燃料替代
据预测,到2040年,交通运输的电力使用比2010年增加45%。提高能源效率、采用替代燃料为交通运输提供电力,有利于温室气体减排和降低电力消耗。
鉴于汽车在市场上的可获得性,从化石燃料转向
清洁能源的目标推动了“清洁汽车”的研究,这是能源分配和储存方面的创新。清洁汽车是使用氢燃料电池、电动系统和混合动力的电动汽车。然而,混合动力电动汽车的发动机仍然部分依赖内燃机,因此对于其是否清洁是有争议的。清洁汽车面临的挑战主要包括:(1)要确保燃料对于消费者的经济性;(2)与传统汽车相比,在具有成本竞争力的基础上,要保证清洁汽车的性能和可靠性;(3)要确保电网有能力应对日益增长的清洁汽车需求。在未来智能电网中,清洁汽车的出现使得运输网络作为分布式能源存储系统成为可能。在这样的系统中,电动汽车可以充当电池,在低需求时吸收电网多余的电力,在高峰时向电网注入能量。
由于新一代电池的存在,预计到2030年,在与内燃机竞争中,混合动力的发动机将脱颖而出,成为私家车的标准。同样,
页岩气和生物燃料的增长表明,尽管在天然气储存(加压罐)方面存在困难,在天然气储量丰富(价格更便宜)的地区,天然气驱动汽车的份额也会增加。未来的技术创新和发展中国家消费者的选择决定了私家车市场的发展模式以及主导的能源体系。
然而,商用交通工具在未来一段时间仍依赖化石燃料和柴油。混合动力发动机需要在电池成本、尺寸、重量和功率等方面进行改进,以增加续航里程、充电点数量、以及缩短汽车充电时间,才能真正与传统汽车竞争。值得关注的一项关键技术是氢动力燃料电池,它是船舶和重型车辆燃料潜在的替代技术。尽管推广氢燃料电池需要提高成本和效率,通常来讲,商业运输(公共汽车、商业车辆、运输车队和卡车)是最有希望推广氢燃料电池作为能源载体,进而减少温室气体排放的行业。
交通运输领域的其他方面也在创新,包括船舶和飞机的混合动力系统。对船舶来讲,天然气、船用柴油-天然气或重油驱动的三燃料柴油电力推进系统,作为绿色解决方案正在进入市场。另一个解决方案为船舶岸电的发展,航运港口在船舶停泊时向船舶提供电力,而不是依靠船舶的发动机供电,但船舶岸电发展缓慢、推广困难、缺少投资。对飞机来说,无论是电池还是太阳能驱动,都可能在未来(2050年以后)全面过渡到电动飞机,飞行里程在800公里以下、由电池驱动的电动飞机最早将于2025年实现应用。
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