零排放重型卡车研究强调跨部门合作的必要性

Josiah02 · 发表于 5 天前

作为全球二氧化碳 (CO 2 ) 排放的主要贡献者，运输业在推动脱碳方面具有巨大潜力。然而，零排放全球供应链需要重新设想对重型卡车运输业的依赖，该行业每年排放 810,000 吨二氧化碳，占美国温室气体排放量的 6%，仅在美国就消耗 290 亿加仑柴油。
麻省理工学院研究人员在最近举行的美国机械工程师学会 2024 年国际设计工程技术会议和工程计算机与信息会议上发表了一项新研究，量化了零排放卡车的设计范围对其储能需求和运营收入的影响。
论文中概述的多变量模型使车队所有者和运营商能够更好地了解影响电池电动和氢燃料电池重型卡车商业应用经济可行性的设计选择，使利益相关者能够做出明智的车队转型决策。
“整个问题（卡车脱碳）就像一个非常大、混乱的馅饼。从学术角度来看，我们可以做的事情之一就是根据从行业利益相关者那里获得的信息和经验，通过建模量化其中的一些部分，”麻省理工学院杨丽莎全球工程与研究中心 (GEAR) 可再生氢团队的博士生、该研究的主要作者 ZhiYi Liang 说道。
该论文由 GEAR 访问学者 Bryony Dupont 和麻省理工学院机械工程系 Germeshausen 教授 Amos Winter 共同撰写，阐明了重型车辆 (HDV) 脱碳过程中需要考虑的运营和社会经济因素。
运营和基础设施挑战
该团队的模型表明，技术挑战在于卡车上需要储存多少能量才能满足商用卡车应用的行驶里程和牵引性能需求。由于柴油的能量密度高且成本低，现有的柴油动力传动系统仍然比替代的锂电池电动汽车 (Li-BEV) 和氢燃料电池电动汽车 (H2 FCEV) 动力传动系统更具竞争力。
尽管 Li-BEV 动力系统是这三种动力系统中能效最高的，但由于所需车载储能器的重量和体积，它们仅限于短距离至中距离路线（500 英里以下），且货运能力较低。此外，作者指出，现有的电网基础设施将需要进行重大升级，以支持大规模部署 Li-BEV 重型货车。
虽然氢动力传动系统具有明显的重量优势，可以实现更高的载货能力和超过 750 英里的航线，但当前的氢燃料网络状况限制了经济可行性，尤其是在考虑到运营成本和预计收入之后。
部署氢燃料电池汽车很可能需要政府以激励和补贴的形式进行干预，以将氢气价格降低一半以上，同时企业也需要持续投资以确保稳定的供应。此外，由于氢燃料电池汽车仍是一项相对较新的技术，因此正在进行的共形车载储氢系统设计（梁博士论文的主题之一）对于成功进入重型货车市场至关重要。
柴油系统的当前效率是数十年来建立的技术发展和制造工艺的结果，这一先例表明替代动力传动系统也可以取得类似的进步。
然而，与车队所有者、汽车制造商和加油网络提供商的互动揭示了另一个重大障碍，即每个“部分”都是相互关联的——必须同时解决这些问题，因为它们会相互影响，从可再生燃料基础设施到技术准备和新车队的资本成本，等等。迈向不确定未来的第一步本身就充满风险，因为没有一个部门能够完全控制潜在结果。
梁先生表示：“除了基础设施限制之外，我们只有（替代型重型货车的）原型车供车队运营商使用，因此采购成本很高，这意味着汽车制造商没有必要建立规模化生产线，从而实现经济效益。”这只是难以打破的恶性循环的一步，尤其是对于试图在自由市场中保持竞争力的行业利益相关者而言。
量化可行性路径
梁说：“业内人士知道需要进行某种形式的能源转型，但他们可能不一定知道最可行的前进道路是什么。”尽管没有单一的零排放途径，但新模型提供了一种进一步量化和评估至少一部分的方法，以协助决策。
麻省理工学院牵头的其他旨在帮助行业利益相关者实现脱碳的努力包括由麻省理工学院气候与可持续发展联盟 (MCSC) 影响研究员 Danika MacDonell 开发的交互式地图工具；与麻省理工学院零影响航空联盟执行董事 Florian Allroggen 以及本科研究员 Micah Borrero、Helena De Figueiredo Valente 和 Brooke Bao 共同开发。
MCSC的地理空间决策支持工具允许车队运营商直观地了解区域货运流密度、成本、排放量、计划中和可用的基础设施以及相关法规和激励措施，从而为车队运营商提供战略决策支持。
尽管目前的局限性表明需要跨部门联合解决问题，但作者认为，利益相关者有动力并准备好共同应对气候问题。曾经相互竞争的企业似乎已经开始接受向合作转变的文化，通用汽车和现代汽车最近达成协议，探索“未来在关键战略领域的合作”，包括清洁能源。
梁先生认为，交通运输行业向零排放转型只是“能源革命”的一部分，需要所有行业共同努力，因为“一切都是相互联系的。为了让整个事情有意义，我们需要把自己视为其中的一部分，整个系统都需要改变，”梁先生说。“你不可能单凭一己之力就让革命取得成功。”

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