Oddziaływania cyklu życia i koszty redukcji przy elektryfikacji transportu publicznego z wykorzystaniem autobusów z ogniwami paliwowymi i autobusów elektrycznych bateryjnych w mieście Putrajaya

Czystsze autobusy miejskie i dlaczego mają znaczenie

Autobusy miejskie mogą nie wyglądać efektownie, ale są filarem życia miejskiego. Ponieważ jeżdżą przez cały dzień po zatłoczonych ulicach, sposób ich zasilania ma duże znaczenie dla jakości powietrza, zanieczyszczeń klimatycznych i publicznych budżetów. To badanie zadaje proste pytanie o dalekosiężnych konsekwencjach dla malezyjskich miast takich jak Putrajaya: czy przyszłe floty autobusowe powinny korzystać z baterii, czy z ogniw paliwowych na wodór? Śledząc zarówno wpływy środowiskowe, jak i długoterminowe koszty od fabryki po złomowisko, autorzy pokazują, która opcja daje więcej korzyści klimatycznych na wydany ringgit.

Dwie różne drogi do czystszych autobusów

Badanie porównuje autobusy elektryczne bateryjne, które magazynują energię w dużych pokładowych akumulatorach, z autobusami elektrycznymi z ogniwami paliwowymi, które wytwarzają energię elektryczną z wodoru przechowywanego w sprężonych zbiornikach. Obie eliminują spaliny z rury wydechowej na ulicach miast, ale ich ukryte ślady różnią się. W przypadku autobusów z ogniwami paliwowymi emisje i koszty przesuwają się na cały łańcuch wodorowy: produkcję wodoru z gazu ziemnego, energii słonecznej lub biomasy, transport cysternami oraz sprężanie na stacjach tankowania. W przypadku autobusów bateryjnych wpływy wynikają głównie z energii elektrycznej użytej do ładowania oraz z produkcji i wymiany ciężkich pakietów baterii litowo-jonowych.

Śledzenie wpływów od kołyski po grób

Aby porównać uczciwie, autorzy stosują podejście cyklu życia obejmujące produkcję autobusów, transport z Chin do Malezji, piętnaście lat eksploatacji na siedmiu miejskich trasach Putrajaya oraz recykling na końcu życia. Symulują rzeczywiste wzorce jazdy używając profili prędkości opartych na GPS, aby oszacować zużycie energii zamiast polegać na przybliżonych średnich. Dla ogniw paliwowych testują kilka źródeł wodoru dostępnych lub realnych w Malezji: konwencjonalne reformowanie gazu ziemnego, ten sam proces z wychwytem dwutlenku węgla, rozdział wody zasilany energią słoneczną, zgazowanie odpadów palmowych oraz nowatorską metodę przekształcania biometanu na wodór i stały węgiel bezpośrednio na terenie zajezdni.

Co mówią liczby o zanieczyszczeniach

We właściwie wszystkich miarach środowiskowych lepiej wypadają autobusy bateryjne. W całym cyklu życia emitują około 58 kilogramów dwutlenku węgla na 100 kilometrów przy obecnym, silnie kopalnym miksie energetycznym Malezji, co jest znacznie poniżej najczystszej opcji ogniw paliwowych wynoszącej około 121 kilogramów. Autobusy z ogniwami paliwowymi wyglądają nieco lepiej, gdy wodór pochodzi z energii słonecznej lub resztek palmowych, ale wciąż niosą dodatkowe obciążenia, takie jak drobne cząstki z zgazowania biomasy czy metalochłonna infrastruktura słoneczna. Gdy wszystkie rodzaje szkód przeliczy się na przybliżoną wartość pieniężną, autobusy bateryjne mają najniższy „rachunek” środowiskowy, na poziomie około 830 000 dolarów amerykańskich kosztów zewnętrznych w okresie eksploatacji jednego autobusu, natomiast każda opcja ogniw paliwowych wypada drożej.

Co mówią liczby o pieniądzach

Badanie sumuje też wszystko, co operator faktycznie zapłaci przez piętnaście lat, włącznie z samymi autobusami, stacjami ładowania lub tankowania, kosztem energii elektrycznej lub wodoru oraz wymianami baterii lub ogniw paliwowych. Autobusy bateryjne wychodzą wyraźnie taniej, z całkowitym kosztem posiadania około 8,9 miliona dolarów dla floty Putrajaya, czyli w przybliżeniu 53 dolary na 100 kilometrów na autobus. Najlepszy przypadek dla ogniw paliwowych, z produkcją wodoru na miejscu z biometanu, nadal kosztuje około 21,6 miliona dolarów, głównie dlatego, że wytwarzanie i dostawa wodoru są kosztowne. Gdy koszty przeliczy się na ilość unikniętego zanieczyszczenia klimatycznego w porównaniu z autobusami diesla, autobusy bateryjne redukują emisje przy koszcie około 0,39 dolara za kilogram dwutlenku węgla, podczas gdy opcje ogniw paliwowych są wielokrotnie droższe na jednostkę korzyści.

Co to oznacza dla przyszłości podróży miejskich

Dla dzisiejszych warunków w Putrajaya i podobnych malezyjskich miastach przekaz jest jasny: autobusy elektryczne bateryjne dają większe korzyści klimatyczne i środowiskowe przy niższych kosztach niż autobusy z ogniwami paliwowymi. To nie znaczy, że autobusy wodorowe są bezużyteczne; mogą odegrać rolę później, szczególnie na dłuższych trasach lub w celu pobudzenia krajowego przemysłu wodorowego. Ale jako praktyczny pierwszy krok do oczyszczenia transportu miejskiego i efektywnego wykorzystania ograniczonych środków klimatycznych, badanie sugeruje, że planowanie powinno skupić się na autobusach bateryjnych, przy jednoczesnym usprawnianiu łańcuchów dostaw wodoru, aby autobusy z ogniwami paliwowymi mogły stać się bardziej konkurencyjne w przyszłości.

Cytowanie: Chong, J.W., Hanafiah, M.M. Life cycle externalities and abatement costs of public transport electrification using fuel cell and battery electric buses in Putrajaya city. Sci Rep 16, 15312 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46665-w

Słowa kluczowe: autobusy elektryczne bateryjne, autobusy z ogniwami paliwowymi wodorowymi, transport publiczny, ocena cyklu życia, emisje gazów cieplarnianych