¿Qué coche eléctrico es más ecológico? ¿La batería o la pila de combustible?

¿Qué coche eléctrico es más ecológico? ¿La batería o la pila de combustible?

Sería mejor para las comunidades invertir en vehículos eléctricos que funcionan con baterías en lugar de baterías de hidrógeno. ¿La razón? El hidrógeno ofrece pocos beneficios energéticos adicionales además del transporte limpio.

Para un nuevo estudio, los investigadores compararon los dos tipos de automóviles en un futuro hipotético donde el costo de los vehículos eléctricos es más asequible.

"Observamos cómo la adopción a gran escala de vehículos eléctricos afectaría el uso total de energía en una comunidad, tanto para edificios como para transporte", dice el autor principal Markus Felgenhauer, candidato doctoral en la Universidad Técnica de Munich (TUM) y ex visitante. becario en el Proyecto Global de Energía y Clima de la Universidad de Stanford (GCEP).

"Descubrimos que invertir en vehículos de batería totalmente eléctricos es una opción más económica para reducir las emisiones de dióxido de carbono, principalmente debido a su menor costo y a su eficiencia energética significativamente mayor".

Dos 'sabores'

"Se necesitan estudios como este para identificar los caminos más eficientes y de menor costo para la descarbonización profunda del sistema energético mundial", agrega la coautora del estudio Sally Benson, profesora de ingeniería de recursos energéticos en Stanford y directora de GCEP.

Los vehículos eléctricos vienen en dos sabores: automóviles enchufables con baterías recargables y vehículos de celda de combustible que convierten el gas de hidrógeno en electricidad limpia.

A diferencia de los autos propulsados ​​por gasolina, los vehículos con batería y celdas de combustible emiten cero carbono cuando son conducidos. Pero desplegarlos a escala requerirá una nueva infraestructura costosa para cargar baterías o entregar combustible de hidrógeno.

¿Qué reduce las emisiones totales al menor costo?

Una pregunta clave para los legisladores es, ¿qué tecnología de transporte reduce las emisiones totales al menor costo: baterías o pilas de combustible? Más allá del transporte, ¿podría la tecnología de hidrógeno también proporcionar energía limpia para calentar e iluminar edificios, como sugieren algunas investigaciones?


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El nuevo estudio, publicado en la revista Energía, es el primero en abordar ambas preguntas.

Los investigadores se enfocaron en California, un líder en el transporte de vehículos eléctricos. En todo el estado, los autos eléctricos con batería están creciendo en popularidad. Pero solo unos pocos fabricantes han comenzado a ofrecer vehículos con celdas de combustible. Para fomentar una adopción más amplia, el estado ha otorgado más de $ 92 millones por una red de estaciones de repostaje de hidrógeno 50 por 2017.

Actualmente, ninguna fuente de energía está completamente libre de emisiones. Algunas personas cargan sus autos eléctricos de la batería enchufándose a la red eléctrica, que suministra electricidad generada en gran parte a partir de combustibles fósiles que emiten carbono.

Asimismo, la mayoría del combustible de hidrógeno se deriva del gas natural a través de un proceso industrial que emite dióxido de carbono como subproducto. Un dispositivo alternativo, llamado electrolizador, usa electricidad generada por energía solar para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno limpios, pero la técnica consume mucha energía y es costosa.

Los escenarios

En el estudio, los investigadores crearon escenarios futuros para la ciudad de Los Altos Hills, una comunidad de residentes de 8,000 en el condado de Santa Clara.

"Los Altos Hills se distingue por una capacidad de generación solar inusualmente alta en el condado con la mayor participación de vehículos eléctricos en el estado", dice Felgenhauer.

Los escenarios se centraron en 10 a 20 años en el futuro, cuando se espera que los vehículos con batería y pila de combustible sean de uso mucho más amplio, y cuando la energía solar y los electrolizadores sean competitivos en costos con la red eléctrica.

Un escenario para el año en que 2035 supuso que los vehículos eléctricos constituirían el porcentaje 38 de la flota de vehículos de la ciudad. También asumió que los vehículos de celda de combustible serían alimentados por hidrógeno producido localmente con la electricidad disponible más barata, ya sea generada por energía solar u obtenida de la red.

Los datos sobre Los Altos Hills se alimentaron a un modelo computacional desarrollado por el coautor del estudio Thomas Hamacher, profesor de ingeniería eléctrica e informática en TUM.

"Proporcionamos datos sobre la cantidad de energía que Los Altos Hills necesita a lo largo del día, así como datos financieros sobre el costo de construir nuevas infraestructuras de energía", dice el coautor del estudio Matthew Pellow, un ex becario postdoctoral de GCEP ahora con el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica. . "Incluimos el costo de hacer paneles solares, electrolizadores, baterías y todo lo demás. Luego le dijimos al modelo, dado nuestro escenario para 2035, cuéntenos la forma más económica de satisfacer la demanda total de energía de la comunidad ".

Para comparar los costos de cada escenario con sus beneficios climáticos, los investigadores también calcularon las emisiones de dióxido de carbono producidas en cada caso.

También evaluaron los beneficios potenciales del uso de la infraestructura de hidrógeno para almacenar energía limpia para usar bajo demanda. Durante las horas del día, los electrolizadores pueden producir hidrógeno a partir de un excedente de energía solar que de lo contrario se desperdicia. Que el hidrógeno puede almacenarse y convertirse en electricidad renovable, o usarse como una alternativa limpia al gas natural para calentar e iluminar edificios.

Resultados claros

Los resultados fueron definitivos.

"En términos de costos generales, encontramos que los vehículos eléctricos de batería son mejores que los vehículos de pila de combustible para reducir las emisiones", dice Felgenhauer. "El análisis mostró que para ser competitivos en cuanto a los costos, los vehículos con celdas de combustible tendrían que tener un precio mucho más bajo que los vehículos con batería.

"Sin embargo, es probable que los vehículos con celdas de combustible sean significativamente más caros que los vehículos con batería en el futuro previsible. Otro supuesto beneficio de almacenar energía solar excedente en el almacenamiento de hidrógeno tampoco funcionó en nuestro análisis. Descubrimos que en 2035, solo una pequeña cantidad de almacenamiento de hidrógeno solar se usaría para calentar e iluminar edificios ".

Si bien el estudio se centró en una ciudad del Área de la Bahía, los resultados son relevantes para muchas comunidades de dormitorios con abundante luz solar en California, escriben los autores. Esperan analizar las redes de comunidades más grandes en estudios futuros y examinar otros factores que podrían influir en las elecciones de los consumidores al decidir si comprar una batería o un coche de celda de combustible.

"Nuestro objetivo es proporcionar análisis objetivos y basados ​​en datos para ayudar a informar a los responsables de las políticas en California y en otros lugares sobre qué vía tecnológica es más rentable para combatir el cambio climático", afirma Pellow.

BMW Group y Stanford GCEP financiaron el trabajo.

Fuente: Universidad de Stanford


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