![[09127409082]](https://barast.com/wp-content/uploads/2021/01/newlogo.png){kind=small}
پتانسیل کاهش انتشار گازهای گلخانهای در حمل و نقل جادهای بار با استفاده از کامیونهای برقی باتریدار در فنلاند و سوئیس
پذیرش گسترده کامیونهای برقی باتریدار (BETs) در صورت برآورده شدن الزامات خاص، میتواند یک راهحل عملی برای کاهش انتشار گازهای گلخانهای (GHG) در بخش حمل و نقل جادهای باشد. حداقل الزامات عبارتند از: 1) غلبه بر محدودیتهای برد عملیاتی BETها، و 2) دسترسی به یک شبکه برق با سطح مشخصی از شدت انتشار برای شارژ باتری و تولید باتری. در این مطالعه، ما از یک تحلیل پارامتری چرخه عمر انتشار گازهای گلخانهای (LCA) همراه با تحلیل پوشش برد عملیاتی BET برای توسعه روشی برای ارائه تخمینی واقعبینانه از پذیرش گسترده BET و پتانسیل کاهش انتشار گازهای گلخانهای آن برای سناریوهای مختلف برقیسازی برای بهبود فناوری باتری و شارژ در کامیونهایی با وزن ناخالص خودرو (GVW) بیش از 3.5 تن در فنلاند و سوئیس استفاده میکنیم. تخمین زده میشود که پتانسیل کاهش انتشار گازهای گلخانهای در چرخه عمر (LC) در فنلاند در سناریوهای کوتاهمدت برقرسانی بسیار پایین باشد (حدود 30٪ با کمک سیستم جادهای برقی (ERS) در برخی مسیرها و حدود 12٪ بدون ERS)؛ با این حال، سناریوهای میانمدت و بلندمدت برای پتانسیلهای کاهش انتشار گازهای گلخانهای LC (تا 60٪) حتی با سطح فعلی عوامل انتشار برق در فنلاند امیدوارکننده هستند. در سوئیس، پتانسیل کاهش انتشار گازهای گلخانهای LC در مقایسه با فنلاند در سناریوهای کوتاهمدت برقرسانی بسیار بالا تخمین زده میشود (74٪ در سوئیس در مقابل 12٪-30٪ در فنلاند)؛ با این حال، سناریوهای میانمدت و بلندمدت پتانسیلهای بالای کاهش انتشار گازهای گلخانهای LC را برای سوئیس نشان میدهند (حدود 93٪)، در حالی که فنلاند برای دستیابی به کاهش بالای انتشار به کمک کربنزدایی کامل از تولید برق برای شارژ باتری و تولید باتری در BETها و استفاده از سوختهای تجدیدپذیر در سایر کامیونها نیاز دارد.
مقدمه
دولتها اهداف بلندپروازانهای را برای کاهش انتشار گازهای گلخانهای (GHG) تعیین کردهاند. کمیسیون اروپا به ترتیب کاهش 40 و 60 درصدی انتشار گازهای گلخانهای را برای سالهای 2030 و 2040 پیشنهاد کرده است [1]، [2]. علاوه بر این، اعضای اتحادیه اروپا در مورد خنثیسازی کربن تا سال 2050 توافق کردند [3].
بخش حمل و نقل به عنوان یکی از مهمترین بخشها برای دستیابی به اهداف شناسایی شده است. در نتیجه، اتحادیه اروپا هدف کاهش 60 درصدی گازهای گلخانهای را تعیین کرده است [1]. برخی از اعضای اتحادیه اروپا اهداف بلندپروازانهتری را برای خود تعیین کردهاند. به عنوان مثال، دولت فنلاند قصد دارد تا سال 2030 انتشار گازهای گلخانهای حمل و نقل را به نصف کاهش دهد و تا سال 2045 به انتشار صفر گازهای گلخانهای برسد [4]، [5].
بخش عمدهای از بحث در مورد کاهش گازهای گلخانهای در حمل و نقل بر روی خودروهای سواری متمرکز است، اما برای دستیابی به اهداف، انتشار گازهای گلخانهای از خودروهای سنگین نیز باید کاهش یابد. در میان خودروهای سنگین، اتوبوسها شروع به تغییر به سمت خودروهای الکتریکی باتریدار کردهاند، اما اتوبوسها تنها حدود 10٪ از خودروهای سنگین [6] و انتشار گازهای گلخانهای مربوط به آنها [7] را تشکیل میدهند، در حالی که انتشار گازهای گلخانهای در حمل و نقل جادهای بار، 40٪ [8] سهم کل انتشار گازهای گلخانهای در بخش حمل و نقل را تشکیل میدهند. استفاده از سوختهای جایگزین (مانند برق و مایعات و گازهای تجدیدپذیر)، فناوریهای نیروی محرکه (مانند خودروهای الکتریکی باتریدار (BEV)، خودروهای الکتریکی هیبریدی (HEV)، خودروهای الکتریکی هیبریدی قابل اتصال به برق (PHEV) و خودروهای الکتریکی پیل سوختی (FCEV)) و/یا تغییر به روشهای حمل و نقل پاکتر بار (مانند حمل و نقل ریلی و آبراههای داخلی) به عنوان راهحلهایی برای کاهش انتشار گازهای گلخانهای در حمل و نقل جادهای بار پیشنهاد شده است.
کامیونهای برقی باتریدار (BETs) به عنوان یکی از امیدوارکنندهترین راهحلهای بلندمدت در نظر گرفته میشوند [8]. با این حال، موانعی برای پذیرش گسترده کامیونهای برقی باتریدار با ظرفیت متوسط و کامیونهای سنگین (BE MDTs و HDTs) وجود دارد. به عنوان مثال، برد عملیاتی BETs هنوز کم است و این میتواند چالشهایی را هنگام حمل و نقل بار جادهای در مسافتهای طولانی ایجاد کند [8]، [9]، [10]. بسیاری از مطالعات [11]، [12]، [13]، [14]، [15]، [16]، [17] نیز نشان دادهاند که انتشار چرخه عمر BETs به پارامترهای مختلفی مانند سطح شدت گازهای گلخانهای تولید برق برای شارژ باتری و تولید باتری بسیار وابسته است.
با پرداختن به این چالشها، این مطالعه امکان دستیابی به اهداف بلندپروازانه در حمل و نقل جادهای بار را با استفاده از MDTها و HDTهای BE، ضمن در نظر گرفتن انتشار گازهای گلخانهای چرخه عمر، بررسی میکند. سوال اصلی تحقیق در این مطالعه به این صورت تعریف شده است: پتانسیل کاهش انتشار گازهای گلخانهای چرخه عمر حمل و نقل جادهای بار با استفاده از BET متوسط و سنگین در فنلاند و سوئیس چیست؟ سوالات فرعی تحقیق خاصتر بر اساس شکافهای شناسایی شده در ادبیات در انتهای بخش 2 تعریف شدهاند.
محدوده جغرافیایی فنلاند و سوئیس برای این مطالعه بر اساس در دسترس بودن دادهها و نتایج مطالعات تحقیقاتی قبلی انجام شده توسط لیماتاینن و همکاران [9] و جهانگیر سامت و همکاران [10] در این کشورها انتخاب شده است. تجزیه و تحلیل مقایسهای کاهش انتشار گازهای گلخانهای ناشی از پذیرش BET در سوئیس و فنلاند به دلایل زیر جالب است:
• هر دو در اروپا واقع شدهاند و از نظر وزن، حجم کل بار جادهای بسیار مشابهی دارند؛
• ویژگیهای شبکه جادهای متفاوتی دارند (مثلاً طول شبکه جادهای، تراکم شبکه)؛
• محدودیتهای وزنی متفاوتی برای حمل و نقل بار جادهای دارند (حداکثر وزن ناخالص مجاز خودرو (GVW) در سوئیس 40 تن در مقابل 76 تن در فنلاند)؛
• الگوهای متفاوتی از عملیات حمل و نقل بار جادهای دارند (در فنلاند از کامیونهای سنگینتر در مسافتهای طولانیتری نسبت به سوئیس استفاده میشود) که منجر به تفاوت زیادی در حجم کل بار جادهای از نظر تن-کیلومتر (tkm) میشود؛
• آنها سطوح مختلفی از اضطراب برد برای استفاده از BETها [10]، [18] دارند و به راهحلهای متفاوتی برای برقیسازی حمل و نقل بار جادهای نیاز دارند. زیرساخت شارژ سریع ممکن است راهحل اصلی در سوئیس باشد، در حالی که در فنلاند، ترکیبی از زیرساختهای شارژ سریع و ERS ممکن است مورد نیاز باشد؛ و
• آنها سطوح مختلفی از شدت گازهای گلخانهای برای تولید برق دارند.
به نظر میرسد در ادبیات فعلی در مورد کامیونهای برقی باتریدار، تحقیقات کمی در مورد تجزیه و تحلیل تغییر پتانسیل انتشار گازهای گلخانهای در پذیرش گسترده MDTها و HDTهای BE با رویکرد LCA که محدودیتهای برد عملیاتی فناوری BET، تأثیر کربنزدایی از تولید برق برای شارژ باتری و تولید باتری و تأثیر دمای محیط بر انتشار گازهای گلخانهای LC را در نظر میگیرد، وجود دارد. برای پر کردن شکافهای موجود در ادبیات موجود، این تحقیق با هدف توسعه یک روش LCA پارامتری انتشار گازهای گلخانهای برای ارزیابی و پیشبینی تأثیر پارامترهای مختلف بر انتشار گازهای گلخانهای LC از BETها انجام شد.
بهکارگیری رویکرد پارامتری LCA انتشار گازهای گلخانهای همراه با تحلیل پوشش محدوده عملیاتی BET در این مطالعه، تخمین واقعبینانهای از پذیرش BET در مقیاس بزرگ و پتانسیل کاهش انتشار گازهای گلخانهای آن برای سناریوهای مختلف برقرسانی ارائه میدهد. این روش، تصمیمگیرندگان را قادر میسازد تا پارامترهای کلیدی در پذیرش BET را بهتر بشناسند و تأثیر آنها را بر پتانسیل کاهش انتشار گازهای گلخانهای، هم در مراحل WTW و هم در مراحل LCA، درک کنند. اطلاعات دقیق مانند تعداد باتریهای طول عمر مورد استفاده در BETها در گروههای مختلف ظرفیت بار مفید و سناریوهای برقرسانی، تصمیمگیرندگان را قادر میسازد تا برای تقاضای آینده مواد حیاتی، انرژی و زیرساختهای مربوطه برنامهریزی کنند.
این مقاله یک مدل عمومی با روشی شفاف ارائه میدهد که میتواند برای هر منطقه/کشوری برای تجزیه و تحلیل پتانسیل کاهش انتشار گازهای گلخانهای ناشی از پذیرش BET اعمال شود. همانطور که به طور خلاصه در بخش 5 مورد بحث قرار گرفته است، برای دستیابی یا نزدیک شدن به اهداف بلندپروازانه کاهش انتشار گازهای گلخانهای، در دسترس بودن پیشرفتهای فناوری باتری و شارژ، کربنزدایی کامل از تولید برق برای شارژ باتری و تولید باتری و استفاده جزئی از سوختهای جایگزین (به عنوان مثال، دیزل تجدیدپذیر) ضروری است. در نهایت، برای یافتن ترکیب بهینه ناوگان از سوختهای جایگزین مختلف و فناوریهای خودرو، میتوان از یک رویکرد بهینهسازی چندهدفه [20]، [21] با در نظر گرفتن برخی محدودیتها (مانند محدودیتهای برد عملیاتی در BETs) برای به حداقل رساندن هزینه چرخه عمر (LCC) و LCA انتشار گازهای گلخانهای استفاده کرد. برای یافتن ترکیب بهینه ناوگان از سوختهای جایگزین مختلف، فناوریهای خودرو (مانند HEVها و FCEVها) و/یا تغییر به حالتهای حمل و نقل بار پاکتر، باید از تجزیه و تحلیل هزینه چرخه عمر همراه با روشهای بهینهسازی استفاده شود.(منبع).