英國研究機構提出“電動公路”為長途貨運脫碳 成本低於氫能
2020年08月10日19:11

  英國研究機構提出“電動公路”為長途貨運脫碳,成本低於氫能

  長途重型卡車既是化石燃料的主要消耗者,也是二氧化碳排放“大戶”。長途貨運零碳排的未來應該寄希望於氫能還是電氣化?兩派支持者長期以來各執一詞。

  英國可持續道路貨運中心(The Centre for Sustainable Road Freight)的發起人、英國皇家工程院院士、劍橋大學工程系教授David Cebon等人近日在該中心的一份白皮書中建議,可沿著英國7500公里的主要公路網建立架空接觸網為卡車充電。作者們認為,這項被稱為電力道路系統(Electric Road System)的項目能夠比氫能更經濟地讓長途貨運部門脫碳,同時還能給遭受新冠疫情衝擊的政府增加財政收入。

  根據英國商業、能源與工業戰略部在2019年發佈的題為《1990-2017年英國溫室氣體排放量最終統計數據》報告,2017年,英國最大的溫室氣體排放行業是運輸部門(27%)。在英國,公路運輸在國內貨運(以噸公里為單位)中的占比接近80%。2019年7月,英國政府修訂《氣候變化法案》(2008年),要求到2050年實現溫室氣體零排放,陸上貨運零排放方案因此變得至關重要。儘管城市內用於短途運輸的卡車和貨車已經實現電動化,但目前鋰電子的能量密度仍難解決長途卡車運輸的碳排放問題。

  上述《白皮書》提出,電力道路系統可分為多種形式,架空接觸網是其中最成熟且性價比最高的技術,已有四個示範項目在德國和瑞典公路上運行,意大利也將啟動試運行。

接觸網供電在鐵路行業很常見,架空接觸網與車輛上攜帶的受電弓接觸後,為車輛供電。受電弓可以根據需要自動快速接通和斷開,全過程始終零尾氣排放。

  德國版“電力高速公路”示範線運行中。本文圖片均來自英國可持續道路貨運中心近日發佈的《Decarbonising the UK’s Long-Haul Road Freight at Minimum Economic Cost》白皮書

《白皮書》稱,這項“英國電力高速公路系統”須在英國的公路網絡建設必要基礎設施,建議通過四個階段來實現最終目標。首先,在瑞典、德國和意大利的運行經驗教訓基礎上,啟動一個8000萬英鎊的試點項目,研究英國特有的政策、稅收和實施問題。建設全部網絡的總成本約為193億美元,電動高速公路系統預計2030年代末實現。屆時,英國公路貨運電氣化的比例將非常高。

  《白皮書》建議“英國電力高速公路系統”先建示範點,後分三步走

  作者之一David Cebon認為,未來與城市運輸車輛的電池電氣化相結合後,這種“電動道路”網絡可以幾乎消除英國道路貨運的碳排放。對車主而言,只需要攜帶一塊約等同於電動汽車大小的電池即可實現公路隨充。由於能源成本低,車主對電動受電弓車的投資可以在18個月內收回,項目投資者的投資效益顯著,預計可在15年內收回成本。

  《白皮書》對長途貨運低碳化發展的幾種技術路徑進行了比較:讓車輛本身攜帶大型電池的確可以實現零廢氣排放,也有希望成為未來10年內城市配送和垃圾收集的主導車輛,容易儘早廣泛部署,但該路線的弊端是大型電池增加了成本和重量,降低了車輛有效載荷能力,充電時間長、不適合長途運輸;若採用炙手可熱的氫能,綠氫(用可再生電力電解水形成)和藍氫(天然氣裂解製備加碳封存)的低碳效應明顯,不過能源轉換過程中的能量消耗非常大,且製氫和氫補給基礎設施的建設需投入大量資金;生物燃料有清潔優勢,但這種小眾解決方案意味著不可能廣泛部署;合成燃料可替代燃油,不過生產成本比氫能還要高。

《白皮書》認為,電力道路系統能夠同時儘可能降低能源消耗和二氧化碳排放,這套系統的基礎設施還可以對5G、車聯網形成補充。缺點則在於靈活性有限及充電基礎設施的前期投資。

  西門子公司提出的通過架空接觸網實現動態充電的混合動力車輛結構

  總體而言,作者們認為,電力驅動所消耗的能量將少於氫燃料驅動。儘管氫氣具有更強的靈活性,但電解氫或蒸汽甲烷重整製氫都不是為重型貨車提供動力和整體經濟提供動力的理想能源,這種途徑成本高企,意味著大量的政府補貼。

  《白皮書》稱,與其他替代能源相比,電動道路系統還有一個主要優勢,那就是可以對卡車使用的電力徵稅:貨運系統能源效率的提高將通過電力消費稅、道路使用費或其他形式的稅收,為政府收入創造大量的財政空間。在合理定價方案的前提下,收入將有可能超過目前對混合動力車徵收的燃油稅。

  公開資料顯示,英國可持續道路貨運中心獲得了英國工程和物理科學研究委員會和工業聯盟的資助。該聯盟成員包括英國零售巨頭John Lewis、Tesco,知名郵遞和物流集團DHL,英國物流公司Wincanton,以及Volvo汽車、輪胎生產商Goodyear和Firestone等。

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