Um veículo elétrico a bateria na frota de veículos da Universidade de Queensland. CC BY-ND
A baixa eficiência energética já é um grande problema para veículos a gasolina e diesel. Normalmente, apenas 20% do total bem-para-roda energia é realmente usada para alimentar esses veículos. Os outros 80% são perdidos por extração, refinamento, transporte, evaporação e calor do motor. Essa baixa eficiência energética é a principal razão pela qual os veículos a combustível fóssil são intensivos em emissões e são relativamente caros para rodar.
Com isso em mente, nos propusemos a entender a eficiência energética de veículos elétricos e a hidrogênio como parte de um artigo recente publicado no Revista Qualidade do Ar e Mudança Climática.
Os veículos elétricos são os melhores
Com base em uma ampla varredura de estudos em todo o mundo, descobrimos que os veículos elétricos com bateria têm perdas de energia significativamente menores em comparação com outras tecnologias de veículos. Curiosamente, no entanto, as perdas de roda para veículos com células a combustível de hidrogênio foram encontrados quase tão altos quanto os veículos com combustíveis fósseis.
Perdas médias de energia do poço para as rodas de diferentes tecnologias de transmissão do veículo, mostrando valores e faixas típicas. Nota: esses números são responsáveis pela produção, transporte e propulsão, mas não capturam os requisitos de energia de fabricação, que atualmente são marginalmente mais altos para veículos elétricos e a hidrogênio, quando comparados a veículos fósseis.
A princípio, essa diferença significativa de eficiência pode parecer surpreendente, dada a atenção recente ao uso do hidrogênio no transporte.
Enquanto a maioria do hidrogênio hoje (e no futuro próximo) é produzido a partir de combustíveis fósseis, uma via de emissão zero é possível se a energia renovável for usada para:
liquefazer ou comprimir o hidrogênio para um volume econômico (1 kg de hidrogênio ocupa metros cúbicos 12 @ pressão atmosférica padrão; 1 kg de hidrogênio = aproximadamente km de distância de percurso 100)
e finalmente entregar hidrogênio a um veículo de célula de combustível.
Aqui está um dos desafios significativos no aproveitamento do hidrogênio para o transporte: há muito mais etapas no processo do ciclo de vida da energia, em comparação com o uso mais simples e direto da eletricidade em veículos elétricos a bateria.
Cada etapa do processo incorre em uma penalidade de energia e, portanto, em uma perda de eficiência. A soma dessas perdas explica, em última análise, por que os veículos com células a combustível de hidrogênio, em média, requerem de três a quatro vezes mais energia que os veículos elétricos a bateria, por quilômetro percorrido.
Impactos na rede elétrica
A importância futura da baixa eficiência energética é esclarecida ao examinar os possíveis impactos da rede elétrica. Se o milhão de veículos leves existentes na Austrália da 14 fosse elétrico, eles precisariam de cerca de 37 terawatt-hora (TWh) de eletricidade por ano - um aumento de 15% na geração nacional de eletricidade (aproximadamente equivalente à atual geração renovável anual da Austrália).
Mas se essa mesma frota fosse convertida para funcionar com hidrogênio, seria necessária mais de quatro vezes a eletricidade: aproximadamente 157 TWh por ano. Isso implicaria um aumento de 63% na geração nacional de eletricidade.
Um recente Relatório Victoria de infraestrutura chegou a uma conclusão semelhante. Calculou que uma transição completa para o hidrogênio no 2046 - para veículos leves e pesados - exigiria 64 TWh de eletricidade, o equivalente a um aumento de 147% no consumo anual de eletricidade de Victoria. Enquanto isso, os veículos elétricos a bateria exigiriam aproximadamente um terço da quantidade (22 TWh).
Alguns podem argumentar que a eficiência energética não será mais importante no futuro, dadas algumas previsões sugerindo que a Austrália poderia alcançar 100% de energia renovável assim que os 2030s. Embora o clima político atual sugira que isso será desafiador, mesmo com a transição, haverá demandas concorrentes por energias renováveis entre os setores, enfatizando a importância contínua da eficiência energética.
Também deve ser reconhecido que os maiores requisitos de energia se traduzem em preços mais altos de energia. Mesmo que o hidrogênio atinja a paridade de preço da gasolina ou do diesel no futuro, os veículos elétricos permanecerão 70-90% mais baratos de operar, devido à sua maior eficiência energética. Isso salvaria a família média australiana mais de A $ 2,000 por ano.
Plano pragmático para o futuro
Apesar das claras vantagens de eficiência energética dos veículos elétricos em relação aos veículos a hidrogênio, a verdade é que não há bala de prata. Ambas as tecnologias enfrentam desafios diferentes em termos de infraestrutura, aceitação do consumidor, impactos na rede, maturidade e confiabilidade da tecnologiae driving range (o volume necessário para hidrogênio suficiente em comparação com a densidade de energia da bateria para veículos elétricos).
Os veículos elétricos a bateria ainda não são um substituto adequado para todos os veículos em nossas estradas. Porém, com base na tecnologia disponível hoje, fica claro que uma proporção significativa da frota atual pode fazer a transição para bateria elétrica, incluindo muitos carros, ônibuse caminhões de curta distância.
Essa transição representa uma abordagem sensata, robusta e econômica para fornecer as reduções significativas de emissões de transporte exigidas dentro dos curtos prazos delineados pelo recente Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas relatório sobre a restrição do aquecimento global ao 1.5 ℃, além de reduzir os custos de transporte.
Juntamente com outras tecnologias energeticamente eficientes, como a exportação direta de eletricidade renovável no exterior, os veículos elétricos a bateria garantirão que a energia renovável que geramos nas próximas décadas seja usada para reduzir a maior quantidade de emissões o mais rápido possível.
Enquanto isso, a pesquisa deve continuar sobre opções de eficiência energética para caminhões, embarcações e aeronaves de longa distância, bem como o papel mais amplo do hidrogênio e da eletrificação na redução de emissões em outros setores da economia.
Com o Comitê Selecionado do Senado Federal para Veículos Elétricos Com o objetivo de entregar seu relatório final em dezembro do 4, esperamos que a importância contínua da eficiência energética no transporte não tenha sido esquecida.
Sobre o autor
Jake Whitehead, pesquisador, A, universidade, de, queensland; Robin Smit, professor adjunto, A, universidade, de, queenslande Simon Washington, professor e diretor da Escola de Engenharia Civil, A, universidade, de, queensland
Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
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