英国研究机构提出“电动公路”为长途货运脱碳 成本低于氢能

英国研究机构提出“电动公路”为长途货运脱碳，成本低于氢能

长途重型卡车既是化石燃料的主要消耗者，也是二氧化碳排放“大户”。长途货运零碳排的未来应该寄希望于氢能还是电气化？两派支持者长期以来各执一词。

英国可持续道路货运中心（The Centre for Sustainable Road Freight）的发起人、英国皇家工程院院士、剑桥大学工程系教授David Cebon等人近日在该中心的一份白皮书中建议，可沿着英国7500公里的主要公路网建立架空接触网为卡车充电。作者们认为，这项被称为电力道路系统（Electric Road System）的项目能够比氢能更经济地让长途货运部门脱碳，同时还能给遭受新冠疫情冲击的政府增加财政收入。

根据英国商业、能源与工业战略部在2019年发布的题为《1990-2017年英国温室气体排放量最终统计数据》报告，2017年，英国最大的温室气体排放行业是运输部门（27%）。在英国，公路运输在国内货运（以吨公里为单位）中的占比接近80%。2019年7月，英国政府修订《气候变化法案》（2008年），要求到2050年实现温室气体零排放，陆上货运零排放方案因此变得至关重要。尽管城市内用于短途运输的卡车和货车已经实现电动化，但目前锂电子的能量密度仍难解决长途卡车运输的碳排放问题。

上述《白皮书》提出，电力道路系统可分为多种形式，架空接触网是其中最成熟且性价比最高的技术，已有四个示范项目在德国和瑞典公路上运行，意大利也将启动试运行。

接触网供电在铁路行业很常见，架空接触网与车辆上携带的受电弓接触后，为车辆供电。受电弓可以根据需要自动快速接通和断开，全过程始终零尾气排放。

德国版“电力高速公路”示范线运行中。本文图片均来自英国可持续道路货运中心近日发布的《Decarbonising the UK’s Long-Haul Road Freight at Minimum Economic Cost》白皮书

《白皮书》称，这项“英国电力高速公路系统”须在英国的公路网络建设必要基础设施，建议通过四个阶段来实现最终目标。首先，在瑞典、德国和意大利的运行经验教训基础上，启动一个8000万英镑的试点项目，研究英国特有的政策、税收和实施问题。建设全部网络的总成本约为193亿美元，电动高速公路系统预计2030年代末实现。届时，英国公路货运电气化的比例将非常高。

《白皮书》建议“英国电力高速公路系统”先建示范点，后分三步走

作者之一David Cebon认为，未来与城市运输车辆的电池电气化相结合后，这种“电动道路”网络可以几乎消除英国道路货运的碳排放。对车主而言，只需要携带一块约等同于电动汽车大小的电池即可实现公路随充。由于能源成本低，车主对电动受电弓车的投资可以在18个月内收回，项目投资者的投资效益显著，预计可在15年内收回成本。

《白皮书》对长途货运低碳化发展的几种技术路径进行了比较：让车辆本身携带大型电池的确可以实现零废气排放，也有希望成为未来10年内城市配送和垃圾收集的主导车辆，容易尽早广泛部署，但该路线的弊端是大型电池增加了成本和重量，降低了车辆有效载荷能力，充电时间长、不适合长途运输；若采用炙手可热的氢能，绿氢（用可再生电力电解水形成）和蓝氢（天然气裂解制备加碳封存）的低碳效应明显，不过能源转换过程中的能量消耗非常大，且制氢和氢补给基础设施的建设需投入大量资金；生物燃料有清洁优势，但这种小众解决方案意味着不可能广泛部署；合成燃料可替代燃油，不过生产成本比氢能还要高。

《白皮书》认为，电力道路系统能够同时尽可能降低能源消耗和二氧化碳排放，这套系统的基础设施还可以对5G、车联网形成补充。缺点则在于灵活性有限及充电基础设施的前期投资。

西门子公司提出的通过架空接触网实现动态充电的混合动力车辆结构

总体而言，作者们认为，电力驱动所消耗的能量将少于氢燃料驱动。尽管氢气具有更强的灵活性，但电解氢或蒸汽甲烷重整制氢都不是为重型货车提供动力和整体经济提供动力的理想能源，这种途径成本高企，意味着大量的政府补贴。

《白皮书》称，与其他替代能源相比，电动道路系统还有一个主要优势，那就是可以对卡车使用的电力征税：货运系统能源效率的提高将通过电力消费税、道路使用费或其他形式的税收，为政府收入创造大量的财政空间。在合理定价方案的前提下，收入将有可能超过目前对混合动力车征收的燃油税。

公开资料显示，英国可持续道路货运中心获得了英国工程和物理科学研究委员会和工业联盟的资助。该联盟成员包括英国零售巨头John Lewis、Tesco，知名邮递和物流集团DHL，英国物流公司Wincanton，以及Volvo汽车、轮胎生产商Goodyear和Firestone等。

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