Lage energie-efficiëntie is al een groot probleem voor benzine- en dieselvoertuigen. Typisch, slechts 20% van de totale energie van bron tot wiel wordt daadwerkelijk gebruikt om deze voertuigen aan te drijven. De overige 80% gaat verloren door oliewinning, verfijning, vervoer, verdamping, en motorwarmte. Deze lage energie-efficiëntie is de voornaamste reden waarom voertuigen op fossiele brandstof emissie-intensief zijn, en relatief duur in gebruik.

Met dit in gedachten, we wilden de energie-efficiëntie van elektrische en waterstofvoertuigen begrijpen als onderdeel van een recent artikel gepubliceerd in het Air Quality and Climate Change Journal.

Elektrische voertuigen stapelen zich het beste op

Op basis van een brede scan van onderzoeken wereldwijd, we ontdekten dat batterij-elektrische voertuigen aanzienlijk minder energieverliezen hebben in vergelijking met andere voertuigtechnologieën. interessant, echter, de bron-tot-wiel-verliezen van voertuigen met waterstofbrandstofcellen bleken bijna even hoog te zijn als die van voertuigen op fossiele brandstof.

Aanvankelijk, dit significante efficiëntieverschil lijkt misschien verrassend, gezien de recente aandacht voor het gebruik van waterstof voor transport.

Terwijl de meeste waterstof vandaag (en in de nabije toekomst) wordt geproduceerd uit fossiele brandstoffen, een emissievrij traject is mogelijk als hernieuwbare energie wordt ingezet om:

• water extraheren en behandelen
• "kraak" het water in waterstof
• de waterstof vloeibaar maken of comprimeren tot een economisch volume (1 kg waterstof neemt 12 kubieke meter in beslag bij standaard atmosferische druk; 1 kg waterstof =ongeveer 100 km rijbereik)
• waterstof transporteren voor distributie
• en tenslotte waterstof af te leveren aan een brandstofcelvoertuig.

Hierin ligt een van de grote uitdagingen bij het benutten van waterstof voor transport:er zijn veel meer stappen in het energielevenscyclusproces, vergeleken met de eenvoudigere, direct gebruik van elektriciteit in elektrische voertuigen op batterijen.

Elke stap in het proces brengt een energiestraf met zich mee, en dus een efficiëntieverlies. De som van deze verliezen verklaart uiteindelijk waarom voertuigen met waterstofbrandstofcellen, gemiddeld, drie tot vier keer meer energie nodig hebben dan elektrische voertuigen op batterijen, per afgelegde kilometer.

Effecten op het elektriciteitsnet

Het toekomstige belang van een lage energie-efficiëntie wordt duidelijker bij bestudering van de potentiële effecten op het elektriciteitsnet. Als de bestaande 14 miljoen lichte voertuigen van Australië elektrisch waren, ze zouden ongeveer 37 terawattuur (TWh) elektriciteit per jaar nodig hebben - een toename van 15% in de nationale elektriciteitsopwekking (ongeveer gelijk aan de bestaande jaarlijkse hernieuwbare opwekking van Australië).

Maar als diezelfde vloot werd omgebouwd om op waterstof te rijden, het zou meer dan vier keer zoveel elektriciteit nodig hebben:ongeveer 157 TWh per jaar. Dit zou een stijging van 63% van de nationale elektriciteitsopwekking met zich meebrengen.

Een recent rapport over Infrastructure Victoria kwam tot een vergelijkbare conclusie. Het berekende dat voor een volledige overgang naar waterstof in 2046 – voor zowel lichte als zware voertuigen – 64 TWh elektriciteit nodig zou zijn, het equivalent van een stijging van 147% in Victoria's jaarlijkse elektriciteitsverbruik. Batterij elektrische voertuigen, In de tussentijd, zou ongeveer een derde van de hoeveelheid nodig hebben (22 TWh).

Sommigen beweren dat energie-efficiëntie in de toekomst niet langer belangrijk zal zijn, aangezien sommige voorspellingen suggereren dat Australië al in de jaren 2030 100% hernieuwbare energie zou kunnen bereiken. Hoewel het huidige politieke klimaat suggereert dat dit een uitdaging zal zijn, zelfs als de overgang plaatsvindt, er zal een concurrerende vraag zijn naar hernieuwbare energie tussen sectoren, benadrukt het blijvende belang van energie-efficiëntie.

Er moet ook worden erkend dat hogere energiebehoeften zich vertalen in hogere energieprijzen. Zelfs als waterstof in de toekomst prijspariteit bereikt met benzine of diesel, elektrische voertuigen zouden 70-90% goedkoper in gebruik blijven, vanwege hun hogere energie-efficiëntie. Dit zou het gemiddelde Australische huishouden meer dan A $ 2 besparen. 000 per jaar.

Pragmatisch plan voor de toekomst

Ondanks de duidelijke energie-efficiëntievoordelen van elektrische voertuigen ten opzichte van waterstofvoertuigen, de waarheid is dat er geen wondermiddel is. Beide technologieën staan ​​voor verschillende uitdagingen op het gebied van infrastructuur, acceptatie door de consument, net effecten, technologische volwassenheid en betrouwbaarheid, en rijbereik (het volume dat nodig is voor voldoende waterstof in vergelijking met de energiedichtheid van de batterij voor elektrische voertuigen).

Batterij-elektrische voertuigen zijn nog geen geschikte vervanger voor elk voertuig op onze wegen. Maar op basis van de technologie die vandaag beschikbaar is, het is duidelijk dat een aanzienlijk deel van de huidige vloot zou kunnen overstappen op batterij-elektrisch, waaronder veel auto's, bussen, en korteafstandsvrachtwagens.

Een dergelijke overgang is een verstandige, robuuste en kostenefficiënte aanpak voor het realiseren van de aanzienlijke reducties van de transportemissies die nodig zijn binnen de korte tijdsbestekken die zijn uiteengezet in het recente rapport van het Intergouvernementeel Panel over klimaatverandering over het beperken van de opwarming van de aarde tot 1,5 , terwijl ook de transportkosten worden verlaagd.

Samen met andere energiezuinige technologieën, zoals de directe export van hernieuwbare elektriciteit naar het buitenland, batterij-elektrische voertuigen zullen ervoor zorgen dat de hernieuwbare energie die we de komende decennia opwekken, wordt gebruikt om de grootste hoeveelheid uitstoot te verminderen, zo spoedig mogelijk.

In de tussentijd, onderzoek moet worden voortgezet naar energie-efficiënte opties voor langeafstandsvrachtwagens, scheepvaart en vliegtuigen, evenals de bredere rol voor zowel waterstof als elektrificatie bij het verminderen van emissies in andere sectoren van de economie.

Nu de Federal Senate Select Committee on Electric Vehicles zijn eindrapport op 4 december zal uitbrengen, laten we hopen dat het blijvende belang van energie-efficiëntie in het vervoer niet is vergeten.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.