HTC hibrid rendszerek a járműhajtásnál

Számos életképes, nem benzinüzemű jármű létezik már (hibrid elektromos autó) vagy áll fejlesztés alatt, (benzines plug-in, azaz konnektorból tölthető hibridek, akkumulátoros elektromos autó) melyek segítenek a fenntartható autózás felé haladni. Ez a több irányú fejlesztés fontos a közeljövőben az USA közlekedésének átalakulásában. Hosszú távon viszont úgy néz ki, a tüzelőanyag-cellás jármű hódít majd egyre nagyobb teret, köszönhetően az egyre kedvezőbbé váló paramétereinek, például a már ma is nagy energiasűrűségének. Csak a hidrogénhajtású (tüzelőanyag-cellás) járművek képesek 80%-kal az 1990. évi szint alá vinni az USA szén-dioxid-kibocsátását. Segítségükkel a század közepére Amerika teljesen független lesz a kőolajtól, és csökkenti a társadalmi költséget. (A társadalmi költség fogalma magában foglalja a társadalom egésze szintjén felmerülő valamennyi kárt, és elmaradt hasznot.) Megszünteti szinte az összes kontrollálható városi légszennyezést. A többi fő alternatív hajtású jármű, a benzines plug-in („bedugható”, azaz konnektorból tölthető) hibrid, az etanol bedugható elektromos hibrid, a benzines hibrid és az elektromos autó mind segítenek a kezdeti időszakban függetlenedni a kőolajtól, és elősegítik a károsanyag-kibocsátás csökkentését. A hibrid elektromos autók az 50%-os eladást 2024-re fogják elérni az előrejelzés szerint, a bedugható hibridek 2031-re, a hidrogéncellás járművek pedig 2035-re.

2.4.5.1. ábra Forrás:

A hidrogéntöltő infrastruktúra kiépítése nem jár beláthatatlan költségekkel, habár szükséges a kormányzati ösztönzés, hogy támogassa a hidrogén bemutatását és a hidrogéncellás járművel való szállítás lehetőségeit. Az USA-ban 9 milliárd dollárba kerülne 6500 hidrogénkutat építeni a létező benzines töltőállomásokra, ha a megvalósítás a következő 10 évben zajlik le. Ezen költségek meg fogják haladni évente megközelítőleg 300 millió dollárral az Amerikai Egyesült Államok jövedelmét. 10 év alatt ez 3 Mrd dollár. Ez a kezdeti befektetés magántőkével vagy kormányzati ösztönzéssel vihető végbe. 2023-ra az elemzések szerint az állami jövedelmek teljesen visszahozzák ezt a befektetési költséget. 2018-tól a hidrogén üzemanyag-előállítók 10%-os adó-visszatérítést kapnak a befektetésekre, ezzel lehet csökkenteni a kormányzati beavatkozást az infrastruktúra építésébe és fenntartásába.

Az összes USA-ban szükséges hidrogén az ottani készletekből termelhető. Ez enyhítheti az energiaárakra gyakorolt ingadozást, és a makrogazdasági kockázatot, mely az importált olajtól való erős függőségből ered, valamint csökkenti a politikailag kockázatos térségektől való függőséget. Ezen társadalmi költségek változását a témához kapcsolt ábra mutatja be.

2.4.5.2. ábra Forrás: McKinsey & Company

A teljes társadalmi költséget is az elektromos, valamint a hidrogéncellás járművek képesek a legjobban és nagyon jelentősen csökkenteni.

A tanulmány szerint a benzines hibrid elektromos járművek (HEV) szerepe a közeljövőben lesz jelentős. Az elterjedésük modellezése alapján meg fogják állítani az üvegházhatású gázok kibocsátásának, az olajfogyasztásnak és a városi légszennyezésnek a növekedését, de mindhárom tényező nőni fog, ahogy az autók száma és a megtett kilométerek száma autónként növekszik.

A benzines bedugható (konnektorból tölthető) hibrid elektromos autó (GHEV):

Elfogadva, hogy a lítiumionos akkumulátorok elvárhatóan az átlagos autóvásárló pénztárcájának megengedhetőek lesznek, és elérik a 150 W/kg-os limitet; valamint ha a járművek több mint 75%-a éjszaka fog töltődni, akkor egy zöldebb, alacsony szénintenzitású villamosenergia-rendszer csökkentheti a szennyezést és az olajhasználatot. Azonban, ha az idő függvényében nő a járművenkénti megtett kilométerek száma, akkor az ÜHG-kibocsátás éppen csak alá megy az 1990. évi értéknek. A GHEV elterjedésével az évenkénti olajfogyasztás 2,5 millió hordó marad, a társadalmi költség 200 Mrd dollárral fog nőni évente az évszázad végéig. A következő ábra bemutatja a várható szén-dioxid-kibocsátás csökkenését, habár nem veszi figyelembe a várható megtett kilométerek számát autónként.

Az üvegházhatású gázok kibocsátását legjobban a hidrogéncellás járművekkel lehet csökkenteni: az 1990-es kibocsátási értéket 80%-kal is csökkenteni lehet.

2.4.5.3. ábra Forrás: McKinsey & Company

Az akkumulátoros autó esetén az 1990-es kibocsátási értéket majdnem 60%-kal csökkenthetjük, persze ez az érték nagyban függ attól, hogy milyen erőműből nyerjük az energiát. Az USA-ban az áramtermelő erőművek több mint 50 %-a széntüzelésű. Szintén a 90-es évek kibocsátási értéke alá mehetünk még kétféle autóval: a benzines elektromos bedugható hibriddel és az etanolos elektromos bedugható hibriddel.

Az etanollal és akkumulátorral üzemelő hálózatról tölthető autó („plug-in”, EtPHEV):

Feltételezve, hogy a legtöbb etanol biomasszából, a többi pedig kukoricamagból készül, és a termelés megközelítőleg 120 Mrd gallonnal nő évente, a jelenlegi 7 Mrd gallon/év termeléssel összehasonlítva ezek használata 25%-kal a 1990. évi alá csökkentheti az ÜHG-kibocsátást. Az olajfogyasztást pedig 2 Mrd hordóval csökkentheti évente (mely még mindig 4-szerese az energiafüggetlenségi értéknek).

Az akkumulátoros elektromos autók (BEV):

Ha a lítiumionos akkumulátor ára a vásárlók számára elfogadható lesz, és az egy feltöltéssel autózható táv 250–

300 mérföld (400–500 km) lesz, valamint a feltöltési idő 20 percre csökken, akkor ez a technológia könnyedén elterjedhet, és 60%-kal csökkentheti a károsanyag-kibocsátást az 1990-es szinthez képest. (Ugyanakkor a 20 perces töltés olyan áramerősséget igényelne, amit a jelenlegi elosztói hálózatok nem bírnak el) Teljesen

megszabadíthatja Amerikát az olajfüggőségétől, és annyira csökkentheti az ÜHG-k kibocsátását, mint a hidrogénes autók, valamint majdnem annyira lecsökkenthetik a társadalmi költséget, mint az FCV-k (hidrogéncellás autók).

A hidrogénnel és belső égésű motorral üzemelő hibridek (HICEV):

70%-kal az 1990-es szint alá vihetik az olajfüggőséget. A társadalmi költséget is az előzővel hasonló mértékben csökkentheti.

Az olajfüggőséget teljesen csak a hidrogéncellás, az akkumulátoros és a hidrogéncellás elektromos hibrid autókkal szüntethetjük meg.

2.4.5.4. ábra Forrás: McKinsey & Company

Az etanolos elektromos bedugható (hálózatról tölthető) hibrid, valamint a gázolajos elektromos bedugható hibrid képes még jelentősen csökkenteni az olajfüggőséget.

2.4.5.5. ábra Forrás: McKinsey & Company