Ôtô chạy bằng hydro sẽ không thể vượt qua được ô tô điện vì chúng bị cản trở bởi các định luật khoa học
Tuyên bố công khai
Tom Baxter không làm việc, tư vấn, sở hữu cổ phần hoặc nhận tài trợ từ bất kỳ công ty hoặc tổ chức nào sẽ được hưởng lợi từ bài viết này và không tiết lộ mối quan hệ liên kết nào có liên quan ngoài chức vụ học thuật của họ.
Đối tác
Hydro có thể đánh bom. Eillen
Hydro từ lâu đã được quảng cáo là tương lai của ô tô chở khách. Xe điện chạy bằng pin nhiên liệu hydro (FCEV), chỉ chạy bằng hydro có áp suất từ trạm tiếp nhiên liệu, không tạo ra lượng khí thải carbon từ khí thải. Nó có thể được đổ đầy nhanh chóng tương đương với nhiên liệu hóa thạch và cung cấp khoảng cách lái xe tương tự như xăng. Nó nhận được sự ủng hộ mạnh mẽ, chẳng hạn như Toyota ra mắt Mirai thế hệ thứ hai vào cuối năm 2020.
Hiệp hội pin nhiên liệu và hydro Canada gần đây đã đưa ra một báo cáo ca ngợi xe chạy bằng hydro. Trong số các điểm khác, người ta nói rằng lượng khí thải carbon tốt hơn nhiều so với xe điện: 2,7g carbon dioxide mỗi km so với 20,9g.
Dù sao đi nữa, tôi nghĩ pin nhiên liệu hydro là một khái niệm thiếu sót. Tôi thực sự nghĩ rằng hydro sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc đạt được lượng khí thải carbon ròng bằng 0 bằng cách thay thế khí đốt tự nhiên trong hệ thống sưởi công nghiệp và sinh hoạt. Nhưng tôi đang cố gắng xem làm thế nào hydro có thể cạnh tranh với xe điện và quan điểm này đã được củng cố bởi hai tuyên bố gần đây
Báo cáo của BloombergNEF kết luận:
Phần lớn thị trường ô tô, xe buýt và xe tải nhẹ có vẻ sẽ áp dụng [công nghệ điện pin], một giải pháp rẻ hơn so với pin nhiên liệu.
Trong khi đó, Volkswagen đã đưa ra tuyên bố so sánh hiệu quả sử dụng năng lượng của các công nghệ này. Công ty cho biết: “Kết luận đã rõ ràng”. “Trong trường hợp xe du lịch, mọi thứ đều ủng hộ pin và thực tế không có gì ủng hộ hydro.”
Vấn đề về hiệu suất của hydro
Lý do tại sao hydro kém hiệu quả là vì năng lượng phải chuyển từ dây này sang dây khác để cung cấp năng lượng cho ô tô. Điều này đôi khi được gọi là sự chuyển đổi vectơ năng lượng.
Hãy lấy 100 watt điện được sản xuất bởi một nguồn tái tạo như tuabin gió. Để cung cấp năng lượng cho FCEV, năng lượng đó phải được chuyển đổi thành hydro, có thể bằng cách cho nó đi qua nước (quá trình điện phân). Cách này tiết kiệm năng lượng khoảng 75%, do đó khoảng 1/4 lượng điện sẽ tự động bị mất.
Hydro được tạo ra phải được nén, làm lạnh và vận chuyển đến trạm hydro, một quá trình có hiệu suất khoảng 90%. Khi ở trong xe, hydro cần được chuyển đổi thành điện năng với hiệu suất 60%. Cuối cùng, điện năng sử dụng trong động cơ để di chuyển phương tiện có hiệu suất khoảng 95%. Tổng hợp lại, chỉ có 38% lượng điện ban đầu – 38 watt trên 100 – được sử dụng.
Với xe điện, năng lượng chạy trên dây từ nguồn đến ô tô. Cùng một công suất 100 watt từ cùng một tuabin sẽ mất khoảng 5% hiệu suất trong hành trình xuyên qua lưới điện này (trong trường hợp hydro, tôi giả sử quá trình chuyển đổi diễn ra tại chỗ tại trang trại gió).
Hiệu quả năng lượng trong xe điện.
Bạn mất thêm 10% năng lượng từ việc sạc và xả pin lithium-ion, cộng thêm 5% năng lượng từ việc sử dụng điện để di chuyển xe. Vì vậy, bạn giảm xuống còn 80 watt – như thể hiện trong hình đối diện.
Nói cách khác, pin nhiên liệu hydro cần gấp đôi lượng năng lượng. Trích lời BMW: “Do đó, hiệu suất tổng thể của chuỗi năng lượng truyền động bằng điện cho xe chỉ bằng một nửa so với [một chiếc xe điện].”
Trao đổi cửa hàng
Có khoảng 5 triệu xe điện trên đường và doanh số bán hàng đang tăng mạnh. Con số này cao nhất chỉ khoảng 0,5% tổng doanh số toàn cầu, mặc dù vẫn ở một đẳng cấp khác với hydro, vốn đã đạt được khoảng 7.500 doanh số bán ô tô trên toàn thế giới vào cuối năm 2019.
Hydro vẫn còn rất ít trạm tiếp nhiên liệu và việc xây dựng chúng hầu như không phải là ưu tiên hàng đầu trong đại dịch coronavirus, tuy nhiên, những người đam mê về lâu dài đã chỉ ra một số lợi ích so với xe điện: người lái xe có thể tiếp nhiên liệu nhanh hơn nhiều và lái xa hơn nhiều trên mỗi “xe tăng” . Giống như tôi, nhiều người vẫn ngần ngại mua ô tô điện vì những lý do này.
Trung Quốc, với doanh số bán xe điện hơn một triệu chiếc mỗi năm, đang chứng minh cách giải quyết những vấn đề này. Cơ sở hạ tầng đang được xây dựng để chủ sở hữu có thể lái xe vào sân trước và thay pin nhanh chóng. NIO, nhà sản xuất ô tô có trụ sở tại Thượng Hải, yêu cầu thời gian đổi chuyến là 3 phút tại các trạm này.
Trung Quốc đang có kế hoạch xây dựng một số lượng lớn chúng. BJEV, công ty con sản xuất ô tô điện của nhà sản xuất động cơ BAIC, đang đầu tư 1,3 tỷ euro (1,2 tỷ bảng Anh) để xây dựng 3.000 trạm sạc pin trên khắp đất nước trong vài năm tới.
Đây không chỉ là câu trả lời cho “nỗi lo lắng về phạm vi hoạt động” của những người sở hữu ô tô điện tiềm năng mà còn giải quyết vấn đề chi phí cao của chúng. Pin chiếm khoảng 25% doanh số bán hàng trung bình giá xe điện vẫn cao hơn nhiều so với các loại xe chạy bằng xăng hoặc dầu diesel tương đương.
Bằng cách sử dụng khái niệm trao đổi, pin có thể được thuê, với một phần chi phí trao đổi là phí thuê. Điều đó sẽ làm giảm chi phí mua hàng và khuyến khích sự tham gia của công chúng. Pin hoán đổi cũng có thể được sạc bằng cách sử dụng nguồn điện tái tạo dư thừa – một tác động tích cực lớn đến môi trường.
Phải thừa nhận rằng, mẫu concept này sẽ đòi hỏi một mức độ tiêu chuẩn hóa trong công nghệ pin mà có thể không được các nhà sản xuất ô tô châu Âu ưa chuộng. Thực tế là công nghệ pin có thể sớm giúp ô tô chạy được quãng đường hàng triệu dặm có thể khiến mô hình kinh doanh trở nên hấp dẫn hơn.
Nó có thể không khả thi với các phương tiện nặng hơn như xe tải hoặc xe tải vì chúng cần pin rất lớn. Ở đây, hydro thực sự có thể chiếm ưu thế – như BloombergNEF đã dự đoán trong báo cáo gần đây của mình.
Cuối cùng là một lời về những tuyên bố về lượng khí thải carbon từ báo cáo của Hiệp hội Pin nhiên liệu và Hydro Canada mà tôi đã đề cập trước đó. Tôi đã kiểm tra nguồn số liệu thống kê và thấy rằng họ đang so sánh hydro được tạo ra từ nguồn điện hoàn toàn có thể tái tạo với các phương tiện chạy bằng điện chạy bằng điện từ nhiên liệu hóa thạch.
Nếu cả hai đều được sạc bằng điện tái tạo thì lượng khí thải carbon sẽ tương tự nhau. Báo cáo ban đầu được tài trợ bởi tập đoàn công nghiệp H2 Mobility, vì vậy đây là một ví dụ điển hình về sự cần thiết phải cẩn thận với thông tin trong lĩnh vực này.
