Ένα μεταβαλλόμενο τοπίο για κινητήρες πετρελαίου και εσωτερικής καύσης
Το υπάρχον σύστημα μεταφορών, που βασίζεται σε κινητήρες εσωτερικής καύσης που τροφοδοτούνται από υγρά καύσιμα που προέρχονται από πετρέλαιο, ικανοποιεί μια βασική ανάγκη και υποστηρίζει μεγάλο αριθμό θέσεων εργασίας. Η ζήτηση για ενέργεια μεταφορών είναι πολύ μεγάλη, περίπου 105 Terawatt ώρες (TWh) ενέργειας υγρού καυσίμου κάθε μέρα, και αυξάνεται. Για σύγκριση, το 2016, για ολόκληρο το έτος, η κατανάλωση αιολικής και ηλιακής ενέργειας μαζί ανήλθε σε 1292 TWh.
Η απότομη διάλυση ενός τέτοιου συστήματος, ας πούμε με την απαγόρευση της παραγωγής κινητήρων εσωτερικής καύσης (ICEs), όπως προτείνουν ορισμένοι πολιτικοί, θα έχει ακραίες οικονομικές, κοινωνικές, περιβαλλοντικές και πολιτικές επιπτώσεις και είναι εξαιρετικά απίθανο. Κάθε εναλλακτική λύση σε αυτό το σύστημα ξεκινά από μια πολύ χαμηλή βάση και αντιμετωπίζει σημαντικά περιβαλλοντικά και οικονομικά εμπόδια για γρήγορη και απεριόριστη ανάπτυξη.
Η αναγκαστική κατασκευή ενός εναλλακτικού συστήματος είτε εξ ολοκλήρου γύρω από ηλεκτρικά οχήματα με μπαταρία (BEV) είτε οχήματα με κυψέλες καυσίμου υδρογόνου (FCV) θα είναι εξαιρετικά δαπανηρή και θα είναι επιζήμια για το περιβάλλον εάν το σύστημα πρωτογενούς ενέργειας δεν είναι επαρκώς απανθρακωμένο και οι επιπτώσεις τοξικότητας συνδέονται με την αλυσίδα εφοδιασμού μπαταριών δεν αντιμετωπίζονται σωστά.
Για παράδειγμα, η διαθέσιμη χωρητικότητα της μπαταρίας θα πρέπει να αυξηθεί κατά πολλές εκατοντάδες, ίσως και πάνω από χίλιες φορές, εάν όλα τα ελαφρά οχήματα (LDV) στον κόσμο είναι πλήρως ηλεκτρικά μέχρι το 2040, αλλά αυτό θα αντιμετωπίσει μόνο λιγότερο από το ήμισυ των ζήτηση ενέργειας στις μεταφορές, δεδομένου ότι οι εμπορικές μεταφορές δεν μπορούν ρεαλιστικά να λειτουργούν μόνο με ηλεκτρική ενέργεια σε αυτό το χρονοδιάγραμμα. Το πιο σημαντικό, τα BEV δεν είναι οχήματα «μηδενικών εκπομπών» – απλώς μετατοπίζουν τον αντίκτυπο των εκπομπών τους από την εξάτμιση σε κάπου αλλού.
Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας πρέπει να απελευθερωθεί επαρκώς από τον άνθρακα, ώστε τα BEV να έχουν πλεονέκτημα έναντι των ICEV σε βάση κύκλου ζωής όσον αφορά τις εκπομπές GHG. Αν και αυτό ισχύει σε ορισμένες περιοχές του κόσμου, δεν θα συμβεί για δεκαετίες σε ταχέως αναπτυσσόμενες αγορές όπως η Κίνα και η Ινδία, επειδή ο άνθρακας θα παραμείνει σημαντικό μέρος του μείγματος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Επίσης σε τέτοιες περιοχές, εάν η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας δεν είναι αρκετά μακριά από τα αστικά κέντρα κυκλοφορίας, ακόμη και ο αντίκτυπος στην ποιότητα του αέρα των πόλεων ρύπων όπως τα σωματίδια, τα NOx και το SO2 θα ήταν χειρότερη για τα BEV σε σύγκριση με τα ICEV.
Τα προβλήματα ανθρώπινης τοξικότητας που σχετίζονται με την αλυσίδα εφοδιασμού μπαταριών είναι πολύ σοβαρά, αλλά επικεντρώνονται σε μέρη όπως η Λαϊκή Δημοκρατία του Κονγκό και η Κίνα. Ωστόσο, αυτή η ρύπανση θα πρέπει να αντιμετωπιστεί εάν οι αριθμοί BEV πρέπει να πολλαπλασιαστούν. Θα απαιτηθούν μεγάλες προηγούμενες επενδύσεις στη φόρτιση της υποδομής και στη συνέχιση των επιδοτήσεων για να πειστούν οι άνθρωποι να αγοράσουν BEV και σε επιπλέον παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και διαχείριση δικτύου, εάν οι κυβερνήσεις επιθυμούν να επιβάλουν τέτοιες αλλαγές.
Οι μεταφορές θα τροφοδοτούνται ουσιαστικά από ICE μέχρι να ξεπεραστούν αυτά τα εμπόδια, και αυτό θα μπορούσε να διαρκέσει δεκαετίες. Τα ICE βελτιώνονται επίσης γρήγορα καθώς εφαρμόζονται καλύτερα συστήματα καύσης, μετεπεξεργασίας και ελέγχου. Θα υπάρχει αυξανόμενη ηλεκτροκίνηση, ιδιαίτερα των LDV, αλλά θα είναι κυρίως με τη μορφή υβριδισμού για τη βελτίωση της απόδοσης και της απόδοσης των οχημάτων που φέρουν κινητήρες εσωτερικής καύσης (ICE).
Καθώς το συνολικό ενεργειακό σύστημα απανθρακώνεται και η τεχνολογία των μπαταριών βελτιώνεται, θα αυξηθεί ο ρόλος των BEV και του υδρογόνου που θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν τους υγρούς υδρογονάνθρακες μακροπρόθεσμα και η απαιτούμενη υποδομή θα εξελιχθεί. Εναλλακτικές λύσεις για τα υγρά καύσιμα με βάση το πετρέλαιο όπως τα βιοκαύσιμα, το φυσικό αέριο, το LPG, το DME, η μεθανόλη και το υδρογόνο θα αυξηθούν, αλλά θα έχουν τους δικούς τους περιορισμούς στη γρήγορη ή/και απεριόριστη ανάπτυξη, αλλά θα μπορούσαν να αυξήσουν το μερίδιό τους στην ενέργεια μεταφοράς από το τρέχον 5% σε περίπου 10% έως το 2040. Οι μελλοντικές μεταφορές δεν θα περιοριστούν από την προσφορά πετρελαίου που αυξάνεται ταχύτερα από την κατανάλωση τα τελευταία 35 χρόνια – τα τρέχοντα αποθέματα είναι αρκετά για να διαρκέσουν τα επόμενα 50 χρόνια με τους τρέχοντες ρυθμούς παραγωγής/κατανάλωσης.
Επί του παρόντος, τα BEVs φαίνεται να βρίσκονται κοντά στην κορυφή της πρώτης φάσης του κύκλου διαφημιστικής εκστρατείας, όπου οι προσδοκίες αυξάνονται από υπερβολικά θετικό και παράλογο ενθουσιασμό για μια νέα τεχνολογία. Η διαφημιστική εκστρατεία προωθείται από τα μέσα ενημέρωσης που τείνουν να επικεντρώνονται σε πιθανές μεγάλες ιστορίες και οι υπεύθυνοι λήψης αποφάσεων ακολουθούν την τάση αντί να αξιολογούν προσεκτικά τις δυνατότητες της τεχνολογίας ή όλες τις συνέπειες της βίαιης εφαρμογής της. Πολύ συχνά, όταν οι δυσκολίες της ευρείας εμπορικής υιοθέτησης της τεχνολογίας και οι πραγματικές συνέπειες γίνουν σαφέστερες, η διαφημιστική εκστρατεία ξαφνικά θα υποχωρήσει και θα καταρρεύσει.
Παρεμπιπτόντως, εάν οι αριθμοί BEV αυξηθούν πράγματι γρήγορα, η παγκόσμια ζήτηση για βενζίνη, η οποία τροφοδοτεί κυρίως τα LDV, θα μειωθεί περαιτέρω και το αναμενόμενο χάσμα στη ζήτηση για μεσαία αποστάγματα (καύσιμα αεριωθουμένων και ντίζελ) αφενός και βενζίνη από την άλλη. μόνο θα διευρυνθεί. Θα χρειαστεί να επεξεργαστεί περισσότερο λάδι για να καλύψει την αυξανόμενη ζήτηση για μεσαία αποστάγματα. Θα υπάρξει ανάλογη αύξηση στην προσφορά συστατικών βενζίνης χαμηλών οκτανίων, κυρίως από την αρχική απόσταξη λαδιού, τα οποία χρησιμοποιούνται για την παραγωγή βενζίνης.
Υπάρχουν μεγάλα περιθώρια για την ανάπτυξη συστημάτων καυσίμου/κινητήρα όπως ο κινητήρας ανάφλεξης με συμπίεση βενζίνης (GCI) που μπορεί να χρησιμοποιεί τέτοια καύσιμα. Ένας κινητήρας GCI θα είναι τουλάχιστον εξίσου αποδοτικός αλλά λιγότερο περίπλοκος και επομένως φθηνότερος από τον κινητήρα ντίζελ και θα χρησιμοποιεί εξαρτήματα καυσίμου που θα υπάρχουν σε αφθονία και ως εκ τούτου θα μπορούσαν να είναι φθηνότερα.
Η πολιτική μεταφορών θα πρέπει να βασίζεται σε μια ισορροπημένη προσέγγιση χρησιμοποιώντας όλες τις διαθέσιμες τεχνολογίες, λαμβάνοντας υπόψη τις τοπικές και παγκόσμιες περιβαλλοντικές επιπτώσεις και τις επιπτώσεις των αερίων του θερμοκηπίου, την ασφάλεια του εφοδιασμού και τις κοινωνικές, οικονομικές, πολιτικές και ηθικές επιπτώσεις. Η καλύτερη πιθανότητα για τον σημαντικό μετριασμό των αερίων του θερμοκηπίου και άλλων επιπτώσεων των μεταφορών έγκειται στη βελτίωση των κινητήρων καύσης με τη βοήθεια μερικής ηλεκτροδότησης και καλύτερου ελέγχου και συστημάτων μετεπεξεργασίας. Θα ήταν πράγματι πολύ κοντόφθαλμο να μην επενδύσουμε στη βελτίωση των ICE, καθώς θα τροφοδοτούν αναπόφευκτα τον τομέα των μεταφορών, ιδιαίτερα τον τομέα των εμπορικών μεταφορών, σε μεγάλο βαθμό για τις επόμενες δεκαετίες.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Είναι πραγματικά το τέλος των κινητήρων εσωτερικής καύσης και του πετρελαίου στις μεταφορές;, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Applied Energy . Αυτή η εργασία διεξήχθη από τον Gautam Kalghatgi από το Saudi Aramco Dhahran.
