Wyjaśnienie samochodów na wodór: ogniwa paliwowe, wydajność i zerowa emisja
Wdrożenie pojazdów jest utrudnione przez brak infrastruktury technicznej
Toyota Mirai 2019
FREDERIC J. BROWN/AFP przez Getty Images
Kiedy sekretarz ds. biznesu Kwasi Kwarteng przedstawił w zeszłym miesiącu pierwszą brytyjską strategię wodorową, powiedział, że paliwo ma potencjał, aby zmienić sposób, w jaki napędzamy nasze życie.
Jedna z takich przemian jest już widoczna w motoryzacji. Już od Druga wojna światowa technicy wykorzystują gaz wodorowy do napędzania pojazdów jako czystszą alternatywę dla benzyny.
Zainteresowanie technologią wodorową do wykorzystania w samochodach i inwestycje w nią znacznie wzrosły od lat 90. XX wieku. A ponieważ rząd potwierdził, że sprzedaż nowych samochodów z silnikami benzynowymi i wysokoprężnymi zostanie zakazana w Wielkiej Brytanii od 2030 r., planowane jest napływanie dalszych funduszy.
Technologia
Samochody napędzane wodorem nie zawierają silników spalinowych. Zamiast tego, kluczem do samochodu wodorowego jest ogniwo paliwowe Jazda elektryczna .
Gaz dostaje się do ogniwa paliwowego ze zbiornika i miesza się z tlenem, tworząc wodę w reakcji chemicznej, która generuje energię elektryczną wykorzystywaną do napędzania silników napędzających koła, wyjaśniono Hub wodorowy , kierowanej przez branżę społeczności zainteresowanych stron w łańcuchu dostaw wodoru i ogniw paliwowych. Grupa dodała, że zbiorniki na wodór są uzupełniane w procesie, który jest prawie taki sam jak w przypadku samochodu z silnikiem benzynowym lub wysokoprężnym.
Wodór a samochody elektryczne
Ślady węglowe pojazdów napędzanych wodorem i pojazdów elektrycznych są podobne, ale te pierwsze mogą podróżować znacznie dalej bez konieczności tankowania – a kiedy to zrobią, proces zajmuje minuty, a nie godziny, powiedział Driving Electric.
Mimo wszystko, pierwszym argumentem sceptyków przeciwko pojazdom wodorowym jest wydajność Auto ekspresowe. Według Toma Baxtera, wykładowcy inżynierii chemicznej na Uniwersytecie w Aberdeen, aby wytworzyć wodór do wykorzystania w ogniwach energetycznych, energia elektryczna jest przekształcana w gaz, zwykle za pomocą elektrolizy – procesu, w którym traci się około 25% energii źródłowej.
Powstały wodór jest następnie sprężany, schładzany i transportowany do stacji paliw wodorowych, która traci około 10%, wyjaśnia Baxter w artykule na temat Rozmowa . Napisał on, że po wejściu do pojazdu kolejne 25% energii źródła jest tracone na przekształcanie wodoru z powrotem w energię elektryczną i wykorzystanie go do zasilania silnika.
Zgodnie z obliczeniami firmy Baxter, tylko 38% początkowej energii, czyli 38 watów na 100, w procesie drut-gaz-drut jest ostatecznie wykorzystywane. Dla porównania samochody elektryczne są prawie dwa razy wydajniejsze, zużywając około 80 na każde 100 watów energii początkowej.
Szefowie przemysłu samochodowego również ustawili się w kolejce, aby wylać zimną wodę w nadziei na masowe wprowadzenie pojazdów na wodorowe ogniwa paliwowe, powiedział Czasy finansowe . Volkswagen, drugi co do wielkości na świecie pod względem sprzedaży, prawie porzucił swoje plany związane z wodorem, donosi gazeta. A niemiecki rywal, Mercedes, po cichu odłożył na półkę swój ostatni projekt ogniw paliwowych w samochodach osobowych w zeszłym roku, podczas gdy BMW utrzymuje tylko czoło w tej technologii.
Jednak Toyota i Hyundai nadal intensywnie inwestują w tę technologię, a celem tych ostatnich jest obniżenie kosztów kluczowych komponentów samochodów napędzanych ogniwami paliwowymi o ponad połowę do 2030 r.
Napęd inwestycyjny
Pomimo różnych wad, dla prawdziwie zrównoważonej mobilności, wodór jest paliwem, którego nie można zignorować, powiedział Auto Express. Samochody wodorowe emitują zerową emisję dwutlenku węgla ze swoich spalin.
Niemniej jednak, wiarygodność wodoru jako źródła czystej energii pozostaje problemem, powiedział FT, który wskazał, że nie każdy wodór jest sobie równy.
Zielony wodór jest wytwarzany przy użyciu energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii, podczas gdy niebieski wodór wykorzystuje gaz ziemny, przy czym wszelkie emisje dwutlenku węgla są wychwytywane i przechowywane lub ponownie wykorzystywane.
Na bardziej szkodliwym końcu spektrum szary wodór wykorzystuje gaz ziemny, ale bez wychwytywania emisji, a brązowy wodór pochodzi z węgla energetycznego. Oba są stosunkowo bardziej opłacalne, ale mają większy wpływ na środowisko.
Nie oznacza to jednak, że pojazdy elektryczne koniecznie radzą sobie lepiej pod względem emisji. Produkcja akumulatorów litowo-jonowych jest bardzo energochłonna, powiedział Auto Express Jon Hunt, lider Toyoty ds. komercjalizacji pojazdów napędzanych wodorowymi ogniwami paliwowymi.
Według szacunków Hunta typowa bateria o mocy 100 kWh zapewnia potencjalny zasięg 250 mil, a do wyprodukowania tej baterii potrzeba około 20 ton CO2.
Typowa bateria wystarcza na 150 000 mil, co odpowiada około 83 g/km CO2. Następnie, biorąc pod uwagę ładowanie na tej samej odległości, ten sam akumulator dostarczy 124 g/km CO2 przez cały okres eksploatacji, powiedział. Dla porównania, według Hunta, emisje samochodu wodorowego mogą wynosić nawet 60 g/km.
Stan aktualny
Sprzedaż pojazdów wodorowych jest obecnie znacznie niższa niż samochodów elektrycznych, po części dlatego, że nie istnieje jeszcze infrastruktura wspierająca ich powszechne stosowanie.
Pojazdy na wodór należy tankować na specjalistycznych stacjach, z których w Wielkiej Brytanii działało tylko 11, według najnowszych danych doradców rządowych Mobilność H2 w Wielkiej Brytanii . W porównaniu z ponad 42 000 złączy elektrycznych punktów ładowania zarejestrowanych przez Energia EFR .
Tak więc inwestycje w infrastrukturę wodorową będą ważną częścią rządowej Strategii Wodorowej.
Innym problemem związanym z samochodami wodorowymi jest koszt. Pojazd wodorowy Hyundai Nexo kosztuje ponad 68 000 funtów, podczas gdy Toyota Mirai to ponad 54 000 funtów.
Według strony finansowej średni koszt samochodu elektrycznego w Wielkiej Brytanii wynosi 44 000 funtów, a niektóre z nich mają nawet 17 350 funtów. Zwinne Płetwy .
Samochody na wodór są obecnie również stosunkowo drogie w tankowaniu.
Jednak ponieważ giganci motoryzacyjni, w tym Toyota, pracują nad obniżeniem kosztów produkcji samochodów na wodór, fani tej technologii mają nadzieję, że tańsza generacja nowych pojazdów jest tuż obok.
Doświadczenie w jeździe
Toyota Mirai jest cicha i elegancka w prowadzeniu, powiedział Strażnik Australii Matylda Boseley. W rzeczywistości, dopóki mieszkasz w pobliżu stacji benzynowej, doświadczenie jest niesamowite.
W tej chwili może to być duży problem dla kierowców w Wielkiej Brytanii. Jednak napisał Szkot Alastair Dalton, lecąc tym samym pojazdem wzdłuż obwodnicy Aberdeen, zajęło wiele mil, aby zrobić wgniecenie we wskaźniku paliwa.
A kiedy musiał się zatrzymać, aby zatankować, proces był prosty i szybki – choć koszt paliwa był nie lada niespodzianką.
