用丙烷的MD-HD车辆脱碳

介绍

由于新冠肺炎大流行的蔓延，所有能源部门向脱碳过渡的争论达到了顶峰。虽然人们通常认为，这些部门的全面电气化将导致它们的全面脱碳，但很少考虑目前如何发电、存储、传输和消费。在不久的将来，100%可再生能源发电的理想方案被广泛接受，并被认为是全面电气化的促进因素，因此，全面脱碳，但没有明确的实现路径。关于这个话题的争论不断，其中一个普遍的观点是，可再生能源基础设施，如风力涡轮机和太阳能电池板，最终将使用几个此类可再生能源设施生产的可再生能源来制造。在此期间，通过增加我们对化石能源的依赖(一种无处不在且经济可行的资源)，侵略性的可再生能源渗透装置很有可能带来碳排放增加的惩罚。这类似于杰文斯悖论和能量反弹效应。一旦我们提供足够的可再生能源设施，我们对化石能源的依赖就会逐渐减少，同时推动向可再生能源和可再生燃料(包括电动燃料)的转变。然而，我们离这一情景还差几十年。

因此，本文的目的是将丙烷定位为加速中型和重型运输部门和其他几个能源部门脱碳的解决方案。

为了加强这一前提，在中等额定（6-7类）电动车辆和丙烷燃料的车辆之间进行了等效二氧化碳（CO2EQ）排放的粗碱性生命周期分析。这里的意图是评估两辆车之间的CO2EQ排放中的美国水平差异，并使用丙烷及其共混物提供脱碳的交替假设。

假设

提出了生命周期分析的几个定性和定量假设。假设两辆车的车身、车门、底盘、轮胎、换胎、车轮、换胎、总装、内外、铅酸电池的CO2eq排放量相似，可以忽略不计。电动汽车比内燃机汽车重(主要是由于电池质量)，因此可能需要额外的材料“填充物”，但由此导致的排放增量被认为是微不足道的。此外，锂离子电池的第二寿命没有被假定，也就是说，在其运输应用的寿命结束后，它在公用事业规模的电网应用中的使用。此外，由于锂离子电池仍然是一个活跃的研究课题，因此没有对锂离子电池组件的回收给予奖励。同样，假设两辆车在报废时的二氧化碳当量排放量相似，因此两者之间的差异可以忽略不计(尽管电动汽车比传统汽车更重)。最后,生成电状态被认为是用于充电的电动车,即使从邻国进口电力(有时是美国以外的国家)在几个州即净碳排放强度可以计算基于排放归因于发电或电力消耗。还假定中型车辆只在其所属的州充电，或在大部分时间运行。需要重申的是，本分析的目的是评估中型丙烷汽车和电动汽车在全寿命周期内的二氧化碳当量排放量差异，而不是准确量化它们的个人碳足迹。

美国电网状况

所有五十美金美国和华盛顿州的发电的国家级能源组合使用煤炭，天然气，石油，生物质等，核，地热，太阳能光伏（PV），风和水电。它非常清楚美国美国，美国可再生能源渗透率在美国启用100％可再生能源电网所需的努力规模。

模拟场景

在本研究中模拟了五种情况。应注意，DME和可再生DME在其物理性质方面类似于丙烷。由于其高十六烷值等级和低烟灰形成趋势，DME已经长期被认为是中型和重型运输部门的柴油燃料。可再生DME可以与常规或可再生丙烷混合，进一步降低混合燃料的碳足迹。在这项研究中，假设了20至80％（按质量）可再生DME丙烷（或可再生丙烷）混合（注意：丙烷教育和研究委员会正在与Oberon Fuels合作，研究这种燃料混合对ICEV性能的影响beplay官方下载苹果排放量）。

此外，即使在脱碳电网场景（Case V）下，可再生燃料和车辆部件生产碳强度也与状态 - QUO相同。由于清洁发电，可再生燃料和组分生产碳强度的碳强度将低得多。预测是当前分析的范围。此外，丙烷车辆燃料经济经济经济被认为是甚至对于案例V的地位相同。实际上，由于未来20至30年的丙烷发动机技术的演变，燃油经济性将显着提高。

从油井到车轮的“燃料”碳强度

如前所述，采用碳粉碳方法计算特定仔地区中的每个状态的丙烷的良好轮廓碳强度。自从五十五个国家和地区分为五个不同的帕德地区以来，获得了五种不同的丙烷值。丙烷碳强度的差异主要是从天然气加工获得的丙烷的百分比和从炼油中获得的百分比产生，这改变了每个拼图区域。基于国家平均能量混合的发电，假设充电损失10％，获得用于对EV充电的电力的碳强度。为了验证电网的碳强度，考虑加利福尼亚州的状态，其中当前分析提供87.5 GCO2EQ / MJ消耗电力的碳强度。该值包括10％的充电损失，因此实际的电网碳强度为78.75 GCO2EQ / MJ，包括电传输损耗。今年早些时候，碳水化合物公布了82.92 GCO2EQ / MJ的碳强度值，用于用于充电EVS3的平均电网。该值比当前分析所推断的值高5％。因此，该分析可能确实低估了EVS的碳足迹。尽管如此，在该分析中考虑了对电网碳强度的进一步校正。

然而，由于EV动力总成效率远远优于内燃机车辆（〜35-40），所以通过本身的整个碳强度的整个碳占碳覆盖物的整个碳足迹的整个碳足迹（> 70％> 70％）（〜35-40percent efficient) i.e. converting electrical energy to mechanical work is more efficient as compared to converting fuel chemical or internal energy to mechanical work due to higher second-law of thermodynamic irreversibility and energy losses. Hence, the powertrain efficiency should be considered for a rational comparison of carbon footprint between the two vehicles, the results of which are discussed in the next section.

一些关键观察：

• 目前，丙烷燃料的介质和重型车辆在38 U.S.状态和地区提供了较低的碳足迹溶液，与使用电网充电的中型和重型EVS相比。
• 目前，可再生丙烷燃料车辆在与使用电网充电的中值EV相比，除佛蒙特相比，除了佛蒙特，还提供了较低的碳足迹解决方案。
• 目前，丙烷和可再生DME的燃料混合的车辆（50％-20％质量％）可以在与使用电网充电的中值EV相比，除佛蒙特相比，除佛蒙特相比，每种状态都可以实现较低的碳足迹解决方案。
• 目前，与使用电网充电的中值EVS相比，具有可再生丙烷和可再生丙烷和可再生DME的燃料混合（80％-20％）的燃料混合物（80％-20％）可以在所有50个状态下进行较低的碳足迹溶液。
• 最后，即使在脱碳网格的理想场景中，碳强度降低95％，含有零碳能源（61 kgco2eq / kWh）制造的锂离子电池也持续为一百万英里（5,000个循环），车辆加油与中班EVS相比，可再生丙烷和可再生DME的混合在所有50个州都能在所有50个州都能实现较低的碳足迹解决方案。

这里指出的是，目前的可再生燃料供应不符合燃料需求。However, the Western Propane Gas Association is targeting a 100 percent replacement of conventional propane with renewable propane by the year 2030 in California, while the entire U.S. propane industry is targeting at least a 50 percent replacement of conventional propane with renewable propane by 2050. In addition, investments into renewable diesel facilities by companies such as Marathon Petroleum and Phillips 66 should help address the fuel supply issue as renewable propane is a byproduct of renewable diesel and sustainable aviation fuel (~5-10 percent of off-gas is renewable propane).

此外，碳捕获技术和挖掘来自发电厂（加工工业设施和海洋部门）的碳捕获技术和捕获CO2的最新进展也非常令人鼓舞。

要阅读完整的研究，结论和建议，请下载下面的完整报告。与LinkedIn上的Vishwanathan博士联系，以获得丙烷研究的最新更新。

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