Un vehículo eléctrico de batería en la flota de vehículos de la Universidad de Queensland. CC BY-ND
La baja eficiencia energética ya es un problema importante para los vehículos de gasolina y diésel. Por lo general, solo 20% del total bien a la rueda En realidad, la energía se utiliza para alimentar estos vehículos. El otro 80% se pierde por extracción de petróleo, refinamiento, transporte, evaporación y calor del motor. Esta baja eficiencia energética es la razón principal por la cual los vehículos de combustible fósil son intensivos en emisiones y relativamente caros de operar.
Con esto en mente, nos propusimos comprender la eficiencia energética de los vehículos eléctricos y de hidrógeno como parte de un documento reciente publicado en el Revista de calidad del aire y cambio climático.
Los vehículos eléctricos se apilan mejor
Con base en una amplia exploración de estudios a nivel mundial, descubrimos que los vehículos eléctricos con batería tienen pérdidas de energía significativamente menores en comparación con otras tecnologías de vehículos. Curiosamente, sin embargo, las pérdidas de bien a rueda de vehículos de pila de combustible de hidrógeno se encontró que eran casi tan altos como los vehículos de combustible fósil.
Pérdidas de energía promedio de pozo a rueda de diferentes tecnologías de transmisión de vehículos, que muestran valores y rangos típicos. Nota: estas cifras representan la producción, el transporte y la propulsión, pero no capturan los requisitos de energía de fabricación, que actualmente son marginalmente más altos para los vehículos con celdas de combustible eléctrico e hidrógeno en comparación con los vehículos de combustible fósil.
Al principio, esta diferencia de eficiencia significativa puede parecer sorprendente, dada la atención reciente sobre el uso de hidrógeno para el transporte.
Mientras que la mayoría del hidrógeno hoy (y en el futuro previsible) se produce a partir de combustibles fósiles, una vía de emisión cero es posible si la energía renovable se utiliza para:
licuar o comprimir el hidrógeno a un volumen económico (1 kg de hidrógeno ocupa 12 metros cúbicos @ presión atmosférica estándar; 1 kg de hidrógeno = aproximadamente 100 km rango de conducción)
y finalmente entregar hidrógeno a un vehículo de pila de combustible.
Aquí radica uno de los desafíos importantes para aprovechar el hidrógeno para el transporte: hay muchos más pasos en el proceso del ciclo de vida de la energía, en comparación con el uso más simple y directo de la electricidad en los vehículos eléctricos de batería.
Cada paso del proceso incurre en una penalización de energía y, por lo tanto, en una pérdida de eficiencia. La suma de estas pérdidas explica en última instancia por qué los vehículos con celdas de combustible de hidrógeno, en promedio, requieren de tres a cuatro veces más energía que los vehículos eléctricos de batería, por kilómetro recorrido.
Impactos de la red eléctrica
La importancia futura de la baja eficiencia energética se aclara al examinar los posibles impactos de la red eléctrica. Si los millones de vehículos ligeros 14 existentes en Australia fueran eléctricos, necesitarían alrededor de 37 teravatios-hora (TWh) de electricidad por año, un aumento del 15% en la generación eléctrica nacional (aproximadamente equivalente a la generación renovable anual existente de Australia).
Pero si esta misma flota se convirtiera para funcionar con hidrógeno, necesitaría más de cuatro veces la electricidad: aproximadamente 157 TWh al año. Esto implicaría un aumento del 63% en la generación nacional de electricidad.
Un Informe de Infraestructura Victoria Llegó a una conclusión similar. Calculó que una transición completa al hidrógeno en 2046, tanto para vehículos ligeros como pesados, requeriría 64 TWh de electricidad, el equivalente a un aumento del 147% en el consumo anual de electricidad de Victoria. Mientras tanto, los vehículos eléctricos con batería requerirían aproximadamente un tercio de la cantidad (22 TWh).
Algunos pueden argumentar que la eficiencia energética ya no será importante en el futuro, dado que algunos pronósticos sugieren que Australia podría alcanzar 100% de energía renovable tan pronto como los 2030. Si bien el clima político actual sugiere que esto será un desafío, incluso cuando ocurra la transición, habrá demandas competitivas de energía renovable entre sectores, lo que enfatiza la importancia continua de la eficiencia energética.
También debe reconocerse que los requisitos energéticos más altos se traducen en precios energéticos más altos. Incluso si el hidrógeno alcanzara la paridad de precios con la gasolina o el diésel en el futuro, los vehículos eléctricos seguirían siendo 70-90% más baratos de operar, debido a su mayor eficiencia energética. Esto salvaría al hogar australiano promedio más de A $ 2,000 por año.
Plan pragmático para el futuro.
A pesar de las claras ventajas de eficiencia energética de los vehículos eléctricos sobre los vehículos de hidrógeno, la verdad es que no hay una bala de plata. Ambas tecnologías enfrentan desafíos diferentes en términos de infraestructura, aceptación del consumidor, impactos en la red, tecnología madurez y fiabilidady campo de prácticas (el volumen necesario para suficiente hidrógeno en comparación con la densidad de energía de la batería para vehículos eléctricos).
Los vehículos eléctricos con batería aún no son un reemplazo adecuado para todos los vehículos en nuestras carreteras. Pero según la tecnología disponible en la actualidad, está claro que una proporción significativa de la flota actual podría pasar a ser eléctrica con batería, incluidos muchos automóviles, autobuses y camiones de corta distancia.
Dicha transición representa un enfoque sensato, robusto y rentable para lograr las reducciones significativas de emisiones de transporte requeridas dentro de los cortos marcos de tiempo descritos por el reciente Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático informe sobre restringir el calentamiento global a 1.5 ℃, al tiempo que reduce los costos de transporte.
Junto con otras tecnologías energéticamente eficientes, como la exportación directa de electricidad renovable al exterior, los vehículos eléctricos con batería asegurarán que la energía renovable que generemos en las próximas décadas se utilice para reducir la mayor cantidad de emisiones, lo más rápido posible.
Mientras tanto, la investigación debe continuar en opciones energéticamente eficientes para camiones de larga distancia, embarques y aviones, así como el papel más amplio del hidrógeno y la electrificación en la reducción de emisiones en otros sectores de la economía.
Con la Comité Selecto del Senado Federal sobre Vehículos Eléctricos listo para entregar su informe final en diciembre 4, esperemos que no se haya olvidado la importancia continua de la eficiencia energética en el transporte.
Sobre el Autor
Jake Whitehead, investigador asociado, La Universidad de Queensland; Robin Smit, profesor adjunto, La Universidad de Queenslandy Simon Washington, profesor y jefe de la escuela de ingeniería civil, La Universidad de Queensland
Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.
libros_tecnología
