Dlaczego przyszłość transportu drogowego powinna być elektryczna

• Czym właściwie jest elektryczny system drogowy (e-autostrada)
• W jaki sposób można wykorzystać e-autostradę do dekarbonizacji większości naszych pojazdów dalekobieżnych
• Porównanie e-autostrad z innymi opcjami, takimi jak wodór, biogaz i akumulatorowe ciężarówki elektryczne
• Ile czasu zajęłoby wdrożenie systemu
• Ile może to kosztować i jak byłoby to finansowane
• Koszt wozów kompatybilnych z e-autostradą
• Jak będzie wyglądać przyszłość naszych pojazdów użytkowych

Jeśli nie wiesz, czym jest elektryczny system drogowy, najprawdopodobniej będą one stanowić dużą część naszej przyszłości w branży pojazdów użytkowych, aby wyprzedzić grę.

Czym dokładnie jest e-autostrada, czyli elektryczny system drogowy? I jak możemy to wykorzystać do zasilania samochodów ciężarowych?

W przypadku elektrycznego systemu drogowego chodzi o to, aby elektrony były przenoszone do ciężarówki przez przewód, zamiast przewozić je w pudełku, w dużej baterii.

To ma wiele zalet. Na początek jest dużo lżejszy. Jeśli chodzi o pojazd, jest to na pewno tańsze, bo akumulatory są drogie, są ciężkie i zajmują dużo miejsca w dużych ciężarówkach. Baterie zawierają również rzadkie i drogie materiały.

Prawdziwy problem dotyczy ciężarówek dalekobieżnych, musimy przechowywać dużo energii, a Ty potrzebujesz dużo mocy. Ten jest znacznie skuteczniejszym sposobem rozwiązania problemu.

Idea polega na tym, że budujesz infrastrukturę składającą się z napowietrznych kabli nośnych, które biegną wzdłuż większości autostrad i dróg szybkiego ruchu.

Ciężarówki mają mechanizm zwany pantografem, jak widać na szczycie pociągu elektrycznego. Jest to aktywny pantograf, dzięki czemu można go szybko podnosić i opuszczać, a nawet rozkładać automatycznie. scania z pantograh na eHighway

Tak więc ciężarówka ma pantograf na górze i pobiera prąd z przewodu napowietrznego podczas jazdy. Przewód najprawdopodobniej znajduje się na wolnym pasie na autostradzie, więc możesz sobie wyobrazić wszystkie ciężarówki poruszające się prawym pasem, pobierające prąd z przewodu napowietrznego.

Energia elektryczna trafia bezpośrednio do tak zwanego falownika, a z falownika bezpośrednio do silnika elektrycznego ciężarówki. To najwydajniejszy sposób korzystania z energii elektrycznej, nie musisz nawet ładować baterii. To najwyższy zwrot z każdej zainwestowanej złotówki, jaki możesz uzyskać, korzystając z odnawialnej energii elektrycznej. Jest więc bardzo wydajny, co przekłada się na niski koszt.

Teraz pojazdy mają również stosunkowo niewielkie akumulatory. Kiedy mówię, że są stosunkowo małe, są to akumulatory tego samego rozmiaru co samochód elektryczny. Na przykład akumulator o pojemności prawie stu kilowatogodzin. To taki sam rozmiar i waga jak zbiornik paliwa, który i tak miałaby ta ciężarówka.

To, co robi ten akumulator, pozwala ciężarówce na szczęśliwą jazdę przez 30 do 50 mil na zasilaniu akumulatorowym. Oznacza to, że ciężarówki mogą się mijać podczas wyprzedzania lub przejeżdżać przez długi tunel lub pod mostem bez konieczności stosowania ciągłego przewodu. W razie potrzeby, na przykład na skomplikowanych skrzyżowaniach autostrad, linka może mieć przerwę.

Oznacza to również, że ciężarówki elektryczne mogą jechać od końca autostrady do zajezdni, w której będą zostawiać swoje ładunki. Między tymi zajezdniami a autostradami są zwykle niewielkie odległości. Duża część składów drogowych ładunków znajduje się w pobliżu skrzyżowań na strategicznej sieci drogowej.

Następnie musisz połączyć to z resztą systemu logistycznego. Ponieważ wiele magazynów znajduje się na obrzeżach miasta, można jeździć z nich pojazdami elektrycznymi na baterie w celu realizacji dostaw miejskich, dostaw do domu, do sklepów ogólnospożywczych – podróże, w których pojazdy elektryczne na baterie są w porządku, ponieważ akumulator nie działa.

Połączenie dróg elektrycznych na strategicznych autostradach w kraju z pojazdami z napędem akumulatorowym wjeżdżającym do miast w rzeczywistości by się skończyło bonise prawie całego transportu drogowego. Cóż, elektryzuj, a nie dekarbonizuj, musisz używać zielonej energii. Ale to jest coś, o co dba sektor elektroenergetyczny. Dlaczego sugerujesz używanie napowietrznych systemów przewodowych (które można uznać za brzydkie), w przeciwieństwie do zasilania indukcyjnego spod drogi, jak to, co widzimy w telefonach?

Istnieje wiele powodów. Istnieją trzy możliwe technologie, których możesz użyć na drogach elektrycznych. Są napowietrzne linie nośne, potem są dwa możliwe rozwiązania drogowe.

Jednym z nich są indukcyjne podkładki na drogach, takie jak Twoja elektryczna szczoteczka do zębów, dzięki czemu nie musisz mieć kontaktu. W pojeździe znajduje się pickup, który po przejechaniu każdego padu dostaje na pokład trochę prądu. Aby zapewnić wystarczającą moc, potrzebujesz prawie ciągłych podkładek indukcyjnych wzdłuż drogi.

Teraz umieszczanie rzeczy na drodze jest niewiarygodnym wyzwaniem. Moim zdaniem jest to fatalna wada, bo we wszystko, co masz na drodze, każdego dnia wbijają się tysiące, a nawet dziesiątki tysięcy osi ciężarówek. To naprawdę trudne środowisko.

Wiem o tym, ponieważ wcześniej w mojej karierze wykonałem sporo pracy nad systemami wbudowanymi w drogi, takimi jak czujniki, i niesamowicie trudno było zrobić wytrzymały system, na który uderzają ciężarówki.

Tak więc, jeśli masz te podkładki indukcyjne co kilka metrów wzdłuż drogi, naprawdę budujesz straszny problem z konserwacją. Osobiście nie widzę rozwiązania tego konkretnego problemu inżynierskiego. Myślę, że jest to po prostu zbyt trudne.

Inna możliwość, która jest badana, jest bardziej podobna do rozwiązania następującego. To miejsce, w którym masz przewodzący tor na środku drogi. Szwecja wdraża pierwszą na świecie drogę ładowania.

Znowu musiałbyś mieć coś na drodze. Dzięki temu systemowi będziesz mieć więcej problemów z utknięciem tam rzeczy, takich jak śnieg i błoto, i masz złożoność przejeżdżających pojazdów, które muszą się rozłączać i łączyć. Jest tam zestaw problemów z wdrożeniem, które są znacznie łatwiejsze dzięki przewodom nośnym i pantografowi.

Pozwolę sobie jeszcze wspomnieć o jeszcze jednej kwestii, a mianowicie, że napowietrzne kable nośne są używane w przemyśle kolejowym od stulecia i istnieją dziesiątki międzynarodowych norm regulujących ich stosowanie. Dlatego zaczynasz od technologii, która jest dobrze zrozumiana i dobrze znormalizowana. Byłem zaangażowany w komitety normalizacyjne i zazwyczaj potrzebują dziesięciu, a może dwudziestu lat, aby uzgodnić nowy standard. Pomysł, że w krótkim czasie dojdziemy do standardów dla tych technologii, które są zakopane w drodze, jest poważnym problemem.

Dlatego, z tych wszystkich powodów, uważam, że napowietrzne kable przewodowe są zdecydowanie najbardziej prawdopodobnym sukcesem technologii. Dlaczego proponujesz, że jest to najlepsza opcja ze wszystkich dostępnych alternatyw, w tym biodiesla, biogazu lub wodoru?

CNG i biometan a e-autostrady

Cóż, zainteresowanie gazem do napędzania ciężarówek jest duże. Możesz użyć sprężonego gazu ziemnego lub możesz użyć sprężonego biometanu.

Jeśli użyjesz biometanu, jest coś w rodzaju redukcji emisji dwutlenku węgla o 70-80% i to całkiem nieźle.

Pod względem tego, co możesz teraz zrobić, jest to całkiem skuteczna rzecz. Jest sporo firm, które korzystają z biometanu. Niestety nie wydaje mi się, żeby to było ostateczne rozwiązanie dla ciężarówek. Jeśli chcemy osiągnąć zero netto, musimy mieć rozwiązanie, które każdy może wdrożyć, a po prostu nie ma wystarczającej ilości biometanu, nie mówiąc już o reszcie świata. Obecnie bardzo niewielka część gazu ziemnego to biometan.

Inną kwestią jest to, że istnieją inne rodzaje transportu, które będą opierać się na biopaliwach, w szczególności statki i samoloty, i nie można ich zelektryfikować w taki sam sposób, jak ciężarówki. Istnieje bardzo mocny argument za tym, że biopaliwa powinny być zarezerwowane dla statków i samolotów.

Wodór a e-autostrady

Rozważany jest wodór w transporcie długodystansowym. Volvo i Mercedes rozpoczęły niedawno wspólne przedsięwzięcie mające na celu produkcję ogniw paliwowych do samochodów ciężarowych. Jestem bardzo sceptycznie nastawiony do wykorzystania wodoru do transportu z wielu powodów.

Głównym z nich jest to, że procesy wodorowe są bardzo nieefektywne. Marnują dużo energii, na przykład podczas elektrolizy, aby wytworzyć wodór z wody, tracisz 25% energii. Następnie musisz skompresować wodór i go przechowywać, ponieważ wodór jest naprawdę trudną substancją w obsłudze. Ma najmniejsze cząsteczki, które wyciekają z przedmiotów i uszkadzają stalowe rury.

Następnie trzeba go przepuścić przez ogniwo paliwowe, a ogniwo paliwowe ma sprawność tylko w około 50%, ponieważ musi spełniać drugą zasadę termodynamiki.