Muchas comunidades estarían mejor invirtiendo en vehículos eléctricos que funcionan con baterías en lugar de celdas de combustible de hidrógeno, en parte porque la infraestructura de hidrógeno proporciona pocos beneficios de energía adicionales para la comunidad además del transporte limpio.
Eso es según un estudio en la edición de noviembre de la revista Energía por científicos de la Universidad de Stanford y la Universidad Técnica de Munich TUM. Compararon los automóviles que funcionan con baterías versus las pilas de combustible de hidrógeno en un futuro hipotético donde el costo de los vehículos eléctricos es más asequible.
"Observamos cómo la adopción a gran escala de vehículos eléctricos afectaría el uso total de energía en una comunidad, tanto para edificios como para el transporte", dijo el autor principal Markus Felgenhauer, candidato a doctorado en TUM y ex erudito visitante en el Stanford GlobalProyecto de clima y energía GCEP: "Descubrimos que invertir en vehículos con batería totalmente eléctrica es una opción más económica para reducir las emisiones de dióxido de carbono, principalmente debido a su menor costo y una eficiencia energética significativamente mayor".
"Se necesitan estudios como estos para identificar las vías más eficientes y de menor costo para la descarbonización profunda del sistema energético global", agregó la coautora del estudio Sally Benson, profesora de ingeniería de recursos energéticos en Stanford y directora de GCEP.
Baterías vs. pilas de combustible
Los vehículos eléctricos vienen en dos sabores: autos enchufables con baterías recargables y vehículos con celdas de combustible que convierten el gas de hidrógeno en electricidad limpia.
A diferencia de los automóviles que funcionan con gasolina, los vehículos con baterías y pilas de combustible emiten cero carbono cuando se conducen. Pero desplegarlos a escala requerirá una nueva infraestructura costosa para cargar baterías o suministrar combustible de hidrógeno.
Una pregunta clave para los formuladores de políticas es, ¿qué tecnología de transporte reduce las emisiones totales al menor costo: baterías o pilas de combustible? Más allá del transporte, ¿podría la tecnología de hidrógeno también proporcionar energía limpia para calentar e iluminar edificios, como sugieren algunas investigaciones?
El nuevo estudio es el primero en abordar ambas preguntas.
Los investigadores se centraron en California, un líder en el transporte de vehículos eléctricos. En todo el estado, los automóviles eléctricos de batería están creciendo en popularidad. Pero solo unos pocos fabricantes han comenzado a ofrecer vehículos con celdas de combustible. Para alentar una adopción más amplia, el estado ha otorgado más de $ 92 millonespara una red de 50 estaciones de repostaje de hidrógeno para 2017.
Actualmente, ninguna de las fuentes de energía está completamente libre de emisiones. Algunas personas cargan sus autos eléctricos con batería enchufándose a la red eléctrica, que suministra electricidad generada en gran parte a partir de combustibles fósiles que emiten carbono.
Del mismo modo, la mayoría del 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 electrolizador, usa electricidad generada por el sol para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno limpios, pero la técnica esMuy intensivo en energía y costoso.
escenarios futuros
En el estudio, los investigadores crearon escenarios futuros para la ciudad de Los Altos Hills, una comunidad rica y soleada de unos 8,000 residentes ubicada en el condado de Santa Clara, a pocas millas del campus de Stanford.
"Los Altos Hills se distingue por una capacidad de generación solar inusualmente alta en el condado con la mayor proporción de vehículos eléctricos en el estado", dijo Felgenhauer.
Los escenarios se centraron en 10 a 20 años en el futuro, cuando se espera que los vehículos con pilas y pilas de combustible tengan un uso mucho más amplio, y cuando la energía solar y los electrolizadores sean competitivos en costos con la red eléctrica.
Un escenario para el año 2035 supuso que los vehículos eléctricos constituirían el 38 por ciento de la flota de vehículos de la ciudad. También supuso que los vehículos con celdas de combustible serían propulsados por hidrógeno producido localmente con la electricidad disponible más barata, ya sea generada por energía solar u obtenida dela cuadrícula.
Los datos sobre Los Altos Hills se introdujeron en un modelo computacional desarrollado por el coautor del estudio Thomas Hamacher, profesor de ingeniería eléctrica e informática en TUM.
"Proporcionamos datos sobre la cantidad de energía que Los Altos Hills necesita durante todo el día, así como datos financieros sobre el costo de construir nuevas infraestructuras de energía", dijo el coautor del estudio Matthew Pellow, un ex becario postdoctoral de GCEP ahora con Electric PowerResearch Institute. "Incluimos el costo de fabricar paneles solares, electrolizadores, baterías y todo lo demás. Luego le dijimos al modelo, dado nuestro escenario para 2035, que nos diga la forma más económica de satisfacer la demanda total de energía de la comunidad".
Para comparar los costos de cada escenario con sus beneficios climáticos, 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 bajo demanda. Durante las horas del día, los electrolizadores pueden producir hidrógeno a partir de energía solar excedente que de otro modo se desperdiciaría. Ese hidrógeno se puede almacenar y convertir enelectricidad renovable, o utilizada como una alternativa limpia al gas natural para calentar y iluminar edificios.
Resultados
Los resultados fueron definitivos.
"En términos de costos generales, descubrimos que los vehículos eléctricos con batería son mejores que los vehículos con celdas de combustible para reducir las emisiones", dijo Felgenhauer. "El análisis mostró que para ser competitivos en costos, los vehículos con celdas de combustible tendrían un precio mucho más bajo queSin embargo, es probable que los vehículos con celdas de combustible sean significativamente más caros que los vehículos con batería en el futuro previsible. Otro supuesto beneficio del hidrógeno, el almacenamiento de energía solar excedente, tampoco resultó en nuestro análisis.2035, solo se usaría una pequeña cantidad de almacenamiento de hidrógeno solar para calentar e iluminar edificios "
Si bien el estudio se centró en una ciudad del Área de la Bahía, los resultados son relevantes para muchas comunidades de dormitorios con abundante luz solar en California, según los autores. Esperan analizar redes más grandes de comunidades en futuros estudios y examinar otros factores que podrían influir en los consumidores'opciones al decidir si comprar una batería o un auto con celda de combustible.
"Nuestro objetivo es proporcionar un análisis objetivo y basado en datos para ayudar a informar a los responsables de la formulación de políticas en California y en otros lugares acerca de qué vía tecnológica es más rentable para combatir el cambio climático", dijo Pellow.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Stanford . Original escrito por Mark Shwartz. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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