Muchas comunidades serían mejores si invirtieran en vehículos eléctricos que se ejecutan en baterías en lugar de pilas de combustible de hidrógeno, en parte porque la infraestructura de hidrógeno proporciona algunos beneficios de energía adicional para la comunidad además de transporte limpio.
FuenteL: Internet
Esto de acuerdo a un estudio en la edición de noviembre de la revista Energy by scientists de la Universidad de Stanford y la Universidad técnica de Munich (TUM). Comparan autos que funcionan con pilas y pilas de combustible de hidrógeno en un futuro hipotético donde el costo de los vehículos eléctricos es más asequible..
"Vimos cómo grandes adopciones de vehículos eléctricos afectaría el uso total de energía en una comunidad, así como edificios y el transporte," dijo el autor líder Markus Felgenhauer, candidato a doctorado en la TUM y ex profesor visitante en Stanford en el proyecto de cambio climático y energía (GCEP). "Hemos encontrado que invertir en vehículos eléctricos de batería es una opción más económica para reducir las emisiones de dióxido de carbono, debido principalmente a su costo más bajo y significativamente más alta eficiencia energética".
"Estudios como estos son necesarios para identificar el menor costo y vías más eficientes para profunda descarbonización del sistema energético global," agregó el coautor del estudio Sally Benson, profesora de recursos energéticos de ingeniería de Stanford y directora del GCEP.
Baterías y pilas de combustible
Los vehículos eléctricos vienen en dos sabores: plug-in autos con baterías recargables y los vehículos de pila de combustible que convierten el hidrógeno en electricidad limpia.
A diferencia de los autos con motor de gasolina, los vehículos de batería y pilas de combustible emiten cero carbono cuando son conducidos. Pero implementar a escala requerirá una nueva infraestructura costosa para cargar las baterías o la entrega de combustible de hidrógeno.
¿Es una pregunta clave para las autoridades, que transporte tecnología de cortar la total emisiones al menor costo – las baterías o pilas de combustible? ¿Más allá del transporte, podría la tecnología del hidrógeno también proporcionar energía limpia para la calefacción e iluminación de edificios, como algunas investigaciones sugieren?
El nuevo estudio es el primero en abordar ambas cuestiones.
Los investigadores se centraron en California, una empresa líder en transporte de vehículo eléctrico. En todo el estado, los vehículos eléctricos de batería están creciendo en popularidad. Pero sólo unos pocos fabricantes han comenzado a ofrecer vehículos de pila de combustible. Para estimular la adopción más amplia, el estado ha otorgado más de $92 millones para una red de 50 estaciones de repostaje de hidrógeno para el 2017.
Actualmente, ninguna fuente de energía es totalmente libre de emisiones. Algunas personas ponen a cargar sus autos eléctricos pero enchufados a la red eléctrica, que suministra la electricidad generada en gran medida de combustibles fósiles que emiten carbono.
Asimismo, más combustible de hidrógeno se deriva del gas natural a través de un proceso industrial que emite dióxido de carbono como subproducto. Un dispositivo alternativo, llamado un electrolyzer utiliza electricidad solar para dividir el agua en hidrógeno limpio y oxígeno, pero la técnica es muy energía intensiva y costosa.
Escenarios de future.
En el estudio, los investigadores crearon escenarios de futuro para la ciudad de Los Altos Hills, una comunidad afluente soleada de unos 8.000 habitantes situada en el Condado de Santa Clara a unas pocas millas desde el campus de Stanford.
"Los Altos Hills se distingue por una capacidad de generación solar inusualmente alta en el condado con la cuota más alta de los vehículos eléctricos en el estado", dijo Felgenhauer.
Los escenarios se centraron en 10 a 20 años en el futuro, cuando los vehículos de batería y pila de combustible se esperan que tengan un uso mucho más amplio, y cuando la energía solar y células de electrólisis tengan costo competitivo con la red eléctrica.
Un escenario para el año 2035 asume que los vehículos eléctricos constituiría el 38 por ciento de la flota de vehículos de la ciudad. También asume que los vehículos de pila de combustible serían alimentados por hidrógeno producido localmente con la electricidad más barata disponible, sea solar generado u obtenido de la red.
Datos sobre Los Altos Hills fueron alimentados a un modelo computacional desarrollado por el coautor del estudio Thomas Hamacher, un profesor de eléctrica e Ingeniería Informática en TUM.
"Nos proporcionaron datos sobre la cantidad de energía que Los Altos Hills necesita durante todo el día, así como los datos financieros en el costo de la construcción de nuevas infraestructuras de energía," dijo el coautor del estudio Matthew Pellow, un ex becario postdoctoral de GCEP ahora con el Electric Power Research Institute. "Incluimos el costo de paneles solares, células de electrólisis, pilas y todo lo demás. Luego se dice el modelo, dado nuestro escenario para 2035, díganos la forma más económica para satisfacer la demanda total de energía de la comunidad".
Para comparar los costos de cada escenario para sus ventajas de clima, los investigadores también calcularon las emisiones de dióxido de carbono producidas en cada caso.
Los investigadores también evaluaron los beneficios potenciales del uso de la infraestructura de hidrógeno para almacenar energía limpia para su uso en demanda. Durante las horas diurnas, células de electrólisis pueden producir hidrógeno de sobra de energía solar que de lo contrario iría a la basura. Ese hidrógeno puede ser almacenado y convertido en electricidad renovable o utilizado como una alternativa limpia a gas natural para edificios de luz y calor.
Resultados
Los resultados fueron definitivos.
"En términos de costos, encontramos que los vehículos eléctricos de batería son mejores que los vehículos de pila de combustible para reducir las emisiones," dijo Felgenhauer. "El análisis mostró que para tener costos competitivos, los vehículos de pila de combustible tendrían que ser a un precio muy inferior a los de vehículos batería. Sin embargo, los vehículos de pila de combustible suelen ser significativamente más caros que los vehículos de batería en el futuro previsible. Otro supuesto beneficio de hidrógeno – almacenar excedentes de energía solar – no de la cacerola hacia fuera en nuestro análisis. Encontramos que en 2035, se utilizaría sólo una pequeña cantidad de almacenamiento de hidrógeno solar para calefacción y la iluminación de edificios.»
Mientras que el estudio se centró en una ciudad del área de la bahía, los resultados son relevantes para muchas comunidades del dormitorio con un amplio solar en California, según los autores. Que esperan analizar redes más grandes de las comunidades en futuros estudios y examinar otros factores que podrían influir en decisiones de los consumidores al decidir si comprar un auto de batería o pila de combustible.
"Nuestro objetivo es proporcionar el objetivo, análisis de datos para ayudar a informar a las autoridades de California y en otros lugares sobre qué vía de tecnología suele ser más rentable en la lucha contra el cambio climático," dijo Pellow.
Esto de acuerdo a un estudio en la edición de noviembre de la revista Energy by scientists de la Universidad de Stanford y la Universidad técnica de Munich (TUM). Comparan autos que funcionan con pilas y pilas de combustible de hidrógeno en un futuro hipotético donde el costo de los vehículos eléctricos es más asequible..
"Vimos cómo grandes adopciones de vehículos eléctricos afectaría el uso total de energía en una comunidad, así como edificios y el transporte," dijo el autor líder Markus Felgenhauer, candidato a doctorado en la TUM y ex profesor visitante en Stanford en el proyecto de cambio climático y energía (GCEP). "Hemos encontrado que invertir en vehículos eléctricos de batería es una opción más económica para reducir las emisiones de dióxido de carbono, debido principalmente a su costo más bajo y significativamente más alta eficiencia energética".
"Estudios como estos son necesarios para identificar el menor costo y vías más eficientes para profunda descarbonización del sistema energético global," agregó el coautor del estudio Sally Benson, profesora de recursos energéticos de ingeniería de Stanford y directora del GCEP.
Baterías y pilas de combustible
Los vehículos eléctricos vienen en dos sabores: plug-in autos con baterías recargables y los vehículos de pila de combustible que convierten el hidrógeno en electricidad limpia.
A diferencia de los autos con motor de gasolina, los vehículos de batería y pilas de combustible emiten cero carbono cuando son conducidos. Pero implementar a escala requerirá una nueva infraestructura costosa para cargar las baterías o la entrega de combustible de hidrógeno.
¿Es una pregunta clave para las autoridades, que transporte tecnología de cortar la total emisiones al menor costo – las baterías o pilas de combustible? ¿Más allá del transporte, podría la tecnología del hidrógeno también proporcionar energía limpia para la calefacción e iluminación de edificios, como algunas investigaciones sugieren?
El nuevo estudio es el primero en abordar ambas cuestiones.
Los investigadores se centraron en California, una empresa líder en transporte de vehículo eléctrico. En todo el estado, los vehículos eléctricos de batería están creciendo en popularidad. Pero sólo unos pocos fabricantes han comenzado a ofrecer vehículos de pila de combustible. Para estimular la adopción más amplia, el estado ha otorgado más de $92 millones para una red de 50 estaciones de repostaje de hidrógeno para el 2017.
Actualmente, ninguna fuente de energía es totalmente libre de emisiones. Algunas personas ponen a cargar sus autos eléctricos pero enchufados a la red eléctrica, que suministra la electricidad generada en gran medida de combustibles fósiles que emiten carbono.
Asimismo, más combustible de hidrógeno se deriva del gas natural a través de un proceso industrial que emite dióxido de carbono como subproducto. Un dispositivo alternativo, llamado un electrolyzer utiliza electricidad solar para dividir el agua en hidrógeno limpio y oxígeno, pero la técnica es muy energía intensiva y costosa.
Escenarios de future.
En el estudio, los investigadores crearon escenarios de futuro para la ciudad de Los Altos Hills, una comunidad afluente soleada de unos 8.000 habitantes situada en el Condado de Santa Clara a unas pocas millas desde el campus de Stanford.
"Los Altos Hills se distingue por una capacidad de generación solar inusualmente alta en el condado con la cuota más alta de los vehículos eléctricos en el estado", dijo Felgenhauer.
Los escenarios se centraron en 10 a 20 años en el futuro, cuando los vehículos de batería y pila de combustible se esperan que tengan un uso mucho más amplio, y cuando la energía solar y células de electrólisis tengan costo competitivo con la red eléctrica.
Un escenario para el año 2035 asume que los vehículos eléctricos constituiría el 38 por ciento de la flota de vehículos de la ciudad. También asume que los vehículos de pila de combustible serían alimentados por hidrógeno producido localmente con la electricidad más barata disponible, sea solar generado u obtenido de la red.
Datos sobre Los Altos Hills fueron alimentados a un modelo computacional desarrollado por el coautor del estudio Thomas Hamacher, un profesor de eléctrica e Ingeniería Informática en TUM.
"Nos proporcionaron datos sobre la cantidad de energía que Los Altos Hills necesita durante todo el día, así como los datos financieros en el costo de la construcción de nuevas infraestructuras de energía," dijo el coautor del estudio Matthew Pellow, un ex becario postdoctoral de GCEP ahora con el Electric Power Research Institute. "Incluimos el costo de paneles solares, células de electrólisis, pilas y todo lo demás. Luego se dice el modelo, dado nuestro escenario para 2035, díganos la forma más económica para satisfacer la demanda total de energía de la comunidad".
Para comparar los costos de cada escenario para sus ventajas de clima, los investigadores también calcularon las emisiones de dióxido de carbono producidas en cada caso.
Los investigadores también evaluaron los beneficios potenciales del uso de la infraestructura de hidrógeno para almacenar energía limpia para su uso en demanda. Durante las horas diurnas, células de electrólisis pueden producir hidrógeno de sobra de energía solar que de lo contrario iría a la basura. Ese hidrógeno puede ser almacenado y convertido en electricidad renovable o utilizado como una alternativa limpia a gas natural para edificios de luz y calor.
Resultados
Los resultados fueron definitivos.
"En términos de costos, encontramos que los vehículos eléctricos de batería son mejores que los vehículos de pila de combustible para reducir las emisiones," dijo Felgenhauer. "El análisis mostró que para tener costos competitivos, los vehículos de pila de combustible tendrían que ser a un precio muy inferior a los de vehículos batería. Sin embargo, los vehículos de pila de combustible suelen ser significativamente más caros que los vehículos de batería en el futuro previsible. Otro supuesto beneficio de hidrógeno – almacenar excedentes de energía solar – no de la cacerola hacia fuera en nuestro análisis. Encontramos que en 2035, se utilizaría sólo una pequeña cantidad de almacenamiento de hidrógeno solar para calefacción y la iluminación de edificios.»
Mientras que el estudio se centró en una ciudad del área de la bahía, los resultados son relevantes para muchas comunidades del dormitorio con un amplio solar en California, según los autores. Que esperan analizar redes más grandes de las comunidades en futuros estudios y examinar otros factores que podrían influir en decisiones de los consumidores al decidir si comprar un auto de batería o pila de combustible.
"Nuestro objetivo es proporcionar el objetivo, análisis de datos para ayudar a informar a las autoridades de California y en otros lugares sobre qué vía de tecnología suele ser más rentable en la lucha contra el cambio climático," dijo Pellow.
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