ستكون المجتمعات أفضل حالا من الاستثمار في السيارات الكهربائية التي تعمل على بطاريات بدلا من خلايا وقود الهيدروجين. السبب؟ يوفر الهيدروجين بعض الفوائد الإضافية للطاقة بالإضافة إلى النقل النظيف.
وبالنسبة لدراسة جديدة ، قارن الباحثون بين نوعين من السيارات في مستقبل افتراضي حيث تكون تكلفة المركبات الكهربائية أكثر تكلفة.
يقول المؤلف الرئيسي ماركوس فيلغينهاور ، وهو أحد مرشحي الدكتوراه في الجامعة التقنية في ميونيخ (TUM) وزار سابقًا: "لقد نظرنا في كيفية تأثير استخدام السيارات الكهربائية على نطاق واسع على إجمالي استخدام الطاقة في المجتمع ، وفي المباني ، وكذلك وسائل النقل". عالِم في مشروع المناخ والطاقة العالمي التابع لجامعة ستانفورد (GCEP).
"لقد وجدنا أن الاستثمار في جميع بطاريات البطاريات الكهربائية هو خيار أكثر اقتصادا لخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى انخفاض تكلفتها وكفاءة استخدام الطاقة بشكل كبير."
اثنين من "النكهات"
وتضيف سالي بينسون ، وهي أستاذة مشاركة في الدراسة ، وهي أستاذ هندسة موارد الطاقة في جامعة ستانفورد ومدير مركز GCEP: "هناك حاجة إلى دراسات كهذه لتحديد أقل التكاليف وأكثر الطرق فعالية لتخفيض الكربون العميق في نظام الطاقة العالمي".
تأتي السيارات الكهربائية بنكوتين: سيارات تعمل بالبطاريات مع بطاريات قابلة لإعادة الشحن ، ومركبات تعمل بخلايا الوقود لتحويل غاز الهيدروجين إلى كهرباء نظيفة.
على عكس السيارات التي تعمل بالبنزين ، تنبعث بطاريات الخلايا والوقود من الكربون عندما تكون مدفوعة. لكن نشرها على نطاق واسع يتطلب بنية تحتية جديدة مكلفة لشحن البطاريات أو توصيل وقود الهيدروجين.
ما الذي يخفض إجمالي الانبعاثات بأقل تكلفة؟
السؤال الرئيسي لصانعي السياسة هو ، ما هي تكنولوجيا النقل التي تقلل الانبعاثات الكلية بأقل تكلفة - البطاريات أو خلايا الوقود؟ أبعد من النقل ، هل يمكن أن توفر تكنولوجيا الهيدروجين طاقة نظيفة لمباني التدفئة والإضاءة ، كما توحي بعض الأبحاث؟
الدراسة الجديدة ، نشرت في المجلة الطاقة، هو أول من يعالج كلا السؤالين.
ركز الباحثون على كاليفورنيا ، الشركة الرائدة في نقل المركبات الكهربائية. على مستوى الولاية ، السيارات الكهربائية البطارية تنمو في شعبية. لكن فقط عدد قليل من الشركات المصنعة بدأت في تقديم مركبات خلايا الوقود. لتشجيع التبني على نطاق أوسع ، منحت الدولة أكثر من $ 92 مليون لشبكة من محطات إعادة التزود بالوقود الهيدروجين 50 بواسطة 2017.
في الوقت الحالي ، لا يوجد مصدر للطاقة خالٍ من الانبعاثات تمامًا. يقوم بعض الناس بشحن بطاريات السيارات الكهربائية الخاصة بهم عن طريق توصيلها بشبكة الطاقة ، والتي توفر الكهرباء المولدة بشكل كبير من الوقود الأحفوري الذي ينبعث منه الكربون.
وبالمثل ، فإن معظم وقود الهيدروجين مشتق من الغاز الطبيعي من خلال العملية الصناعية التي تصدر غاز ثاني أكسيد الكربون كمنتج ثانوي. ويستخدم جهاز بديل ، يسمى بالكهربائي ، الكهرباء المولدة من الطاقة الشمسية لتقسيم المياه إلى هيدروجين وأوكسجين نظيفين ، لكن هذه التقنية مكثفة للغاية من حيث الطاقة ومكلفة.
السيناريوهات
في هذه الدراسة ، ابتكر الباحثون سيناريوهات مستقبلية لبلدة لوس ألتوس هيلز ، وهي مجتمع من سكان 8,000 في مقاطعة سانتا كلارا.
يقول فيلغينهاور: "تتميز لوس ألتوس هيلز بقدرة توليد طاقة شمسية عالية بشكل غير عادي في المقاطعة مع أعلى حصة من السيارات الكهربائية في الولاية".
وركزت السيناريوهات على سنوات 10 إلى 20 في المستقبل ، عندما يتوقع أن تكون مركبات خلايا الوقود والوقود أكثر استخدامًا على نطاق واسع ، وعندما تكون الطاقة الشمسية والمحللات الكهربائية ذات تكلفة تنافسية مع الشبكة الكهربائية.
سيناريو واحد للسنة 2035 افترض أن السيارات الكهربائية ستشكل 38 في المئة من أسطول سيارات المدينة. كما افترض أيضًا أن مركبات خلايا الوقود سوف تعمل بالطاقة بواسطة الهيدروجين المنتج محليًا والمصنوع من أرخص أنواع الكهرباء المتوفرة ، سواء أكانت الطاقة الشمسية ناتجة أو تم الحصول عليها من الشبكة.
تم تغذية البيانات حول Los Altos Hills إلى نموذج حسابي تم تطويره بواسطة المؤلف المشارك للدراسة Thomas Hamacher ، أستاذ الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر في TUM.
"لقد قدمنا بيانات عن كمية الطاقة التي تحتاجها لوس ألتوس هيلز على مدار اليوم ، بالإضافة إلى البيانات المالية حول تكلفة بناء بنى تحتية جديدة للطاقة" ، كما يقول الباحث المشارك في الدراسة ماثيو بيلو ، الباحث السابق لما بعد الدكتوراة في GCEP والذي يعمل الآن مع معهد أبحاث الطاقة الكهربائية. . "قمنا بتضمين تكلفة صناعة الألواح الشمسية والمحلل الكهربائي والبطاريات وكل شيء آخر. بعد ذلك ، أخبرنا النموذج ، في ضوء سيناريو 2035 ، أخبرنا بالطريقة الأكثر اقتصادا لتلبية الطلب الكلي على الطاقة في المجتمع ".
ولمقارنة تكاليف كل سيناريو بفوائد المناخ ، قام الباحثون أيضًا بحساب انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة في كل حالة.
كما قاموا بتقييم الفوائد المحتملة لاستخدام البنية الهيدروجينية لتخزين الطاقة النظيفة للاستخدام عند الطلب. خلال ساعات النهار ، يمكن للمحلل الكهربائي توليد الهيدروجين من الطاقة الشمسية الفائضة التي يمكن أن تذهب إلى النفايات. ويمكن تخزين هذا الهيدروجين وتحويله إلى كهرباء متجددة ، أو استخدامه كبديل نظيف للغاز الطبيعي لتدفئة المباني وخفوتها.
نتائج واضحة
كانت النتائج نهائية.
"من حيث التكاليف الإجمالية ، وجدنا أن السيارات الكهربائية البطارية هي أفضل من المركبات التي تعمل بخلايا الوقود لخفض الانبعاثات" ، يقول Felgenhauer. "أظهر التحليل أنه لكي تكون التكلفة تنافسية ، يجب أن تكون أسعار مركبات خلايا الوقود أقل بكثير من سيارات البطاريات.
"ومع ذلك ، من المرجح أن تكون مركبات خلايا الوقود أكثر تكلفة بكثير من مركبات البطارية في المستقبل المنظور. هناك فائدة أخرى مفترضة للهيدروجين ، ألا وهي تخزين الطاقة الشمسية الفائضة ، لم تستفد من تحليلنا أيضًا. وجدنا أنه في 2035 ، سيتم استخدام كمية صغيرة فقط من تخزين الهيدروجين الشمسي لأغراض التدفئة وإضاءة المباني. "
وفي حين ركزت الدراسة على مدينة واحدة بمنطقة باي ، فإن النتائج ذات صلة بالعديد من مجتمعات غرف النوم التي تتمتع بأشعة الشمس الوافرة عبر كاليفورنيا. يأملون في تحليل شبكات أكبر من المجتمعات في الدراسات المستقبلية ودراسة العوامل الأخرى التي يمكن أن تؤثر على اختيارات المستهلكين عند اتخاذ قرار بشأن شراء بطارية أو خلية وقود.
يقول بيلو: "إن هدفنا هو توفير تحليل موضوعي يعتمد على البيانات للمساعدة في إعلام صناع السياسات في كاليفورنيا وفي أماكن أخرى عن مسار التكنولوجيا الذي من المرجح أن يكون أكثر فعالية من حيث التكلفة في مكافحة تغير المناخ".
قامت مجموعة BMW و Stanford GCEP بتمويل العمل.
المصدر جامعة ستانفورد
كُتبٌ ذاتُ صِلَةٍ
at سوق InnerSelf و Amazon
