Внешние эффекты жизненного цикла и затраты на сокращение выбросов при электрификации общественного транспорта с использованием автобусов на топливных элементах и аккумуляторных электробусов в городе Путраджая

Чистые городские автобусы и почему это важно

Городские автобусы могут не выглядеть эффектно, но они — трудяги городской жизни. Поскольку они работают весь день на переполненных улицах, способ их энергоснабжения сильно влияет на качество воздуха, климатическое загрязнение и общественные бюджеты. В этом исследовании поставлен простой вопрос с большими последствиями для малайзийских городов, таких как Путраджая: должны ли будущие автобусные парки работать на аккумуляторах или на водородных топливных элементах? Проследив как экологические воздействия, так и долгосрочные затраты от завода до утилизации, авторы показывают, какой вариант дает больше климатической выгоды на каждый потраченный ринггит.

Два разных пути к чистым автобусам

Исследование сравнивает аккумуляторные электробусы, которые хранят энергию в крупных бортовых батареях, с электробусами на топливных элементах, которые вырабатывают электричество из водорода, хранящегося в сжатых баллонах. Оба устраняют выхлопные газы на улицах города, но их скрытый след различается. Для автобусов на топливных элементах выбросы и затраты сдвигаются на всю цепочку водорода: производство водорода из природного газа, солнечной энергии или биомассы, его перевозка грузовиками и сжатие на автозаправочных станциях. Для аккумуляторных автобусов основные воздействия связаны с электричеством для зарядки и с производством и заменой тяжёлых литий-ионных батарей.

Прослеживание воздействий от истока до утилизации

Чтобы сравнение было справедливым, авторы используют подход жизненного цикла, включающий производство автобуса, доставку из Китая в Малайзию, пятнадцатилетнюю эксплуатацию на семи городских маршрутах Путраджайи и утилизацию с переработкой. Они моделируют реальные режимы вождения с помощью профилей скорости на основе GPS, чтобы оценить потребление энергии, вместо того чтобы полагаться на грубые усреднения. Для топливных элементов протестированы несколько источников водорода, доступных или правдоподобных в Малайзии: традиционная паровая конверсия природного газа, та же технология с улавливанием углерода, разложение воды с помощью солнечной энергии, газификация отходов масличных пальм и новая методика, превращающая биометан в водород и твёрдый углерод на месте на депо.

Что говорят цифры о загрязнении

По почти всем экологическим показателям аккумуляторные автобусы показывают лучшие результаты. За весь жизненный цикл они выбрасывают примерно 58 килограммов диоксида углерода на 100 километров при нынешной углеродоёмкой электросети Малайзии, что значительно ниже лучшего случая для топливных элементов — около 121 килограмма. Автобусы на топливных элементах выглядят несколько лучше, когда водород производится из солнечной энергии или остатков пальм, но при этом у них остаются дополнительные нагрузки, такие как мелкие частицы от газификации биомассы или металлоёмкое оборудование для солнечной энергетики. Когда все виды ущерба переводятся в приблизительную денежную оценку, у аккумуляторных автобусов самая низкая «ценник» экологических последствий — около 830 000 долларов США внешних затрат за срок службы одного автобуса, в то время как все варианты с топливными элементами дороже.

Что говорят цифры о деньгах

Исследование также суммирует всё, что оператор действительно заплатит за пятнадцать лет, включая сами автобусы, зарядные или заправочные станции, электроэнергию или водород и замену батарей или топливных элементов. Аккумуляторные автобусы оказываются явно дешевле: суммарная стоимость владения для парка Путраджайи составляет примерно 8,9 миллиона долларов США, или примерно 53 доллара на 100 километров на один автобус. Лучший вариант с топливными элементами — производство водорода на месте из биометана — всё равно обходится около 21,6 миллиона долларов, в основном потому, что производство и доставка водорода дорого обходятся. При делении затрат на количество сокращённого климатического загрязнения по сравнению с дизельными автобусами, аккумуляторные автобусы сокращают выбросы примерно за 0,39 доллара за килограмм CO2, тогда как варианты с топливными элементами стоят в несколько раз дороже за ту же единицу пользы.

Что это значит для будущих городских поездок

Для нынешних условий в Путраджае и схожих малайзийских городах послание однозначно: аккумуляторные электробусы приносят больше климатических и экологических выгод за меньшие деньги, чем автобусы на топливных элементах. Это не означает, что водородные автобусы бесполезны; они всё ещё могут сыграть роль позже, особенно на более длинных маршрутах или для стимулирования национальной водородной отрасли. Но как практический первый шаг к очистке городского транспорта и рациональному использованию ограниченных климатических средств, исследование предлагает планировщикам сосредоточиться на аккумуляторных автобусах, параллельно совершенствуя цепочки поставок водорода, чтобы в будущем автобусы на топливных элементах могли стать более конкурентоспособными.

Цитирование: 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

Ключевые слова: аккумуляторные электробусы, автобусы на водородных топливных элементах, общественный транспорт, оценка жизненного цикла, выбросы парниковых газов