Gemeenschappen zouden beter kunnen investeren in elektrische voertuigen die op batterijen werken in plaats van op waterstof-brandstofcellen. De reden? Waterstof biedt naast schoon transport weinig extra energievoordelen.

Voor een nieuwe studie vergeleken onderzoekers de twee soorten auto's in een hypothetische toekomst waarin de kosten van elektrische voertuigen betaalbaarder zijn.

"We hebben gekeken naar hoe grootschalige invoering van elektrische voertuigen het totale energieverbruik in een gemeenschap zou beïnvloeden, zowel voor gebouwen als voor transport", zegt hoofdauteur Markus Felgenhauer, een promovendus aan de Technische Universiteit van München (TUM) en voormalig bezoek geleerde aan het Stanford University Global Climate and Energy Project (GCEP).

"We vonden dat investeren in volledig elektrisch aangedreven voertuigen een economischere keuze is om de uitstoot van koolstofdioxide te verminderen, vooral door de lagere kosten en de aanzienlijk hogere energie-efficiëntie."

Twee 'smaken'

"Onderzoeken zoals deze zijn nodig om de laagste kosten en de meest efficiënte wegen te identificeren voor een diepe decarbonisatie van het mondiale energiesysteem," voegt studie-coauteur Sally Benson, hoogleraar energiebronnentechniek bij Stanford en directeur van GCEP toe.

Elektrische voertuigen zijn er in twee smaken: plug-in auto's met oplaadbare batterijen en brandstofcelvoertuigen die waterstofgas omzetten in schone elektriciteit.

In tegenstelling tot auto's op benzine, geven batterij- en brandstofcelvoertuigen bij het rijden nul koolstof af. Maar om ze op grote schaal in te zetten, is een dure nieuwe infrastructuur nodig voor het opladen van batterijen of het leveren van waterstofbrandstof.

Welke verlaagt de totale uitstoot tegen de laagste kosten?

Een belangrijke vraag voor beleidsmakers is, welke transporttechnologie vermindert de totale uitstoot met de laagste kosten-batterijen of brandstofcellen? Zou waterstoftechnologie naast transport ook schone energie kunnen leveren voor verwarming en verlichting van gebouwen, zoals sommige onderzoeken suggereren?

De nieuwe studie, gepubliceerd in het tijdschrift Energie, is de eerste die beide vragen behandelt.

De onderzoekers concentreerden zich op Californië, een leider in elektrisch voertuigvervoer. Over de hele wereld groeien batterij-elektrische auto's in populariteit. Maar slechts enkele fabrikanten zijn begonnen met het aanbieden van brandstofcelvoertuigen. Om bredere acceptatie te stimuleren, heeft de staat meer dan $ 92 miljoen toegekend voor een netwerk van 50-tankstations voor waterstof van 2017.

Momenteel is geen van beide energiebronnen volledig emissievrij. Sommige mensen laden hun elektrische batterij op door zich aan te sluiten op het elektriciteitsnet, dat elektriciteit levert die grotendeels wordt opgewekt uit fossiele brandstoffen die koolstof uitstoten.

Evenzo is de meeste waterstofbrandstof afgeleid van aardgas door een industrieel proces dat kooldioxide als bijproduct uitzendt. Een alternatief apparaat, een elektrolyse-apparaat genaamd, maakt gebruik van door zonne-energie opgewekte elektriciteit om water te splitsen in schone waterstof en zuurstof, maar de techniek is zeer energie-intensief en duur.

De scenario's

In de studie creëerden de onderzoekers toekomstscenario's voor de stad Los Altos Hills, een gemeenschap van ongeveer 8,000-bewoners in Santa Clara County.

"Los Altos Hills onderscheidt zich door een ongewoon hoge capaciteit voor het opwekken van zonne-energie in de provincie met het hoogste aandeel elektrische voertuigen in de staat," zegt Felgenhauer.

De scenario's zijn in de toekomst gericht op 10 tot 20-jaren, wanneer verwacht wordt dat batterijen en brandstofcelvoertuigen veel breder gebruikt zullen worden, en wanneer zonne-energie en elektrolyse-apparaten kostenconcurrerend zijn met het elektriciteitsnet.

Eén scenario voor het jaar 2035 ging ervan uit dat elektrische voertuigen 38 procent van het wagenpark van de stad zouden vormen. Het ging er ook van uit dat brandstofcelvoertuigen zouden worden aangedreven door lokaal geproduceerde waterstof, gemaakt met de goedkoopste beschikbare elektriciteit, of het nu om zonne-energie ging of het elektriciteitsnet.

Gegevens over Los Altos Hills werden ingevoerd in een computermodel dat was ontwikkeld door co-auteur Thomas Hamacher, een professor in elektrische en computertechnologie aan de TUM.

"We hebben gegevens verstrekt over de hoeveelheid energie die Los Altos Hills de hele dag nodig heeft, evenals financiële gegevens over de kosten van het bouwen van nieuwe energie-infrastructuren", zegt studiegenoot Matthew Pellow, een voormalig GCEP-postdoctoraal wetenschapper nu bij het Electric Power Research Institute . "We hebben de kosten voor het maken van zonnepanelen, elektrolyse-apparaten, batterijen en al het andere inbegrepen. Toen vertelden we dat het model, gezien ons scenario voor 2035, ons de meest economische manier zou vertellen om aan de totale energievraag van de gemeenschap te voldoen. "

Om de kosten van elk scenario te vergelijken met de klimaatvoordelen, berekenden de onderzoekers ook de CO2-uitstoot die in beide gevallen werd geproduceerd.

Ze evalueerden ook de potentiële voordelen van het gebruik van de waterstofinfrastructuur om schone energie op te slaan voor gebruik op afroep. Tijdens daglicht kunnen elektrolyse-apparaten waterstof produceren uit overtollige zonne-energie die anders verloren zou gaan. Dat waterstof kan worden opgeslagen en omgezet in hernieuwbare elektriciteit, of worden gebruikt als een schoon alternatief voor aardgas om gebouwen te verwarmen en te verlichten.

Duidelijke resultaten

De resultaten waren definitief.

"Wat de totale kosten betreft, hebben we vastgesteld dat elektrische voertuigen op batterijen beter zijn dan brandstofcelvoertuigen om de uitstoot te verminderen," zegt Felgenhauer. "De analyse toonde aan dat om kostenconcurrerend te zijn, brandstofcelvoertuigen veel lager geprijsd zouden moeten zijn dan batterijvoertuigen.

"Het is echter waarschijnlijk dat brandstofcelvoertuigen in de nabije toekomst aanzienlijk duurder zullen zijn dan batterijvoertuigen. Een ander verondersteld voordeel van het opslaan van overtollige zonne-energie door waterstof, kwam ook niet naar voren in onze analyse. We ontdekten dat in 2035 slechts een kleine hoeveelheid zonne-waterstofopslag zou worden gebruikt voor het verwarmen en verlichten van gebouwen. "

Terwijl de studie zich richtte op één Bay Area-stad, zijn de resultaten relevant voor veel slaapkamergemeenschappen met veel zonlicht in Californië, schrijven de auteurs. Ze hopen in toekomstige studies grotere netwerken van gemeenschappen te analyseren en andere factoren te onderzoeken die van invloed kunnen zijn op de keuzes van consumenten bij de beslissing om een ​​batterij of een brandstofcelauto te kopen.

"Ons doel is om objectieve, data-gedreven analyse te bieden om beleidsmakers in Californië en elders te helpen informeren over welk technologiepad waarschijnlijk kosteneffectiever zal zijn in de strijd tegen klimaatverandering", zegt Pellow.

BMW Group en Stanford GCEP financierden het werk.

Bron: Stanford University

Verwante Boeken

at InnerSelf Market en Amazon