Gari la umeme wa betri katika meli ya gari ya Chuo Kikuu cha Queensland. CC BY-ND
Ufanisi mdogo wa nishati tayari ni shida kubwa kwa magari ya petroli na dizeli. Kawaida, ni 20% tu ya jumla gurudumu vizuri nishati hutumika kwa nguvu magari haya. % Nyingine ya 80 hupotea kupitia uchimbaji wa mafuta, usafishaji, usafirishaji, uvukizi, na joto la injini. Ufanisi mdogo wa nishati hii ndio sababu ya kwanza kwa nini magari ya mafuta ya kinyesi ni ya uzalishaji mkubwa, na gharama kubwa kuiendesha.
Kwa kuzingatia hili, tuliamua kuelewa ufanisi wa nishati ya magari ya umeme na hidrojeni kama sehemu ya karatasi ya hivi karibuni kuchapishwa katika Ubora wa Hewa na Jarida la Mabadiliko ya Tabianchi.
Magari ya umeme yanasimama bora
Kwa kuzingatia upanaji mwingi wa masomo ulimwenguni, tuligundua kuwa magari ya umeme ya betri yamepunguza sana upungufu wa nishati ukilinganisha na teknolojia zingine za gari. Inafurahisha, hata hivyo, hasara za gurudumu la magari ya seli ya oksijeni walipatikana karibu na gari za mafuta.
Wastani wa upotezaji wa nishati inayofaa hadi gurudumu kutoka teknolojia tofauti za gari zinazoendesha, zinaonyesha maadili na safu za kawaida. Kumbuka: takwimu hizi zinahusu uzalishaji, usafirishaji na ushuru, lakini hazichukui mahitaji ya utengenezaji wa nishati, ambayo kwa sasa ni ya juu kwa magari ya kiini cha umeme na hidrojeni ukilinganisha na magari ya mafuta ya kinyesi.
Mwanzoni, tofauti hii ya ufanisi inaweza kuonekana kuwa ya kushangaza, ukizingatia tahadhari ya hivi karibuni juu ya kutumia haidrojeni kwa usafiri.
Wakati hydrojeni nyingi leo (na kwa maisha yajayo) hutolewa kutoka mafuta, njia ya utando wa sifuri inawezekana ikiwa nishati mbadala inatumika kwa:
pombe au compress haidrojeni kwa kiwango cha kiuchumi (Kilo ya 1 ya hidrojeni inachukua mita za ujazo za 12 @ shinikizo wastani wa anga; 1 kilo ya hidrojeni = takriban anuwai ya 100 km ya kuendesha gari)
na mwishowe toa haidrojeni kwa gari la kiini cha mafuta.
Hapa kuna moja ya changamoto kubwa katika kutumia haidrojeni kwa usafiri: kuna hatua nyingi zaidi katika mchakato wa mzunguko wa maisha, ikilinganishwa na matumizi rahisi ya umeme katika magari ya umeme ya betri.
Kila hatua katika mchakato huleta adhabu ya nishati, na kwa hivyo upotezaji wa ufanisi. Jumla ya hasara hizi hatimaye zinaelezea kwa nini gari za seli za mafuta ya hidrojeni, kwa wastani, zinahitaji nishati mara tatu hadi nne kuliko gari za umeme za betri, kwa kilomita moja iliyosafiri.
Athari za gridi ya umeme
Umuhimu wa siku zijazo wa ufanisi mdogo wa nishati huonekana wazi juu ya uchunguzi wa athari za gridi ya umeme. Ikiwa gari za taa za 14 milioni zilizokuwa Australia zilikuwa za umeme, zingehitaji masaa ya 37 terawatt-TWh ya umeme kwa mwaka - ongezeko la 15% la kizazi cha umeme cha taifa (takriban sawa na kizazi kilichopo cha Australia cha mwaka kinachoweza kufanywa upya).
Lakini ikiwa meli hiyo hiyo ilibadilishwa ili kuwa na oksijeni, itahitaji umeme zaidi ya mara nne: takriban 157 TWh kwa mwaka. Hii inaweza kuwa na ongezeko la 63% ya kizazi cha umeme cha taifa.
hivi karibuni Ripoti ya Miundombinu Victoria walifikia hitimisho kama hilo. Ilihesabu kuwa mpito kamili wa haidrojeni katika 2046 - kwa magari nyepesi na mazito - itahitaji 64 TWh ya umeme, sawa na ongezeko la 147% la utumiaji wa umeme wa Victoria wa kila mwaka. Magari ya umeme ya betri, kwa wakati huu, yangehitaji takriban theluthi moja (22 TWh).
Wengine wanaweza kusema kwamba ufanisi wa nishati hautakuwa muhimu tena katika siku za usoni ukipewa utabiri fulani unaonyesha Australia inaweza kufikia 100% nishati mbadala tena XXUMXs. Wakati hali ya sasa ya kisiasa inavyoonyesha hii itakuwa ngumu, hata kama mabadiliko yanafanyika, kutakuwa na mahitaji ya kushindana ya nishati mbadala kati ya sekta, ikisisitiza umuhimu wa kuendelea kwa ufanisi wa nishati.
Inapaswa pia kukumbukwa kuwa mahitaji ya juu ya nishati hutafsiri kwa bei ya juu ya nishati. Hata kama haidrojeni ilifikia usawa wa bei na petroli au dizeli katika siku zijazo, magari ya umeme yangebaki 70-90% bei rahisi kuiendesha, kwa sababu ya ufanisi mkubwa wa nishati. Hii ingeokoa kaya ya wastani ya Australia zaidi ya A $ 2,000 kwa mwaka.
Pragmatic mpango wa siku zijazo
Licha ya faida wazi za ufanisi wa nishati ya magari ya umeme juu ya magari ya hydrogeni, ukweli ni kwamba hakuna risasi ya fedha. Teknolojia zote mbili zinakabiliwa na changamoto tofauti katika suala la miundombinu, kukubalika kwa watumiaji, athari za gridi ya taifa, ukomavu wa teknolojia na kuegemea, na anuwai ya kuendesha gari kiasi kinachohitajika kwa haidrojeni ya kutosha ikilinganishwa na wiani wa nishati ya betri kwa magari ya umeme).
Magari ya umeme ya betri bado sio mbadala mzuri kwa kila gari kwenye barabara zetu. Lakini kwa kuzingatia teknolojia inayopatikana leo, ni wazi kwamba sehemu kubwa ya meli za sasa zinaweza kubadilisha kuwa umeme wa betri, pamoja na magari mengi, mabasi, na malori mafupi ya kubeba.
Mpito kama huo unawakilisha njia ya busara, kali na ya gharama nafuu kwa kupeleka upunguzaji muhimu wa utoaji wa usafirishaji unaohitajika ndani ya muda mfupi uliowekwa na Jopo la Serikali kuu juu ya Mabadiliko ya Tabianchi. ripoti juu ya kuzuia ongezeko la joto duniani kwa 1.5 ℃, wakati pia unapunguza gharama za usafirishaji.
Pamoja na teknolojia zingine zenye ufanisi wa nishati, kama vile usafirishaji wa umeme wa nje tena, gari za umeme za betri zitahakikisha kuwa nishati mbadala tunayotoa kwa miongo kadhaa ijayo hutumiwa kupunguza idadi kubwa ya uzalishaji, haraka iwezekanavyo.
Wakati huo huo, utafiti unapaswa kuendelea kuwa chaguzi bora za nishati kwa malori ya umbali mrefu, usafirishaji na ndege, na jukumu pana kwa hydrojeni na umeme katika kupunguza uzalishaji katika sekta zingine za uchumi.
Pamoja na Kamati ya Chaguzi ya Seneti ya Shirikisho juu ya Magari ya Umeme iliyowekwa kutoa ripoti yake ya mwisho mnamo Desemba 4, hebu tumaini umuhimu wa kuendelea kwa ufanisi wa nishati katika usafirishaji haujasahaulika.
Kuhusu Mwandishi
Jake Whitehead, Mtu wa Utafiti, Chuo Kikuu cha Queensland; Robin Smit, profesa wa adjunct, Chuo Kikuu cha Queensland, na Simon Washington, Profesa na Mkuu wa Shule ya Uhandisi wa Umma, Chuo Kikuu cha Queensland
Makala hii imechapishwa tena kutoka Mazungumzo chini ya leseni ya Creative Commons. Soma awali ya makala.
vitabu_technology
