Un veicolo elettrico a batteria nella flotta di veicoli dell'Università del Queensland. Credito:CC BY-ND
La bassa efficienza energetica è già un grosso problema per i veicoli a benzina e diesel. Tipicamente, solo il 20% dell'energia complessiva dal pozzo alla ruota viene effettivamente utilizzata per alimentare questi veicoli. Il restante 80% viene perso attraverso l'estrazione del petrolio, raffinatezza, trasporto, evaporazione, e il calore del motore. Questa bassa efficienza energetica è la ragione principale per cui i veicoli a combustibili fossili sono ad alta intensità di emissioni, e relativamente costoso da gestire.
Con questo in testa, abbiamo deciso di comprendere l'efficienza energetica dei veicoli elettrici e a idrogeno come parte di un recente documento pubblicato sull'Air Quality and Climate Change Journal.
I veicoli elettrici si impilano meglio
Sulla base di un'ampia scansione di studi a livello globale, abbiamo scoperto che i veicoli elettrici a batteria hanno perdite di energia significativamente inferiori rispetto ad altre tecnologie per veicoli. interessante, però, le perdite dal pozzo alla ruota dei veicoli a celle a combustibile a idrogeno sono risultate quasi pari a quelle dei veicoli a combustibile fossile.
All'inizio, questa significativa differenza di efficienza può sembrare sorprendente, vista la recente attenzione all'utilizzo dell'idrogeno per i trasporti.
Mentre la maggior parte dell'idrogeno oggi (e per il prossimo futuro) è prodotto da combustibili fossili, un percorso a emissioni zero è possibile se l'energia rinnovabile viene utilizzata per:
Qui sta una delle sfide significative nello sfruttare l'idrogeno per i trasporti:ci sono molte più fasi nel processo del ciclo di vita dell'energia, rispetto al più semplice, uso diretto dell'elettricità nei veicoli elettrici a batteria.
Ogni fase del processo comporta una penalità energetica, e quindi una perdita di efficienza. La somma di queste perdite spiega in definitiva perché i veicoli a celle a combustibile a idrogeno, in media, richiedono da tre a quattro volte più energia rispetto ai veicoli elettrici a batteria, per chilometro percorso.
Impatti sulla rete elettrica
Il significato futuro della bassa efficienza energetica è reso più chiaro dall'esame dei potenziali impatti sulla rete elettrica. Se i 14 milioni di veicoli leggeri esistenti in Australia fossero elettrici, avrebbero bisogno di circa 37 terawattora (TWh) di elettricità all'anno, un aumento del 15% della produzione nazionale di elettricità (più o meno equivalente alla produzione rinnovabile annuale esistente in Australia).
Perdite medie di energia dal pozzo alla ruota da diverse tecnologie di trasmissione del veicolo, mostrando valori e intervalli tipici. Nota:queste cifre tengono conto della produzione, trasporto e propulsione, ma non catturano i requisiti energetici di produzione, che sono attualmente marginalmente più alti per i veicoli elettrici e a celle a combustibile a idrogeno rispetto ai veicoli a combustibile fossile.
Ma se questa stessa flotta fosse convertita per funzionare a idrogeno, avrebbe bisogno di più di quattro volte l'elettricità:circa 157 TWh all'anno. Ciò comporterebbe un aumento del 63% della produzione elettrica nazionale.
Un recente rapporto Infrastructure Victoria ha raggiunto una conclusione simile. Ha calcolato che una transizione completa all'idrogeno nel 2046 – sia per i veicoli leggeri che per quelli pesanti – richiederebbe 64 TWh di elettricità, l'equivalente di un aumento del 147% del consumo annuo di elettricità del Victoria. Veicoli elettrici a batteria, nel frattempo, richiederebbe circa un terzo dell'importo (22 TWh).
Alcuni potrebbero obiettare che l'efficienza energetica non sarà più importante in futuro, dato che alcune previsioni suggeriscono che l'Australia potrebbe raggiungere il 100% di energia rinnovabile entro il 2030. Mentre l'attuale clima politico suggerisce che questo sarà difficile, anche quando avviene la transizione, ci saranno richieste concorrenti di energia rinnovabile tra i settori, sottolineando la continua importanza dell'efficienza energetica.
Va inoltre riconosciuto che un fabbisogno energetico più elevato si traduce in prezzi dell'energia più elevati. Anche se in futuro l'idrogeno raggiungesse la parità di prezzo con la benzina o il diesel, i veicoli elettrici rimarrebbero del 70-90% più economici da gestire, a causa della loro maggiore efficienza energetica. Ciò farebbe risparmiare alla famiglia australiana media più di A$2, 000 all'anno.
Piano pragmatico per il futuro
Nonostante i chiari vantaggi in termini di efficienza energetica dei veicoli elettrici rispetto ai veicoli a idrogeno, la verità è che non esiste una pallottola d'argento. Entrambe le tecnologie affrontano sfide diverse in termini di infrastrutture, accettazione da parte del consumatore, impatti sulla rete, maturità tecnologica e affidabilità, e driving range (il volume necessario per idrogeno sufficiente rispetto alla densità di energia della batteria per i veicoli elettrici).
I veicoli elettrici a batteria non sono ancora un sostituto adatto per ogni veicolo sulle nostre strade. Ma in base alla tecnologia disponibile oggi, è chiaro che una parte significativa dell'attuale flotta potrebbe passare all'elettrico a batteria, comprese molte auto, autobus, e autocarri a corto raggio.
Tale transizione rappresenta un sensato, approccio robusto ed efficiente in termini di costi per fornire le significative riduzioni delle emissioni dei trasporti richieste entro i brevi tempi delineati dal recente rapporto del Gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici sul contenimento del riscaldamento globale a 1,5 , riducendo anche i costi di trasporto.
Insieme ad altre tecnologie ad alta efficienza energetica, come l'esportazione diretta di elettricità rinnovabile all'estero, i veicoli elettrici a batteria garantiranno che l'energia rinnovabile che genereremo nei prossimi decenni venga utilizzata per ridurre la maggior quantità di emissioni, il più rapidamente possibile.
Nel frattempo, la ricerca dovrebbe continuare su opzioni efficienti dal punto di vista energetico per i camion a lunga percorrenza, spedizioni e aerei, nonché il ruolo più ampio dell'idrogeno e dell'elettrificazione nella riduzione delle emissioni in altri settori dell'economia.
Con il comitato ristretto del Senato federale sui veicoli elettrici pronto a consegnare il suo rapporto finale il 4 dicembre, speriamo che la continua importanza dell'efficienza energetica nei trasporti non sia stata dimenticata.
Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale. 
