运输的重大挑战之一:与电池电动汽车中更简单,直接的电力使用相比,能源生命周期过程中还有更多步骤。

该过程中的每个步骤都会导致能量损失,并因此导致效率损失。 这些损失的总和最终解释了为什么氢燃料电池汽车每行驶一公里平均需要比电池电动汽车多三到四倍的能量。

电网影响

通过检查潜在的电网影响,可以更加清楚地看到低能效的未来意义。 如果澳大利亚现有的14百万辆轻型汽车是电动的,那么它们每年将需要约37太瓦小时(TWh)的电力-全国发电量增加15%(大致相当于澳大利亚现有的年度可再生能源发电量)。

但是,如果将同一车队转换为以氢为动力,则将需要四倍多的电力:每年大约157 TWh。 这将使全国发电量增加63%。

最近 维多利亚基础设施报告 得出类似的结论。 据计算,对于轻型和重型车辆,要在2046中完全过渡为氢气,将需要64 TWh的电量,这相当于维多利亚州每年的用电量增加147%。 同时,电动汽车将需要大约三分之一的电量(22 TWh)。

有人可能会争辩说,鉴于一些预测表明澳大利亚可以达到目标,因此能源效率在未来将不再重要 100最快可实现2030%的可再生能源。 尽管当前的政治气氛表明这将是具有挑战性的,即使发生过渡,但各部门之间对可再生能源的需求仍将相互竞争,从而强调了能源效率的持续重要性。

还应该认识到,更高的能源需求转化为更高的能源价格。 即使未来氢能与汽油或柴油的价格持平,电动汽车仍将因其更高的能源效率而便宜70-90%。 这样可以节省普通的澳大利亚家庭 每年超过A $ 2,000.

未来的务实计划

尽管电动汽车比氢能汽车具有明显的能源效率优势,但事实是没有灵丹妙药。 两种技术在基础架构,消费者认可度,电网影响, 技术成熟度和可靠性和行驶范围( 足够氢气所需的体积 与电动汽车的电池能量密度相比)。

电动汽车还不能替代我们道路上的每辆汽车。 但是根据当今可用的技术,很明显,目前的车队中有很大一部分可以过渡为电池电动车,包括许多汽车, 巴士短途卡车.

这种过渡代表了一种明智,稳健且具有成本效益的方法,可在政府间气候变化专门委员会最近的概述中指出的短时间内实现所需的交通运输大量减少。 关于限制全球变暖至1.5℃的报告,同时也降低了运输成本。

与其他节能技术一起使用,例如 将可再生电力直接出口到海外,电动汽车将确保我们在未来几十年中产生的可再生能源被用来尽快减少最大量的排放。

同时,应继续研究长途卡车,船舶和飞机的节能方案,以及氢和电气化在减少排放方面的广泛作用 在其他经济领域.

随着 联邦参议院电动汽车选择委员会 将于12月4提交最终报告,希望我们不要忘记能源效率在运输中的持续重要性。谈话

关于作者

研究员Jake Whitehead, 昆士兰大学; 兼职教授Robin Smit, 昆士兰大学以及土木工程学院教授兼系主任Simon Washington, 昆士兰大学

本文重新发表 谈话 根据知识共享许可。 阅读 原创文章.

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