![[09127409082]](https://barast.com/wp-content/uploads/2021/01/newlogo.png){kind=small}
تحلیل اقتصادی و زیستمحیطی کامیونهای سنگین برقی پیل سوختی ارتقا یافته
کربنزدایی در بخش حمل و نقل بار، چالشهای قابل توجهی را ایجاد میکند. ارزیابیهای فنی، اقتصادی و زیستمحیطی برای تعیین تأثیر قوای محرکه جایگزین بر بخش خودروهای سنگین انجام شده است. با این حال، منابع اطلاعاتی در مورد چگونگی تأثیر مقاومسازی بر نتایج ندارند. این مقاله تأثیر مقاومسازی را بر ابعاد اقتصادی و زیستمحیطی، چه به صورت جداگانه و چه به صورت ترکیبی، تجزیه و تحلیل میکند. ما ضمن در نظر گرفتن بدهبستانهای بالقوه، سودمندترین بازه زمانی را برای مقاومسازی مؤثر از نظر اقتصادی و زیستمحیطی تعیین میکنیم. روش ما شامل کل هزینه مالکیت، ارزیابی چرخه عمر و کل هزینه کاهش کربن است. علاوه بر هزینههای مقاومسازی، هزینههای خرید، هزینههای سوخت، قیمت هیدروژن، ارزشهای باقیمانده و سایر دستههای هزینه مرتبط را نیز در مدل خود در نظر میگیریم. یافتههای ما نشان میدهد که زمان بهینه مقاومسازی از نظر عوامل اقتصادی و زیستمحیطی تا حد زیادی به روش تولید هیدروژن مورد استفاده بستگی دارد. برای اینکه کامیونهای برقی پیل سوختی رقابتی باقی بمانند، لازم است قیمت هیدروژن زیر ۵٪ حفظ شود. وقتی یارانهها وجود دارند. نتایج ما نشان میدهد که وقتی هیچ یارانهای وجود ندارد، کامیونهای برقی پیل سوختیِ ارتقا یافته به هیچ وجه رقابتی نیستند. سیاستگذاران باید اطمینان بیشتری به اپراتورهای ناوگان ارائه دهند، باید سرمایهگذاریهای بیشتری را در تولید هیدروژن تجدیدپذیر ترویج دهند تا هزینه تراز شده هیدروژن کاهش یابد و باید به ابزارهای سیاستی جامعتر نزدیک شوند.
مقدمه
چالش کاهش انتشار گازهای گلخانهای (GHG) در بخش حمل و نقل، در مقیاس جهانی در بخش حمل و نقل جادهای نیز صدق میکند. در اتحادیه اروپا، تنها تعداد کمی از کشورها از سال 1990 موفق به کاهش اندک انتشار گازهای گلخانهای شدهاند، مانند سوئد، سوئیس، آلمان، هلند و فنلاند [1]. سایر کشورهای اروپایی نیز میزان انتشار گازهای گلخانهای خود را افزایش دادهاند. همین امر در مورد بزرگترین بازارها مانند چین [2] و ایالات متحده [3] نیز صدق میکند.
با وجود تمام تلاشها در آلمان برای کاهش انتشار گازهای گلخانهای، بخش حمل و نقل از سال 1990 کمترین موفقیت را در کاهش کل انتشار گازهای گلخانهای داشته است [4]. در حالی که به طور متوسط انتشار گازهای گلخانهای در آلمان بین سالهای 1990 تا 2022، 38.7 درصد کاهش یافته است، بخش حمل و نقل این کشور تنها 9.4 درصد کاهش را نشان داده است که کمترین کاهش در مقایسه با سایر بخشها (بخش انرژی: 46.1 درصد، صنعت: 41.1 درصد، ساختمان: 46.8 درصد) است. در نتیجه، بخش حمل و نقل سهم خود را از کل انتشار گازهای گلخانهای از 13 درصد در سال 1990 به 20 درصد در سال 2022 افزایش داده است [5].
وسایل نقلیه سنگین (HDV) تنها 1٪ از وسایل نقلیه ثبت شده در آلمان را تشکیل میدهند، اما تقریباً 25٪ از انتشار گازهای گلخانهای سالانه این کشور در حمل و نقل را تشکیل میدهند. از این رو، این کلاس از وسایل نقلیه اهرمی قوی برای دستیابی به اهداف انتشار گازهای گلخانهای است و باید اقدامات معناداری برای هدف قرار دادن آن انجام شود. بر اساس افزایش مورد انتظار ترافیک بار جادهای بیش از 300٪ بین سالهای 2010 تا 2050، مسافت طی شده کاهش نخواهد یافت [6]. در عوض، میزان انتشار گازهای گلخانهای در هر کیلومتر پیمایش شده باید هدف قرار گیرد. بنابراین، به نظر میرسد گذار HDVها به سمت پیشرانههای بدون انتشار گازهای گلخانهای یک راه حل باشد. این سوال که از کدام پیشرانه برای HDVها استفاده شود، نه تنها از نظر زیستمحیطی توجیهپذیر است، بلکه از نظر اقتصادی نیز انگیزه دارد [5].
بر اساس سیاستهای اقلیمی و تحولات در بارهای باری، نیاز آشکاری به خودروهای بدون آلایندگی (ZEV) در میان خودروهای با آلایندگی صفر وجود دارد. برای این دسته از خودروها، استفاده از پیلهای سوختی به عنوان مبدلهای انرژی، جایگزینی برای خودروهای برقی باتریدار است. به ویژه برای مسیرهای طولانی، استفاده از خودروهای برقی پیل سوختی اجتنابناپذیر خواهد بود، زیرا این خودروها مزایای برد طولانی و زمان سوختگیری کوتاه خودروهای معمولی را با امکان کارکرد بدون آلایندگی، همانطور که در خودروهای برقی باتریدار (BEV) شناخته شده است، ترکیب میکنند. با این حال، تولیدکنندگان تجهیزات اصلی خودروهای تجاری (OEM) تولید انبوه کامیونهای برقی پیل سوختی (FCET) را تا اواخر دهه 2020 آغاز نخواهند کرد. هیوندای اولین تولیدکنندهای بود که هیوندای XCient Fuel Cell خود را در سال 2022 در آلمان عرضه کرد [7]. MAN اولین مدل خود را قبل از سال 2025 عرضه نخواهد کرد [8] و دایملر تراک، بزرگترین تولیدکننده خودروهای تجاری در اروپا، GenH2 خود را برای نیمه دوم دهه جاری اعلام کرد [9]. با توجه به این نفوذ دیرهنگام در بازار، سهم خودروهای ZEV در ناوگان خودروهای سنگین (HDV) در خیابانهای آلمان به اندازه کافی بالا نخواهد بود تا اهداف اقلیمی را برآورده کند. در نتیجه، باید جایگزینهای کوتاهمدتی برای خودروهای FCET در بازار ایجاد شود.
هدف از مقاومسازی، تبدیل خودروهای موجود با پیشرانههای معمولی به پیشرانههای الکتریکی پیل سوختی است. اولین نمونههای مقاومسازی قبلاً ارائه شدهاند [10]، [11]، [12]. با این حال، تحقیقات فنی-اقتصادی هنوز بر روی خودروهایی که در ابتدا به عنوان ZEV توسط OEMها تولید شدهاند، متمرکز است [13]، [14]، [15]. علاوه بر این شکاف تحقیقاتی در مورد مقاومسازی، تمرکز تحقیقات فعلی برای تجزیه و تحلیل کامیونهای مقاومسازی شده مناسب نیست. اکثر مطالعات موجود، تأثیر اقتصادی و زیستمحیطی پیشرانههای مختلف را ارزیابی کرده و آنها را با هم مقایسه میکنند تا مشخص شود کدام توپولوژی از نظر اقتصادی برای اپراتور ناوگان بهینه است و آیا این با پیکربندی ایدهآل زیستمحیطی در تضاد است یا خیر.
با این حال، اهداف سیاسی و اجتماعی ذکر شده در بالا و تحولات حمل و نقل تصادفی، شکی باقی نمیگذارد که خودروهای ZEV باید در بین خودروهای HDV رواج بیشتری پیدا کنند. سوال کلیدی که بیپاسخ مانده است این است: چه زمانی باید خودروها برای کار با آلایندگی صفر، نوسازی شوند؟ سهم این مقاله بررسی این موضوع است که آیا نوسازی یک کامیون جدید که به طور خودکار به معنای پایه جدیدی برای وسیله نقلیه است، ترجیح داده میشود یا اینکه کامیونهایی که قبلاً در حال استفاده بودهاند، باید برای افزایش طول عمر وسیله نقلیه، نوسازی شوند. بنابراین، هر دو زمان نوسازی باید از دیدگاه اقتصادی، زیستمحیطی و ترکیبی مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرند که منجر به سوالات تحقیقاتی زیر میشود:
1. سن بهینه کامیونهای سنگین برای نوسازی با محرکهای الکتریکی پیل سوختی از نظر اقتصادی و زیستمحیطی چقدر است؟
2. چگونه میتوان بر اساس عملکرد اقتصادی و زیستمحیطی، بر فرآیند تصمیمگیری در مورد نوسازی تأثیر گذاشت؟
به منظور تجزیه و تحلیل جامع اقتصادی و زیستمحیطی مقاومسازی خودروهای HDV با سیستم انتقال قدرت الکتریکی پیل سوختی، ابتدا یک مدل هزینه کل مالکیت (TCO) توسعه میدهیم که پارامترهای مهمی مانند هزینههای خرید، ارزش فروش مجدد و هزینههای عملیاتی را در نظر میگیرد. دوم، بر اساس فرضیات در نظر گرفته شده برای مدل TCO، یک ارزیابی چرخه عمر (LCA) با رویکرد چاه تا چرخ (WTW) برای مسیرهای مورد نظر انجام میشود، به طوری که اثرات زیستمحیطی پوشش داده شده و انتشار گازهای گلخانهای قابل تعیین باشد. سوم، نتایج روشهای فوقالذکر برای محاسبه هزینه کل کاهش کربن (TCA) ترکیب میشوند. مدل توسعهیافته محدود به بازار آلمان است، زیرا پارامترهای ورودی متعدد هنگام در نظر گرفتن بازارهای حمل و نقل مختلف بسیار متفاوت هستند. علاوه بر این، سناریوهای مختلفی توسعه داده خواهد شد و تأثیر آنها بر جذابیت اقتصادی و زیستمحیطی تاریخهای تبدیل مختلف در طول عمر یک HDV بررسی خواهد شد. (منبع)