Električna baterija ili vodikov gorivni članak?

Energetska učinkovitost „alternativnih goriva“

Novija istraživanja na području alternativnih oblika transporta u svrhu redukcije negativnih emisija navode kako je vodikov gorivni članak u usporedbi s električnom baterijom energetski neučinkovit. Odnos energetske neučinkovitosti te ostale prednosti i nedostaci ove dvije, danas aktualne i poželjne tehnologije detaljnije su opisani na australskom primjeru.

Alternative motora s unutarnjim izgaranjem

Niska energetska učinkovitost glavna je mana benzinskih i dizelskih vozila. Obično se samo 20 posto ukupne energije cjelokupnog ciklusa transportnih goriva i njihove primjene u vozilima  (engl. well-to-wheel energy) zapravo koristi za napajanje samih vozila. Ostalih 80 posto energije gubi se kroz izvlačenje nafte i njezinu preradu te prijevoz, isparavanje i toplinu motora. Takva niska energetska učinkovitost motora s unutarnjim izgaranjem glavni je razlog intenzivnih negativnih emisija i relativno skupe vožnje.

Imajući to na umu, nastoji se razumjeti i dodatno istražiti energetska učinkovitost električnih vozila i vozila s vodikovim gorivim člankom kao dio nedavnog istraživanja objavljenog u Air Quality and Climate Change Journal.

Električna vozila energetski su najučinkovitija

Na temelju pregleda velikog broja studija na globalnoj razini, otkriveno je da vozila na električne baterije imaju značajno niži gubitak energije u usporedbi s drugim postojećim izvedbama vozila. Međutim, zanimljivo je da su gubici ukupne energije kod vozila s vodikovom ćelijom gotovo jednako visoki kao isti kod vozila koja koriste fosilna goriva.

Na prvu se ova značajna razlika u učinkovitosti može činiti iznenađujućom, s obzirom na to da se donedavno poticalo korištenje vodika za transport.

Iako je većina vodika danas (no, najvjerojatnije i u predvidivoj budućnosti) proizvedena iz fosilnih goriva, moguće ga je proizvesti bez ikakvih negativnih emisija ako se koristi energija iz obnovljivih izvora. Takav proizvodni put vodika obuhvaća:

Upravo u ovakvom proizvodnom putu vodika leži jedan od značajnijih izazova u njegovom iskorištavanju za prijevoz. Naime, puno je više energetski zahtjevnijih koraka u čitavom ciklusu proizvodnje, distribucije i korištenja vodika, u usporedbi s jednostavnijom i izravnijom upotrebnom električne energije u baterijama električnih vozila.

Svaki korak u procesu donosi određene gubitke energije, a time i gubitak u učinkovitosti. U konačnici, zbroj tih gubitaka objašnjava zašto vozilo s vodikovom gorivnom ćelijom, u prosjeku, zahtijeva tri do četiri puta više energije po kilometru prijeđenog puta nego električna vozila.

Utjecaj na električnu mrežu

Niska energetska učinkovitost vozila s vodikovom ćelijom jasnija je nakon ispitivanja potencijalnih utjecaja istih na električnu mrežu. Ako je 14 milijuna postojećih lakih vozila Australije električno, oni će trebati oko 37 teravat sati (TWh) električne energije godišnje – što bi dovelo do povećanja od 15 posto u državnoj proizvodnji električne energije, što je otprilike jednako već postojećoj australskoj godišnjoj proizvodnji energije iz obnovljivih izvora.

No, ako bi navedeni broj električnih automobila zamijenio svoju bateriju vodikovom gorivnom ćelijom, trebalo bi više od četiri puta više električne energije – otprilike 157 TWh godišnje. To bi zahtijevalo porast od 63 posto u državnoj proizvodnji električne energije.

Nedavno izvješće Infrastructure Victoriae donijelo je sličan zaključak. Naime, izračunato je da bi potpuni prijelaz na vodik u 2046. godini, za lagana i teška vozila, zahtijevao 64 TWh električne energije, što je ekvivalentno povećanju od 147 posto u godišnjoj potrošnji električne energije u Victoriji. Za usporedbu, električna vozila zahtijevaju otprilike jednu trećinu te količine (22 TWh).

Aktualne su i rasprave o tome da energetska učinkovitost više u budućnosti neće biti toliko bitna s obzirom na prognoze koje sugeriraju da Australija može postići stopostotnu proizvodnju energije iz obnovljivih izvora prije 2030-ih. Iako, trenutna politička situacija vezana za klimatske promjene put do toga cilja čini dosta izazovnim, čak i ako dođe do takvog prijelaza, postojat će konkurentni zahtjevi za energijom iz obnovljivih izvora među različitim sektorima, naglašavajući stalnu važnost energetske učinkovitosti.

Također, treba obratiti pozornost na to da će viši energetski zahtjevi dovesti do više cijene energije. Čak i ako bi vodik dostigao cijenu benzina ili dizela u budućnosti, korištenje električnih vozila bi i dalje bilo 70 do 90 posto jeftinije zbog njihove veće energetske učinkovitosti, čime bi prosječno kućanstvo u Australiji uštedjelo više od 2.000 australskih dolara godišnje.

Pragmatični plan za budućnost

Unatoč prednosti električnih vozila nad onima s vodikovom ćelijom po pitanju čiste energetske učinkovitosti, istina je da ne postoji jednostavno rješenje koje je „odmah“ primjenjivo. Obje tehnologije suočavaju se s različitim izazovima u pogledu infrastrukture, prihvaćanja od strane kupaca, utjecaja na električnu mrežu, zrelost i pouzdanost tehnologije te raspona vožnje (potreban volumen vodika, odnosno gustoća energije baterije kod električnih vozila).

Baterije električnih vozila još uvijek nisu prikladna zamjena za sva današnja vozila na našim cestama. No, na temelju danas dostupne tehnologije, jasno je da značajna dio trenutnog broja vozila može prijeći na električne baterije, uključujući mnoge automobile, autobuse i kamione.

Prijelaz s motora s unutarnjim izgaranjem na baterije predstavlja razuman i ekonomski učinkovit pristup za smanjenje značajnih negativnih emisija prometa koje je potrebno postići u vrlo kratkim vremenskim okvirima, kako je nedavno u svom izvješću navela Intergovernmental Panel on Climate Change. Prelazak na električna vozila dio je procesa zadržavanja globalnog zagrijavanja na 1,5 stupanj Celzijev, a također smanjuje i same troškove transporta.

Zajedno s ostalim energetski učinkovitim tehnologijama, kao što je izravan izvoz električne energije dobivene iz obnovljivih izvora u inozemstvo, električna vozila osigurat će korištenje proizvedene energije iz obnovljivih izvora tijekom narednih desetljeća za smanjenje količine emisija i to što je prije moguće.  

U međuvremenu, istraživanja bi se trebala nastaviti u smjeru nalaženja energetski učinkovitih opcija za vozila koja voze na veće udaljenosti, poput brodova i zrakoplova, kao i širu ulogu vodika i elektrifikacije u smanjenju emisija i u drugim gospodarskim sektorima.

Nadajmo se da australski Savezni odbor Senata za električna vozila neće zaboraviti stalnu važnost energetske učinkovitosti u transportu u svom izvješću koje će objaviti početkom prosinca ove godine.  

Barbara Kalebić | Ekovjesnik

 

VEZANE VIJESTI

U Kaliforniji od 2029. godine isključivo električni autobusi

U Kaliforniji je krajem prošlog tjedna najavljena odluka prema kojoj će prijevozničke tvrtke od 2029. godine za pružanje usluga javnog prijevoza moći nabavljati isključivo električne autobuse. Očekuje se kako će flota gradskih autobusa u toj američkoj saveznoj državi u potpunosti voziti na električni pogon do 2040. godine.

Novi katalizator proizvodi vodik bez upotrebe fosilnih goriva

Australski znanstvenici otkrili su povoljan i učinkovit materijal za proizvodnju vodika, koji bi mogao zamijeniti postojeće katalizatore korištene tijekom elektrolize vode u kojoj, uslijed djelovanja električne energije, dolazi do razlaganja vode na vodik i kisik.

U sjevernoj Njemačkoj krenuo prvi vlak na vodik

Prvi svjetski vlak na vodikov pogon službeno je pušten u promet ovog ponedjeljka u njemačkoj saveznoj državi Donja Saska. Dva plava vlaka Coradia iLint, koje je proizveo francuski Alstom u Salzgitteru, krenula su sto kilometara dugom trasom između gradova Cuxhavena, Bremerhavena, Bremervördea i Bruxtehudea u sjevernoj Njemačkoj.

Njemačkom krajem 2021. počinju prometovati Coradia iLint vlakovi na vodik

Francuska multinacionalna kompanija Alstom potpisala je ugovor za proizvodnju i isporuku 14 garnitura vlakova pokretanih energijom vodika. Očekuje se kako će ovi vlakovi pokretani gorivnim člancima, u kojima se proizvodi električna i toplinska energija, biti pušteni u promet za potrebe njemačkog željezničkog operatera LNVG u prosincu 2021. godine.

PRIJAVITE SE NA NEWSLETTER