การลดลงอย่างรวดเร็วของค่าใช้จ่ายของแบตเตอรี่รถบรรทุกและเซลล์เชื้อเพลิงจะทำให้การใช้พลังงานไฟฟ้าเป็นไปไม่ได้

เชิงนามธรรม

การขนส่งสินค้าถนนคาร์บอนต่ำเป็นกุญแจสำคัญในการบรรเทาภาวะโลกร้อน อย่างไรก็ตามการใช้พลังงานไฟฟ้าหนักของยานพาหนะต้องเผชิญกับความท้าทายที่สำคัญเนื่องจากความต้องการทางเทคนิคสูงและความสามารถในการแข่งขันด้านต้นทุน ข้อมูลต้นทุนรถบรรทุกในอนาคตยังคงหายากและไม่แน่นอนทำให้การประเมินเทคโนโลยีเป็นศูนย์ (ZET) เป็นศูนย์ ผ่านการประเมินเมตาดาต้าของแหล่งข้อมูลหลักกว่า 200 แหล่งการศึกษานี้ระบุแนวโน้มต้นทุนที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดสำหรับการกำหนดราคาส่วนประกอบ ZET ผลการวิจัยพบว่าค่าใช้จ่ายลดลงเร็วกว่าที่คาดไว้ด้วยค่าใช้จ่ายระบบแบตเตอรี่อาจลดลง 64% เป็น 75% ถึง 150 ยูโรต่อกิโลวัตต์ ในขณะที่ระบบเซลล์เชื้อเพลิงอาจเห็นการลดลงที่มากขึ้น แต่ก็ไม่น่าจะถึง€ 100 ต่อ kWh ก่อนต้นปี 2040 การลดต้นทุนอย่างรวดเร็วนี้สนับสนุนการคาดการณ์ในแง่ดีสำหรับการยอมรับตลาดของ ZET และมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญสำหรับระบบพลังงานและการขนส่งในอนาคต

หลัก

จากการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจำนวนมากจากยานพาหนะหนัก (HDVs) การใช้พลังงานไฟฟ้าอย่างรวดเร็วของการขนส่งสินค้าบนถนนที่ใช้งานหนักเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการ จำกัด ภาวะโลกร้อนภายใต้ข้อตกลงสภาพภูมิอากาศของปารีส สหภาพยุโรปสหรัฐอเมริกาและจีนได้กำหนดเป้าหมายการปล่อยก๊าซเรือนกระจกอย่างต่อเนื่องสำหรับรถบรรทุกดีเซลที่ใช้งานหนักซึ่งจำเป็นต้องมีการปรับใช้อย่างรวดเร็วของรถบรรทุกที่ปล่อยออกมาเป็นศูนย์ซึ่งความต้องการและความสามารถในการจ่ายของผู้ประกอบการเป็นปัจจัยสำคัญ อย่างไรก็ตามค่าใช้จ่ายในการซื้อสูงเป็นอุปสรรคต่อการยอมรับอย่างรวดเร็วของรถบรรทุกที่ปล่อยมลพิษ การใช้พลังงานไฟฟ้าของยานพาหนะเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ต้องเผชิญกับความท้าทายที่สำคัญเนื่องจากความซับซ้อนทางเทคนิคและความสามารถในการแข่งขันด้านต้นทุน ข้อมูลที่ถูกต้องและครอบคลุมเกี่ยวกับค่าใช้จ่ายในการซื้อรถบรรทุกที่ปล่อยมลพิษเป็นศูนย์มีความสำคัญสำหรับการประเมินเทคโนโลยีนี้ กระนั้นข้อมูลต้นทุนส่วนประกอบสำหรับรถบรรทุกที่ปล่อยออกมาเป็นศูนย์ยังคงหายากและไม่แน่นอน การศึกษาครั้งนี้ทำให้เกิดคำถาม: วิถีค่าใช้จ่ายในอนาคตที่เป็นไปได้มากที่สุดสำหรับส่วนประกอบรถบรรทุกกลางศูนย์กลางภายในปี 2593 กระดาษวิเคราะห์ค่าใช้จ่ายที่คาดการณ์ไว้สำหรับส่วนประกอบแบตเตอรี่ไฟฟ้าแบตเตอรี่ (BETS) และ/หรือ Fuel Cell Truck (FCET) ห้ารายการ การเจาะตลาดอย่างรวดเร็วของรถบรรทุกที่ปล่อยมลพิษเป็นศูนย์สามารถทำได้อย่างรวดเร็วด้วยต้นทุนการพัฒนาที่จำเป็น ในฐานะที่เป็นเทคโนโลยีชั้นนำรถบรรทุกไฟฟ้าแบตเตอรี่แสดงให้เห็นถึงโอกาสที่ดีขึ้นและความคุ้มค่าด้านต้นทุนทันทีรองรับมุมมองในแง่ดีเกี่ยวกับการขนส่งทางถนน

การพยากรณ์อภิมาโดยใช้การวิเคราะห์การถดถอย

การศึกษาครั้งนี้ระบุวรรณกรรมที่เกี่ยวข้องผ่านการค้นหาฐานข้อมูล Scopus และ Google Scholar จัดหมวดหมู่แหล่งที่มาเป็นสามประเภท: ใกล้ตลาด (การคาดการณ์ของตลาดและการประกาศอุตสาหกรรมจากนักวิเคราะห์ที่มีชื่อเสียงและ บริษัท ที่ปรึกษา) วิทยาศาสตร์ (เอกสารที่ผ่านการตรวจสอบโดยเพื่อน) ค่าต้นทุนทั้งหมดได้มาตรฐานตามราคาการจัดซื้อ OEM ระดับระบบสำหรับส่วนประกอบรถบรรทุกที่ปล่อยมลพิษเป็นศูนย์

ระบบแบตเตอรี่ลดลงอย่างรวดเร็วและค่าใช้จ่ายระบบเซลล์เชื้อเพลิง

รูปที่ 1 ระบุว่าต้นทุนระบบแบตเตอรี่อาจลดลง 64% เป็น 75% ก่อนปี 2050 โดยลดลงอย่างรวดเร็วและยั่งยืนต่อปี เมื่อเทียบกับคนอื่น ๆ การประมาณการใกล้ตลาดแสดงให้เห็นถึงการมองโลกในแง่ดีมากขึ้นแสดงให้เห็นถึงความแปรปรวนที่เล็กลงและมีเสถียรภาพมากขึ้น แนวโน้มนี้สะท้อนให้เห็นในการคาดการณ์ต้นทุนที่คาดการณ์ไว้: แบบจำลองทางวิทยาศาสตร์และอื่น ๆ ใช้วิธีการอนุรักษ์นิยมมากขึ้น สำหรับปี 2020,2030 และ 2050 การคาดการณ์ต้นทุนโครงการใกล้ตลาด (สีน้ำเงิน) ที่ 275 ยูโร 140 และ€ 70 ต่อ kWh ตามลำดับ; การประมาณการทางวิทยาศาสตร์ (สีเขียว) อยู่ที่€ 310, € 180 และ€ 100 ต่อ kWh; ในขณะที่คนอื่น ๆ (สีม่วง) คาดการณ์ค่าใช้จ่าย€ 200 และ€ 115 ต่อ kWh ในปี 2030 และ 2050 ตามลำดับ

รูปที่ 1. การพยากรณ์ค่าใช้จ่ายของระบบแบตเตอรี่รถบรรทุกที่ปล่อยออกมาเป็นศูนย์

ดังที่แสดงในรูปที่ 2 ค่าใช้จ่ายของระบบเซลล์เชื้อเพลิงคาดว่าจะลดลง 65% ถึง 85% ในปี 2050 สถานการณ์ใกล้ตลาด (สีน้ำเงิน) ประมาณประมาณ€ 540 ต่อกิโลวัตต์ในปี 2020 ลดลงต่ำกว่าระดับ€ 100) ปลายปี 2030 ในที่สุดก็ตั้งรกรากที่ประมาณ 80 ยูโรต่อกิโลวัตต์ภายในปี 2593 สถานการณ์อื่น ๆ (สีม่วง) อยู่ระหว่างการประมาณการใกล้ตลาดและการประมาณการทางวิทยาศาสตร์ไม่สามารถไปถึงระดับ€ 100 ต่อกิโลวัตต์

รูปที่ 2. การพยากรณ์ต้นทุนสำหรับระบบเซลล์เชื้อเพลิง Zet ที่ใช้งานหนัก

ภาพรวมค่าใช้จ่ายสำหรับห้าส่วนประกอบ ZET หลัก ๆ

ตารางที่ 1 แสดงต้นทุนส่วนประกอบของรถบรรทุกที่ปล่อยออกมาเป็นศูนย์ ศักยภาพในการลดต้นทุนสำหรับส่วนประกอบที่อยู่ติดกันนั้นค่อนข้าง จำกัด ค่าใช้จ่ายของมอเตอร์ไฟฟ้าคาดว่าจะลดลงจากประมาณ€ 42 ต่อกิโลวัตต์ในปี 2020 เป็น€ 30 ต่อกิโลวัตต์ภายในปี 2593 สำหรับถังเก็บไฮโดรเจนการลดต้นทุนในช่วงปี 2563-2553 ประมาณ 2.6% -2.9% ค่าใช้จ่ายระบบที่มั่นคงสำหรับส่วนประกอบ PE&HV ยังคงอยู่ที่ประมาณ€ 50 ต่อกิโลวัตต์ ตารางที่ 1: ค่าใช้จ่ายส่วนประกอบระดับระบบของห้าส่วนประกอบศูนย์พลังงานที่สำคัญใน€ 2020

ความคาดหวังค่าใช้จ่ายที่แตกต่างกันสำหรับแบตเตอรี่และเซลล์เชื้อเพลิง

จากการพยากรณ์เมตาดาต้าพบว่าต้นทุนแบตเตอรี่และเชื้อเพลิงเซลล์คาดว่าจะลดลงอย่างรวดเร็ว การวิเคราะห์เปรียบเทียบที่เปิดเผยในการศึกษาครั้งนี้เน้นการมีปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างการคาดการณ์ทางวิทยาศาสตร์และความเป็นจริงของตลาดที่แท้จริงสำหรับเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่ในช่วงวุฒิภาวะเชิงพาณิชย์ที่หลากหลาย การวิเคราะห์การคาดการณ์ต้นทุนแบตเตอรี่บ่งชี้ว่ามีความเสถียรในตลาดใกล้กรอบเวลาที่แตกต่างกันในขณะที่การประมาณการต้นทุนทางวิทยาศาสตร์ที่เผยแพร่ระหว่างปี 2010 และ 2023 ต้องเผชิญกับการแก้ไขที่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ระบบเซลล์เชื้อเพลิงแสดงให้เห็นถึงแนวโน้มผกผัน เมื่อเปรียบเทียบกับการคาดการณ์ใกล้ตลาดแบบจำลองทางวิทยาศาสตร์แสดงความมั่นคงมากขึ้นและมุมมองที่มองโลกในแง่ดีมากขึ้นอย่างต่อเนื่อง ความแตกต่างอาจเกิดจากความแตกต่างของวุฒิภาวะทางเทคโนโลยีและความไม่แน่นอนเกี่ยวกับวิถีการพัฒนาในอนาคตของเทคโนโลยีทั้งสองนี้

ปริมาณที่ต้องการอัตราการเรียนรู้และค่าใช้จ่ายในการพัฒนา

การศึกษาครั้งนี้เปรียบเทียบการประมาณการต้นทุนกับการขยายตลาดที่มีศักยภาพของรถบรรทุก S-Type Zero-Emission ในอเมริกาเหนือยุโรปและจีนซึ่งคาดการณ์ผลรวมการผลิตประจำปีระหว่าง 2.5 ล้านถึง 3 ล้านหน่วย ผลการถดถอยบ่งชี้ว่าการบรรลุต้นทุนระบบแบตเตอรี่ประมาณ€ 150 ต่อ kWh ภายในปี 2571 (ใกล้ตลาด) ถึง 2032 (วิทยาศาสตร์) จะต้องมีการผลิตสะสมระหว่าง 1,300 GWh (ใกล้ตลาด) และ 5,200 GWh (วิทยาศาสตร์) ซึ่งสอดคล้องกับอัตราการเรียนรู้ประมาณ 16% (วิทยาศาสตร์) ถึง 19% (ใกล้ตลาด) เพื่อให้ได้การผลิตกระแสไฟฟ้าต่ำกว่า€ 100 ต่อ kWh ภายในปี 2039 (ใกล้ตลาด) ถึง 2049 (วิทยาศาสตร์), 11,000 GWh (ใกล้ตลาด) หรือแม้กระทั่ง 68,000 GWh (วิทยาศาสตร์) ของการผลิตไฟฟ้าจะต้องใช้ ด้วยส่วนแบ่งการตลาดที่สำคัญของรถบรรทุกไฟฟ้าที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่สถานการณ์เดิมน่าจะเป็นไปได้ในช่วงปลายปี 2030 สำหรับระบบเซลล์เชื้อเพลิงที่กำหนดเป้าหมาย€ 150 ต่อ kW ภายในปี 2570 (วิทยาศาสตร์) ถึง 2035 (ใกล้ตลาด) การผลิตสะสมจะต้องอยู่ในช่วงตั้งแต่ 135,000 หน่วย (วิทยาศาสตร์) ถึง 1.4 ล้านหน่วย (ใกล้ตลาด) อัตราการรับเลี้ยงบุตรบุญธรรมที่สอดคล้องกันคาดว่าจะอยู่ในช่วง 14% (ระยะทางวิทยาศาสตร์) ถึง 26% (ใกล้เฟสตลาด) ด้วยการยอมรับอย่างกว้างขวางของรุ่นรถบรรทุกน้ำมันเชื้อเพลิงในช่วงปลายทศวรรษที่ 1920 สถานการณ์หลังอาจกลายเป็นไปได้ ราคาต่ำกว่า€ 100 ต่อกิโลวัตต์สามารถทำได้ระหว่างปี 2040 (ระยะทางวิทยาศาสตร์) และ 2045 (ใกล้กับระยะตลาด) โดยมีความต้องการสะสมที่คาดว่าจะผันผวนระหว่าง 2.3 ล้านหน่วย (ระยะทางวิทยาศาสตร์) และ 6.8 ล้านหน่วย (ใกล้ตลาด)

การอภิปราย

การศึกษาครั้งนี้เปรียบเทียบผลการวิจัยกับการประมาณการเป้าหมายหรือค่าใช้จ่ายขั้นต่ำเพื่อหลีกเลี่ยงการคาดการณ์แบบอนุรักษ์นิยมมากเกินไป หลังจากการปรับค่าใช้จ่ายระบบแบตเตอรี่ใหม่ราคาโดยประมาณจะอยู่ที่ประมาณ€ 90 ต่อ kWh ภายในปี 2573 และ 70 ยูโรต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงภายในปี 2593 โดยสอดคล้องกับเป้าหมายที่คาดการณ์ไว้โดยกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาและโครงการไฮโดรเจน SRIA48 ของยุโรป วิธีการทำนายอภิมานที่เน้นต้นทุนเป็นศูนย์กลางอาจมองข้ามการพึ่งพาสถานการณ์และความจำเพาะทางเทคนิค/แนวโน้ม สถานการณ์หลักและสมมติฐานมีผลต่อปริมาณการผลิตซึ่งส่งผลกระทบต่อวิวัฒนาการต้นทุนส่วนประกอบ การวิเคราะห์การถดถอยเพิ่มเติมบ่งชี้ว่าสถานการณ์ต้นทุนในแง่ดีแสดงให้เห็นถึงความคุ้มค่าที่เพิ่มขึ้นสำหรับแบตเตอรี่และเซลล์เชื้อเพลิง ปัจจัยสำคัญเช่นการออกแบบทางเทคนิคและการเลือกวัสดุส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญทั้งต้นทุนและประสิทธิภาพ ความไม่แน่นอนของส่วนประกอบและช่องว่างของข้อมูลเป็นอุปสรรคต่อการประเมินเทคโนโลยีเชิงเศรษฐศาสตร์ที่ครอบคลุมของเทคโนโลยีส่วนบุคคลตั้งแต่ปี 2563-2553 ในขณะที่ค่าใช้จ่ายของแบตเตอรี่และเชื้อเพลิงเซลล์คาดว่าจะลดลงด้วยประสิทธิภาพทางเทคนิคที่ดีขึ้นความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับส่วนประกอบใหม่และแนวโน้มที่เกิดขึ้นใหม่ ปัจจุบันรถบรรทุกไฟฟ้าแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการแข่งขันด้านต้นทุนเมื่อเทียบกับรถบรรทุกดีเซล อย่างไรก็ตามเนื่องจากราคาไฮโดรเจนสีเขียวที่อาจสูงขึ้นรถบรรทุกเซลล์เชื้อเพลิงอาจต้องดิ้นรนเพื่อให้บรรลุความเท่าเทียมกันของต้นทุนการเป็นเจ้าของตลอดปี 2030 อัตราส่วนต้นทุนการซื้อสำหรับรถบรรทุกที่ปล่อยออกมาเป็นศูนย์เพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับรถบรรทุกดีเซลปัจจุบัน นอกเหนือจากปัจจัยทางเศรษฐกิจความสามารถทางเทคโนโลยียังมีผลต่อการตัดสินใจซื้อรถบรรทุก ยานพาหนะไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาเป็นศูนย์ได้ประสบความสำเร็จด้านเทคนิคด้วยรถบรรทุกดีเซล ในที่สุดความพร้อมของโครงสร้างพื้นฐานและการยอมรับของผู้ใช้จะมีบทบาทสำคัญในการยอมรับ

บทสรุป

การศึกษาครั้งนี้ให้ภาพรวมของการประมาณการต้นทุนสำหรับห้าองค์ประกอบสำคัญของรถบรรทุกที่ปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ผ่านการวิเคราะห์การตรวจสอบเมตาและการถดถอยซึ่งให้สี่ข้อสรุปที่สำคัญ: ประการแรกค่าใช้จ่ายส่วนประกอบสำหรับรถบรรทุกที่ปล่อยมลพิษเป็นศูนย์จะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ค่าใช้จ่ายระบบแบตเตอรี่ในอนาคตคาดว่าจะมีเสถียรภาพที่€ 150 ต่อ kWh ภายในปี 2578 และสูงกว่า€ 100 ต่อ kWh ภายในปี 2593 ค่าใช้จ่ายระบบเซลล์เชื้อเพลิงอาจถึงประมาณ€ 150 ต่อ kWh ในช่วงปลายทศวรรษ 2030 ประการที่สองการคาดการณ์ต้นทุนแสดงการเปลี่ยนแปลงอย่างเป็นระบบในหมวดหมู่เทคโนโลยีซึ่งอาจขึ้นอยู่กับวุฒิภาวะทางเทคโนโลยี ในขณะที่แบตเตอรี่ใกล้ตลาดแสดงให้เห็นถึงการคาดการณ์ต้นทุนที่มั่นคงที่สุดระหว่างแหล่งที่มาการคาดการณ์ของพวกเขายังคงมองโลกในแง่ดีมากกว่าระบบวิทยาศาสตร์ สำหรับเซลล์เชื้อเพลิงวิธีการทางวิทยาศาสตร์มีแนวโน้มที่จะลดต้นทุนที่ต่ำลงหรือเป้าหมาย ประการที่สามศักยภาพในการลดต้นทุนที่สำคัญสนับสนุนมุมมองในแง่ดีสำหรับเทคโนโลยีทั้งสอง สิ่งนี้บ่งชี้ว่าการปรับใช้อย่างรวดเร็วของรถบรรทุกที่ปล่อยมลพิษจะมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อผู้เข้าร่วมในภาคการขนส่งและพลังงาน ในที่สุดการวิจัยเน้นการแข่งขันระหว่างเทคโนโลยีรถบรรทุกที่ไม่มีการปล่อยมลพิษและทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับความเป็นผู้นำตลาดและความจำเป็นในการใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกัน การลดต้นทุนที่คาดการณ์ไว้ทั้งหมดบานพับในการเปลี่ยนผ่านไปสู่การขนส่งทางถนนคาร์บอนต่ำ เมื่อเปรียบเทียบกับรถบรรทุกเซลล์เชื้อเพลิงรถบรรทุกที่ปล่อยออกมาเป็นศูนย์อาจเสนอเส้นทางที่คุ้มค่าที่สุดเพื่อให้ได้ค่าใช้จ่ายทั้งหมดของการเป็นเจ้าของในขณะที่รถบรรทุกเซลล์เชื้อเพลิงอาจยังต้องได้รับการสนับสนุนนโยบายเพิ่มเติมผ่านปี 2573