Tại sao điện đánh bại hydro trong cuộc đua khử cacbon cho phương tiện vận tải hàng hóa ở Úc
Tín dụng: Unsplash/CC0 Miền công cộng
Giao thông vận tải là nguồn phát thải lớn thứ ba và có tốc độ phát thải nhanh nhất, chiếm 23% tổng lượng khí thải. Nếu không có sự can thiệp, giao thông vận tải dự kiến sẽ trở thành nguồn phát thải hàng đầu vào năm 2030.
Lượng khí thải từ giao thông vận tải đã tăng 3,6% từ năm 2022 đến năm 2023. Lượng khí thải từ động cơ diesel trên đường, vốn chiếm ưu thế trong lĩnh vực vận tải hàng hóa, đã tăng 3,7%.
Số lượng xe chạy bằng diesel (chở khách, xe thương mại hạng nhẹ, chở hàng hóa và xe buýt) ở Úc đã tăng 84% kể từ năm 2014, so với 5% của xe chạy xăng. Ô tô chở khách chiếm 44% tổng lượng khí thải từ hoạt động vận tải và xe tải chở hàng chiếm 23%.
Một trong những cách nhanh nhất để cắt giảm lượng khí thải này là điện khí hóa các phương tiện giao thông. Việc này tương đối dễ thực hiện đối với ô tô. Xe tải là một thử thách khó khăn hơn.
Để tìm ra cách tốt nhất để khử cacbon cho xe tải ở Úc, nghiên cứu của chúng tôi đã đánh giá lượng khí thải trong vòng đời từ các xe tải có lượng khí thải thấp. Chúng tôi tập trung vào xe tải chạy bằng điện và hydro. Chúng tôi cũng so sánh hiệu suất của chúng với xe tải chạy dầu diesel trên năm loại cứng và ba loại xe tải khớp nối.
Kết quả của chúng tôi cho thấy xe tải điện là lựa chọn tốt hơn, nhanh hơn để khử cacbon trong vận chuyển hàng hóa đường bộ trước ngày mục tiêu theo luật định để cắt giảm khí thải. Trong một số trường hợp, xe tải chạy bằng hydro có cường độ phát thải (lượng khí nhà kính thải ra trên mỗi km di chuyển) cao gấp hai đến ba lần so với xe tải điện.
Tại sao cần phân tích vòng đời?
Trong cuộc đua nhằm nhanh chóng khử cacbon trong vận tải đường bộ, điều quan trọng là phải xác định được công nghệ hiệu quả và tiết kiệm chi phí nhất.
Cả xe tải điện và xe hydro đều không có lượng khí thải từ ống xả. Tuy nhiên, chúng ta phải xem xét toàn bộ vòng đời của chúng để đánh giá lượng khí thải carbon tổng thể. Các giai đoạn sản xuất, sử dụng và tái chế của hai loại xe tải này tạo ra lượng khí thải khác nhau.
Xe tải điện sử dụng pin được sạc trực tiếp từ nguồn điện. Nguồn điện càng sạch thì lượng khí thải càng thấp.
Xe tải hydro cũng có pin, mặc dù nhỏ hơn xe tải điện nhưng chủ yếu dựa vào pin nhiên liệu chạy bằng hydro để tạo ra điện dẫn động bánh xe.
Hiện tại, khoảng 96% lượng hydro trên thế giới đến từ than đá hoặc khí đốt tự nhiên. Điều này dẫn đến lượng khí thải lớn.
Hydro có thể được sản xuất bằng cách sử dụng năng lượng tái tạo để cung cấp năng lượng cho quá trình điện phân chiết xuất hydro từ nước. Nhưng điều này bao gồm nhiều bước, mỗi bước đều có những tổn thất và thiệt hại về năng lượng.
Bể chứa hydro và thiết bị phân phối cũng cần thiết. Những hoạt động này phức tạp, tốn kém và năng lượng bị thất thoát ở mỗi bước trong chuỗi cung ứng. Trung bình, chỉ còn lại 38% năng lượng nguồn để dẫn động các bánh xe của xe tải hydro, so với khoảng 80% của xe tải chạy pin điện.
Nghiên cứu đã xem xét những gì?
Chúng tôi đã phân tích lượng khí thải trong vòng đời của xe tải chở hàng trong tám kịch bản khác nhau về hỗn hợp năng lượng tái tạo và tỷ lệ áp dụng.
Đầu tiên, phân tích vòng đời xem xét lượng khí thải từ quá trình sản xuất nhiên liệu và điện sử dụng các nguồn năng lượng sơ cấp (nhiên liệu hóa thạch và năng lượng tái tạo).
Nó cũng tính đến lượng khí thải từ việc sản xuất xe tải. Giai đoạn này bao gồm khai thác nguyên liệu, gia công, sản xuất và lắp ráp xe tải.
Trong giai đoạn vận hành, chúng tôi xem xét lượng khí thải từ việc lái xe, bảo trì và bảo dưỡng.
Cuối cùng, phân tích của chúng tôi đánh giá lượng khí thải khi hết vòng đời từ việc tái sử dụng các bộ phận, vật liệu tái chế và thải bỏ.
Chúng tôi đã tìm thấy gì?
Chúng tôi đã áp dụng mô hình phân tích vòng đời GREET được sử dụng rộng rãi, phù hợp với các điều kiện của Úc.
Đầu tiên chúng tôi lập mô hình một kịch bản cơ bản. Nó phản ánh sự kết hợp năng lượng năm 2019 của Úc, thành phần đội xe tải và khoảng cách di chuyển được xác nhận cho từng loại xe tải.
Sau đó, chúng tôi lập mô hình tám kịch bản với sự kết hợp năng lượng khác nhau giữa nhiên liệu hóa thạch và năng lượng tái tạo.
Các kịch bản cũng bao gồm các loại xe tải chạy bằng diesel, điện và hydro khác nhau. Chúng tôi đã lập mô hình tỷ lệ sử dụng xe tải và tác động đến lượng khí thải.
Đúng như dự kiến, các kịch bản kết hợp tỷ lệ năng lượng tái tạo cao và việc sử dụng năng lượng tái tạo sẽ dẫn đến lượng khí thải thấp hơn so với các kịch bản khác.
Theo kịch bản tái tạo hoàn toàn với 50% xe tải chạy bằng điện và 30% chạy bằng hydro, lượng khí thải vận chuyển hàng hóa sẽ giảm 76%, từ 24,68 triệu tấn (Mt) xuống 5,89 Mt.
Trong tất cả các kịch bản sử dụng nhiên liệu hóa thạch trong hỗn hợp năng lượng, xe tải chạy bằng hydro có cường độ phát thải trong vòng đời cao hơn xe tải điện. Trong một số trường hợp, xe tải hydro tạo ra lượng khí thải gấp ba lần xe tải điện.
Phát hiện của chúng tôi nêu bật thách thức trong việc cắt giảm khí thải từ sản xuất, bảo trì và xử lý. Trung bình, chúng chiếm 90 g/km đối với xe tải điện và 40 g/km đối với xe tải hydro.
Nếu chúng ta không cắt giảm lượng khí thải này, chúng sẽ chiếm một phần lớn lượng khí thải trong vòng đời. Ví dụ, trong kịch bản hỗn hợp năng lượng năm 2033, chúng sẽ chiếm 79% lượng khí thải đối với xe tải điện và 39% đối với xe tải hydro.
Lượng khí thải từ việc sản xuất và thải bỏ pin có thể sẽ giảm khi thiết kế của chúng phát triển để hỗ trợ tái chế.
Ngành công nghiệp đã sẵn sàng cho
sự chuyển tiếp?
Chúng tôi cũng đã tiến hành một cuộc khảo sát trực tuyến với sự tham gia của 40 tổ chức vận tải đường bộ nhỏ, 60 tổ chức vừa và 30 tổ chức vận tải đường bộ lớn.
Khoảng 47% người tham gia đánh giá kiến thức của họ về xe tải điện và xe tải hydro là cơ bản, 42% là trung cấp và 11% là nâng cao.
Khoảng 62% nhà khai thác cho biết họ có chiến lược khử cacbon chính thức. Những người có quy mô đội xe lớn hơn và/hoặc tham gia vận tải đường bộ đường dài cam kết khử cacbon nhiều hơn.
Chỉ có 7 trong số 130 người tham gia sẵn sàng chấp nhận chi phí mua xe tải phát thải thấp cao hơn. Hầu hết đều cho rằng khách hàng sẽ không sẵn sàng trả nhiều tiền hơn cho các dịch vụ vận chuyển hàng hóa xanh. Họ coi chi phí mua trả trước cao, tổng chi phí sở hữu và thiếu cơ sở hạ tầng hỗ trợ là những rào cản cho việc áp dụng.
Con đường phía trước
Để vượt qua những rào cản này và đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang xe tải có lượng khí thải thấp, cần có sự kết hợp giữa các biện pháp can thiệp và chính sách của ngành.
Đầu tư toàn cầu vào sản xuất xe tải sẽ tạo ra nhiều mẫu mã phù hợp hơn và nhiều kích cỡ khác nhau có sẵn và giá cả phải chăng hơn. Các tiêu chuẩn khí thải chặt chẽ hơn, sự đầu tư của chính phủ và ngành vào cơ sở hạ tầng chẳng hạn như trạm sạc cực nhanh và các biện pháp khuyến khích như trợ cấp cũng sẽ hữu ích.
Một rào cản khác là sự không chắc chắn về hiệu suất và chi phí. Các thử nghiệm độc lập, thử nghiệm thực địa và chia sẻ kiến thức sẽ làm giảm sự không chắc chắn này và giúp các nhà điều hành cũng như các nhà hoạch định chính sách đưa ra quyết định.
Cuối cùng, những phát hiện của chúng tôi cho thấy việc khử cacbon của đội tàu không phải là một chiến lược hoàn toàn hiệu quả để cắt giảm khí thải. Nó cần phải là một phần của cách tiếp cận toàn diện để cắt giảm khí thải trong lĩnh vực giao thông vận tải. Điều này bao gồm quản lý nhu cầu thông qua các biện pháp như định giá và thuế phương tiện hạng nặng, chuyển vận tải đường bộ sang đường sắt và tối ưu hóa cách chúng tôi phân phối vận chuyển hàng hóa.
Nếu không có những biện pháp này, sự phụ thuộc của Australia vào nhiên liệu hóa thạch sẽ ngày càng sâu sắc. Việc đạt được mục tiêu phát thải của chúng ta sẽ còn khó hơn nữa.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
