缩小卡车运输差距 ： 能源部研发组合的优先事项

缩小卡车运输差距：优先事项能源部的RD&D组合 和中共和爱德华统治者|2023年6月 将重型卡车过渡到净零排放是一项重要但艰巨的挑战。需要扩大研发支持，以实现性价比平价的排放目标。 KEYTKEAWAYS 中型和重型卡车(MHDT)占运输部门30%的 CO2和超过30%的共污染物。 开发与柴油相同价格和行驶性能的零排放卡车卡车将带来显著的气候和健康益处。 降低电池和氢燃料电池的总拥有成本(TCO) MHDT与柴油MHDT的TCO持平或低于柴油MHDT的TCO仍然是最大的对收养的挑战。 这些选项的当前TCO是柴油的两到三倍。 国会至少应该为DOE的卡车运输计划提供双倍的资金，以关闭技术， MHDT的经济和实施差距，以降低成本、扩大范围和提高耐久性，同时减少关键矿物。 此外，DOE应该改变其资金组合，以包括更广泛的用例，更加强调HDT(与MDT和轻型车辆相比)，并降低 构成BEV和FCEV卡车拖拉机成本相当大一部分的部件。 DOE还应缩小驱动器和占空比的数据差距，以建立准确的基线，基准推进系统，为设计决策提供可靠的输入，并评估 向性价比平价迈进。 DOE和DOT应开发一个通用的车辆分类系统，其指标为评估排放和能源利用效率。 itif.org CONTENTS 钥匙外卖………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………1 引言……………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………3 排放量Reduction机会………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………4 Carbon二氧化物4 共同污染物5 解决方案选项7 能源来源……………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………7 动力总成……………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………7 A解决方案组合……………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………8 Fundamental挑战:能源and重量分析法密度9 跨栏and创新潜力12 Costs12 PurchaseCostsofHDT12 燃料费用13 Other费用13 加油车站and基础设施15 Batteryand燃料单元格化学……………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………17 溢出潜力……………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………18 Funding18 Appendix5:TotalCostof所有权:电池-电动Long-HaulHDTand燃料单元格氢气 Long-HaulHDT 建议……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… 25 ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………18 Appendix6:DataGaps27 Appendix1:图表ofHDT分部门的GHG排放……………………………………………………………………………… ……Da…ta…G…ap…#…1:…T…ota…l…Co…st…of…所…有…权………………………………………………………………………………………………………………………………………2…7…………………… ……Da…ta…G…ap…#…2:…L。ack20ofData上HDT'驱动器Cycleand职责周期28 AppDeantadiGxa2p:#230:0不2V同IU车S,辆19分97类V系IU统S,Danesdc1ri9be92不T同IU数S比据较集(…选…定…S…ta…tis2ti8cs)21 AppDeantadiGxa3p:#O4ve:rMviieswsinogfDVOMET的数据Su-pe平rT均ru值ckV程M序TI…sN…o…ta…好…-…够…了…公……制231 A尾p注pen…d…ix…4:…D…ep…art…m…en…tO…f…交…通…运…输…F…HW…A…的……13…级…车…辆……分…类…系…统………2…4………………………………………… ……………………………………………………………………34 INTRODUCTION 减少卡车排放是一项全球性挑战。1实现低碳创新的价格- 与柴油卡车的性能平价(P3)是广泛采用低碳选择的关键。 中型和重型卡车(MHDT)占公路运输的30% 尽管排放量仅占车辆的5%。2它们还排放了32%的氮氧化物(NOx)和某些城市10-30%的颗粒物排放量领域。3最后，全球经济将继续增长，货运量将由重型卡车（HDT）有望增长。 用于HDT脱碳的联邦研究、开发和示范(RD&D)投资 相对于他们的温室气体(GHG)排放量不成比例地低。此外，对HDT的投资主要集中在电池电动动力总成上，这限制了氢燃料电池技术的实验经验，可以提供更多的灵活性和 更高的能源密度。联邦研发战略需要多元化的投资组合。此外，降低成本的投资往往集中在电池上，而不是其他电子元件上 如热管理、车载充电器和电子配件，包括 动力总成成本的显著部分。4要有效地解决这些问题，需要显着投资超过目前水平。 解决排放足迹的方法包括能源变化(例如，电力、 燃料电池、天然气、生物燃料)，提高动力总成性能、空气动力学、效率和减轻体重。5但是只有使用电池，燃料电池或生物燃料的第一批能源才能获得接近净零。并行地，扩大电动汽车(EV)和燃料电池电动汽车的能力 车辆(FCEV)技术正在扩展可用的选项。然而，关键之间的契合性能属性和最终用户需求因车辆类别而异，因此没有一种解决方案所有HDT用户和车辆类别。主要挑战包括扩大车辆运营 范围，降低成本，并满足多辆车的广泛客户需求类别。 中型卡车（MDT）和HDT的RD＆D落后于乘用车。 即使是现在，大多数对公路运输的关注和研发投资都转移到了轻型部门。因此，国会需要在 部门。此外，能源部（DOE）应采用更多样化的投资组合为这些其他组件的创新开辟更多机会，并增强 对其他运输子行业的溢出潜力，如乘用车、航空和海事。 本报告探讨了HDT减排机会，替代燃料和动力总成选项、障碍和创新投资的理由。它还探讨了如何解决复杂的挑战和降低成本可能会加速技术溢出到其他车辆类。 排放减少机会 解决HDT的排放足迹是减少碳等温室气体的机会 二氧化（CO2）和其他共污染物，包括NO和颗粒物。追x求共污染物 reductionsispartoftheoverallopportunitytoreducelong-termhealthimpacts.Thefollowing 部分研究了减少共污染物和CO的潜力2排放。 二氧化碳 从2009年到2019年，CO2MHDT的平均排放量为4.4亿吨CO2 每年当量排放量(MMTCO2e/年)在美国，到年底增长16% 在此期间，即使公路运输总排放量略有下降。62019年，GHG 该分部门的排放量占全国总量的近30％，高于25％ 2009年的百分比。7美国的MHDT排放量占全球排放量的四分之一，总计1,770MMTCO2Procedures.8 7级和8级HDT(按车辆总重额定值(GVWR)计超过26,000磅)占MHDT分部门温室气体排放量的大部分，燃料份额不成比例消耗量和CO2相对于车辆行驶里程(VMT)的排放量，如图1.9HDTs占CO的较大比例2重组的排放量，其次是MDT 和公共汽车。柴油是HDT中使用的主要能源。 图1：VMT、CO₂按公路运输分部门分列的排放量和能源消耗10 7% 3% 1% 23% 22% 6% 6% 1% 1% 重型车辆 中型车辆 90% Buses 轻型和摩托车 69% 70% 车辆行驶里程 CO₂排放量 能源消耗 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% MHDT子部门的几乎所有温室气体排放量（98％）来自CO2，与甲烷和一氧化二氮的余量总计另外10MMTCO2E在2019年。间接电力排放额外贡献4.9MMTCO2E用于运输。 与轻型车辆(LDV)相比，MDT和HDT的燃油效率增益这是最小的-车队平均徘徊在每加仑六英里(mpg)多一点 组合卡车（例如半卡车）。对于单辆卡车，车队平均为7.5mpg2019.11尽管最先进的semitraks可以达到8到10mpg，但这些效率改善并未影响总体水平的温室气体减排。12 提高HDT效率的联邦研发计划在2010年代获得了关注；美国能源部 SuperTruckI（2010-2016）和SuperTruckII（2017-2021）计划专注于改善货运和热效率。能源部的SuperTruckIII计划于2021年启动，是第一个 一个专注于电气化。Table6inAppendix3总结了DOE的SuperTruck计划目标、投资金额、结果和成就。SuperTruckI将燃油经济性提高到 近10英里和SuperTruckII的目标是13英里，但考虑到采用率，2022年年度能源展望（AEO）预测，平均燃油经济性将低于 到2050年8英里/加仑。 根据目前的预测，燃料消耗（能源使用）和排放将减少 2030年之后。尽管燃油经济性有所改善(2021年至2050年增长25%)，但燃油由于增加，消费量和排放量预计只会下降13% 预计在VMT。尽管这些预测显示电力和能源使用增加 氢，预计到2050年，它们将仅占货运卡车燃料组合的0.1%。 共同污染物 除了CO2,几种共污染物与内部燃料燃烧有关 内燃机(ICE)包括NOx，碳氢化合物(也称为挥发性有机物化合物或VOC），一氧化碳和包括炭黑在内的颗粒物。连续的排放标准降低了NOx和非甲烷碳氢化合物排放 自1988年以来，HDT增长了95％。13为满足排放标准，几种先进的后置发动机已经设计和实施了排放处理系统，包括三效催化 变流器，贫油NOx捕集器，选择性催化还原，和柴油颗粒过滤器。14 在MHDT类别中，长途卡车几乎占温室气体的一半，否x,and 微粒排放量，尽管只有9%的MHDT车辆在路上，因为 显示在图2.同样值得注意的是，最重的类别依赖柴油的份额很小 （<5%）的压缩天然气发动机。 图2：MHDT车队份额与排放份额15 职业 12% 13% Buses 高清皮卡/货车区域拖运拖拉机长途拖拉机 48% 47% 5% 9% 舰队 GHG NOx 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 这些共污染物的排放在车辆性能期间会有所不同。道路研究表明 NOx在低速（25mph以下）时，排放量比认证限制高五倍 在中速（25-50英里/小时）时高出2.7倍。16因为HDT花费了大约43%的在较低的速度下行驶时间，这可能会导致不成比例的NOx排放。 无论发动机是冷的还是预热的，启动/停止的频率，燃料的类