Wasserstoff-Betriebene Brennstoffzelle-Elektro-Mobile Verglichen mit den Alternativen

durch Dr. C.E. (Sandy) Thomas

Dr. C.E. (Sandy) Thomas, cleancaroptions.com
Entsprechender Autor: Thomas@cleancaroptions.com

Themen Umfaßt

Zusammenfassung
Treibhausgasemissionen
     Kurzfristige Treibhausgasemissionen
Ölverbrauch
     Kurzfristiger Ölverbrauch
Gesellschaftliche Kosten
Batterien gegen Brennstoffzellen
     Gewicht
     Volumen
     Fahrzeug Kosten
     Infrastruktur Kosten
     Betankung Zeit
Schlussfolgerungen
Bezüge

Zusammenfassung

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts stellten Amerikanische Treiber eine grundlegende Wahl gegenüber: Batterieelektro-mobile (BEVs) oder benzinbetriebene Fahrzeuge der internen Verbrennung (ICVs). Im Jahre 1989 und 1900 wurden weiteres BEVs als alles Benzin ICVs und die kombinierten Dampfmotoren verkauft. Benzin ICVs gewann heraus wegen der weiter reichenden, kurzen Betankungszeit und, schließlich (nach Jahren von Krüge Benzin an der Drogerie aufheben!), eines conenient Zubehör verhältnismäßig billigen Benzins.

Wir stellen eine ähnliche Wahl am Anfang des 21. Jahrhunderts mit einem großen Unterschied gegenüber: Die Meisten sachkundigen Analytiker stellen jetzt fest, dass wir die meisten des ehrwürdigen Benzins und des dieselbetriebenen ICVs durch Elektromotoren ersetzen müssen, um die meiste lokale Luftverschmutzung gleichzeitig zu beseitigen, um Emissionen des Treibhausgases (GHG) durch 80% unterhalb Stufen 1990 zu schneiden, und unsere Abhängigkeit auf Erdöl im Wesentlichen zu verringern. Aber wir stellen noch eine grundlegende Wahl auf gegenüber, wie man den Strom an jene Elektro-Mobile liefert: Batterien oder Wasserstoff-betriebene Brennstoffzellen, eine Wahl nicht erhältlich im frühen 1900's.

Wir stellen durch die ausführliche Computersimulation dar, die formt, dass Wasserstoff-betriebene Brennstoffzelleelektro-mobile BEVs im Hinblick auf GHG-Reduzierungen, Reichweite, Betankungszeit und Lebenszykluskosten überlegen sind. Trotz dieser überwältigenden Vorteile des Wasserstoffs-FCEVs, hat die Obama-Verwaltung in den US sich entschieden, steckbare hybride Elektro-Mobile (PHEVs) und BEVs bei der Degradierung von FCEV-Entwicklungen zu finanzieren, die nachhaltig von der vorhergehenden Bush-Administration unterstützt wurden; Steven Chu, der neue Minister für Energie, beseitigte alle Bundesfinanzierung für Wasserstoff und FCEVs in seinem ersten Budgetersuchen um Finanzjahr 2009, ohne mit allen industriellen Verwahrern sich zu beraten (Automobil oder Energiekonzerne), und ohne seinen eigenen Wasserstoff zu konsultieren u. montierte Brennstoffzelle-Technische Gutachterkommission (HTAC) durch Kongreß, um den Sekretär zu halten informiert auf Wasserstoff und FCEV-Punkten.

Glücklicherweise stellte Kongreß viel der Finanzierung für FY 2009 zurück. Jedoch Schnittfinanzierung Sekretärs Chu für den Wasserstoff und FCEV-budet durch 22% in seinem spätesten Antrag (FY2011), von $174 Million unten $137 zu Million und zu Schnitt zurück finanzierend für das sehr erfolgreiche Aufstrecke FCEV Demonstrationsvorhaben von $13 Million bis $11 Million. Unterdessen üben viele anderen Nationen kräftig die Wasserstoff-FCEV Option als Grundstein von GHG und von Schmierölreduzierungen im Transportsektor aus. Alle Deutschland, Japan, Dänemark und Südkorea haben erhebliche FCEV-Programme. Deutschland zum Beispiel hat ein Konsortium von den Industrien gebildet, die1 „die Mobilität H2 genannt werden“, die von den Deutschen Regierungen mit einem Ziel des Ausfahrens 600.000 FCEVs unterstützt wird und Wasserstoff 1.000 stationiert alle über Deutschland bis 2020.

Treibhausgasemissionen

Um die Auswirkung von verschiedenen alternativen Fahrzeugen zu vergleichen, entwickelten wir ein SonderkommandoComputersimulationsprogramm um zu vergleichen:

Wir analysierten auch die Fahrzeuge, die durch Erdgas, einschließlich Erdgas HEVs, Erdgas PHEVs angeschaltet wurden, aber betrachteten diese keine als Option während der Zeitdauer, seit Erdgas, obgleich reichlicher in den US mit der Entdeckung von neuen Erdgasvorbehalten in den Schieferentstehungen, sind keine langfristige dauerhafte Option3.

Diese Simulationen betrachten realistische Szenario nach alternativer Fahrzeugeinleitung im Laufe der Zeit. Zum Beispiel zeigt Abbildung 1 den Bruch von Neuwagenverkäufen im FCEV-Szenario. Eher das annehmendes FCEVs 100% irgendwann, nehmen wir an, dass FCEVs allmählich der vorhandenen Flotte von ICVs, von HEVs und von PHEVs hinzugefügt werden, gerade während HEVs jetzt der herkömmlichen Autoflotte hinzugefügt werden, also sind die Fahrzeuge auf der Strecke in irgendeinem Jahr eine Mischung von herkömmlichen Fahrzeugen und alternative Fahrzeuge, gerade da wir herkömmliche Fahrzeuge und HEVs auf der Strecke heute haben. Ende des Jahrhunderts sind 98% von den verkauften Neuwagen FCEVs im FCEV-Szenario.

 

Abbildung 1. Bruch des Neuwagenfeuergebührenfahrzeugverkaufs in den US für das Brennstoffzelle-Elektro-Mobil-Szenario. Neuauflage mit Erlaubnis Internationaler Zeitschrift von Wasserstoff-Energie (IJHE)

Im Baumuster nehmen wir an, dass Wasserstoff zuerst vom Erdgas gemacht wird, das die Beherrschungsquelle des industriellen Wasserstoffs heute ist. Der Wasserstoff, der vom Erdgas verwendet wird in einem FCEV gemacht wird, verringert GHGs ungefähr 45%, das mit brennendem Benzin in ICV verglichen wird. Der Kohlenstoffabdruck des Wasserstoffs wird dann allmählich weiter im Laufe der Zeit verringert, wie durch Abbildung 2. Wasserstoff angezeigt von den biologischen Brennstoffen wie zellulosehaltigem Äthanol, dann von der Biomassevergasung und (vielleicht) von der Kohlevergasung mit Kohlenstofferfassung und Speicherung (CCS) und schließlich von der Elektrolyse des Wassers unter Verwendung „des sauberen Stroms“ von den erneuerbaren Energiequellen und von der Kernkraft wenn gemacht wird und wo erhältlich, mit dem Ergebnis der null oder sogar negativen NettoTreibhausgasemissionen4.

Abbildung 2. Quellen des Wasserstoffs in dem 21. Jahrhundert verwendet im Baumuster.

Ähnlich nehmen wir an, dass Strom zuerst von einem hypothetischen elektrischen Gitter kommt, das die WestKüsten-Gittermischung nimmt, die in die gesamten US eingestuft wird. Das US-WestKüstengitter hat einen niedrigeren Prozentsatz der Kohlengeneration (32%) verglichen bis 52% für die gesamten US. So ist diese Simulation zu PHEVs und zu BEVs vorteilhafter, als der Kasten für das gesamte Land seien Sie. Darüber hinaus nehmen wir an, dass das Gitter im Laufe der Zeit wie in Abbildung 3 gezeigt, bei Zunahme der Aktien der erneuerbarer Energie und der Atomenergie im Laufe der Zeit grüner wird. Darüber hinaus werden alle Kohlenpflanzen durch neue Kohlengeneratoren einschließlich CCS ersetzt, oder CCS wird allen vorhandenen Kohlenpflanzen hinzugefügt.

Abbildung 3. Stromnetzmischung für die gesamten US (Eingestuft von der US-WestStrom-KoordinierungsRatsgittermischung auf der WestKüste) CCS = Kohlenstofferfassung und -speicher.

Die Treibhausgasemissionen für jedes alternative Fahrzeugszenario werden unter Verwendung des Argonne-Nationalen Laboratoriums GRÜSSEN Baumuster berechnet, 5 das berücksichtigt alles GHGs „von den Gut-zurädern.“ Die Ergebnisse werden in Abbildung 4. gezeigt. Die horizontale Zeile an der Unterseite dieses Diagramms entspricht einer 80% Reduzierung in GHGs von den Stufen 1990, das Ziel, das von der Klimawandelgemeinschaft vorgeschlagen wird, um GHGs in der Atmosphäre zu stabilisieren. Diese Abbildung zeigt, dass HEVs-Hilfe GHGs, benzinbetriebene PHEVs-Hilfe sogar verringern, aber, das 80% Reduzierungsziel, die Nation zu erzielen muss Übergang zu den Elektro-Mobilen, entweder BEVs oder FCEVs.

Abbildung 4. Gut-zu-Räder Treibhausgasemissionen für die verschiedenen alternativen Fahrzeugszenario.

Wie gezeigt unten, hat das FCEV viele Vorteile über BEVs, das durch macht die meisten Treiber angenommen zu werden sie viel wahrscheinlicher. Außerdem nimmt die BEV-ausgestrichene Linie in Abbildung 4 an, dass alle Feuergebührenfahrzeuge (einschließlich Packwagen, SUVs und Transporter) durch Batterien angeschaltet werden, die mit dem Strom oder sogar hoch entwickelten Batterien unwahrscheinlich ist, die auf heutigen Technologien basieren oder dazu voranbringt.

Sogar mit dieser Annahme, verringert das FCEV-Szenario GHGs mehr als BEVs über die meisten des Jahrhunderts, da es viele Jahrzehnte dauert, um das elektrische Gitter aufzuräumen. So bis zum Mitte des Jahrhunderts gibt es noch viele kohlebeheizten Pflanzen in den US, einige ohne Kohlenstofferfassung und Speicherung (CCS), also erzeugt der Strom, zum von Körperverletzungen auf PHEVs aufzuladen noch beträchtliches GHGs. Der Wasserstoff, der vom Erdgas gemacht wird fängt andererseits an, GHGs 45% sofort zu schneiden, und GHG-Reduzierungen fahren fort zu wachsen, während kohlenstoffärmere Wasserstoffquellen entsprechend Abbildung 2. eingeführt werden.

Das das Argonne-Nationale Laboratorium Der DAMHIRSCHKUH hat vor kurzem eine ausführliche Analyse von6 Treibhausgasemissionen von PHEVs, von BEVs und von FCEVs für ein örtlich festgelegtes Jahr (2020) beendet. Ihre Schlussfolgerungen unterstützen im Allgemeinen die Ergebnisse unseres Baumusters: FCEVS unter Verwendung des Wasserstoffs, der vom Erdgas gemacht wurde, schnitt GHGs mehr als jedes mögliches PHEV oder BEV in den meisten Teilen der US, unabhängig davon den Elektroherd PHEV7.

Sogar in Kalifornien, mit seiner kohlenstoffärmeren Gittermischung, hat FCEVs niedrigeres GHGS als jedes mögliches PHEV8. Außerdem für die meisten Teile der US, erhöht das Einstecken in einem PHEV wirklich GHGs, also wir würde sein besser gestellt (niedrigeres GHGs) indem wir ein PHEV auf Benzin (im Wesentlichen ein HEV) ausführten und die Batterien nie mit Gitterstrom aufluden9. In den Zuständen mögen Sie Illinois, die Haupt- vom Kohle-basierten Strom abhängen, eine Serie PHEV mit 40 Meilen, die AER wie das vorgeschlagene Chevy-Volt höhere Treibhausgasemissionen als sogar ein herkömmliches (Nichtkreuzung) Benzinauto haben würde10.

Kurzfristige Treibhausgasemissionen

Die Befürworter von PHEVs und von BEVs haben behauptet, dass diese Fahrzeuge, die auf Gitterstrom ausgeführt werden, gefordert werden, um GHGs in naher Zukunft zu schneiden, bevor FCEVs den Markt kommen könnte. In unseren Computersimulationen nehmen wir an, dass PHEVs den Markt fünf Jahre vor FCEVs wie in Abbildung 5 gezeigt kommen, um Industrie genügend Zeit zu geben, Kraftstoffanlagen des genügenden Wasserstoffs einzubauen.

Abbildung 5. Zahl von PHEVs und von FCEVs auf der Strecke in ihren jeweiligen Szenario; Die FCEVs-Verzögerung die PHEV-Marktdurchdringung bis zum fünf Jahren.

Trotz dieses 5-jährigen Vorsprungs für PHEVs jedoch würde Wasserstoff-betriebenes FCEVs wirklich GHGs mehr als benzinbetriebenes PHEVs im Jahrzehnt von 2020 bis 2030 wie in Abbildung 6. gezeigt verringern. Dieses ist, weil FCEVs durch den Wasserstoff anschaltete, der zuerst vom Erdgas gemacht wurde, schneidet sofort GHGs durch ungefähr 45%, während PHEVs in den meisten Teilen des Landes nicht beträchtlich GHGs verringert, da sie noch auf Benzin für die meisten ihrer Energie beruhen, und der meiste Strom wird von der Kohle, der schmutzigste Kraftstoff gemacht (das meiste Kohlenstoffgehalt).

Abbildung 6. Kurzfristige (2020 bis 2030) Treibhausgasemissionen für die alternativen Fahrzeugszenario.

Zum Beispiel haben Kromer und Heywood an11 MIT das GHGs von PHEVs mit 10, 30 und 60 Meile alle Elektroherd berechnet. Wie gezeigt durch die feste Gericht auf Abbildung 7, werden GHGs geändert nicht beträchtlich verglichen mit a nicht-Bolzen-im Benzin HEV….anschließen schneidet nicht GHGS in den meisten Teilen der US. Beachten Sie, dass das Chevy-Volt mit 40 Meilen Elektroherd nicht GHGs in den meisten Teilen des Landes schneiden würde, gesehen, indem es zwischen der 30-Meilen- und 60 Meilengericht auf Abbildung 7. interpolierte. Die Fehlergericht auf diesen Diagrammen zeigt das GHGs von den Regionen an, die durch Kohlenpflanzen beherrscht werden (rechte höhere Gericht) und von den Regionen, die durch elektrische Pflanzen des Erdgases beherrscht werden (ließ untere Gericht).

Abbildung 7. die Treibhausgasemissionen, die durch Kromer und Heywood von MIT [2007] berechnet werden (ihre Abbildung 38 für Hybride Elektro-Mobile (HEV) und steckbare hybride Elektro-Mobile mit 10 (PHEV-10), 30 (PHEV-30) und 60 Meilen des Elektroherds (PHEV-60) Wie beachtet, die obere Gericht zeigen das GHGs für Regionen mit 100% Kohle-erzeugtem Strom an, und die untere Gericht zeigt die Emissionen für Regionen, die 100% erzeugten Strom Erdgases haben; die Pfeile zeigen das GHGs für eine zukünftige „optimistische, sauberere Gittermischung“ mit 50% Nullkohlenstoff Quellen (erneuerbare Energiequellen oder Kern), 20% ein Erdgas und eine 35% Kohle (die 105% Summe hinzufügt, die nicht im MIT-Bericht erklärt wird), mit den versteinerten Generatoren am Bedienen an der höheren Leistungsfähigkeit an (50% für Erdgas und 40% für Kohle, verglichen bis 37% Leistungsfähigkeit für Erdgas und 33% für Kohle mit aktueller Technologie.

Ölverbrauch

Abbildung 8 Shows der Ölverbrauch, der vom Argonne berechnet wird, GRÜSSEN Baumuster für jedes alternative Fahrzeugszenario. Diese Kurven sind in der gleichen Ordnung, die die GHG-Emission kurvt: HEVs-Hilfe verringern Schmieröl, PHEVs-Hilfe mehr, Hilfe des biologischen Brennstoffes PHEVS sogar, aber vollelektrische Fahrzeuge (entweder BEVs oder FCEVs) werden gefordert, um erhebliche Reduzierung im Ölverbrauch zu machen. Die untere ausgestrichene Linie in Abbildung 8 entspricht dem Ölverbrauch vom Feuergebührenfuhrpark, der die US alle seine Nichttransport Erdölanforderungen von den Schmierölquellen im Amerika würde liefern lassen (Nord-, Zentrale und Süden mit Ausnahme von Venezuela.)

Abbildung 8. Ölverbrauch in dem 21. Jahrhundert für die verschiedenen alternativen Fahrzeugszenario. Neuauflage mit Erlaubnis Internationaler Zeitschrift von Wasserstoff-Energie (IJHE)

Kurzfristiger Ölverbrauch

Wie mit GHGs, wird Erdölverbrauch mehr durch FCEVs als durch PHEVs im Jahrzehnt 2020 bis 2030 wie in Abbildung 9. gezeigt verringert. Dieses ist, weil FCEVs allen Ölverbrauch beseitigen, während PHEV noch auf Benzin für Fernverkehr beruhen.

Abbildung 9. Kurzfristige (2020-2030) Ölverbrauchschätzungen für die verschiedenen alternativen Fahrzeugszenario (das BEV-Szenario würde den gleichen Ölverbrauch wie das FCEV-Szenario haben).

Gesellschaftliche Kosten

Wir haben monetized die gesellschaftlichen Kosten der städtischen Luftverschmutzung, der Treibhausgasemissionen und der Schmierölimporte und gesellschaftliche Gesamtkosten für jedes alternative Fahrzeugszenario geschätzt, wie in Abbildung 10. zusammengefasst. Beachten Sie, dass Ende des Jahrhunderts, Gesamtgesellschaftliche Kosten für die Ausgangssituation (nur HEVs) $360 Milliarde pro Jahr überschreiten. Alle alternativen Fahrzeuge verringern gesellschaftliche Kosten auf irgendeinem Grad, wie in der zweiten Spalte von Tabelle 1. zusammengefasst. Das FCEV-Szenario zum Beispiel verringert gesellschaftliche Gesamtkosten um $320 Milliarde pro Jahr; die Zweitbesteroption, das BEV-Szenario, würde Kosten um $300 Milliarde pro Jahr verringern (wieder, annehmend, dass neue Batterietechnologie entdeckt und entwickelt wird, die Kundenanforderungen für alle Feuergebührenfahrzeuge, einschließlich Packwagen, SUVs und Transporter wirtschaftlich gerecht werden könnte).

Abbildung 10. Jährliche gesellschaftliche Gesamtkosten für jedes Szenario.

Reduzierungen der Tabelle 1. GHG unterhalb Stufe 1990 im Jahre 2100 und Jährliche Gesellschaftliche Einsparungen im Jahre 2100 für jedes alternative Fahrzeugszenario

 

GHG-Reduzierung unter 1990

Jährliche Gesellschaftliche Einsparungen ($B)

Basis-HEV

-28,6%

298,9

PHEV

15,1%

132,7

FCEV

88,6%

319

BEV

82,5%

298,9

Biologischer Brennstoff PHEV

23,8%

155,37

Batterien gegen Brennstoffzellen

Gewicht

Batterien sind viel schwerer als Brennstoffzelleanlagen für eine gegebene Fahrzeugreichweite, wie in Abbildung 11. dargestellt. Diese Abbildung zeigt auch die erhebliche Verbesserung in der Batterietechnologie in dem Jahrhundert und vergleicht die alte Blei-Säure-Batterie-Technologie, die in allen Starterbatterien auf heutigen Autos, plus die eingesetzt wird Batterietechnologie des Nickelmetallhydrids (NiMH), die auf vielen HEVs und hoch entwickelte Versionen der eingesetzt wird Batterie des Lithiumion (Li-Ion), die in vielen Handys und in Laptop-Computer verwendet wird. Aber sogar mit hoch entwickelten Li-Ionbatterien, würde ein Fahrzeug mit 300 Meilen12 Reichweite fast zweimal soviel wie ein FCEV mit 300 Meilen Reichweite wiegen.

Abbildung 11. Fahrzeugmasse für Batterieelektro-mobile (BEVs) und für Brennstoffzelleelektro-mobile (FCEVs) als Funktion der Fahrzeugreichweite; diese Kurven umfassen die Effekte des Massenzusammensetzens. Neuauflage mit Erlaubnis Internationaler Zeitschrift von Wasserstoff-Energie (IJHE)

Beachten Sie, dass die Zeilen und nicht gerade gekurvt werden. Dieses resultiert aus den Effekten des Massen- oder Gewichtszusammensetzens. Um die Reichweite eines BEV zu erhöhen, müssen mehr Batterien hinzugefügt werden; infolge dieser Extramasse muss Extrazelle zur Verfügung gestellt werden, um die hinzugefügte Masse anzuhalten; dann muss der Fahrzeugmotor größer sein, die erforderliche Beschleunigung für diese Extramasse zur Verfügung zu stellen13; dann werden größere Bremsen gefordert, um das Fahrzeug, das Usw. zu stoppen.

Alle diese Massenzunahmen benötigen dann dennoch mehr Batterien, um die erforderliche Reichweite zur Verfügung zu stellen, und der Feed-backprozeß fängt noch einmal an! Infolgedessen wächst die Gesamtmasse mit Reichweite nicht--linear, wenn die Berechnung richtig erfolgt ist. Der gleiche Effekt erhöht die Masse des FCEV, aber die Auswirkung ist viel kleiner, seit dem Hinzufügen des Extrawasserstoffs Zunahmereichweite, ist sehr hell. Die komprimierten Gasbehälter werden, aber zu einem viel kleineren Grad als Batterien etwas schwerer.

Volumen

Die Meisten Leute verstehen, dass Batterien sehr schwer sind, aber viele stellen nicht fest, dass Batterien auch beträchtlichen Platz aufnehmen. Einige Beobachter, die FCEVs zurückweisen, sprechen die großen komprimierten Wasserstoffbecken an, die für FCEVs benötigt werden. Aber das Gesamtvolumen auf dem Fahrzeug, das durch Batteriesätze besetzt wird, ist wirklich größer als das Volumen, das für Wasserstoffbecken, die Brennstoffzelleanlage und die Höchstleistungsbatterie verwendet werden14 im meisten FCEVs wie in Abbildung 12 gezeigt benötigt wird.

Abbildung 12. Speichervolumen der Energieanlage für BEVs und FCEVS gegen Fahrzeug erstrecken sich. Neuauflage mit Erlaubnis Internationaler Zeitschrift von Wasserstoff-Energie (IJHE)

Fahrzeug Kosten

FCEVs sind sehr teurer heutiger Tag, da die meisten die Prototypfahrzeuge sind, häufig hand-zusammengebaut durch Ph.D.! Aber Kromer und Heywood an MIT11 haben die wahrscheinlichen Kosten von alternativen Fahrzeugen analysiert, sobald sie Großserienfertigung erreichen, und haben festgestellt, dass FCEVS mit 350 Meilen Reichweite kleiner als PHEVs mit mehr als 20 Meilen Reichweite kostet, und werden viel kleiner als BEVs mit 200 Meilen Reichweite kosten, wie in Abbildung 13 zusammengefasst, die die MIT-Kostenüberschläge Mehrkosten der alternativen Fahrzeuge über hoch entwickeltem Benzin ICVs zeigt.

Abbildung 13. Großserienfertigungsmehrkostenkostenvoranschläge von Kromer u. von Heywood (MIT-2007)

Infrastruktur Kosten

Einige Kommentatoren haben erklärt, dass eine Wasserstoffinfrastruktur möglicherweise Hunderte von den Milliarden Dollar kostete. Diese hohen Schätzungen basieren normalerweise auf der Annahme, dass Wasserstoff an einer zentralen Pflanze produziert würde und durch Rohrleitung zum Tanken von Stationen versendet. Dieses würde den Bau einer nationalen Wasserstoffrohrleitungsanlage zur Folge haben, die dem vorhandenen Erdgaspipelinenetz ähnlich ist, das außerordentlich teuer sein würde.

Aber es gibt andere Optionen für das Entbinden des Wasserstoffs an FCEVs. Zum Beispiel kann Wasserstoff an der tankenden Station durch einen Prozess produziert werden, der „das verbessernde Dampfmethan“ genannt wird (SMR). Ein SMR produziert Wasserstoff aus Erdgas (Methan ist der Hauptbestandteil im Erdgas) und Wasser. In Wirklichkeit werden das vorhandene Erdgas und die Wasserrohrleitungen das Rückgrat der „Wasserstoffinfrastruktur.“ Darüber hinaus wird eine große Menge Wasserstoff aktuell an gewerbliche Verbraucher durch Förderwagen in der gasförmigen und flüssigen Form geliefert und wieder vermeidet den Bedarf am Aufbauen eines nationalen Leitungsnetzes. Schließlich kann Wasserstoff an der tankenden Station erzeugt werden, indem man Wasser elektrolysiert. In diesem Fall liefert die Wasserrohrleitungen und das elektrische Gitter das Rückgrat der Wasserstoffinfrastrukturanlage. Dieses ist wenn nur angebracht und wo der Strom durch erneuerbare Energiequellen oder Kern oder von der Kohle und vom Gas mit Kohlenstofferfassung und Speicherung (CCS) erzeugt wird um große Treibhausgasemissionen zu vermeiden.

Ironisch konnte die „Infrastruktur“, die benötigt wurde, um PHEVs und BEVs zu unterstützen, viel mehr als die Wasserstoffinfrastruktur kosten. Zum Beispiel fand eine neue Übersicht durch Deloitte, dass nur 39% von Treibern Zugriff zu einem Hauptausgang für die Aufladung ihrer Fahrzeuge haben15, also müssen neue Aufladungsoulet Posten eingebaut sein, um Autobatterien in PHEVs und in BEVs aufzuladen. Darüber hinaus hat die Elektrifizierungs-16Koalition, eine BEV-Interessensgruppe, empfohlen, dass wir zwei allgemeine Aufladungsausgänge für jedes PHEV oder BEV zuerst einbauen müssen und auf einen allgemeinen Ausgang für jede zwei BEVs im Laufe der Zeit sich verringern. Wie in Tabelle 2 gezeigt, werden die Kosten für allgemeine Aufladungsausgänge in der Großserienfertigung auf je einiges tausend Dollar geschätzt. Mit einer 4 bis 8-Stunden-Aufladezeit kann ein Ausgang ein bis zwei BEVs bestenfalls pro Tag dienen, also sind Kosten hoch. Außerdem sind aktuelle Kosten für Baumuster II Aufladungsausgänge viel größer, als in Tabelle 2. Zum Beispiel gezeigt, Coulomb-Technologien17 vorschlägt, $37 Million, um18 4.600 allgemeine Aufladungsausgänge je einzubauen oder Kosten von $8.043 aufzuwenden.

Tabelle 2. Schätzte Kosten der Aufladungsausgänge des Batterieelektro-mobils

 

Elektrifizierung Koalition

Idaho-Nationales Laboratorium

Typ 1 Residential120-Volt EVSE

 

$833 bis $878

Baumuster - 2 Wohn-220-Volt EVSE

$500 bis $2.500

$1.520 bis $2.146

Baumuster - 2 Allgemeine 220-Volt EVSE

$2.000 bis $3.000

$1.852

Baumuster 3 allgemeines schnelles Ladegerät

$25.000 bis $50.000

 

Da mindestens ein Aufladungsausgang (entweder zu Hause oder Öffentlichkeit) für jedes BEV eingebaut sein muss, schwanken die elektrischen Infrastrukturkosten zwischen $3.000 bis $8.000 pro Fahrzeug. Demgegenüber kann ein Wasserstoff, der Station tankt, Tausenden von FCEVs, ganz wie aktuelle Benzinstationen unterstützen. So kostete ein Wasserstoff, der Station mit 1.500 kg-/daykapazität tankt, bis $4 Million zuerst, aber er könnte Wasserstoff für 2.500 FCEVs zur Verfügung stellen19, der bis $1.580 pro Fahrzeug entspricht. Deshalb sind möglicherweise die BEV-Infrastrukturkosten pro Fahrzeug 2 bis 5mal größer als die Wasserstoffinfrastrukturkosten pro Fahrzeug. Kostet Im Laufe der Zeit für beide Infrastrukturanlagen werden erwartet, sich mit Großserienfertigung zu verringern.

Betankung Zeit

Eine Möglichkeit, die Schwierigkeit von Autobatterien schnell aufladen sichtbar zu machen ist, die Leistung zu betrachten als entbunden, jedes Mal wenn wir ein Autobecken mit Benzin auffüllen. 13 Gallonen Benzin in 3 Minuten Zu Pumpen ist mit 10 Megawatt (10 Million Watt) Leistung gleichwertig. Ein Baumuster I 120 Volt, 20-Ampere-elektrische Hauptschaltung ist auf ungefähr 1,9 Kilowatt Leistung begrenzt, oder 5.000mal langsamer als ein Benzinschlauch. Das Nationale Labor der Erneuerbaren Energie hat die Operation von 140 FCEVs für einige Jahre geüberwacht20. Der durchschnittliche Wasserstoff, der Kinetik tankt, war 0,81 kg/minute für den unterschiedlichen Wasserstoff 14.000, der Ereignisse mit einer durchschnittlichen Füllezeit von 3,3 Minuten tankt, die mit 1,61 Megawatt Leistung gleichwertig ist, oder 840mal schneller als das Baumuster I Ausgangsschaltung. Das heißt, ist er viel einfacher und schneller, Moleküle des Benzins und des Wasserstoffs als zu verschieben, Elektronen durch Kabel und Batterieendstücke mit begrenztem Widerstand zu verschieben.

Schlussfolgerungen

  1. Elektro-Mobile werden gefordert. Verbrennungsmotoren müssen durch Elektromotoren auf den meisten Feuergebührenfahrzeugen im 21. Jahrhundert ausgetauscht werden, um unsere gesellschaftlichen Ziele einer 80% Reduzierung in GHGs unterhalb Stufen 1990, der fast--null lokalen Luftverschmutzung und einer erheblichen Reduzierung im Erdölverbrauch zu erzielen.

  2. Zwei Wahlen: Batterien oder Brennstoffzellen. Der Strom, der verwendet wird, um diese Motoren zu treiben, kann von den Batterien oder von den Wasserstoff-betriebenen Brennstoffzellen geliefert werden.

  3. Brennstoffzelleelektro-mobile (FCEVs) sind Batterieelektro-mobilen im Hinblick auf (BEVs) überlegen;
       a. Gewicht
       b. Speicher an Bord-Volumen
       c. Massenserienfahrzeugkosten
       d. Kraftstoffinfrastrukturkosten
       e. Betankungszeit

  4. Wir benötigen alles oben. Trotz der überwältigenden Überlegenheit von FCEVs, benötigen wir noch eine Mischung von HEVs, von PHEVs, von BEVs und von FCEVs, um die Umwelt- und Energiesicherheitsrisiken des Transportes herabzusetzen. Drei bedeutende Automobilunternehmen (GR., Toyota und Daimler) haben alle erschienenen Dokumente, die folgende Mischung von alternativen Fahrzeugen in den nächsten Jahrzehnten zu befürworten:
       a. Batterieelektro-mobile für kleine „Stadtautos“ mit begrenzter Reichweite.
       b. PHEVs für etwas weiter reichende Fahrzeuge und
       c. FCEVs für die Langstrecken-, Vollfunktion Fahrzeuge, die Förderwagen und die Sammelleitungen.

  5. Finanzieren Sie einen vollen Effektenbestand von Fahrzeugoptionen. Deshalb sollten Regierungen die Entwicklung aller dieser alternativen Fahrzeuge unterstützen. Sie ist zu früh, die Sieger und Verlierer auszuwählen, die Schwere unserer Umwelt- und Energiesicherheitsherausforderungen gegeben. Sie ist extrem kurzsichtig und schließlich kontraproduktiv, sich auf jedes ein alternative Fahrzeug auf Kosten von den anderen zu konzentrieren; konsequente Finanzierung und Ausfahren aller Optionen maximieren unsere Möglichkeiten des Erzielens eines dauerhaften Verkehrssystems in den Jahrzehnten, um zu kommen.

  6. US, die unser Leitungskabel lösen. Wir sind betroffen, dass die US hinter andere Nationen in der Entwicklung von FCEVs fallen; wenn wir dem aktuellen Pfad der Obama-Verwaltung folgen, wenn wir BEVs und PHEVs auf Kosten von FCEVs unterstützen, dann riskieren wir, die Fehler der neunziger Jahre zu wiederholen, wenn US-Autohersteller, die hybride Elektro-Mobile kräftig entwickeln nicht gekonnt werden, damit wir das meiste HEVs aus Japan importieren mussten. Zehn oder in zwanzig Jahren, werden wir mit der gleichen Situation in Bezug auf FCEVs mit einer hinzugefügten Torsion gegenübergestellt möglicherweise: wenn wir nicht mit der Gestalt-heraus von Kraftstoffanlagen des Wasserstoffs fortfahren, das Ausfahren fortzusetzen und Verstärkung hand-auf Erfahrung mit FCEVs, dann sind möglicherweise die US nicht einmal in der Lage, fremdes FCEVs zu importieren, und wir sind nicht in der Lage, unsere GHG-Reduzierungsziele ohne ein beschleunigtes und ineffizientes Ausfahren von Kraftstoffanlagen des Wasserstoffs zu erreichen. Es würde viel weniger teuer im Hinblick auf die Lektionen gelehrt) langfristig (und viel fruchtbarer sein die aktuelle Ausdehnung von Wasserstoffstationen wie denen im Kalifornien „Wasserstoff-Datenbahn“ eher fortzusetzen, als später hetzen müssen, um verlorene Zeit wieder gutzumachen.


Bezüge

1. Erhältlich an: http://www.hydrogen-planet.com/en/hsub2-sub-mobility-initiative-receives-iphe-award.html
2. Eine neue Übersicht durch Deloitte deckte auf, dass nur 39% von Autotreibern Hauptgaragen oder Äquivalent haben, die einen Batterieaufladungsausgang anpassen konnten; so nimmt dieses Baumuster effektiv an, dass 36% von Treibern (den Gesamtbruch von PHEV-Inhabern bis zu 75% holen) Parken abseits der Straße oder Fahrstraßen zugewiesen haben, in denen ein esteuerter Aufladungsanschluß eingebaut sein könnte. Bezug: „Zugkraft Gewinnend: Eine Abnehmer-Ansicht der Elektro-Mobil-Massenannahme im US-Automobilmarkt,“ Deloitte, das hier LLC, 2010 erhältlich konsultiert.
3. Darüber hinaus könnte ein natürliches gasbetriebenes PHEV (die beste Erdgasfahrzeugoption) das Ziel der Verringerung von GHGs nicht durch 80% unterhalb Stufen 1990 erzielen.
4. Der Wasserstoff, der von der Biomasse gemacht wurde, könnte negative Treibhausgasemissionen ergeben, wenn das CO2, das an der Biomassevergasungspflanze erzeugt wurde und gespeicherter Untergrund erfasst wurde. Das Neue Biomassewachsen würde dann CO2 aus der Atmosphäre heraus, mit dem Ergebnis einer Nettoabnahme an den Treibhausgasemissionen für den gesamten Brennstoffkreislauf nehmen.
5. Die Treibhausgase, die Geregelten Emissionen und der Energieverbrauch im Transport (GRÜSSEN Sie), formt, das Argonne-Nationale Laboratorium, erhältlich hier.
6.Amgad Elgowainy, J. Han. L. Poch, M Wang, A. Vyas, M Mahalik, Steckbarer Hybrider Elektro-Mobile A. Rousseau „Gut-zu-Räder Analyse des Energieverbrauchs und der Treibhausgasemissionen“ Argonne-Bericht # ANL/ESD/10-1; Erhältliches Im Juni 2010 hier.
7. Ibid, Elgowainy et al., Abbildung 6,10
8. Ibid. Elgowainy et al., Abbildung 6,12
9. Ibid, Elgowainy et al., Abbildung 6,10
10. Ibid. Elgowainy et al., Abbildung ES.1
11. Kromer M, Elektroantriebe Heywood J.: Gelegenheiten und Herausforderungen im US-Feuergebührenfuhrpark. AutomobilLabor Sloan, Massachusetts Institute of Technology, Veröffentlichung Nein LFEE RP 2007-03, Im Mai 2007.
12. Die Deloitte-Übersicht 2010 von Treibern deckte die über 70% von Treibern würde benötigen eine 300-Meilen-Reichweite auf, bevor sie erwägen würden, ein BEV zu kaufen.
13. Alle Fahrzeuge in dieser Simulation werden konstruiert, um die gleichen Eigenschaften einschließlich Beschleunigung 10 Sekunden für mpg 0 bis 60, steigende Fähigkeit des Hügels, Usw. zu haben. Das Basisfahrzeug oder das Segelflugzeug ist ein 5 Personenkraftwagen mit einem Luftwiderstandsbeiwert von 0,33, Rollwiderstand von 0,0092 und Querschnittsfläche von 2,127 M.2
14. Während Wasserstoff und Brennstoffzellen die meisten des Stroms für FCEVs zur Verfügung stellen, enthalten das meiste FCEVs auch eine Batteriebank, um Extraleistung während der Beschleunigung zur Verfügung zu stellen, und Energie vom verbessernden Brechen zu speichern, das Leistungsfähigkeit verbessert.
15. „Zugkraft Gewinnend: Eine Abnehmer-Ansicht der Elektro-Mobil-Massenannahme im US-Automobilmarkt,“ Deloitte, das hier LLC, 2010 erhältlich konsultiert.
16. Die der Elektrifizierungs-„die Elektrifizierungs-Straßenkarte“ Koalition, erhältlich hier.
17. „Coulomb-Technologien, zum von 4.600 freien Ladestationen bereitzustellen,“ berichtete in ConSENSEus: Energie für Transport in den US, Am 7. Juni 2010
18. $15 Million von diesem $37 Million gekostet wurde von einer Bewilligung unter der US-Bergungs-u. -neuanlage Tat, von einer anderen Anzeige über die Neigung Obama-Verwaltung in Richtung zu PHEVs und von BEVs über FCEVs zur Verfügung gestellt.
19. Annehmende 60 Brennstoffersparnis miles/kg FCEV, die bereits durch zwei DAMHIRSCHKUHnationale laboratorien für die Version Toyotas FCEV ihres Hochländers SUV bestätigt worden ist, Meilen and13,000 bewegt sich pro Jahr.
20. Keith WIpke et al., „Steuerte Wasserstoff-Flotten-und Infrastruktur-Vorführungs-und Bestätigungs-Projekt, Bericht NREL/TR=560-7451 Im März 2009 das Nationale Labor der Erneuerbaren Energie

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Date Added: Jul 1, 2010 | Updated: Feb 21, 2013

Last Update: 21. February 2013 13:49

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