Đó là theo một nghiên cứu trong vấn đề tháng của tạp chí Năng lượng của các nhà khoa học tại Đại học Stanford và Đại học Kỹ thuật Munich (TUM). Họ đã so sánh những chiếc xe chạy bằng pin so với các tế bào nhiên liệu hydro trong một tương lai giả định mà chi phí của xe điện là giá cả phải chăng hơn.

"Chúng tôi nhìn nhận con nuôi quy mô lớn của xe điện sẽ ảnh hưởng đến tổng số năng lượng sử dụng như thế nào trong một cộng đồng, cho các tòa nhà cũng như vận chuyển," tác giả chính Markus Felgenhauer, một ứng cử viên tiến sĩ tại TUM và cựu học giả thỉnh giảng tại Đại học Stanford khí hậu toàn cầu và cho biết Dự án năng lượng (GCEP). "Chúng tôi thấy rằng đầu tư vào xe chạy hoàn toàn bằng điện là một sự lựa chọn kinh tế hơn để giảm lượng khí thải carbon dioxide, chủ yếu do chi phí thấp và hiệu quả năng lượng cao hơn đáng kể."

"Các nghiên cứu như những là cần thiết để xác định chi phí thấp nhất và con đường hiệu quả nhất để khử cacbon sâu của hệ thống năng lượng toàn cầu", đồng tác giả nghiên Sally Benson, một giáo sư về kỹ thuật tài nguyên năng lượng tại Đại học Stanford và là giám đốc của GCEP thêm.

Pin nhiên liệu so với các tế bào

Xe điện có hai hương vị: cắm vào xe với pin có thể sạc lại, và các loại xe pin nhiên liệu chuyển đổi khí hydro thành điện sạch.

Không giống như những chiếc xe chạy bằng xăng, pin nhiên liệu và xe pin phát ra không carbon khi lái xe. Nhưng triển khai chúng ở quy mô sẽ đòi hỏi một cơ sở hạ tầng mới tốn kém để sạc pin hoặc cung cấp nhiên liệu hydro.

Một câu hỏi quan trọng cho hoạch định chính sách là, trong đó công nghệ giao thông vận tải giảm tổng lượng phát thải với chi phí thấp nhất - pin hoặc các tế bào nhiên liệu? Ngoài giao thông, có thể công nghệ hydro cũng cung cấp năng lượng sạch cho các tòa nhà sưởi ấm và chiếu sáng, như một số nghiên cứu cho thấy?

Các nghiên cứu mới là người đầu tiên để giải quyết cả hai câu hỏi.

Các nhà nghiên cứu tập trung vào California, một nhà lãnh đạo trong vận tải xe điện. Trên toàn tiểu bang, pin xe điện đang ngày càng phổ biến. Nhưng chỉ có một vài nhà sản xuất đã bắt đầu cung cấp xe pin nhiên liệu. Để khuyến khích áp dụng rộng rãi, nhà nước đã trao tặng hơn 92 triệu $ cho một mạng lưới gồm 50 trạm hydro tiếp nhiên liệu vào năm 2017.

Hiện nay, không phải nguồn năng lượng là hoàn toàn lượng khí thải miễn phí. Một số người sạc pin xe điện của họ bằng cách cắm vào lưới điện, trong đó cung cấp điện được tạo ra chủ yếu từ nhiên liệu hóa thạch carbon phát ra.

Tương tự như vậy, hầu hết nhiên liệu hydro có nguồn gốc từ khí tự nhiên thông qua một quá trình công nghiệp phát ra carbon dioxide như một sản phẩm phụ. Một thiết bị thay thế, gọi là điện phân, sử dụng điện mặt trời tạo ra để phân tách nước thành hydro và oxy sạch, nhưng kỹ thuật này là rất tốn kém năng lượng và đắt tiền.

Trong nghiên cứu, các nhà nghiên cứu tạo ra các kịch bản tương lai của Thành phố Los Altos Hills, một cộng đồng giàu có nắng khoảng 8.000 cư dân nằm trong Quận Hạt Santa Clara chỉ một vài dặm từ khuôn viên trường Stanford.

"Los Altos Hills được phân biệt bởi một công suất năng lượng mặt trời thế hệ cao bất thường trong quận với các phần cao nhất của xe điện trong tiểu bang," Felgenhauer nói.

Các kịch bản tập trung vào 10 đến 20 năm trong tương lai, khi xe pin nhiên liệu di động được dự kiến sẽ được sử dụng rộng rãi trong nhiều, và khi điện mặt trời và điện phân là chi phí cạnh tranh với mạng lưới điện.

Một kịch bản cho năm 2035 cho rằng xe điện sẽ chiếm 38 phần trăm của đội xe của thị trấn. Nó cũng giả định rằng xe pin nhiên liệu sẽ được hỗ trợ bằng hydro được sản xuất tại địa phương được thực hiện với các điện có sẵn với giá rẻ nhất, có thể là năng lượng mặt trời được tạo ra hoặc thu được từ lưới điện.

Dữ liệu về Los Altos Hills đã đưa tới một mô hình tính toán được phát triển bởi đồng tác giả nghiên Thomas Hamacher, một giáo sư về kỹ thuật điện và máy tính tại TUM.

"Chúng tôi cung cấp số liệu về lượng năng lượng Los Altos Hills cần trong suốt cả ngày, cũng như dữ liệu tài chính về chi phí xây dựng cơ sở hạ tầng năng lượng mới," Nghiên cứu của đồng tác giả Matthew Pellow, một cựu GCEP sau tiến sĩ học giả bây giờ với các Viện nghiên cứu Điện lực nói . "Chúng tôi bao gồm các chi phí sản xuất tấm pin mặt trời, điện phân, pin và mọi thứ khác. Sau đó chúng tôi nói với các mô hình, được đưa ra kịch bản của chúng tôi cho năm 2035, cho chúng tôi biết cách tiết kiệm nhất để đáp ứng tổng nhu cầu năng lượng của cộng đồng."

Để so sánh chi phí của mỗi kịch bản với lợi ích khí hậu của nó, các nhà nghiên cứu cũng tính toán lượng khí thải carbon dioxide sản xuất trong từng trường hợp.

Các nhà nghiên cứu cũng đánh giá những lợi ích tiềm năng của việc sử dụng cơ sở hạ tầng hydro để lưu trữ năng lượng sạch để sử dụng theo nhu cầu. Trong suốt thời gian ban ngày, điện phân có thể sản xuất hydro từ năng lượng mặt trời thặng dư mà nếu không sẽ bị lãng phí. hydro có thể được lưu trữ và chuyển đổi thành điện năng lượng tái tạo, hoặc sử dụng như là một thay thế sạch để khí tự nhiên để làm nóng và các tòa nhà ánh sáng.

"Xét về chi phí tổng thể, chúng tôi thấy rằng pin xe điện là tốt hơn so với xe sử dụng pin nhiên liệu để giảm lượng khí thải," Felgenhauer nói. . "Các phân tích cho thấy được chi phí cạnh tranh, xe sử dụng pin nhiên liệu sẽ phải được định giá thấp hơn nhiều so với xe chạy Tuy nhiên, xe pin nhiên liệu có thể sẽ là đáng kể đắt hơn xe pin trong tương lai gần Một lợi ích khác cho là của hydro. - - lưu trữ năng lượng mặt trời thặng dư - không pan ra trong phân tích của chúng tôi hoặc chúng tôi thấy rằng trong năm 2035, chỉ có một lượng nhỏ lưu trữ hydro năng lượng mặt trời sẽ được sử dụng cho các công trình sưởi ấm và chiếu sáng "..

Trong khi nghiên cứu tập trung vào một thị trấn Bay Area, các kết quả có liên quan cho nhiều cộng đồng phòng ngủ với ánh sáng mặt trời dồi dào khắp California, theo các tác giả. Họ hy vọng sẽ phân tích mạng lưới lớn hơn của cộng đồng trong các nghiên cứu trong tương lai và kiểm tra các yếu tố khác có thể ảnh hưởng sự lựa chọn của người tiêu dùng khi quyết định mua một chiếc xe di động pin hoặc nhiên liệu.

"Mục tiêu của chúng tôi là cung cấp cho khách quan, phân tích dữ liệu để giúp thông báo cho hoạch định chính sách ở California và các nơi khác về những công nghệ đường có khả năng là chi phí-hiệu quả trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu", Pellow nói.

Văn phòng CPSI