La strada verso le emissioni zero: Veicoli pesanti elettrici e a idrogeno

Mentre i responsabili politici e le parti interessate si concentrano sul settore dei trasporti per le opportunità di riduzione delle emissioni, stanno emergendo nuovi carburanti e tecnologie. I veicoli elettrici per impieghi gravosi (HDEV) e i veicoli elettrici a celle a combustibile per impieghi gravosi (HDFCEV) stanno diventando valide fonti di carburante alternative. Sia l'elettrico che l'idrogeno sono spesso raggruppati come veicoli a emissioni zero (ZEV), perché non hanno emissioni allo scarico. Tuttavia, le emissioni complessive del loro ciclo di vita differiscono in base ai metodi di produzione.

I veicoli elettrici e i veicoli a idrogeno presentano numerose opportunità e sfide per il settore dei trasporti.

Veicoli elettrici per impieghi gravosi

I veicoli elettrici per impieghi gravosi sono più avanzati dei veicoli elettrici a celle a combustibile grazie all'ampio sviluppo dei veicoli elettrici per passeggeri. Gli HDEV offrono una maggiore efficienza e sostenibilità del trasporto merci, ma comportano anche considerazioni sulla capacità della batteria, sull'infrastruttura di ricarica, sull'autonomia, sui costi del veicolo e della manutenzione, sulla riduzione delle emissioni, sul sostegno politico, sul coinvolgimento dei servizi pubblici e sulla disponibilità del mercato.

Batteria

La batteria degli HDEV è un elemento fondamentale per determinare l'applicazione e l'efficacia della movimentazione delle merci. Il North American Council for Freight Efficiency (NACFE) afferma che un HDEV consuma energia a 2 kWh/miglio con pesi della batteria che variano da 14-25 lbs./kWh. Con l'aumentare dell'autonomia di un HDEV, aumentano anche le dimensioni e il peso della batteria necessaria, con conseguenti compromessi in termini di capacità di trasporto:

• 250 miglia - riduzione di circa 4.000 libbre di carico
• 500 miglia - riduzione di circa 7.700 libbre di carico
. di merci
• 750 miglia - riduzione di circa 15.400 libbre di merci

Ricarica

Anche i tempi di ricarica sono una considerazione cruciale per gli operatori del settore dei veicoli pesanti, a causa delle loro implicazioni in termini di costi e tempo. Per garantire l'efficacia dei costi e la tempestività, i veicoli commerciali pesanti hanno bisogno di caricatori più veloci e di maggiore capacità, come i caricatori di livello 2, i caricatori veloci a corrente continua (DCFC) e i caricatori a megawattora (MWh). I DCFC saranno preferibili per i veicoli con batterie più grandi o con tempi di permanenza più brevi, mentre i caricabatterie di livello 2 sono ideali per i veicoli parcheggiati per diverse ore o per tutta la notte in un deposito.

La maggior parte delle infrastrutture di ricarica per HDEV esistenti si trova nei depositi privati; tuttavia, il National Zero-Emission Freight Corridor Strategy mira a risolvere la mancanza di infrastrutture per rendere raggiungibili le tratte a lungo raggio.

Range

L'evento Run on Less Electric Depot della NACFE ha mostrato che alcuni modelli HDEV possono percorrere fino a 200 miglia con una singola carica. Questa capacità li rende ideali per le tratte di ritorno alla base a medio raggio, dove un camion parte e poi torna a un deposito centrale per un viaggio totale di circa 300 miglia. Con il 22% delle emissioni dei trasporti provenienti da percorsi inferiori alle 250 miglia al giorno, gli HDEV possono avere un impatto significativo.

Costi del veicolo e della manutenzione

Il camion diesel medio costa circa 120.000 - 180.000 dollari, mentre i veicoli HDEV possono variare da 350.000 a 500.000 dollari. Tuttavia, la NACFE prevede che i costi complessivi di manutenzione per gli HDEV saranno inferiori del 40-70% rispetto ai camion diesel. Uno studio del National Renewable Energy Laboratory (NREL) ha rilevato che la parità di costo degli HDEV con i camion diesel potrebbe arrivare già nel 2035.

Riduzione delle emissioni

Mentre gli HDEV possono avere zero emissioni allo scarico, le loro emissioni nel ciclo di vita dipendono dalla fonte di elettricità utilizzata per la ricarica. Ad esempio, la ricarica in Stati con reti elettriche alimentate da fonti di combustibili alternativi produrrà meno emissioni nel ciclo di vita rispetto al diesel. L'energia elettrica può ridurre le emissioni di circa il 60% rispetto al diesel, secondo il Dipartimento dell'Energia.

Fonte: L'amministrazione Biden, i politici statali e locali e le società di servizi hanno attuato politiche e finanziamenti per mitigare i costi iniziali più elevati e l'insufficienza delle infrastrutture di ricarica degli HDEV.

• La riduzione dell'inflazione (IRA) comprende sussidi come il Commercial Clean Vehicle Credit, che sovvenziona 40.000 dollari per autocarro, e l'Alternative Fuel Infrastructure Credit, di valore variabile.
• La Strategia nazionale per i corridoi di trasporto merci a emissioni zero mira a creare infrastrutture di ricarica e rifornimento per ZEV basate, tra l'altro, sulle politiche statali e regionali, sulle concentrazioni del movimento merci e sulle ubicazioni dei porti.
• L'Agenzia per la Protezione dell'Ambiente (EPA) ha finalizzato la Fase 3 degli standard di emissione dei veicoli pesanti, che dovrebbe spingere i produttori a concentrarsi ancora di più sulle offerte ZEV.

A livello statale, la California sta promuovendo l'adozione di veicoli ad alta velocità attraverso iniziative chiave come la regola Advanced Clean Trucks, ora adottata in numerosi altri Stati, e la regola Advanced Clean Fleets. Per sostenere le sue politiche ZEV, la California ha implementato il programma HVIP per incentivare gli acquisti. Più Stati si sono inoltre riuniti per sostenere il Multi-State Medium- and Heavy-Duty Zero Emission Vehicle (MHDZEVs) MOU, incentrato sull'aumento dell'adozione degli MHDEV e sugli investimenti nelle infrastrutture di ricarica essenziali.

Le utenze

Le utenze stanno attivamente fornendo incentivi per le infrastrutture di ricarica e conducendo studi per garantire l'efficiente distribuzione delle infrastrutture di ricarica per HDEV. Gli operatori della catena di approvvigionamento dovrebbero iniziare a discutere i loro piani con le aziende di servizi pubblici per collaborare alle iniziative e rispettare i tempi di sviluppo delle infrastrutture.

Disponibilità di mercato

I principali produttori di veicoli HDEV che hanno aderito alla California's Clean Truck Partnership, includono Cummins, Inc, Daimler Truck North America, Ford Motor Company, General Motors Company, Hino Motors Limited, Inc., Isuzu Technical Center of America, Inc., Navistar, Inc., PACCAR Inc., Stellantis N.V., Truck and Engine Manufacturers Association e Volvo Group North America.

Veicoli elettrici a celle a combustibile per impieghi gravosi

Molti fattori di mercato e di politica per i veicoli elettrici per impieghi gravosi si applicano anche ai veicoli elettrici a celle a combustibile. Tuttavia, i veicoli a celle a combustibile a idrogeno sono attualmente meno sviluppati e hanno una presenza minore sul mercato.

Batteria e celle a combustibile

Gli HDFCEV offrono un'autonomia migliore, un rifornimento più rapido e un carico utile maggiore rispetto agli HDEV, grazie alla doppia cella a combustibile e batteria elettrica. La Clean Air Task Force (CATF) ha rilevato che un autocarro di Classe 8 a lungo raggio con un serbatoio di idrogeno da 100 kg può fare rifornimento circa 15 volte più velocemente rispetto alla ricarica di una batteria da 1 o 2 MWh su un HDEV. Le celle a combustibile più leggere degli HDFCEV consentono inoltre di trasportare più carico. L'analisi del CATF indica che gli HDFCEV devono ridurre il carico solo di circa 500-1.000 libbre. Pertanto, a lungo termine, gli HDFCEV sono favoriti per i trasporti di merci a lungo raggio.

Riduzione delle emissioni

Il passaggio da veicoli diesel a veicoli elettrici a celle a combustibile a idrogeno può ridurre significativamente le emissioni, ma l'entità dipenderà dal modo in cui l'idrogeno e l'elettricità vengono prodotti. Le riduzioni maggiori si verificano se l'idrogeno viene prodotto dall'elettrolisi utilizzando energia rinnovabile anziché dal reforming del metano a vapore con gas naturale. Secondo l'International Council on Clean Transportation, gli HDFCEV hanno emissioni del 15-33% inferiori nel ciclo di vita quando utilizzano elettricità e idrogeno basati su combustibili fossili rispetto ai camion diesel.

Sostegno alle politiche

Hydrogen Shot

Il DOE statunitense ha annunciato l'assegnazione di circa 7 milioni di dollari a sette progetti di hub per l'idrogeno in tutta la nazione, tra cui la California, il Pacifico nord-occidentale, il Midwest, i Grandi Laghi e il Medio Atlantico. Questi premi, che fanno parte dell'iniziativa Hydrogen Shot, esploreranno diverse materie prime e casi d'uso per ridurre il costo dell'idrogeno pulito dell'80% - a 1 dollaro/chilogrammo - entro il 2031. I progetti esploreranno diverse materie prime e casi d'uso, contribuendo in ultima analisi a ridurre i costi di produzione e a far progredire gli HDFCEV (tra le altre applicazioni dell'idrogeno).

Disponibilità sul mercato

Nikola è il produttore più noto nello spazio degli HDFCEV, in parte a causa delle difficoltà derivanti dall'essere il primo arrivato. Nonostante le sfide commerciali che hanno colpito l'azienda, altri produttori hanno visto il potenziale della partecipazione al mercato degli HDFCEV, come Honda e Toyota Kenworth. Tuttavia, rispetto alla crescente disponibilità di HDEV, l'offerta di HDFCEV è notevolmente limitata.

Il ruolo di CleanMile nell'adozione di HDEV e HDFCEV

I settori pubblico e privato stanno promuovendo la disponibilità e la fattibilità di HDEV e HDFCEV. Anche se inizialmente l'adozione potrebbe essere lenta, i futuri progressi nel peso delle batterie, nel costo dei veicoli e negli sviluppi delle infrastrutture e delle politiche ne miglioreranno l'efficienza e l'economicità.

Per comprendere i casi d'uso delle energie alternative nella vostra rete di trasporto, prendete in considerazione CleanMile.