Οι κοινότητες θα ήταν καλύτερα να επενδύουν σε ηλεκτρικά οχήματα που λειτουργούν με μπαταρίες αντί για κυψέλες καυσίμου υδρογόνου. Ο λόγος? Το υδρογόνο προσφέρει λίγα επιπλέον ενεργειακά οφέλη εκτός από καθαρή μεταφορά.
Για μια νέα μελέτη, οι ερευνητές συνέκριναν τους δύο τύπους αυτοκινήτων σε ένα υποθετικό μέλλον όπου το κόστος των ηλεκτρικών οχημάτων είναι πιο προσιτό.
«Εξετάσαμε πόσο μεγάλης κλίμακας υιοθέτηση ηλεκτρικών οχημάτων θα επηρεάσει τη συνολική χρήση ενέργειας σε μια κοινότητα, τόσο για κτίρια όσο και για μεταφορές», λέει ο επικεφαλής συγγραφέας Markus Felgenhauer, υποψήφιος διδακτορικός στο Πολυτεχνείο του Μονάχου (TUM) και πρώην επισκέπτης μελετητής στο Πανεπιστήμιο Stanford Global Climate and Energy Project (GCEP).
«Διαπιστώσαμε ότι η επένδυση σε ηλεκτρικά οχήματα μπαταριών είναι μια πιο οικονομική επιλογή για τη μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, κυρίως λόγω του χαμηλότερου κόστους και της σημαντικά υψηλότερης ενεργειακής απόδοσης».
Δύο «γεύσεις»
"Μελέτες όπως αυτές είναι απαραίτητες για τον προσδιορισμό του χαμηλότερου κόστους και των πιο αποδοτικών οδών για βαθιά αποκαρβονιοποίηση του παγκόσμιου ενεργειακού συστήματος", προσθέτει η συγγραφέας της μελέτης, Sally Benson, καθηγήτρια μηχανικής ενεργειακών πόρων στο Στάνφορντ και διευθυντής της GCEP.
Τα ηλεκτρικά οχήματα διατίθενται σε δύο γεύσεις: πρόσθετα αυτοκίνητα με επαναφορτιζόμενες μπαταρίες και οχήματα κυψελών καυσίμου που μετατρέπουν αέριο υδρογόνο σε καθαρό ηλεκτρικό ρεύμα.
Σε αντίθεση με τα βενζινοκίνητα αυτοκίνητα, τα οχήματα με μπαταρία και κυψέλες καυσίμου εκπέμπουν μηδενικό άνθρακα όταν οδηγούνται. Ωστόσο, η ανάπτυξη τους σε κλίμακα θα απαιτήσει μια δαπανηρή νέα υποδομή για τη φόρτιση μπαταριών ή την παροχή καυσίμου υδρογόνου.
Ποιο μειώνει τις συνολικές εκπομπές στο χαμηλότερο κόστος;
Ένα βασικό ερώτημα για τους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής είναι, ποια τεχνολογία μεταφοράς μειώνει τις συνολικές εκπομπές στο χαμηλότερο κόστος - μπαταρίες ή κυψέλες καυσίμου; Πέρα από τη μεταφορά, θα μπορούσε η τεχνολογία υδρογόνου να παρέχει επίσης καθαρή ενέργεια για θέρμανση και φωτισμό κτιρίων, όπως προτείνει κάποια έρευνα;
Η νέα μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Ενέργεια, είναι ο πρώτος που απαντά και στις δύο ερωτήσεις.
Οι ερευνητές επικεντρώθηκαν στην Καλιφόρνια, ηγέτη στη μεταφορά ηλεκτρικών οχημάτων. Σε όλη τη χώρα, τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα της μπαταρίας αυξάνονται σε δημοτικότητα. Αλλά μόνο λίγοι κατασκευαστές έχουν αρχίσει να προσφέρουν οχήματα κυψελών καυσίμου. Για να ενθαρρύνει την ευρύτερη υιοθέτηση, η πολιτεία έχει απονείμει περισσότερα από 92 εκατομμύρια δολάρια για ένα δίκτυο 50 σταθμών ανεφοδιασμού υδρογόνου έως το 2017.
Επί του παρόντος, καμία πηγή ενέργειας δεν είναι εντελώς απαλλαγμένη από εκπομπές. Μερικοί άνθρωποι φορτίζουν τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα της μπαταρίας τους συνδέοντας το ηλεκτρικό δίκτυο, το οποίο παρέχει ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται σε μεγάλο βαθμό από ορυκτά καύσιμα που εκπέμπουν άνθρακα.
Ομοίως, τα περισσότερα καύσιμα υδρογόνου προέρχονται από φυσικό αέριο μέσω μιας βιομηχανικής διαδικασίας που εκπέμπει διοξείδιο του άνθρακα ως υποπροϊόν. Μια εναλλακτική συσκευή, που ονομάζεται ηλεκτρολύτης, χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από ηλιακή ενέργεια για να χωρίσει το νερό σε καθαρό υδρογόνο και οξυγόνο, αλλά η τεχνική είναι πολύ ενεργειακή και ακριβή.
Τα σενάρια
Στη μελέτη, οι ερευνητές δημιούργησαν μελλοντικά σενάρια για την πόλη Los Altos Hills, μια κοινότητα περίπου 8,000 κατοίκων στην κομητεία Santa Clara.
«Το Los Altos Hills διακρίνεται από μια ασυνήθιστα υψηλή χωρητικότητα ηλιακής παραγωγής στο νομό με το υψηλότερο μερίδιο ηλεκτρικών οχημάτων στην πολιτεία», λέει ο Felgenhauer.
Τα σενάρια επικεντρώθηκαν σε 10 έως 20 χρόνια στο μέλλον, όταν τα οχήματα με μπαταρία και κυψέλες καυσίμου αναμένεται να είναι σε πολύ ευρύτερη χρήση, και όταν η ηλιακή ενέργεια και οι ηλεκτρολύτες είναι ανταγωνιστικές ως προς το κόστος με το ηλεκτρικό δίκτυο.
Ένα σενάριο για το έτος 2035 υπέθεσε ότι τα ηλεκτρικά οχήματα θα αποτελούσαν το 38% του στόλου οχημάτων της πόλης. Υποθέτει επίσης ότι τα οχήματα με κυψέλες καυσίμου θα τροφοδοτούνται από τοπικά παραγόμενο υδρογόνο που παράγεται με τη φθηνότερη διαθέσιμη ηλεκτρική ενέργεια, είτε παράγεται από ηλιακό είτε λαμβάνεται από το δίκτυο.
Τα δεδομένα σχετικά με το Los Altos Hills τροφοδοτήθηκαν σε ένα υπολογιστικό μοντέλο που αναπτύχθηκε από τον συγγραφέα μελέτης Thomas Hamacher, καθηγητή ηλεκτρολόγων και μηχανολόγων υπολογιστών στο TUM.
«Παρέχουμε δεδομένα σχετικά με την ποσότητα ενέργειας που χρειάζεται το Los Altos Hills όλη την ημέρα, καθώς και οικονομικά στοιχεία για το κόστος κατασκευής νέων ενεργειακών υποδομών», λέει ο συγγραφέας μελέτης, Matthew Pellow, πρώην μεταδιδακτορικός μελετητής του GCEP τώρα στο Ινστιτούτο Έρευνας Ηλεκτρικής Ενέργειας . «Περιλάβαμε το κόστος κατασκευής ηλιακών συλλεκτών, ηλεκτρολυτών, μπαταριών και οτιδήποτε άλλο. Στη συνέχεια, είπαμε στο μοντέλο, δεδομένου του σεναρίου μας για το 2035, πείτε μας τον πιο οικονομικό τρόπο για να καλύψουμε τη συνολική ενεργειακή ζήτηση της κοινότητας. "
Για να συγκρίνουν το κόστος κάθε σεναρίου με τα κλιματικά οφέλη, οι ερευνητές υπολόγισαν επίσης τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα που παράγονται σε κάθε περίπτωση.
Αξιολόγησαν επίσης τα πιθανά οφέλη από τη χρήση της υποδομής υδρογόνου για την αποθήκευση καθαρής ενέργειας για χρήση κατά παραγγελία. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, οι ηλεκτρολύτες μπορούν να παράγουν υδρογόνο από πλεόνασμα ηλιακής ενέργειας που διαφορετικά θα σπαταλούσε. Αυτό το υδρογόνο μπορεί να αποθηκευτεί και να μετατραπεί σε ανανεώσιμη ηλεκτρική ενέργεια, ή να χρησιμοποιηθεί ως καθαρή εναλλακτική λύση για το φυσικό αέριο σε θερμότητα και ελαφριά κτίρια.
Καθαρά αποτελέσματα
Τα αποτελέσματα ήταν καθοριστικά.
«Όσον αφορά το συνολικό κόστος, διαπιστώσαμε ότι τα ηλεκτρικά οχήματα της μπαταρίας είναι καλύτερα από τα οχήματα με κυψέλες καυσίμου για τη μείωση των εκπομπών», λέει ο Felgenhauer. «Η ανάλυση έδειξε ότι για να είναι ανταγωνιστικά ως προς το κόστος, τα οχήματα κυψελών καυσίμου θα πρέπει να τιμολογούνται πολύ χαμηλότερα από τα οχήματα με μπαταρίες.
«Ωστόσο, τα οχήματα με κυψέλες καυσίμου είναι πιθανότατα να είναι πολύ πιο ακριβά από ό, τι τα οχήματα με μπαταρίες για το άμεσο μέλλον. Ένα άλλο υποτιθέμενο όφελος του υδρογόνου - αποθήκευση πλεονασματικής ηλιακής ενέργειας - δεν πήγε ούτε στην ανάλυσή μας. Διαπιστώσαμε ότι το 2035, μόνο μια μικρή ποσότητα ηλιακής αποθήκευσης υδρογόνου θα χρησιμοποιηθεί για θέρμανση και φωτισμό κτιρίων. "
Ενώ η μελέτη επικεντρώθηκε σε μια πόλη Bay Area, τα αποτελέσματα είναι σχετικά για πολλές κοινότητες υπνοδωματίων με άφθονο ηλιακό φως σε όλη την Καλιφόρνια, γράφουν οι συγγραφείς. Ελπίζουν να αναλύσουν μεγαλύτερα δίκτυα κοινοτήτων σε μελλοντικές μελέτες και να εξετάσουν άλλους παράγοντες που θα μπορούσαν να επηρεάσουν τις επιλογές των καταναλωτών όταν αποφασίζουν εάν θα αγοράσουν μπαταρία ή αυτοκίνητο καυσίμου.
«Στόχος μας είναι να παρέχουμε αντικειμενική ανάλυση βάσει δεδομένων για να ενημερώσουμε τους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής στην Καλιφόρνια και αλλού σχετικά με το ποια τεχνολογική πορεία είναι πιθανό να είναι πιο οικονομικά αποδοτική στην καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής», λέει ο Pellow.
Το BMW Group και το Stanford GCEP χρηματοδότησαν το έργο.
πηγή: Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ
Σχετικά βιβλία
at InnerSelf Market και Amazon
