零排放之路：重型电动汽车和氢能汽车

六月 26, 2024

by 林赛-史蒂夫

随着政策制定者和利益相关者将减排重点转向交通领域，更新的燃料和技术正在出现。重型电动汽车（HDEV）和重型燃料电池电动汽车（HDFCEV）正在成为可行的替代燃料来源。电动汽车和氢能汽车通常被归类为零排放汽车 (ZEV)，因为它们的尾气排放为零。

HDEV 和 HDFCEV 为交通部门带来了众多机遇和挑战。

重型电动汽车

由于乘用电动汽车的广泛发展，重型电动汽车比燃料电池电动汽车更为先进。HDEV 具有更高的货运效率和可持续性，但同时也需要考虑电池容量、充电基础设施、续航里程、车辆和维护成本、减排、政策支持、公用事业参与以及市场供应等因素。

电池

HDEV 电池是决定货物运输应用和效率的关键因素。北美货运效率委员会 (NACFE) 指出，一辆 HDEV 的能耗为 2 千瓦时/英里，电池重量为 14-25 磅/千瓦时。

750 英里 - 减少约 15,400 磅货物

充电

充电时间也是重型车辆利益相关者的一个重要考虑因素，因为这涉及到成本和时间问题。为了实现成本效益和及时性，重型车辆需要容量更大、速度更快的充电器，例如 2 级、直流快速充电器 (DCFC) 和兆瓦时 (MWh) 充电。对于电池容量较大或停留时间较短的车辆来说，直流快速充电器更为理想，而 2 级充电器则是在车库停放数小时或过夜的车辆的理想选择。

现有的 HDEV 充电基础设施大多位于私人车库；然而，拜登政府的国家零排放货运走廊战略旨在解决基础设施缺乏的问题，使长途运输路线成为可能。

续航里程

NACFE 的 Run on Less Electric Depot 活动显示，一些 HDEV 车型一次充电可行驶 200 英里以上。这种能力使它们成为中型区域运输返回基地路线的理想选择，在这种路线上，卡车离开后再返回中心 Depot，总行程约为 300 英里。22%的运输排放来自每天行驶 250 英里以下的路线，因此 HDEV 可以产生重大影响。

车辆& 维护成本

柴油卡车的平均成本约为 120,000 - $180,000 ，而 HDEV 的成本在 350,000 - 500,000 美元之间。不过，NACFE 预测 HDEV 的总体维护成本将比柴油卡车低 40% - 70%。美国国家可再生能源实验室 (NREL) 的一项研究发现，与柴油卡车持平的 HDEV 成本最快可在 2035 年实现。

减少排放

虽然 HDEV 的尾气排放可能为零，但其生命周期内的排放取决于充电所用的电力来源。例如，在电网由替代燃料供电的州充电，其生命周期内的排放量将少于柴油。根据能源部的数据，与柴油相比，电力可减少约 60% 的排放。

使用替代燃料减少重型车辆的温室气体排放.png

资料来源：美国能源部 AFDC

Source：

通货膨胀减免 (IRA) 包括诸如商用清洁车辆信贷（每辆卡车可获得 40,000 美元的补贴）和替代燃料基础设施信贷（价值各不相同）等补贴。
国家零排放货运走廊战略旨在根据州和地区政策、货运集中地和港口位置等因素，建立 ZEV 充电和加油基础设施。
美国环保署（EPA）最终确定了第三阶段重型车辆排放标准，预计这将促使制造商更加关注 ZEV 产品。

在州一级，加利福尼亚州正在通过关键举措推动 HDEV 的采用，例如先进清洁卡车规则（该规则现已被许多其他州采用）和先进清洁车队规则。为了支持其 ZEV 政策，加利福尼亚州实施了 HVIP 计划，以鼓励购买。多个州还共同支持多州中型和重型零排放汽车 (MHDZEV) 谅解备忘录，重点关注增加 MHDEV 的采用和对基本充电基础设施的投资。

公用事业

公用事业部门正在积极提供充电基础设施激励措施并开展研究，以确保 HDEV 充电基础设施的有效部署。供应链利益相关者应开始与公用事业部门讨论他们的计划，以便就各项举措开展合作，并适应基础设施开发的前置时间。

市场可用性

签署了加州清洁卡车合作伙伴关系的主要 HDEV 制造商包括康明斯公司、戴姆勒卡车北美公司、福特汽车公司、通用汽车公司、大众汽车公司、通用汽车公司、福特汽车公司、戴姆勒卡车北美公司、通用汽车公司、通用汽车公司、通用汽车公司、通用汽车公司、通用汽车公司、通用汽车公司、通用汽车公司、通用汽车公司、通用汽车公司、通用汽车公司、通用汽车公司、通用汽车公司和通用汽车公司、戴姆勒北美卡车公司、福特汽车公司、通用汽车公司、日野汽车有限公司、五十铃美国技术中心、纳威司达公司、PACCAR 公司、Stellantis N.V.、卡车和发动机制造商协会以及沃尔沃北美集团。

重型燃料电池电动汽车

电动重型汽车的许多市场和政策驱动因素同样适用于燃料电池电动汽车。

电池和燃料电池

由于燃料电池和电动电池的双重作用，氢燃料电池电动车与重型电动车相比具有更长的续航里程、更快的加油速度和更高的有效载荷。清洁空气工作组（CATF）发现，一辆装有 100 千克氢气罐的 8 级长途卡车的加油速度比 HDEV 上 1 或 2 兆瓦时电池的充电速度快约 15 倍。HDFCEV 的燃料电池更轻，因此还能装载更多货物。CATF 的分析表明，HDFCEV 只需减少约 500 到 1,000 磅的货物。因此，从长远来看，HDFCEV 更适合长途货运。

减少排放

从柴油车转向氢燃料电池电动车可以显著减少排放，但减少排放的程度取决于氢气和电力的生产方式。如果使用可再生能源进行电解制氢，而不是使用天然气进行蒸汽甲烷转化，则可实现更大的减排效果。根据国际清洁交通委员会的数据，与柴油卡车相比，当使用基于化石燃料的电力和氢气时，HDFCEV 的生命周期排放量降低了 15-33%。

政策支持

氢弹

美国能源部宣布向全国范围内的七个氢气中心项目拨款约 700 万美元，其中包括加利福尼亚、西北太平洋、中西部、五大湖和大西洋中部等地区。这些奖金是 "氢弹计划"（Hydrogen Shot initiative）的一部分，将用于探索不同的原料和使用案例，以便到 2031 年将清洁氢气的成本降低 80%，即降低到 1 美元/千克。这些项目将探索不同的原料和使用案例，最终帮助降低生产成本，推动 HDFCEV（以及其他氢气应用）的发展。