Быстрое падение стоимости грузовых батарей и топливных элементов сделает невозможным электрификацию грузовых перевозок

Абстрактный

Недоглеродный дорожный груз является ключом к смягчению глобального потепления. Тем не менее, электрификация автомобилей с тяжелой деятельностью сталкивается с значительными проблемами из-за высоких технических требований и конкурентоспособности затрат. Данные о стоимости будущих грузовиков остаются скудными и неопределенными, усложняя оценку технологии нулевого эмиссии (ZET). Благодаря мета-предале из более чем 200 первичных источников, это исследование выявляет наиболее вероятные тенденции затрат на ценообразование компонентов ZET. Результаты показывают, что затраты снижаются быстрее, чем ожидалось, при этом система батареи потенциально снижается на 64% до 75%, достигая 150 евро за кВтч, к 2035 году. В то время как системы топливных элементов могут увидеть еще большее сокращение, вряд ли они достигнут 100 евро за кВтч до начала 2040 года. Это быстрое снижение затрат поддерживает оптимистичные прогнозы для принятия рынка ZET и имеет значительные последствия для будущих энергетических и транспортных систем.

Основной

Учитывая значительные выбросы парниковых газов от тяжелых транспортных средств (HDV), быстрая электрификация тяжелых дорожных грузов имеет решающее значение для ограничения глобального потепления в соответствии с Парижским климатическим соглашением. ЕС, США и Китай последовательно усилили целевые показатели выбросов для тяжелых дизельных грузовиков, что требует быстрого развертывания грузовых автомобилей с нулевым выбросом, где спрос и доступность оператора являются ключевыми факторами. Тем не менее, высокие затраты на приобретение препятствуют быстрому внедрению грузовиков с нулевым уровнем выбросов. Электрификация тяжелых коммерческих транспортных средств сталкивается с значительными проблемами из -за их технической сложности и конкурентоспособности затрат. Точные и всесторонние данные о затратах на приобретение грузовиков с нулевым выбросом жизненно важны для оценки этой технологии. Тем не менее, данные о стоимости компонента для грузовиков с нулевым уровнем выбросов остаются скудными и неопределенными. Таким образом, это исследование ставит вопрос: какова наиболее вероятная траектория затрат в будущем для компонентов грузовика с нулевым уровнем нулевого уровня к 2050 году? В документе анализируются прогнозируемые затраты на пять критически важных компонентов для батареи (ставки) и/или грузовика с топливными элементами (FCET). Быстрое проникновение рынка грузовиков с нулевым выбросом может быть быстро достигнуто с необходимыми прорывными затратами. Как ведущая технология, аккумуляторные грузовики демонстрируют лучшие перспективы и немедленную экономическую эффективность, поддерживая оптимистичные взгляды на декарбонизирующие дорожные грузы.

Мета -прогноз с использованием регрессионного анализа

Это исследование выявило соответствующую литературу посредством поиска баз данных Scopus и Google Scholar, классифицируя источники на три типа: ближний рынок (прогнозы на рынке и отраслевые объявления от известных аналитиков и консалтинговых фирм), научные (рецензируемые документы) и другие (не сведенные в пира, академические публикации и отчеты). Все значения затрат были стандартизированы для цен на OEM-закупок на системном уровне для компонентов грузовика с нулевым уровнем выбросов.

Быстро снижается затраты на систему аккумуляторов и системы топливных элементов

На рисунке 1 показано, что затраты на систему аккумулятора могут снизиться на 64% до 75% до 2050 года, при этом годовой снижение остается быстрым и устойчивым. По сравнению с другими, оценки ближнего рынка демонстрируют больший оптимизм, демонстрируя меньшие и более стабильные вариации. Эта тенденция отражена в прогнозируемых прогнозах затрат: научные и другие модели применяют более консервативный подход. За 2020 2030 и 2050 годов, прогнозы проекта вблизи рынка (синий) проект в размере 275 евро, 140 евро и 70 евро за кВтч соответственно; Оценки научных (зеленых) составляют 310 евро, 180 евро и 100 евро за кВтч; в то время как другие (фиолетовые) предвидят расходы в размере 200 и 115 евро за кВтч в 2030 и 2050 годах соответственно.

Рисунок 1. Прогноз затрат на батарейную систему с нулевым эмиссионным грузовиком

Как показано на рисунке 2, прогнозируется, что стоимость систем топливных элементов снизится на 65% до 85% к 2050 году. Сценарий ближнего рынка (синий цвет) оценивается примерно в 540 евро на киловатт в 2020 году, падающий ниже порогового значения на 100 € на 2045 и достигая около 85 евро на Kilowatt на 2050. К концу 2030-х годов в конечном итоге урегулировал около 80 евро на киловатт к 2050 году. Другой сценарий (фиолетовый) лежит между почти рыночными и научными оценками, не достигая уровня 100 евро на уровень киловатта.

Рисунок 2. Прогноз затрат для сильных систем топливных элементов Zet Zet

Обзор затрат для пяти основных компонентов Zet

В таблице 1 представлены компонентные затраты на грузовики с нулевым выбросом. Потенциал снижения затрат для смежных компонентов относительно ограничен. Прогнозируется, что стоимость электродвигателей уменьшится с приблизительно 42 евро на киловатт в 2020 году до 30 евро на киловатт к 2050 году. Для резервуаров для хранения водорода снижение затрат в период с 2020-2050 годов оценивается в 2,6% -2,9%. Стоимость стабильной системы для компонентов PE & HV остается около 50 евро за киловатт. Таблица 1: Затраты на компонент на уровне системного уровня пяти основных компонентов нулевой энергии в 2020 году.

Разные ожидания затрат на батареи и топливные элементы

Согласно мета-предприятиям, ожидается, что затраты как аккумулятор, так и топливные элементы быстро снижаются. Сравнительный анализ, показанный в этом исследовании, подчеркивает сложное взаимодействие между научными прогнозами и реальными рыночными реалиями для новых технологий на различных стадиях созревания. Анализ прогнозов затрат на батареи указывает на стабильность в ближнем рынке в разные сроки, в то время как научные оценки затрат, опубликованные в период с 2010 по 2023 год, сталкиваются с значительными изменениями вниз. Системы топливных элементов демонстрируют обратную тенденцию. По сравнению с проекциями на ближнем рынке, научные модели демонстрируют большую стабильность и неизменно более оптимистичные перспективы. Дивергенция может быть связана с различиями в технологической зрелости и неопределенности в отношении будущих траекторий развития этих двух технологий.

Требуемые объемы, ставки обучения и прорывные затраты

В этом исследовании сравниваются оценки затрат с потенциальным расширением рынка грузовиков с нулевым выбросом S-типа в Северной Америке, Европе и Китае, проецируя годовой объем производства от 2,5 до 3 миллионов единиц. Результаты регрессии указывают на то, что к 2028 году до 2032 года до 2032 года (научное) потребуется кумулятивное производство от 1300 г (около рынка) до 2032 гг. Для достижения производства электроэнергии ниже 100 евро за кВтч к 2039 году (около рынка) до 2049 года (научный), потребуется 11 000 ГВтч (около рынка) или даже 68 000 ГВт (научный) производства электроэнергии. Учитывая значительную долю рынка электрических грузовиков с батарейным питанием, прежний сценарий, вероятно, возможна в конце 2030-х годов. Для систем топливных элементов, нацеленных на 150 евро за кВт к 2027 году (научный) до 2035 года (рядом с рынком), кумулятивное производство должно будет варьироваться от 135 000 единиц (научные) до 1,4 миллиона единиц (рядом с рынком). Соответствующий уровень принятия, по прогнозам, будет варьироваться от 14% (научная фаза) до 26% (ближняя рыночная фаза). Учитывая широкое распространение моделей грузовиков топливных элементов в конце 1920 -х годов, последний сценарий может стать осуществимым. Цены ниже 100 евро на киловатт могут быть достигнуты в период с 2040 года (научный этап) и 2045 (вблизи рынка), причем совокупный спрос, как ожидается, будет колебаться между 2,3 миллионами единиц (научный этап) и 6,8 миллиона единиц (ближний рынок).

Дискуссия

В этом исследовании сравниваются результаты исследований с целевыми или минимальными оценками затрат, чтобы избежать чрезмерно консервативных прогнозов. После повторной калибровки затрат на систему батареи оценочная цена составляет приблизительно 90 евро за кВтч к час к 2030 году и 70 евро за кВтч кВт -ч к 2050 году, что тесно соответствует прогнозируемым целям, установленным Министерством энергетики США и инициативой Европы Hydrogen Sria48. Подход к затратам, ориентированному на затраты, может упускать из виду зависимости сценария и техническую специфичность/тенденции. Основные сценарии и предположения влияют на объемы производства, что, в свою очередь, влияет на эволюцию затрат компонентов. Дальнейший регрессионный анализ показывает, что сценарии оптимистичных затрат демонстрируют повышенную экономическую эффективность для батарей и топливных элементов. Критические факторы, такие как технический дизайн и выбор материалов, значительно влияют как на стоимость, так и производительность. Неопределенности компонентов и пробелы данных препятствуют комплексным техно-экономическим оценкам отдельных технологий с 2020 по 2050 год. В то время как затраты на аккумулятор и топливные элементы, как ожидается, снизится с улучшением технических показателей, технологические достижения, включающие новые компоненты и возникающие тенденции, могут компенсировать эти снижения затрат. Электрические грузовики в настоящее время демонстрируют конкурентоспособность затрат по сравнению с дизельными грузовиками. Однако из-за потенциально высоких цен на зеленый водород, грузовики топливных элементов могут изо всех сил пытаться достичь общей стоимости стоимости владения в течение 2030-х годов. Коэффициент стоимости покупки для грузовиков с нулевым выбросом существенно растут по сравнению с нынешними дизельными грузовиками. Помимо экономических факторов, технологические возможности также влияют на решения о покупке грузовиков. Электрические транспортные средства с нулевым выбросом достигли технического паритета с дизельными грузовиками. В конечном счете, доступность инфраструктуры и принятие пользователей будут играть решающую роль в принятии.

Заключение

В этом исследовании представлен обзор оценки затрат для пяти ключевых компонентов грузовых автомобилей с нулевым уровнем выбросов посредством мета-проведения и регрессионного анализа, что дает четыре ключевых вывода: во-первых, затраты на компоненты для грузовиков с нулевым выбросом значительно снизится. Ожидается, что затраты на систему аккумуляторов стабилизируются на уровне 150 евро за кВтч кВт -ч и превышат 100 евро за кВтч к час к 2050 году. Затраты на систему топливных элементов могут достигать около 150 евро за кВтч в конце 2030 -х годов, причем максимальный потенциал приближается к 100 кВтч кВтч к концу 2040 -х годов. Во -вторых, прогнозы затрат показывают систематические различия по категориям технологий, что может зависеть от технологической зрелости. В то время как батареи вблизи рынка демонстрируют наиболее стабильные проекции затрат среди источников, их прогнозы остаются более оптимистичными, чем батареи для научных систем. Для топливных элементов научные подходы имеют тенденцию к более низким или целевым затратам. В -третьих, существенное снижение затрат потенциально поддерживает оптимистичные перспективы для обеих технологий. Это указывает на то, что быстрое развертывание грузовых автомобилей с нулевым выбросом окажет значительное влияние на участников в транспортных и энергетических секторах. Наконец, в исследовании подчеркивается конкуренция между технологиями грузовых автомобилей с нулевым выбросом и поднимает вопросы о лидерстве на рынке и необходимости внедрения различных технологий. Все ожидаемые сокращения затрат направляются на успешный переход к грузовым перевозкам с низким уровнем углерода. По сравнению с грузовиками с топливными элементами, грузовики с нулевым уровнем выбросов могут предложить наиболее экономичный путь для достижения общей паритета стоимости владения, в то время как грузовики топливных элементов все еще могут потребовать дополнительной поддержки политики до 2030 года.