Seit mehr als 140 Jahren hängen elektrische Kabel über Straßenbahnen und Straßenbahnen. Sie elektrifizierten Hochgeschwindigkeitszüge in Japan und Amtrak-Eisenbahnen, die Washington DC und Boston verbinden. Jetzt testen die Vereinigten Staaten, Deutschland und Schweden die Technologie auf Autobahnen, in der Hoffnung, die Emissionen von Traktoren und Anhängern zu eliminieren.

Eine neue Studie des College of Engineering der Georgia Tech untersucht den Einsatz von Oberleitungskabeltechnologie (OCL) für den Antrieb von Lastkraftwagen genauer und bewertet, ob dies eine kluge ökologische und wirtschaftliche Wahl ist.

Für einige Länder, darunter die USA insgesamt, Schweden und Deutschland, schlägt das Team vor, dass die OCL-Technologie ideal ist. Es ist auch auf bundesstaatlicher Ebene für New York, Washington und Georgia von Vorteil. Aber für andere Regionen, darunter Indien, China, West Virginia und Kentucky, ist es unwahrscheinlich, dass es umgesetzt wird, bis das Stromnetz der Region sauberer ist. Die Studie kommt zu dem Ergebnis, dass es umweltschädlicher wäre, elektrifizierte Lkw an Orten mit schmutzigeren Stromnetzen auf die Straße zu bringen, als weiterhin Diesel-Sattelzüge zu fahren.

Die Ökobilanz des OCL-Langstrecken-Elektro-Lkw des Forschungsteams von Georgia Tech wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Umweltforschung: Infrastruktur und Nachhaltigkeit. Die Studie vergleicht OCL-Lkw mit aktuellen Batterie-Elektrofahrzeugen (BEV) und dieselbetriebenen Sattelzügen.

Die Studie stellt fest, dass Diesel-Lkw 2,5-mal mehr Treibhausgasemissionen (THG) ausstoßen als luft- und batteriebetriebene Fahrzeuge. Es deutet auch darauf hin, dass, sobald OCL-Lkw eine Akzeptanzrate von 10 % erreichen (und 10 % der aktuellen Flotte auf Autobahnen ersetzen), die Technologie trotz der hohen Kosten für die Installation von Ausrüstung entlang Autobahnen ökologisch und wirtschaftlich gegenüber den beiden anderen Optionen vorteilhaft ist.

Mit einer Einschränkung.

„Es ist zwingend erforderlich, dass Länder und Regionen von Kohle und Öl auf ein saubereres Stromnetz umsteigen, um die gesamten Treibhausgasemissionen zu reduzieren, anstatt einfach Alternativen zu Elektrofahrzeugen einzusetzen“, sagte Joe Bozeman, Assistenzprofessor an der School of Civil and Environmental Engineering und verantwortlich für die Studium. Autor.

Für Länder wie Indien, Polen und Südafrika, die stark auf fossile Brennstoffe angewiesen sind, bedeutet die Einführung von Elektro-Lkw laut der Studie lediglich eine Verlagerung von Emissionen, anstatt sie zu eliminieren. Der Ersatz traditioneller Lastwagen durch OCL-Maschinen löst das Problem der Dieselverbrennung auf den Straßen. Die Stromquellen, die in Kraftwerken zur Unterstützung der Elektrifizierung benötigt werden, würden jedoch in einigen Ländern noch mehr Emissionen ausstoßen als aktuelle Lastwagen.

Es ist eine Entdeckung, die Co-Autor Arjun Ramshankar überrascht hat.

„Die Anhäufung von Treibhausgasemissionen in schmutzigen Netzen hat den gleichen Effekt und oft mehr als das Verbrennen von Diesel auf der Straße“, sagte Ramshankar, Erstautor und im zweiten Jahr promovierter Umweltingenieur. Student. „Darüber hinaus übt ein schmutziges Stromnetz mehr Druck auf die Menschen aus, die in der Nähe von Kraftwerken leben. Diese Gemeinden sind in der Regel wirtschaftlich stärker herausgefordert, oft mit Bewohnern aus unterrepräsentierten Verhältnissen.“

Es war Ramshankar, der die Idee für die Studie ursprünglich weiterverfolgte, nachdem er in seinem Kurs „Sustainable Engineering“ von einem Kommilitonen der Georgia Tech etwas über die OCL-Technologie gelernt hatte. Er war mit dem Kabelsystem nicht vertraut, das in Übersee beliebter ist als in den Vereinigten Staaten.

Ramshankar wollte wissen, welche Vorteile OCL im Vergleich zu Dieselmotoren und BEV-Lkw hat. Da er nicht viele Daten zu OCL-Studien fand, wandte er sich an Siemens. Das Unternehmen lieferte Daten zu seiner Erprobung der Technologie in Deutschland, Schweden und Südkalifornien.

Ramshankar und Bozeman stellten auch internationale und nationale Daten zum Stromverbrauch und Kohlendioxidausstoß zusammen. Von dort aus führten sie eine Ökobilanz für jeden Lkw-Typ durch und berücksichtigten alles von der Gewinnung und Herstellung der Materialien über den Stromverbrauch pro Kilometer bis hin zur eventuellen Entsorgung von Abfällen.

„Jede Technologie hat ihre Vor- und Nachteile“, sagte Bozeman, der eine wechselseitige Berufung an der School of Public Policy von Georgia Tech hat. „Diesel ist der Status quo, obwohl seine Energiequellen nicht nachhaltig und die Emissionen hoch sind. BEV-Lkw haben keine Auspuffemissionen, aber ihre Batterien können bis zu 11.000 Pfund wiegen. Und die für diese Batterien verwendeten Materialien werden bald knapp sein.“

Bozeman fuhr fort: „Die OCL-Technologie erfordert eine teure neue Infrastruktur. Diese Kosten wurden jedoch durch die Umweltvorteile aufgewogen, wenn sie in Gebieten implementiert wurden, die hauptsächlich auf Sonne, Wind und andere saubere Energiequellen angewiesen sind.

Unter den vom Team bewerteten Ländern war Schweden am besten für die OCL-Technologie geeignet, da 99 % der Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen stammt. Auch Deutschland, Brasilien, Frankreich und Belgien sind bereit für OCL. Indien, China, Polen, Südafrika und Estland sind laut der Studie aufgrund ihrer Abhängigkeit von Kohle und anderen fossilen Brennstoffen zur Stromerzeugung nicht bereit für OCL – oder die Elektrifizierung des Verkehrs im Allgemeinen.

Auch die Vereinigten Staaten insgesamt sind gut an die neue Technologie angepasst. Die Staaten mit den saubersten Netzwerken und daher den größten potenziellen Vorteilen durch die Einführung von OCL sind Vermont, Washington und Oregon. Die Implementierung des Systems wäre in West Virginia, Wyoming, Kentucky, Utah und Missouri, wo die Netzwerke am schmutzigsten sind, kontraproduktiv.

„Laut der Internationalen Energieagentur wurden 2019 25 % der weltweiten verkehrsbedingten Emissionen durch den Straßengüterverkehr verursacht“, sagte Bozeman. „Unsere Studie unterstreicht, wie wichtig es für Entscheidungsträger ist, alle Systemkomponenten zu beachten, bevor sie sich für eine neue Transporttechnologie entscheiden.“