Kendaraan baterai listrik di armada kendaraan The University of Queensland. CC BY-ND
Efisiensi energi yang rendah sudah menjadi masalah utama untuk kendaraan bensin dan diesel. Biasanya, hanya 20% dari keseluruhan beroda energi sebenarnya digunakan untuk memberi daya pada kendaraan ini. 80% lainnya hilang melalui ekstraksi minyak, penyempurnaan, pengangkutan, penguapan, dan panas engine. Efisiensi energi yang rendah ini adalah alasan utama mengapa kendaraan berbahan bakar fosil padat emisi, dan relatif mahal untuk dijalankan.
Dengan pemikiran ini, kami mulai memahami efisiensi energi kendaraan listrik dan hidrogen sebagai bagian dari a makalah baru-baru diterbitkan dalam Jurnal Kualitas Udara dan Perubahan Iklim.
Kendaraan listrik menumpuk terbaik
Berdasarkan pada pemindaian luas studi secara global, kami menemukan bahwa kendaraan listrik baterai memiliki kehilangan energi yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan teknologi kendaraan lainnya. Menariknya, bagaimanapun, kerugian dari roda kendaraan sel bahan bakar hidrogen ditemukan hampir setinggi kendaraan bahan bakar fosil.
Kehilangan energi rata-rata dari roda dengan baik dari berbagai teknologi drivetrain kendaraan, menunjukkan nilai dan rentang yang tipikal. Catatan: angka-angka ini menjelaskan produksi, transportasi dan propulsi, tetapi tidak menangkap kebutuhan energi manufaktur, yang saat ini sedikit lebih tinggi untuk kendaraan sel bahan bakar listrik dan hidrogen dibandingkan dengan kendaraan berbahan bakar fosil.
Pada awalnya, perbedaan efisiensi yang signifikan ini mungkin tampak mengejutkan, mengingat perhatian terakhir tentang penggunaan hidrogen untuk transportasi.
Sementara sebagian besar hidrogen saat ini (dan untuk masa yang akan datang) diproduksi dari bahan bakar fosil, jalur nol-emisi dimungkinkan jika energi terbarukan digunakan untuk:
mencairkan atau mengompres hidrogen ke volume ekonomi (1 kg hidrogen membutuhkan 12 meter kubik @ tekanan atmosfer standar; 1 kg hidrogen = kisaran mengemudi sekitar 100 km)
dan akhirnya mengirimkan hidrogen ke kendaraan sel bahan bakar.
Di sinilah letak salah satu tantangan signifikan dalam memanfaatkan hidrogen untuk transportasi: ada lebih banyak langkah dalam proses siklus energi, dibandingkan dengan penggunaan listrik yang lebih sederhana dan langsung dalam baterai kendaraan listrik.
Setiap langkah dalam proses menimbulkan penalti energi, dan karenanya kehilangan efisiensi. Jumlah kerugian ini pada akhirnya menjelaskan mengapa kendaraan sel bahan bakar hidrogen, rata-rata, membutuhkan energi tiga hingga empat kali lebih banyak daripada kendaraan listrik baterai, per kilometer yang ditempuh.
Dampak jaringan listrik
Signifikansi masa depan dari efisiensi energi yang rendah menjadi lebih jelas setelah memeriksa potensi dampak jaringan listrik. Jika 14 juta kendaraan ringan Australia yang ada adalah listrik, mereka akan membutuhkan sekitar 37 terawatt-jam (TWh) listrik per tahun - peningkatan 15% dalam pembangkit listrik nasional (kira-kira setara dengan generasi terbarukan yang ada di Australia).
Tetapi jika armada yang sama ini dikonversi untuk menggunakan hidrogen, itu akan membutuhkan lebih dari empat kali listrik: sekitar 157 TWh setahun. Ini akan memerlukan peningkatan 63% dalam pembangkit listrik nasional.
Sebuah baru-baru ini Laporan infrastruktur Victoria mencapai kesimpulan yang serupa. Ini menghitung bahwa transisi penuh ke hidrogen dalam 2046 - untuk kendaraan ringan dan berat - akan membutuhkan 64 TWh listrik, setara dengan peningkatan 147% dalam konsumsi listrik tahunan Victoria. Kendaraan listrik baterai, sementara itu, akan membutuhkan sekitar sepertiga jumlah (22 TWh).
Beberapa orang mungkin berpendapat bahwa efisiensi energi tidak akan lagi penting di masa depan mengingat beberapa perkiraan menyarankan Australia dapat mencapainya 100% energi terbarukan segera setelah 2030s. Sementara iklim politik saat ini menunjukkan ini akan menjadi tantangan, bahkan ketika transisi terjadi, akan ada tuntutan yang bersaing untuk energi terbarukan antar sektor, menekankan pentingnya efisiensi energi yang berkelanjutan.
Juga harus diakui bahwa kebutuhan energi yang lebih tinggi diterjemahkan ke harga energi yang lebih tinggi. Bahkan jika hidrogen mencapai harga yang sama dengan bensin atau diesel di masa depan, kendaraan listrik akan tetap lebih murah untuk menjalankan 70-90, karena efisiensi energinya yang lebih tinggi. Ini akan menghemat rata-rata rumah tangga Australia lebih dari A $ 2,000 per tahun.
Rencana pragmatis untuk masa depan
Meskipun keuntungan efisiensi energi yang jelas dari kendaraan listrik dibandingkan kendaraan hidrogen, kenyataannya adalah tidak ada peluru perak. Kedua teknologi menghadapi tantangan yang berbeda dalam hal infrastruktur, penerimaan konsumen, dampak grid, kematangan dan keandalan teknologi, dan driving range ( volume yang dibutuhkan untuk hidrogen yang cukup dibandingkan dengan kepadatan energi baterai untuk kendaraan listrik).
Baterai kendaraan listrik belum merupakan pengganti yang cocok untuk setiap kendaraan di jalan kita. Tetapi berdasarkan teknologi yang tersedia saat ini, jelas bahwa proporsi yang signifikan dari armada saat ini dapat beralih menjadi baterai listrik, termasuk banyak mobil, bis-bis, dan truk jarak pendek.
Transisi semacam itu mewakili pendekatan yang masuk akal, kuat, dan hemat biaya untuk memberikan pengurangan emisi transportasi yang signifikan yang diperlukan dalam kerangka waktu singkat yang digariskan oleh Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim baru-baru ini. laporan tentang menahan pemanasan global ke 1.5 ℃, sementara juga mengurangi biaya transportasi.
Bersama dengan teknologi hemat energi lainnya, seperti ekspor langsung energi terbarukan ke luar negeri, kendaraan listrik baterai akan memastikan bahwa energi terbarukan yang kami hasilkan selama beberapa dekade mendatang digunakan untuk mengurangi jumlah emisi terbesar, secepat mungkin.
Sementara itu, penelitian harus dilanjutkan ke opsi hemat energi untuk truk jarak jauh, pengiriman dan pesawat terbang, serta peran yang lebih luas untuk hidrogen dan elektrifikasi dalam mengurangi emisi lintas sektor ekonomi lainnya.
Dengan Komite Pilih Senat Federal untuk Kendaraan Listrik ditetapkan untuk memberikan laporan akhir pada Desember 4, mari kita berharap pentingnya efisiensi energi dalam transportasi belum dilupakan.
Tentang Penulis
Jake Whitehead, Peneliti, Universitas Queensland; Robin Smit, Adjunct professor, Universitas Queensland, dan Simon Washington, Profesor dan Kepala Sekolah Teknik Sipil, Universitas Queensland
Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.
books_technology
