Автомобілі, що працюють на водні: подивіться на Національну водневу місію Індії

Індія оголосила про створення національної водневої місії, яка розробить дорожню карту використання водню як джерела енергії. Ініціатива має потенціал трансформації транспорту.

Оновлений автомобіль Toyota на водневих паливних елементах Mirai, який демонструє техніку під капотом, демонструється на заході запуску в Токіо в грудні 2020 року. (Фото: Reuters)

Традиційно повільно рухаючись до передових технологій електромобілів (EV), Індія нехарактерно рано вступила в гонку, щоб використати енергетичний потенціал найбільш поширеного елемента у Всесвіті, водню. Менш ніж через чотири місяці після того, як Міністерство енергетики США оголосило про інвестиції до 100 мільйонів доларів у виробництво водню та дослідження та розробку технологій паливних елементів, Індія оголосила про Національну водневу місію.

Пропозиція в бюджеті буде супроводжуватися проектом місії протягом наступних кількох місяців — дорожня карта для використання водню як джерела енергії, з особливим акцентом на «зелений» водень, узгоджуючи зростання відновлюваних потужностей Індії з водневою економікою, вказали урядовці. .

І хоча пропоновані сектори кінцевого використання включають сталь і хімічну промисловість, головною галуззю, яку водень може трансформувати, є транспорт, який становить третину всіх викидів парникових газів, і де водень розглядається як пряма заміна викопного палива. конкретні переваги перед традиційними електромобілями.

Кілька пілотів, пов’язаних із мобільністю, уже працюють.

У жовтні Делі став першим індійським містом, у якому в рамках шестимісячного пілотного проекту експлуатуються автобуси, які працюють на стисненому природному газі (H-CNG) із високим вмістом водню. Автобуси працюватимуть за новою технологією, запатентованою Indian Oil Corp, для виробництва H-CNG — 18 відсотків водню в CNG — безпосередньо з природного газу, не вдаючись до традиційного змішування.

Компанія NTPC Ltd керує пілотним проектом для запуску 10 електричних автобусів на основі водневих паливних елементів і електромобілів на паливних елементах в Лех і Делі, а також розглядає можливість створення заводу з виробництва зеленого водню в Андхра-Прадеші.

МОК також планує створити спеціальний підрозділ для виробництва водню для роботи автобусів у своєму науково-дослідному центрі у Фаридабаді.

Як допоміжну нормативну базу, Міністерство дорожнього транспорту та автомобільних доріг наприкінці минулого року опублікувало повідомлення, пропонуючи внести зміни до Центральних правил транспортних засобів 1989 року, щоб включити стандарти оцінки безпеки для транспортних засобів на основі водневих паливних елементів.

Чому водень — і його види

Потенціал водню як джерела чистого палива має історію, що охоплює майже 150 років. У 1874 році письменник-фантаст Жюль Верн виклав у «Таємничому острові» прозорливе бачення світу, де коли-небудь вода буде використовуватися як паливо, а водень і кисень, які її утворюють, використані окремо або разом, стануть невичерпним джерелом тепло і світло, інтенсивності яких вугілля не здатне.

У 1937 році німецький пасажирський дирижабль LZ129 Hindenburg використовував водневе паливо для перельоту через Атлантику, але вибухнув під час стикування на морській авіабазі Лейкхерст у Нью-Джерсі, убивши 36 людей. Наприкінці 1960-х років водневі паливні елементи допомогли забезпечити місію NASA Apollo на Місяць.

Після шоку цін на нафту 1970-х років серйозно почали розглядати можливість заміни воднем викопного палива. Три автовиробники — японські Honda і Toyota, а також південнокорейський Hyundai — з тих пір рішуче рухалися в напрямку комерціалізації технології, хоча й в обмежених масштабах.

Найпоширеніший елемент у природі не зустрічається вільно. Водень існує лише в поєднанні з іншими елементами, і його потрібно витягувати з природних сполук, таких як вода (яка є комбінацією двох атомів водню та одного атома кисню). Хоча водень є чистою молекулою, процес його добування є енергоємним.

Джерела та процеси, за допомогою яких отримують водень, класифікуються за кольоровими вкладками. Водень, отриманий з викопного палива, називається сірим воднем; це становить основну частину водню, що виробляється сьогодні. Водень, що утворюється з викопного палива з можливістю уловлювання та зберігання вуглецю, називається блакитним воднем; водень, що виробляється повністю з відновлюваних джерел енергії, називається зеленим воднем. В останньому процесі електроенергія, вироблена з відновлюваних джерел енергії, використовується для розщеплення води на водень і кисень.

Корпус для зеленого водню

Зелений водень має певні переваги. По-перше, це чиста палаюча молекула, яка може декарбонізувати низку секторів, включаючи залізо та сталь, хімікати та транспорт. По-друге, відновлювана енергія, яка не може бути збережена або використана мережею, може бути спрямована на виробництво водню.

Саме на це і спрямована урядова місія з водневої енергетики, яка має розпочатися у 2021-22 роках. Електрична мережа Індії переважно базується на вугіллі і залишиться такою, що зводить нанівець побічні вигоди від широкомасштабного поштовху електромобілів, оскільки вугілля доведеться спалювати, щоб виробляти електроенергію, яка буде живити ці транспортні засоби. У кількох країнах, які налаштовані на використання електромобілів, велика частина електроенергії виробляється з відновлюваних джерел — у Норвегії, наприклад, вона на 99 відсотків складається з гідроелектростанцій. Експерти вважають, що водневі транспортні засоби можуть бути особливо ефективними в далеких вантажоперевезеннях та інших галузях, які важко електрифікувати, таких як судноплавство та далекі авіаперевезення. Використання важких батарей у цих програмах було б контрпродуктивним, особливо для таких країн, як Індія, де електрична мережа переважно працює на вугіллі.

Як працюють водневі паливні елементи

Особливо Південна Корея та Японія зосереджені на переміщенні своїх автомобільних ринків до водню та потенціалу паливних елементів. Що таке паливний елемент?

Водень є енергоносієм, а не джерелом енергії. Водневе паливо має бути перетворено в електрику за допомогою пристрою, який називається стек паливних елементів, перш ніж його можна буде використовувати для живлення автомобіля чи вантажівки. Паливний елемент перетворює хімічну енергію в електричну, використовуючи окислювачі за допомогою окисно-відновної реакції. Транспортні засоби на основі паливних елементів найчастіше поєднують водень і кисень для виробництва електроенергії для живлення електродвигуна на борту. Оскільки транспортні засоби на паливних елементах використовують електрику для руху, їх вважають електромобілями.

Усередині кожного окремого паливного елемента водень забирається з бортового резервуара під тиском і реагує з каталізатором, зазвичай виготовленим з платини. Проходячи через каталізатор, водень позбавляється своїх електронів, які змушені рухатися по зовнішньому ланцюга, виробляючи електричний струм. Цей струм використовується електродвигуном для живлення транспортного засобу, а єдиним побічним продуктом є водяна пара.

Автомобілі на водневих паливних елементах мають майже нульовий вуглецевий слід. Водень приблизно в два-три рази ефективніше спалювання бензину, оскільки електрична хімічна реакція набагато ефективніша, ніж горіння.

ПРИЄДНУЙСЯ ЗАРАЗ :Телеграм-канал Express пояснив

FCEV та інші електромобілі

Електричні транспортні засоби (EV) зазвичай діляться на чотири великі категорії:

* Звичайні гібридні електромобілі або HEV, такі як Toyota Camry, поєднують звичайну систему двигуна внутрішнього згоряння з електричною силовою системою, що призводить до гібридної трансмісії транспортного засобу, яка істотно знижує споживання палива. Бортовий акумулятор у звичайному гібриді заряджається, коли двигун IC живить трансмісію.

* Підключаються гібридні транспортні засоби або PHEV, такі як Chevrolet Volt, також мають гібридну трансмісію, яка використовує IC-двигун і електричну енергію для руху, що підтримується акумуляторними батареями, які можна під’єднати до джерела живлення.

* Електромобілі з батарейним харчуванням або електромобілі, такі як Nissan Leaf або Tesla Model S, не мають двигуна і паливного бака, а працюють від повністю електричної трансмісії, яка живиться від акумуляторних батарей.

* Електромобілі на паливних елементах або FCEV, такі як Toyota Mirai, Honda Clarity і Nexo Hyundai, використовують водень для живлення бортового електродвигуна. FCEV поєднують водень і кисень для виробництва електрики, яка запускає двигун. Оскільки вони повністю живляться від електрики, FCEV вважаються електромобілями, але на відміну від BEV, їх діапазон і процеси заправки можна порівняти зі звичайними автомобілями та вантажівками.

Основна відмінність між BEV і водневим FCEV полягає в тому, що останній забезпечує час заправки всього п'ять хвилин, порівняно з 30-45 хвилинами зарядки для BEV. Крім того, споживачі отримують приблизно в п’ять разів кращі запаси енергії на одиницю об’єму та ваги, що звільняє багато місця для інших речей, дозволяючи водієві їхати далі.

Проблема критичної маси

Незважаючи на обіцянки, водневу технологію ще не розширити. Генеральний директор Tesla Ілон Маск назвав технологію паливних елементів надзвичайно дурною.

У всьому світі на кінець 2020 року на дорогах було менше 25 000 автомобілів на водневих паливних елементах; для порівняння, кількість електромобілів становила 8 мільйонів.

Великим бар’єром для впровадження автомобілів на водневих паливних елементах була відсутність інфраструктури заправних станцій — автомобілі на паливних елементах заправляються так само, як і звичайні автомобілі, але не можуть використовувати ту саму станцію. Сьогодні у світі налічується менше 500 діючих водневих станцій, переважно в Європі, за нею йдуть Японія та Південна Корея. Деякі є в Північній Америці.

Безпека розглядається як занепокоєння. Водень знаходиться під тиском і зберігається в кріогенному резервуарі, звідти він подається в камеру з нижчим тиском і проходить електрохімічну реакцію для вироблення електроенергії. Hyundai і Toyota стверджують, що безпека та надійність водневих паливних баків подібні до стандартних двигунів CNG.

Розширення технології та досягнення критичної маси залишається великою проблемою. Більше транспортних засобів на дорозі та більше допоміжної інфраструктури можуть знизити витрати. Запропонована Індія місія розглядається як крок у цьому напрямку.

Поділіться Зі Своїми Друзями: