Geëlektrificeerde aandrijflijnen voor zware voertuigen kunnen zorgen voor lagere totale eigendomskosten

Voor commerciële middelzware en zware elektrische voertuigen is de invoering van een nieuwe technologie sterk afhankelijk van de kosten ervan in vergelijking met alternatieven. Een nieuw rapport van het National Renewable Energy Laboratory (NREL) probeert de voorwaarden vast te stellen voor wanneer batterij-elektrische of brandstofcel-elektrische commerciële vrachtwagens economische voordelen bieden ten opzichte van traditionele diesel-aangedreven vrachtwagens door een belangrijke statistiek te onderzoeken: de totale eigendomskosten (TCO) .

Jarenlang hebben middelzware en zware vrachtwagens een unieke uitdaging gevormd voor het koolstofarm maken van de transportsector. Ten eerste moeten deze voertuigen bestand zijn tegen aanzienlijk meer jaarlijks gebruik dan een personenauto. Commerciële klasse 8-tractoren kunnen gemiddeld 120.000 mijl per jaar afleggen. Bovendien zijn bedrijfsvoertuigen extreem zwaar, variërend van Klasse 4-bezorgingsvoertuigen van 14.000 pond tot Klasse 8-tractoren die tot 80.000 pond vervoeren. In totaal zijn middelzware en zware vrachtwagens goed voor 26% van het nationale brandstofverbruik – hoewel ze slechts 4% van de totale voertuigpopulatie uitmaken – en de broeikasgasemissies van middelzware en zware vrachtwagens blijven sneller stijgen dan emissies van lichte voertuigen in de Verenigde Staten. Nieuwe elektrische aandrijflijntechnologieën bieden echter een weg naar decarbonisatie voor dit kritieke voertuigsegment.

“Ruimtelijke en temporele analyse van de TCO voor tractoren van klasse 8 en vrachtwagens voor pakketbezorging” vergelijkt zes aandrijflijntechnologieën voor vrachtwagens om hun TCO te kwantificeren en bedrijfsscenario’s te identificeren waarin elke technologie een economisch voordeel kan hebben. De geanalyseerde aandrijflijnen omvatten conventionele diesel, dieselhybride elektrisch, plug-in hybride elektrisch, gecomprimeerd aardgas, elektrisch brandstofcel en batterij volledig elektrisch.

“Ons doel was om een ​​kwantitatieve vergelijking te maken van verschillende aandrijflijnen om de mogelijke implicaties voor de levensduur van elke technologie te benadrukken”, zegt Chad Hunter, hoofdauteur van het rapport en voormalig NREL-onderzoeker. “Uit deze analyse bleek dat batterij-elektrische en waterstof-elektrische aandrijflijnen al in 2025 een concurrerende TCO kunnen hebben, zelfs voor voertuigen van klasse 8, die notoir moeilijk te decarboniseren zijn.”

Deze TCO-studie kwantificeert indirecte kosten, bijvoorbeeld de kosten van verloren laadvermogen als gevolg van een zwaardere aandrijflijn of de kosten van verblijfstijd die worden besteed aan het tanken of opladen, samen met de directe kosten voor het kopen, onderhouden, tanken of opladen en het besturen van een voertuig . Het begrijpen van deze indirecte kosten is van cruciaal belang om de volledige economische implicaties van een verschuiving naar emissievrij vervoer te begrijpen.

Introductie van T3CO: een geïntegreerde, flexibele TCO-modelleringsaanpak

Het onderzoek maakte gebruik van NREL’s Total Cost of Ownership (T3CO) -modelleringsraamwerk voor transporttechnologie, dat een genuanceerde beoordeling van de volledige levenscycluskosten van geavanceerde bedrijfsvoertuigen mogelijk maakt. T3CO combineert de kracht van twee bestaande NREL-tools, de Future Automotive Systems Technology Simulator (FASTSim) en het Scenario Evaluation and Regionalization Analysis (SERA) -model, om rekening te houden met de uiteenlopende prestatie- en economische vereisten voor middelzware en zware voertuigen.

“Total cost of ownership is een van de meest kritische maatstaven voor massale acceptatie van elektrische bedrijfsvoertuigen”, zegt Alex Schroeder, manager van de Advanced Vehicles and Charging Infrastructure-groep van NREL. “We erkennen dat de technologieën en activiteiten van bedrijfsvoertuigen zullen blijven evolueren en hebben doelbewust getracht om T3CO flexibel, uitbreidbaar, geïntegreerd en open te maken. Veel input van belanghebbenden heeft de ontwikkeling ervan mede mogelijk gemaakt, en we zijn verheugd om te zien dat het evolueert en groeit door voortdurende partnerschappen.”

T3CO biedt een end-to-end, geïntegreerde aanpak voor het evalueren van alle kosten en het mogelijk maken van consistente vergelijkingen tussen technologieën en beroepen.

Een toekomst voor het koolstofvrij maken van zware voertuigen

Met behulp van het nieuwe T3CO-model hebben NREL-onderzoekers alle directe en indirecte kosten voor elke aandrijflijntechnologie beoordeeld voor drie verschillende vrachtwagentoepassingen: Klasse 8 voor langeafstandsvluchten (500-750-mijlsbereik), Klasse 8 voor korte afstanden (300-mijlsbereik), en Klasse 4 pakketbezorging (120 mijl bereik). Om de analyse te bevorderen, vergeleken onderzoekers de aandrijflijnen voor meerdere tijdframes om te illustreren hoe prijsverlagingen van batterijen en waterstof de sleutel zijn tot het versnellen van de elektrificatie van middelzware en zware voertuigen.

“Ons onderzoek geeft aan dat kostenbeheer bij het tanken en opladen een belangrijk aandachtspunt moet zijn voor toekomstig onderzoek en ontwikkeling,” zei Hunter. “Elektriciteits- en waterstofbrandstofprijzen zijn centrale factoren voor de TCO van de batterij- en brandstofcel-elektrische vrachtwagens die in dit rapport worden geëvalueerd.”

Bij NREL zal het onderzoeksplatform Advanced Research on Integrated Energy Systems (ARIES) R&D ondersteunen om deze technologische vooruitgang en kostenbesparingen te realiseren.

“Een van de belangrijke resultaten van deze studie is dat het ons helpt om toekomstige onderzoeksprioriteiten aan te scherpen,” zei Schroeder. “Het ARIES-platform dat bij NREL wordt opgericht, is uitdrukkelijk ontworpen om kosteneffectief opladen op megawattschaal en waterstof met hoge doorvoer mogelijk te maken.”