Enligt en färsk studie, som har offentliggjorts av tidskriften Energy, och som har gjorts av forskare vid amerikanska Stanforduniversitet och Münchens Tekniska universitet (TUM) är det bättre att investera i elektriska bilar som drivs med batterier än i vätgasdrivna fordon med bränsleceller.
Det framgår av en studie som jämförde bilar som drivs med batterier och vätedrivna bränslecellsfordon i en hypotetisk framtid där kostnaden för elfordon bedömdes bli lägre.
Elfordon finns i två varianter: plug-in bilar med uppladdningsbara batterier och bränslecellsfordon som omvandlar vätgas till ren elektricitet.
- Vi granskade hur elbilarna skulle påverka den totala energianvändningen i ett samhälle, i byggnader samt inom transportväsen, förklarade projektledaren och doktoranden vid TUM, Markus Felgenhauer, som tidigare gästforskare vid Stanforduniversitets fakultet för Global Climate & Energy Project (GCEP).
- Vi upptäckte att investeringar i elektriska batterifordon utgör ett bättre ekonomiskt val när det gäller att minska utsläppen av koldioxid, sänka kostnaderna och uppnå påtagligt högre energieffektivitet, sade Felgenhauer till tidskriften Science Daily.
Forskarkollegan och professorn Sally Benson tillade att studier som dessa behövs för att identifiera de lägsta möjliga kostnaderna och mest effektiva vägen till maximal minskning av koldioxidutsläpp inom det globala energisystemet.
Till skillnad från bensindrivna bilar, släpper batteri- och bränslecellsfordon ut noll mängder koldioxid när de körs, men medan de tillverkas och distribueras i stor skala kommer det att krävas ny dyr infrastruktur för laddning av batterier eller för leverans av vätgasbränsle.
Batterier eller bränsleceller? En viktig fråga för beslutsfattarna som vill främja teknologi för transporter, som minskar de totala utsläppen till lägsta möjliga kostnad. Utöver transport, ger vätgastekniken också ren energi för uppvärmning och belysning i byggnader, som en del forskning har visat. Den nya studien är bland de första som tar upp båda frågorna.
Forskarna i Kalifornien fokuserade undersökningarna på, Statewide, en ledande elbilstillverkare, vars bilar blir alltmer populära. Däremot har bara ett fåtal tillverkare börjat erbjuda bränslecellsfordon. För att uppmuntra till ökat inköp, har staten beviljat mer än 92 miljoner dollar för byggandet av ett nätverk av 50 vätetankställen under år 2017.
För närvarande är ingen energikälla helt utsläppsfri. En hel del elbilsägare ansluter sina batteridrivna till allmänna elnätet, som levererar el som produceras i stor utsträckning med hjälp av kol-emitterande fossila bränslen.
En alternativ anordning, som kallas för elektrolysrör, använder sol-el för att omvandla vatten till rent väte och syre, men tekniken är mycket energikrävande och dyr. I studien har forskarna skapat framtidsscenarier för staden Los Altos Hills, en solig, välmående samhälle med cirka 8000 invånare, som ligger i Santa Clara County bara några kilometer från Stanford-universitetets campus.
- Regionen runt Los Altos Hills kännetecknas av en ovanligt hög sol-produktionskapacitet med den högsta andelen av elfordon i Kalifornien, sade Felgenhauer.
Scenarierna ställdes in på 10 till 20 år i framtiden, när användningen av batteri- och bränslecellsfordon förväntas bli mycket mer omfattande än idag och när solenergin och elektrolysrör blir kostnadseffektivare.
Enligt ett scenario för år 2035 antas det att elfordonen utgör 38 procent av stadens fordonsflotta. Det antas också att bränslecellsfordonen körs i detta fall med lokalt producerad vätgas ”tillverkad” med den billigaste tillgängliga elen, levererad av solfångare eller via nätet.
Data om Los Altos Hills matades in en beräkningsmodell som utvecklades av Thomas Hamacher, professor i elektro-och datorteknik vid TUM.
- Vi lämnade uppgifter om den mängd energi som Los Altos Hills behöver under en dag och även finansiella uppgifter om kostnaden för att bygga ny energiinfrastruktur, förklarade kollegan Matthew Pellow, från Electric Power Research Institute .
Forskarteamet tillförde kostnaden för tillverkning av solfångare, elektrolysrör och batterier. För att jämföra kostnaderna och klimatnyttan för varje scenario, beräknade forskarna också koldioxidutsläppen i varje enskilt fall.
Forskarna bedömde också de potentiella fördelarna med att utnyttja särskild infrastruktur för att lagra väte som ren energi för användning vid behov. Under dagtid kan elektrolysrör producera vätgas från överskottsenergi från solen som annars skulle gå till spillo. Vätet kan lagras och omvandlas till förnybar el eller användas som ett rent alternativ till naturgas för att värma byggnader.
Resultatet av undersökningen blev, enligt forskarteamet, ”i högsta grad entydigt”.
- När det gäller de totala kostnaderna, upptäckte vi att batteridrivna fordon är bättre än bränslecellsfordon när det gäller att minska utsläppen. Analysen visade att bränslecellsfordon kommer sannolikt att också vara betydligt dyrare än batterifordon för överskådlig framtid. Vi kom också fram till att år 2035, endast en liten mängd ”solvätelagring” används för uppvärmning och för belysning i byggnader, sade Felgenhauer.
Även om studien fokuserar på en stad vid Bay Area, är resultaten relevanta för många förortssamhällen i Kalifornien, där det förekommer rikligt med solljus, förklarade teamet. De hoppas kunna analysera ännu större samhällen i framtida studier och undersöka andra faktorer som kan påverka konsumenternas val när de ska köpa en batteri- eller bränslecelldriven bil.
- Vårt mål är att tillhandahålla objektiva, databaserade analyser för att hjälpa beslutsfattarna i Kalifornien och på annat håll att välja den rätta och mest kostnadseffektiva teknologin i kampen mot klimatförändringar, sade Matthew Pellow från Electric Power Research Institute.
.
