Prevádzka áut na vodík: Pohľad na indickú národnú vodíkovú misiu

India oznámila Národnú vodíkovú misiu, ktorá vypracuje plán využívania vodíka ako zdroja energie. Iniciatíva má potenciál transformovať dopravu.

Vynovené vozidlo Toyoty Mirai s vodíkovými palivovými článkami, ktoré ukazuje techniku ​​pod kapotou, bolo vystavené na predstavení v Tokiu v decembri 2020. (Foto: Reuters)

India, ktorá je tradične pomalým pohybom v technológiách hraničných elektrických vozidiel (EV), neobyčajne skoro vstúpila do pretekov o využitie energetického potenciálu najrozšírenejšieho prvku vo vesmíre, vodíka. Menej ako štyri mesiace po tom, čo Ministerstvo energetiky Spojených štátov amerických oznámilo investíciu až 100 miliónov dolárov do výskumu a vývoja technológií výroby vodíka a palivových článkov, India oznámila národnú vodíkovú misiu.

Po návrhu v rozpočte bude v priebehu niekoľkých nasledujúcich mesiacov nasledovať návrh misie – plán na používanie vodíka ako zdroja energie s osobitným zameraním na zelený vodík, v súlade s rastúcou indickou obnoviteľnou kapacitou s vodíkovou ekonomikou, uviedli vládni predstavitelia. .

A zatiaľ čo navrhované sektory konečného použitia zahŕňajú oceliarstvo a chemikálie, hlavným odvetvím, ktoré má vodík potenciál transformovať, je doprava – ktorá prispieva tretinou všetkých emisií skleníkových plynov a kde sa vodík považuje za priamu náhradu fosílnych palív. špecifické výhody oproti tradičným EV.

Niekoľko pilotných projektov spojených s mobilitou už prebieha.

V októbri sa Dillí stalo prvým indickým mestom, ktoré v šesťmesačnom pilotnom projekte prevádzkovalo autobusy na stlačený zemný plyn obohatený vodíkom (H-CNG). Autobusy budú jazdiť na novej technológii patentovanej spoločnosťou Indian Oil Corp na výrobu H-CNG – 18 percent vodíka v CNG – priamo zo zemného plynu, bez použitia konvenčného miešania.

Elektrická spoločnosť NTPC Ltd prevádzkuje pilotnú prevádzku 10 elektrických autobusov s vodíkovými palivovými článkami a elektrických áut s palivovými článkami v Leh a Dillí a zvažuje zriadenie závodu na výrobu zeleného vodíka v Andhra Pradesh.

MOV tiež plánuje zriadenie vyhradenej jednotky na výrobu vodíka pre autobusy vo svojom výskumnom a vývojovom centre vo Faridabáde.

Ako podporný regulačný rámec vydalo ministerstvo cestnej dopravy a diaľnic koncom minulého roka oznámenie, v ktorom navrhuje zmeny a doplnenia Centrálnych pravidiel pre motorové vozidlá z roku 1989 s cieľom zahrnúť normy hodnotenia bezpečnosti pre vozidlá s vodíkovými palivovými článkami.

Prečo vodík – a jeho druhy

Potenciál vodíka ako zdroja čistého paliva má históriu trvajúcu takmer 150 rokov. V roku 1874 napísal spisovateľ sci-fi Jules Verne v knihe Tajomný ostrov prezieravú víziu sveta, v ktorom sa voda jedného dňa bude využívať ako palivo a že vodík a kyslík, ktoré ju tvoria, či už jednotlivo alebo spolu, poskytnú nevyčerpateľný zdroj teplo a svetlo s intenzitou, ktorej uhlie nie je schopné.

V roku 1937 použila nemecká vzducholoď LZ129 Hindenburg vodíkové palivo na prelet cez Atlantik, len aby explodovala pri pristávaní na námornej leteckej stanici Lakehurst v New Jersey a zabila 36 ľudí. Koncom šesťdesiatych rokov pomohli vodíkové palivové články poháňať misie NASA Apollo na Mesiac.

Po ropných šokoch v 70. rokoch 20. storočia sa začalo vážne uvažovať o možnosti nahradiť fosílne palivá vodíkom. Traja výrobcovia automobilov – japonská Honda a Toyota a juhokórejský Hyundai – odvtedy rozhodne pokročili smerom k komercializácii technológie, aj keď v obmedzenom rozsahu.

Najbežnejší prvok v prírode sa nenachádza voľne. Vodík existuje iba v kombinácii s inými prvkami a musí sa extrahovať z prirodzene sa vyskytujúcich zlúčenín, ako je voda (čo je kombinácia dvoch atómov vodíka a jedného atómu kyslíka). Hoci je vodík čistá molekula, proces jeho extrakcie je energeticky náročný.

Zdroje a procesy, ktorými sa získava vodík, sú kategorizované podľa farebných kariet. Vodík vyrobený z fosílnych palív sa nazýva šedý vodík; to predstavuje väčšinu dnes vyrábaného vodíka. Vodík generovaný z fosílnych palív s možnosťou zachytávania a ukladania uhlíka sa nazýva modrý vodík; vodík vyrobený výlučne z obnoviteľných zdrojov energie sa nazýva zelený vodík. V poslednom procese sa elektrina vyrobená z obnoviteľnej energie používa na rozdelenie vody na vodík a kyslík.

Prípad pre zelený vodík

Zelený vodík má špecifické výhody. Po prvé, ide o čistú horiacu molekulu, ktorá dokáže dekarbonizovať celý rad sektorov vrátane železa a ocele, chemikálií a dopravy. Po druhé, obnoviteľnú energiu, ktorú sieť nemôže uskladniť ani využiť, možno nasmerovať na výrobu vodíka.

To je cieľ vládnej misie pre vodíkovú energiu, ktorá sa má spustiť v rokoch 2021-22. Elektrická sieť v Indii je prevažne založená na uhlí a bude ňou aj naďalej, čím sa negujú vedľajšie výhody plynúce z rozsiahleho presadzovania elektromobilov – keďže na výrobu elektriny, ktorá bude poháňať tieto vozidlá, sa bude musieť spaľovať uhlie. V niekoľkých krajinách, ktoré presadzovali EV, sa veľká časť elektriny vyrába z obnoviteľných zdrojov – napríklad v Nórsku je to 99 percent z vodnej energie. Odborníci sa domnievajú, že vodíkové vozidlá môžu byť obzvlášť účinné v diaľkovej kamiónovej doprave a iných odvetviach, ktoré je ťažké elektrifikovať, ako je lodná doprava a letecká doprava na dlhé vzdialenosti. Používanie ťažkých batérií v týchto aplikáciách by bolo kontraproduktívne, najmä pre krajiny ako India, kde sa v elektrickej sieti používa prevažne uhlie.

Ako fungujú vodíkové palivové články

Najmä Južná Kórea a Japonsko sa zameriavajú na presun svojich automobilových trhov na vodík a potenciál palivových článkov. Čo je palivový článok?

Vodík je nosič energie, nie zdroj energie. Vodíkové palivo sa musí premeniť na elektrickú energiu pomocou zariadenia nazývaného zásobník palivových článkov predtým, ako sa môže použiť na pohon osobného alebo nákladného auta. Palivový článok premieňa chemickú energiu na elektrickú energiu pomocou oxidačných činidiel prostredníctvom oxidačno-redukčnej reakcie. Vozidlá na báze palivových článkov najčastejšie kombinujú vodík a kyslík na výrobu elektriny na poháňanie elektromotora na palube. Keďže vozidlá s palivovými článkami využívajú na prevádzku elektrinu, považujú sa za elektrické vozidlá.

Vo vnútri každého jednotlivého palivového článku sa vodík čerpá z tlakovej nádrže na palube a nechá sa reagovať s katalyzátorom, zvyčajne vyrobeným z platiny. Keď vodík prechádza cez katalyzátor, zbavuje sa elektrónov, ktoré sú nútené pohybovať sa po vonkajšom okruhu, čím vzniká elektrický prúd. Tento prúd využíva elektromotor na pohon vozidla, pričom jediným vedľajším produktom je vodná para.

Autá na vodíkové palivové články majú takmer nulovú uhlíkovú stopu. Vodík je asi dvakrát až trikrát účinnejší ako spaľovanie benzínu, pretože elektrická chemická reakcia je oveľa účinnejšia ako spaľovanie.

PRIDAŤ SA TERAZ :Express Explained Telegram Channel

FCEV a iné EV

Elektrické vozidlá (EV) sú zvyčajne rozdelené do štyroch širokých kategórií:

* Bežné hybridné elektrické vozidlá alebo HEV, ako je Toyota Camry, kombinujú konvenčný systém spaľovacieho motora s elektrickým pohonným systémom, výsledkom čoho je hybridné hnacie ústrojenstvo, ktoré výrazne znižuje spotrebu paliva. Palubná batéria v bežnom hybride sa nabíja, keď hnacie ústrojenstvo poháňa spaľovací motor.

* Plug-in hybridné vozidlá alebo PHEV, ako napríklad Chevrolet Volt, majú tiež hybridné hnacie ústrojenstvo, ktoré využíva spaľovací motor a elektrickú energiu na hnaciu silu, podporované nabíjateľnými batériami, ktoré možno zapojiť do zdroja energie.

* Batériové elektrické vozidlá alebo BEV, ako napríklad Nissan Leaf alebo Tesla Model S, nemajú žiadny spaľovací motor ani palivovú nádrž a jazdia na plne elektrickom hnacom ústrojenstve poháňanom nabíjateľnými batériami.

* Elektrické vozidlá s palivovými článkami alebo FCEV, ako sú Toyota Mirai, Honda Clarity a Hyundai Nexo, využívajú vodíkový plyn na pohon palubného elektromotora. FCEV kombinujú vodík a kyslík na výrobu elektriny, ktorá poháňa motor. Keďže sú poháňané výlučne elektrinou, FCEV sa považujú za elektromobily, no na rozdiel od BEV sú ich dojazd a procesy tankovania porovnateľné s bežnými autami a nákladnými automobilmi.

Hlavný rozdiel medzi BEV a vodíkovým FCEV je v tom, že vodíkový FCEV umožňuje tankovanie len päť minút v porovnaní s 30 – 45 minútami nabíjania BEV. Spotrebitelia tiež získajú asi päťkrát lepšie skladovanie energie na jednotku objemu a hmotnosti, čo uvoľňuje veľa miesta pre iné veci a zároveň umožňuje jazdcovi ísť ďalej.

Problém kritického množstva

Napriek sľubom sa vodíková technológia ešte len musí rozšíriť. Generálny riaditeľ spoločnosti Tesla Elon Musk označil technológiu palivových článkov za neskutočne hlúpu.

Celosvetovo bolo na konci roka 2020 na cestách menej ako 25 000 vozidiel s vodíkovými palivovými článkami; na porovnanie, počet elektromobilov bol 8 miliónov.

Veľkou prekážkou pri zavádzaní vozidiel s vodíkovými palivovými článkami bol nedostatok infraštruktúry čerpacích staníc – autá s palivovými článkami tankujú palivo podobným spôsobom ako konvenčné autá, ale nemôžu využívať rovnakú stanicu. Vo svete je dnes v prevádzke menej ako 500 vodíkových staníc, väčšinou v Európe, po ktorej nasleduje Japonsko a Južná Kórea. Nejaké sú v Severnej Amerike.

Bezpečnosť je vnímaná ako problém. Vodík je stlačený a skladovaný v kryogénnej nádrži, odtiaľ je privádzaný do nízkotlakového článku a podrobený elektrochemickej reakcii na výrobu elektriny. Hyundai a Toyota tvrdia, že bezpečnosť a spoľahlivosť vodíkových palivových nádrží je podobná ako u štandardných motorov na CNG.

Veľkou výzvou zostáva rozšírenie technológie a dosiahnutie kritického množstva. Viac vozidiel na cestách a viac podpornej infraštruktúry môže znížiť náklady. Misia navrhovaná Indiou sa považuje za krok týmto smerom.

Zdieľajte So Svojimi Priateľmi: