目前全球80%的能源需求是由化石燃料滿足的，如汽油、柴油、航空燃料、煤油和船用燃料油，這些燃料會向大氣中排放大量的二氧化碳和其他有害污染物。
電氣化和零排放電力的建設將在脫碳中發(fā)揮關鍵作用，但一些重要行業(yè)難以電氣化。長途重型卡車就是其中之一。
在美國，長途重型卡車占美國道路柴油燃料消耗的近一半，占美國交通運輸溫室氣體總排放的約13%。不幸的是，這種類型的卡車——就像海運和航空一樣——是一種終極應用，車輛重量和能源需求使得僅靠車載電池很難脫碳。
零碳燃料，如低排放氫氣，在燃燒或用于燃料電池時不含碳，也不產生二氧化碳排放，可以在難以通電的系統(tǒng)脫碳中發(fā)揮重要作用，前提是氫氣的生產方式是清潔的。
例如，通過改造天然氣來制氫的生產設施需要配備碳捕獲系統(tǒng)，這些設施使用的天然氣必須來自已經采取了所有可用措施來減少甲烷排放的系統(tǒng)。
運營氫經濟的最終成本也將是決定其實用性的重要因素，目前正在努力預測與氫燃料電池驅動卡車相關的全部成本，以及這些成本與電池和化石燃料驅動系統(tǒng)的成本的比較。
根據(jù)與燃料生產和運輸?shù)壬嫌我蛩赜嘘P的假設，迄今為止的研究得出了截然不同的結果。然而，就長途卡車運輸而言，一份全新的CATF報告比較了氫燃料和電池電動卡車的運營性能，并確定了氫燃料電池卡車和基礎設施的幾個優(yōu)勢，可以幫助該行業(yè)快速有效地脫碳。
1、氫燃料重型卡車停止次數(shù)更少，花更少的時間加油（氫）
整體背景下，報告模擬電池動力(BEV)和氫燃料電池(FCEV)卡車和基礎設施作為替代柴油卡車在美國受歡迎的長途路線。所有車輛以一個典型的重量(80000磅8級卡車)類型來評估。
相比之下，F(xiàn)CEV的第一個優(yōu)點是，在整個旅程中，F(xiàn)CEV比BEV需要?？康恼军c更少。
由于其行駛距離較短，BEV卡車需要總共?？?次，在此期間電池的大部分(50-98%)需要充電。相比之下，F(xiàn)CEV需要三次停車，通常需要為四分之三的氫罐加氫，而柴油動力傳動系統(tǒng)只需要一次停車。
第二個，也是更關鍵的優(yōu)勢是，F(xiàn)CEV在整個旅程中需要花更少的時間加油(氫)。這種加油或停留時間對BEV來說要長得多，因為每次停車充電都需要幾個小時。計算每一站的充電狀態(tài)，并將其加在整個路線上，可顯示電動卡車的充電時長為43小時48分鐘。
這是貨物無法移動的時間，這可能會對交貨時間和整個車隊的運營產生負面影響。相比之下，F(xiàn)CEV的總加氫時間為1小時24分鐘，只比柴油動力卡車長約1小時。
2、FCEV卡車的另一個關鍵優(yōu)勢是它可以裝載更多的貨物
這是因為純電動卡車所需的1000KWh電池可能會造成4000-2萬磅(1.8-9噸)的貨物容量損失。貨運能力的損失對車隊運營有明顯的影響，在某些情況下，可能需要使用額外的BEV卡車，而不是一輛FCEV來運送所有貨物。
需要明確的是，F(xiàn)CEV卡車也有電池，但它只有20KWh，用于有限的用途(例如，爬坡、突然加速、再生制動回收)。20KW時的電池增加了一些重量，但與柴油卡車相比，只會導致數(shù)百磅的貨物容量損失。
不同的FCEV設計可能會選擇稍大一點的電池，可能高達100KWh，但由于氫是主要的能源來源，電池重量預計不會成為FCEV的主要問題。
3、基礎設施建設更容易
該報告還通過模擬同一路線上24小時/一天的卡車交通，比較了每種卡車類型在同一路線上充電/加油基礎設施的需求，在兩種情況下，BEV或FCEV占道路上卡車的100%。
總體而言，研究發(fā)現(xiàn)，為純電動汽車建設充電基礎設施可能需要更多或更大的充電站來滿足需求，這主要是因為純電動汽車需要更頻繁地重新充電，停留時間或充電時間也更長。
氫燃料基礎設施的建設也將具有挑戰(zhàn)性，但具有相對優(yōu)勢，即與柴油燃料技術相比，氫燃料在規(guī)模和數(shù)量上更相似，而且在運營操作上更熟悉，這可能會減少過渡障礙。
總之，在所需停車次數(shù)(3次 vs. 8次)、加油(氫)總時間(1.4小時 vs. 43.8小時)和可用貨物空間(考慮到動力系統(tǒng)的重量)方面，F(xiàn)CEV的表現(xiàn)優(yōu)于BEV。
此外，雖然為BEV和FCEV建造充電和加油基礎設施可能同樣具有挑戰(zhàn)性，但由于FCEV車輛的續(xù)航里程和快速加油時間，F(xiàn)CEV加氫站的占地面積更小，數(shù)量也可能不需要那么多。
那么，這是否意味著未來的長途重型卡車車隊都是氫燃料卡車呢？
不一定。在做出這樣的改變之前，還有一些事情需要做。
1、我們需要資金用于研發(fā)，以確保氫燃料卡車與高排放柴油卡車同樣或更高效。我們還需要進行更多的研究和開發(fā)，以實現(xiàn)與柴油相同的加油時間，并降低動力傳動系統(tǒng)部件的重量，以最大限度地減少潛在的載貨能力限制。
2、我們需要更好地理解這種轉變將如何影響卡車司機和線路運營商的底線。本報告沒有評估任何一種替代動力傳動系統(tǒng)的總擁有成本，分析可能會突出其他關鍵障礙，例如生產、運輸和分配氫氣的成本可能會對車隊運營費用產生不利影響。
3、我們需要進一步建設低排放氫經濟，充分發(fā)揮零碳燃料的潛力，包括：
發(fā)展連接基礎設施，如專用氫管道，以預測不斷擴大的市場需求，避免供應瓶頸;
通過區(qū)域清潔氫樞紐計劃等措施，將氫作為零碳燃料的大規(guī)模生產商業(yè)化;
開發(fā)氫供應鏈，最大限度地減少或消除生產中的排放。
純電動卡車可能會在向零排放汽車的過渡中發(fā)揮重要作用，但考慮到未來脫碳運輸行業(yè)技術構成的不確定性，同時利用純電動汽車技術和氫燃料電池汽車的優(yōu)點是快速高效地實現(xiàn)長途重型卡車脫碳的重要策略。
