专家问答:重型货车脱碳

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重型货车(hgv)的脱碳是道路运输最大的净零挑战之一。《工程师》杂志向整个行业的专家询问了一些可供选择的不同技术

戴姆勒卡车正在探索氢电池技术
戴姆勒卡车正在探索氢电池技术戴姆勒卡车

见见专家:

菲利普·菲尔德——首席执行官天然气燃料
David Thackray -市场总监Tevva
安德里亚斯·加巴赫,卡车技术主管,戴姆勒卡车公司
Ben Nyland -总裁兼首席执行官,循环的能量


重型货车行业正在探索未来的多种能源技术。你的公司处于什么位置?

PF:在英国,hgv占道路运输排放量的18%,使其成为净零排放难题的关键部分。在CNG燃料公司,我们正在为重型货车推出一个全国性的可再生生物甲烷加气站网络,以使车队在今天大幅减少排放。通过将车队转换为可再生生物甲烷,主要品牌和当地货运公司目前的排放量减少了90%以上,与柴油相比,寿命周期内的燃料成本节省了高达40%。

我们目前在英国有10个站点,能够从因弗内斯一直到康沃尔的低碳运输。我们也在为包括氢在内的未来技术做准备,以确保当这些技术在商业上可行时,基础设施已经到位,以满足需求。

DT:Tevva引领着零排放货运和城市物流的潮流。我们采用双重能源的方法——将最好的电池技术和最好的氢燃料电池技术结合起来,创造出一种适用于中等负荷类别中所有负载循环的初始车型。

这种双能源方法可以让车辆在成本、里程和环境影响方面更放心地完成柴油卡车的所有工作。Tevva有一种强烈的设计卡车的精神,可以完成工作。Tevva的第三代车辆最近在IAA运输展上展出,总体而言,Tevva已经在真实车队中积累了超过45万公里的实际工作。

AG:作为全球最大的商用车制造商之一,戴姆勒卡车致力于履行《巴黎气候协定》。我们的目标是到2039年,在我们的全球核心市场(欧盟30国、美国、日本)提供碳中和的车辆。为了实现这一雄心,我们制定了战略路线,并实行电池电动和氢驱动双轨战略。我们相信,只有结合这两种驱动技术,我们才能为客户的各种运输任务提供最佳的车辆解决方案。

BN:Loop Energy是氢燃料电池系统的领先设计师和制造商,用于商业移动电气化。公共汽车、物流车队、运输卡车和特种车辆等车辆使用Loop Energy的专有eFlow技术作为零排放的动力解决方案。

Loop Energy的使命是成为驱动零排放的发动机,致力于为客户提供高性能和经济的解决方案,以加速燃料电池技术的采用。

这些不同的能源能互补吗?从长远来看,我们会看到赢家和输家吗?

AG:我们完全相信,它们将是相辅相成的。我们凭什么这么肯定?首先,根据运输任务和能源成本等区域因素,电池电力和氢气都可能是我们客户更有利可图的解决方案。其次,与合适的车辆同样重要的是相应的基础设施。仅靠电网的电力将无法满足未来巨大的绿色能源需求。第三,全球绿色能源贸易将出现,因为几乎每个国家都依赖能源进口——绿色氢将在这里发挥核心作用,因为它是一种非常有效的运输绿色能源的方式。

BN:我们相信,与其争论哪种技术“更好”,不如从客户需求的角度来看待零排放汽车,并为汽车提供最适合这些需求的产品解决方案,这样我们会得到更好的服务。

交通运输占全球排放量的很大一部分,应用的多样性是如此之大,没有一种技术可以提供完整的解决方案。

现实情况是,交通运输在全球排放中占了很大一部分,应用的多样性如此之大,以至于没有一种技术可以提供完整的解决方案。这是汽油和柴油都是广泛使用的燃料的部分原因。

通过与各种原始设备制造商和车队运营商的合作,我们看到燃料电池被用于增强电池电动汽车解决方案,特别是用于重型货车和大型商用车。这是因为使用燃料电池作为增程器的车辆可以实现更大的行驶里程、载货能力和更快的加油时间,所有这些因素都对总拥有成本产生了积极的影响。

然而,随着绿色氢继续变得经济可行和具有成本效益,我们坚信氢将发挥主导作用。我们的下一代技术是120kW的燃料电池系统,降低了总拥有成本,并将燃料成本平价提高了4到8年。

随着能源转型的继续,氢燃料电池技术作为柴油动力汽车的替代品处于首要地位。

DT:在欧洲商业运输方面,Tevva认为氢气和电池具有很强的互补性。除了全电动产品外,我们还通过小型燃料电池在bev上使用氢气作为二次能源。

氢气有很大的潜力成为可再生能源结构的重要组成部分,我们的目标是通过Tevva能源服务和我们在英国和欧盟的广泛合作伙伴在仓库提供绿色氢气,为客户提供简单、安全和具有成本效益的绿色氢气。德国、法国和英国等主要欧洲国家的政府都致力于氢战略,从而带来了大量的外来投资。实际上是14th2022年9月,欧洲议会通过了一项关于可再生能源的历史性决定——承诺到2030年可再生能源占总能源结构的45%,到2030年50%的工业向绿色氢过渡。

Tevva正在投资并与氢价值链的利益相关者合作,开发可访问的解决方案,以加速氢电动卡车的采用。

PF:交通脱碳需要多种解决方案,没有一刀切的解决方案。例如,电气化是汽车和货车等轻型运输的一个很好的解决方案,但不太适合重型运输。在电气化或其他技术(如氢气)在重型运输中变得商业可行之前,生物甲烷将是减少车队排放的核心解决方案。

每个解决方案都有自己的挑战,氢燃料需要克服的一个重要障碍是成本,而电气化则是电池的尺寸、重量和能量密度,这使得它成为当今重型汽车具有挑战性的解决方案。脱碳要求今天就减排,而不是几年之后,所以我们不能等技术赶上来。

在未来几年,最便宜、最高效的解决方案可能会主导市场。可再生的生物甲烷、氢和电都有不同的好处,在未来可能会提供多种脱碳途径。重要的是,我们现在就采取行动,采用目前可用的燃料,同时也为未来新技术和解决方案上线做好准备。

在将重型运载车辆从化石燃料中转移出来的过程中,最大的工程挑战是什么?

DT:充电基础设施通常被认为是电动卡车采用的绊脚石,但Tevva最初的电动卡车系列是为返回基地使用而设计的,使用更便宜的电网电力进行夜间充电,并具有现场氢气存储,以快速补充氢气。只有在公共部门和私营部门之间的强大协同作用下,才能实现各种零排放运输模式的整体互操作性。

英国和欧盟都有强有力的氢路线图。Tevva正在与氢价值链的利益相关者密切合作,旨在应对这一挑战,因为欧洲各地的零排放解决方案(如商用车辆的电气化和氢)产能正在增加。

BN:就整个行业而言,需要对氢等替代燃料的存储能力进行广泛投资,以增加替代燃料的可用性。除此之外,还需要加大对包括加氢站在内的氢基础设施的公共和私人投资。

尽管存在挑战,但各国政府正在越来越多地制定脱碳政策,并对基础设施进行投资,使世界摆脱化石燃料。这对Loop Energy等专注于为商用车电气化提供解决方案的公司来说是一个积极的信号

首先,我们需要正确的政治框架和相应的基础设施,使零排放交通成为现实

AG:我们正面临行业有史以来最大的变革。我们必须大力投资碳中性驱动产品,同时确保我们的客户面临的所有运输任务都被覆盖,因为卡车和公共汽车保持着世界的运转。因此,我们也需要其他利益相关者的贡献。首先,我们需要正确的政治框架和相应的基础设施,使零排放交通成为现实。作为OEM,我们可以向您保证,产品不会成为瓶颈。

PF:从化石燃料转向重型运载车辆需要新型的加油基础设施。我们的可再生生物甲烷直接接入国家天然气网,使基础设施的挑战大大减少——它可以在高压下快速加油,不需要我们用油轮在全国各地运送燃料。CNG燃料公司还在我们的加氢网络中进行氢气试验,以确保我们的基础设施能够在氢气成为商业可行的解决方案后转向采用氢气。

CNG燃料公司Castleford生物甲烷HGV加气站-压缩天然气燃料

汽车也将是一个挑战,特别是在电气化方面。电池的尺寸和重量可能会限制重型运载车可以携带的货物数量。使用生物甲烷或氢气就不会遇到同样的挑战,它们的运行和加油方式与我们今天看到的柴油重型货车类似——这有一个额外的好处,就是司机和车队都很熟悉,这意味着需要较少的教育和/或改变工作模式。

许多hgv运营的车队模式是否为该行业更快地脱碳提供了机会?

BN:我们相信hgv运营的车队模式为更广泛地实现该行业的脱碳提供了机会。我们预计在未来2 - 3年内,卡车和公共汽车市场规模将超过150亿美元,因为该行业将更多地采用氢技术,为电动货运部门提供更大的能量密度和范围。

PF:现有的车队模式为组织提供了大规模脱碳的机会,而不是逐个升级车辆。同样,通过规模经济,它将转向柴油替代品的商业理由最大化,有助于降低新技术的成本。

AG:是的,大型车队可以让我们更快地实现长途卡车运输的脱碳,从而有助于整个行业的脱碳。但无论客户的车队规模是大是小,我们都需要适当的政治框架条件,以使碳中和车辆对客户来说变得经济实惠。因为只要柴油车更经济,客户也会购买柴油车。因此,有必要建立一个框架,允许电池电动和氢燃料卡车降低总拥有成本,并至少实现与柴油卡车的成本相当。

DT:我们相信,这为该行业提供了一个更快脱碳的机会。来自私营和公共部门的创新和投资将是这个故事的关键部分。

一辆私家车平均每年消耗约800升燃料,一辆城市货运卡车平均每年消耗约1万升燃料。一大批卡车(100辆)每年燃烧100万升。这种巩固的需求地位使货运卡车车队在寻求运输脱碳方面成为强大的杠杆。