Четыре альтернативных вида топлива для транспортных компаний

Как грузоотправителям, так и перевозчикам есть над чем подумать, стремясь диверсифицировать энергобаланс своих перевозок. При этом необходимо взвесить множество факторов, таких как капитальные вложения, стоимость энергии, энергопотребление, доступная инфраструктура, индивидуальные цели в области устойчивого развития и множество альтернативных видов топлива для транспорта.

Дизель по-прежнему составляет 93 % доли рынка транспортных средств, и хотя он, вероятно, останется стандартным топливом для большегрузного транспорта в ближайшем будущем, альтернативные виды энергии становятся все более жизнеспособными. При правильном применении альтернативные виды топлива могут быть использованы автопарками уже сегодня, и каждый из них предлагает потенциальные преимущества, но в то же время создает препятствия, которые необходимо преодолеть.

От электромобилей до природного газа - прогресс в области более экологичных транспортных технологий уже на горизонте, и отрасль с невероятным оптимизмом смотрит на эту диверсификацию, поскольку в будущем мы переходим на альтернативные виды топлива.

4 вида альтернативной энергии для транспорта

Подробное рассмотрение четырех основных видов альтернативной энергии для большегрузного транспорта поможет грузоотправителям принять оптимальное решение в соответствии со стратегией организации.

• Биодизель и возобновляемое дизельное топливо
• Природный газ
• Электрические батареи
• Водородные топливные элементы

Биодизель, возобновляемое дизельное топливо

Биодизель и возобновляемое дизельное топливо - два наиболее широко распространенных вида альтернативной энергии, используемых в коммерческом транспорте. Примерами распространенных смесей биодизеля и биотоплива, которые можно встретить на большинстве заправочных станций, являются E10, B5 и B2. Кроме того, B20 - это биодизельная смесь, которая требуется в Миннесоте в летние месяцы. Процесс гидроочистки, который обычно используется на нефтеперерабатывающих заводах, позволяет получить продукт, практически идентичный обычному дизельному топливу.

Возможности и проблемы биодизеля и возобновляемого дизельного топлива:

Самым ограничивающим аспектом биодизеля (и других передовых видов биотоплива) является то, что они используются только для смешивания. Чистый биодизель нельзя использовать при более низких температурах, поскольку он может кристаллизоваться и загустевать, что может привести к повреждению двигателя грузовика. По этой причине большинство крупных производителей двигателей аннулируют гарантию, если в дизельном двигателе используется смесь с концентрацией выше 20 процентов.

Самым большим преимуществом возобновляемого дизельного топлива является то, что оно может напрямую заменить традиционное дизельное топливо в обычных дизельных двигателях. Однако стоимость производства высока, что препятствует более широкому распространению в промышленности.

Преимущества биодизеля и возобновляемого дизельного топлива с точки зрения устойчивости: 

И биодизель, и возобновляемое дизельное топливо - это неископаемое топливо, изготовленное из органических отходов, таких как растительное масло и животные жиры.

В настоящее время биодизель и биотопливо доминируют над дизельными альтернативами в национальном масштабе благодаря требованиям по смешиванию на уровне штатов. Кроме того, федеральное правительство поощряет внедрение альтернативных видов топлива, в частности, на транспорте, через программу возобновляемых топливных стандартов (RFS). Эта программа, направленная на сокращение выбросов парниковых газов, требует постепенного смешивания ископаемого топлива с альтернативными видами топлива, что является достижимым и масштабируемым. Наиболее распространенными являются биодизель и возобновляемое дизельное топливо.

По мере того как правительство ежегодно повышает минимальные требования к смешиванию, существующая доля рынка будет распределяться между более широким спектром видов топлива. RFS также является причиной того, что этанол содержится в бензине, которым заправляется ваш автомобиль или личный транспорт. 

Большая часть возобновляемой энергии, включая дизельное топливо, продается в Калифорнии, где дополнительное Low Carbon Fuel Standard (LCFS) законодательство делает его конкурентоспособным по сравнению с ценами на традиционное дизельное топливо. Чистое возобновляемое дизельное топливо выбрасывает на 60 % меньше вредных веществ в течение всего жизненного цикла, чем традиционное дизельное топливо, что делает его привлекательным вариантом с точки зрения выбросов. Однако стоимость производства затрудняет его единичное внедрение в автопарках.

Природный газ

Природный газ может быть представлен в нескольких формах - сжатой и сжиженной - и от источника зависит его воздействие на экологичность, что в значительной степени относится к возобновляемому природному газу. 

Сжатый природный газ (CNG) уже несколько десятилетий используется в потребительских автомобилях, но в настоящее время завоевывает рынок в сфере грузового транспорта. Само топливо предлагает низкую, стабильную цену и сниженные выбросы по сравнению с дизельным топливом. 

Сжиженный природный газ (СПГ) менее популярен, чем конденсированная форма природного газа, поскольку его необходимо доводить до очень низких температур. Это удорожает его производство, хранение и транспортировку. Кроме того, в процессе охлаждения он выделяет больше парниковых газов, что делает его экологические преимущества более скромными. Возобновляемый природный газ (СПГ) по химическому составу такой же, как и обычный природный газ, но производится из возобновляемых источников, таких как отходы животноводства, газы со свалок и разлагающиеся органические вещества. Это важно отметить из-за его углеродоемкости. В некоторых случаях, особенно при использовании молочных отходов, он фактически исключает выбросы углерода в процессе жизненного цикла производства и потребления. 

СНГ и СПГ имеют одну и ту же сеть трубопроводов и конечное использование. После переработки до конечной формы эти два вида топлива неотличимы друг от друга, поэтому понимание жизненного цикла этого источника энергии становится необходимым для понимания общей углеродоемкости. 

Возможности и проблемы использования КПГ в транспорте:

Одним из преимуществ КПГ является то, что он испытывает гораздо меньшие колебания цен, чем дизельное топливо. Обычно, когда грузоотправитель возмещает перевозчику стоимость КПГ, возмещение основывается на цене, установленной в начале каждого месяца.  Природный газ в США очень распространен благодаря сланцевому буму, который привел к увеличению добычи нефти и газа внутри страны. В настоящее время запасы природного газа настолько велики, что некоторые нефтедобывающие компании вынуждены сжигать излишки из-за нехватки мощностей трубопроводов.

Одна из самых больших проблем, стоящих на пути внедрения КПГ в качестве альтернативного топлива на транспорте, заключается в том, что его сравнивают непосредственно с дизельным топливом. Когда цены на дизельное топливо низкие оно становится более рентабельным по сравнению с КПГ. Кроме того, для автомобилей на альтернативном топливе, работающих на природном газе, требуются другие двигатели и заправочные станции, чем для дизельных грузовиков, что означает значительные первоначальные инвестиции. 

СНГ обеспечивал экономию около 1 доллара за галлон по сравнению с дизельным топливом до резкого падения рынка сырой нефти в конце 2014 года. Это произошло, когда цена на нефть превышала 100 долларов за баррель.

Однако недавние низкие цены на дизельное топливо делают заправку грузовиков дизельным топливом более экономически выгодной. Если цена на нефть снова подскочит, КПГ может стать одним из самых практичных альтернативных видов топлива, если все остальные факторы совпадут.

Как мы уже отмечали в нашей статье Возможность использования КПГ в цепи поставок, инфраструктура для природного газа продолжает расширяться, хотя и медленно. Независимо от этого, постоянная стабильность цен будет и дальше делать его привлекательным вариантом при правильном использовании.

Преимущества КПГ с точки зрения устойчивости: 

При сжигании КПГ выбрасывает гораздо меньше парниковых газов (ПГ), чем бензин или дизельное топливо. Тем не менее, это все еще ископаемое топливо, и большая его часть поступает в результате крупномасштабных буровых работ, что оставляет большой углеродный след. СПГ - это возобновляемый источник энергии для потребления природного газа, поскольку он производится из органических материалов, включая отходы со свалок и домашнего скота. 

Выбросы жизненного цикла становятся более важными, поскольку в процессе производства СПГ перерабатываются метановые газы, которые в противном случае выбрасывались бы в атмосферу. В итоге общее воздействие СПГ становится нулевым, а иногда и отрицательным с точки зрения выбросов. 

Программы, использующие федеральные и государственные стимулы, могут повысить свою финансовую жизнеспособность. Калифорния лидирует в использовании СПГ в качестве транспортного топлива, принимая меры регулирования и стимулирования, чтобы сделать его более конкурентоспособным по стоимости по сравнению с дизельным топливом.

Электрические автомобили на аккумуляторах

Электрические автомобили на аккумуляторах (BEV) превзойдут КПГ по жизнеспособности, если технология продолжит развиваться. 

На момент написания этой статьи BEV еще не получили широкого распространения в тяжелых грузовиках. Крупные предварительные заказы сигнализируют о начале сдвигов в индустрии грузоперевозок. Среди них - заказ компанией UPS 950 электрических развозных грузовиков Workhouse. Кроме того, крупные грузоотправители, ритейлеры и перевозчики зарезервировали для тяжелых аккумуляторных грузовиков класса 8, таких как Tesla semi.

К таким разрушителям рынка, как Tesla и Nikola, присоединяются такие мейнстримы индустрии, как Daimler и Volvo, чтобы разработать BEV-мобили для завтрашнего рынка грузоперевозок. Некоторые из этих компаний объявили, что эти грузовики с электрическими батареями появятся и будут включены в цепочки поставок между 2020 и 2022 годами.

Возможности и проблемы электромобилей в коммерческих перевозках:

Будущее BEV выглядит блестящим, когда эти технологии будут приняты в основную цепочку поставок. 

Основные преимущества BEV включают повышенную энергоэффективность и долгосрочную экономическую выгоду благодаря более низким затратам на энергию по сравнению с дизельным топливом. Мощность и производительность смогут напрямую конкурировать с дизельными трансмиссиями, чего пока не наблюдается ни у одного другого вида энергии. 

Выбросы из выхлопной трубы снизятся до нуля, что сделает их весьма привлекательными для перегруженных городских районов. Кроме того, выбросы на протяжении всего жизненного цикла будут продолжать улучшаться по мере того, как американская энергосистема будет уходить от ископаемого топлива.

Несмотря на значительное количество станций быстрой зарядки постоянного тока, самым большим препятствием для BEV является отсутствие инфраструктуры для большегрузных автомобилей. По этой причине грузоотправители, которые с наибольшей вероятностью смогут воспользоваться преимуществами электрогрузовиков, будут иметь частные автопарки, обслуживающие определенные полосы движения. 

Эти грузоотправители могут инвестировать в зарядную инфраструктуру на месте или вдоль выделенных маршрутов. Электромобили также могут работать в черте города на повторяющихся маршрутах, таких как городской транспорт, оставляя дизельные грузовики на более длительных перевозках по стране.

Ограничения на дальность зарядки батарей еще больше усугубляют эту проблему. Батареи очень тяжелые. Грузовики имеют ограничение по весу, поэтому отказываться от полного грузовика ради электрифицированного силового агрегата непривлекательно.

Кроме того, технология батарей ограничена по времени и дальности действия. После полной зарядки дальность пробега составляет около 200 миль. Большинство дальних перевозок составляет 1000 миль и более. За каждую минуту простоя грузовик зарабатывает 0 долларов, поэтому простои и частые остановки неприемлемы для большинства цепочек поставок.

Мы можем увидеть, как коммунальные предприятия, транснациональные энергетические компании и производители электромобилей, такие как BYD, Tesla и Daimler, строят станции для обслуживания своей конкретной сети грузовиков.

Преимущества электрогрузовиков с точки зрения устойчивости:

Калифорнийские нормы выбросов парниковых газов и стимулы прокладывают путь и для этой альтернативной энергии. В начале 2020 года компания Anheuser-Busch приобрела 100-й полностью электрический грузовик BYD класса 8 в США, который присоединился к ее сети из более чем 20 электромобилей для сокращения выбросов углекислого газа в цепочке поставок.  

Электричество открывает большие перспективы для грузоотправителей, ищущих экологичные варианты. Однако оценить истинные преимущества электромобилей с точки зрения экологичности довольно сложно. Необходимо учитывать выбросы в течение всего жизненного цикла и, в частности, источник энергии для создания электричества.

К примеру, электричество, вырабатываемое на угольных станциях, по-прежнему выбрасывает в атмосферу значительное количество парниковых газов по сравнению с электричеством, получаемым от ветряной турбины. Этот вопрос будет становиться все более актуальным по мере распространения технологии в отрасли, а отчетность и устранение выбросов углерода станут более регламентированными.

Водородные топливные элементы

Электромобили на водородных топливных элементах (FCEV) похожи на электрические грузовики, поскольку оба они работают на аккумуляторах, но источник энергии отличает их друг от друга. В этих тяжелых автомобилях используется топливный элемент для соединения чистого водорода и кислорода с целью получения электроэнергии для питания аккумулятора грузовика. Наиболее известными производителями этого вида транспорта являются компании Nikola и Toyota.

Прочитайте интервью Breakthrough с компанией Nikola о будущем технологии водородных топливных элементов, здесь. 

Возможности и проблемы технологии водородных топливных элементов:

Цена является самой большой проблемой, стоящей на пути внедрения водородных топливных элементов в качестве альтернативного источника энергии. Энергия для питания грузовиков стоит дорого и может не иметь финансового смысла для большинства грузоотправителей и перевозчиков сегодня. Водород дорого и сложно перерабатывать, а его транспортировка может быть еще дороже. Однако с появлением новых аккумуляторных технологий цена может снизиться, и такой вариант станет более привлекательным.

Самым большим преимуществом грузовиков на водородных топливных элементах перед другими электрическими вариантами является дальность хода. Ожидается, что максимальный запас хода электромобилей на одной зарядке составит от 100 до 300 миль, хотя Tesla утверждает, что ее электрические полуприцепы способны проехать 600 миль. С другой стороны, компания Nikola утверждает, что ее грузовики на водородных топливных элементах могут проехать более 1 000 миль за раз. Это становится привлекательным, энергоэффективным вариантом для дальних перевозок.

Водородные автомобили на топливных элементах сталкиваются с еще более сложной задачей, чем электрические, с точки зрения инфраструктуры. Хотя водородные грузовики будут нуждаться в меньшем количестве подзарядок из-за увеличенного запаса хода, им все равно нужны специальные водородные заправочные станции. В 2019 году в США насчитывалось всего 40 общественных водородных заправок, и большинство из них находилось в Калифорнии.

Преимущества водорода с точки зрения устойчивости: 

Преобразование водородного газа в электричество является относительно чистым, если учитывать выбросы выхлопных труб. Газообразный водород производит только тепло и побочные продукты - воду. Несмотря на чистоту выбросов, производство водорода вызывает озабоченность с точки зрения экологии.

Для производства водорода в некоторых случаях используется ископаемое топливо и термохимический процесс, известный как паро-метановый риформинг. Эти процессы приводят к выбросам парниковых газов, поэтому учет выбросов в течение всего жизненного цикла альтернативных источников топлива становится все более важным для обеспечения действительно устойчивой цепочки поставок.

Альтернативой является использование возобновляемого водорода, получаемого путем электролиза молекул воды и микробов, производящих водород. Но эта технология все еще используется ограниченно, а сами процессы являются дорогостоящими.

Какова ваша стратегия использования альтернативного топлива?

Решение о том, какие виды альтернативного топлива являются подходящими вариантами для вашей транспортной стратегии, может зависеть от основных ценностей вашей организации. Если вы делаете акцент на устойчивом развитии  и хотите быть экологически чистым, дальновидным брендом, будьте ранним последователем. Если вы намерены сократить выбросы парниковых газов, вы можете столкнуться с более высокими ценами на электроэнергию, пока технологии и методы не станут более распространенными. Кроме того, вы с большей вероятностью окажетесь на переднем крае быстро меняющейся отрасли.

Самой большой проблемой для всех грузоотправителей и перевозчиков являются затраты и сложности, связанные с переходом с дизельного топлива на альтернативные виды топлива, но это возможно. Диверсификация энергетических портфелей обеспечивает грузоотправителям гибкость, поддерживая гибкую цепочку поставок. Установление стратегических партнерских отношений с перевозчиками и поставщиками энергии может повысить финансовую устойчивость и долгосрочный успех программы. Поскольку правительства, организации и потребители продолжают ориентироваться на будущее чистой энергетики с более строгими требованиями к выбросам, грузоотправителям следует ожидать и настраивать себя на будущее альтернативных видов топлива.