Automašīnu darbināšana ar ūdeņradi: ieskats Indijas Nacionālajā ūdeņraža misijā
Indija ir paziņojusi par Nacionālo ūdeņraža misiju, kas izstrādās ceļvedi ūdeņraža kā enerģijas avota izmantošanai. Iniciatīvai ir potenciāls pārveidot transportu.
Toyota atjaunotā ūdeņraža degvielas šūnu automašīna Mirai, kas parāda inženieriju zem motora pārsega, tiks demonstrēta tās atklāšanas pasākumā Tokijā 2020. gada decembrī. (Foto: Reuters) Tradicionāli lēna virzītājspēks pierobežas elektrisko transportlīdzekļu (EV) tehnoloģijās, Indija ir neraksturīgi agri iesaistījusies sacensībās, lai izmantotu Visuma visizplatītākā elementa, ūdeņraža, enerģijas potenciālu. Mazāk nekā četrus mēnešus pēc tam, kad Amerikas Savienoto Valstu Enerģētikas departaments paziņoja par ieguldījumu līdz 100 miljoniem USD ūdeņraža ražošanā un kurināmā elementu tehnoloģiju izpētē un attīstībā, Indija ir paziņojusi par Nacionālo ūdeņraža misiju.
Budžeta priekšlikumam nākamajos pāris mēnešos tiks izstrādāts misijas projekts — ceļvedis ūdeņraža kā enerģijas avota izmantošanai, īpašu uzmanību pievēršot zaļajam ūdeņradim, savienojot Indijas augošo atjaunojamās enerģijas jaudu ar ūdeņraža ekonomiku, norādīja valdības amatpersonas. .
Un, lai gan piedāvātās galapatēriņa nozares ietver tēraudu un ķimikālijas, galvenā nozare, ko ūdeņradis var pārveidot, ir transports, kas rada trešdaļu no visām siltumnīcefekta gāzu emisijām un kur ūdeņradis tiek uzskatīts par tiešu fosilā kurināmā aizstājēju. īpašas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajiem EV.
Saujiņa ar mobilitāti saistītu pilotu jau darbojas.
Oktobrī Deli kļuva par pirmo Indijas pilsētu, kas sešu mēnešu izmēģinājuma projektā izmantoja autobusus, kas darbojas ar ūdeņraža radīto saspiesto dabasgāzi (H-CNG). Autobusi darbosies ar jaunu tehnoloģiju, ko patentējusi Indian Oil Corp, lai ražotu H-CNG — 18% ūdeņraža SDG — tieši no dabasgāzes, neizmantojot parasto sajaukšanu.
Power major NTPC Ltd vada izmēģinājuma projektu, lai darbinātu 10 ūdeņraža kurināmā elementu elektriskos autobusus un kurināmā elementu elektriskās automašīnas Lehā un Deli, un apsver iespēju izveidot zaļā ūdeņraža ražotni Andhra Pradešā.
SOK arī plāno izveidot īpašu vienību ūdeņraža ražošanai, lai darbinātu autobusus savā pētniecības un attīstības centrā Faridabadā.
Kā atbalstošu normatīvo regulējumu Autotransporta un autoceļu ministrija pagājušā gada beigās izdeva paziņojumu, kurā ierosināja grozījumus 1989. gada Centrālajos mehānisko transportlīdzekļu noteikumos, lai iekļautu drošības novērtējuma standartus transportlīdzekļiem, kuru pamatā ir ūdeņraža kurināmā elementi.
Kāpēc ūdeņradis un tā veidi
Ūdeņraža kā tīra degvielas avota potenciāla vēsture aptver gandrīz 150 gadus. 1874. gadā zinātniskās fantastikas rakstnieks Žils Verns grāmatā 'Noslēpumainā sala' izklāstīja senatnīgu redzējumu par pasauli, kurā ūdens kādu dienu tiks izmantots kā degviela, ka ūdeņradis un skābeklis, kas to veido, atsevišķi vai kopā, nodrošinās neizsmeļamu ūdens avotu. siltumu un gaismu, kuras intensitāti ogles nespēj.
1937. gadā Vācijas pasažieru dirižablis LZ129 Hindenburg izmantoja ūdeņraža degvielu, lai lidotu pāri Atlantijas okeānam, bet, piestājoties Jūras spēku gaisa stacijā Leikhērstas Ņūdžersijā, eksplodēja, nogalinot 36 cilvēkus. 1960. gadu beigās ūdeņraža kurināmā elementi palīdzēja NASA Apollo misijām uz Mēnesi.
Pēc 70. gadu naftas cenu satricinājumiem nopietni tika apsvērta iespēja fosilo kurināmo aizstāt ar ūdeņradi. Trīs autoražotāji - Japānas Honda un Toyota un Dienvidkorejas Hyundai - kopš tā laika ir izlēmīgi virzījušies šīs tehnoloģijas komercializācijas virzienā, lai gan ierobežotā mērogā.
Dabā visizplatītākais elements nav atrodams brīvi. Ūdeņradis pastāv tikai kombinācijā ar citiem elementiem, un tas ir jāiegūst no dabā sastopamiem savienojumiem, piemēram, ūdens (kas ir divu ūdeņraža atomu un viena skābekļa atoma kombinācija). Lai gan ūdeņradis ir tīra molekula, tā ieguves process ir energoietilpīgs.
Avoti un procesi, ar kuriem tiek iegūts ūdeņradis, ir klasificēti pēc krāsu cilnēm. Ūdeņradi, kas iegūts no fosilā kurināmā, sauc par pelēko ūdeņradi; tas veido lielāko daļu no mūsdienās saražotā ūdeņraža. Ūdeņradi, kas iegūts no fosilā kurināmā ar oglekļa uztveršanas un uzglabāšanas iespējām, sauc par zilo ūdeņradi; ūdeņradi, kas pilnībā iegūts no atjaunojamiem enerģijas avotiem, sauc par zaļo ūdeņradi. Pēdējā procesā elektrību, kas iegūta no atjaunojamās enerģijas, izmanto, lai sadalītu ūdeni ūdeņradī un skābeklī.
Zaļā ūdeņraža lieta
Zaļajam ūdeņradim ir īpašas priekšrocības. Pirmkārt, tā ir tīri degoša molekula, kas var dekarbonizēt virkni nozaru, tostarp dzelzs un tērauda, ķimikālijas un transportēšanas. Otrkārt, atjaunojamo enerģiju, ko nevar uzglabāt vai izmantot tīklā, var novirzīt ūdeņraža ražošanai.
Tas ir valdības Ūdeņraža enerģijas misijas mērķis, kas tiks uzsākts 2021.–2022. gadā. Indijas elektrotīkls pārsvarā ir balstīts uz oglēm, un tas arī turpmāk būs tāds, tādējādi liedzot papildu ieguvumus no liela mēroga EV impulsa, jo ogles būs jāsadedzina, lai ražotu elektroenerģiju, kas darbinās šos transportlīdzekļus. Vairākās valstīs, kas ir izmantojušas EV, liela daļa elektroenerģijas tiek ražota no atjaunojamiem energoresursiem — piemēram, Norvēģijā 99 procenti tiek iegūti no hidroelektrostacijām. Eksperti uzskata, ka ūdeņraža transportlīdzekļi var būt īpaši efektīvi tālsatiksmes kravu pārvadājumos un citās grūti elektrificējamās nozarēs, piemēram, kuģniecībā un tālsatiksmes gaisa satiksmē. Smago bateriju izmantošana šajos lietojumos būtu neproduktīva, jo īpaši tādās valstīs kā Indija, kur elektrotīkls galvenokārt tiek darbināts ar oglēm.
| Kāpēc Indijā pieaug benzīna un dīzeļdegvielas cenas?Kā darbojas ūdeņraža degvielas šūnas
Īpaši Dienvidkoreja un Japāna koncentrējas uz savu automobiļu tirgu pārvietošanu uz ūdeņradi un kurināmā elementu potenciālu. Kas ir degvielas šūna?
Ūdeņradis ir enerģijas nesējs, nevis enerģijas avots. Ūdeņraža degviela ir jāpārveido elektroenerģijā ar ierīci, ko sauc par degvielas elementu skursteni, pirms to var izmantot automašīnas vai kravas automašīnas darbināšanai. Kurināmā šūna pārvērš ķīmisko enerģiju elektroenerģijā, izmantojot oksidētājus, izmantojot oksidācijas-reducēšanas reakciju. Transportlīdzekļi, kuru pamatā ir kurināmā elementi, visbiežāk apvieno ūdeņradi un skābekli, lai ražotu elektroenerģiju, lai darbinātu uz kuģa esošo elektromotoru. Tā kā kurināmā elementu transportlīdzekļi izmanto elektrību, lai tie darbotos, tie tiek uzskatīti par elektriskiem transportlīdzekļiem.
Katrā atsevišķā kurināmā elementā ūdeņradis tiek iegūts no borta spiediena tvertnes un reaģē ar katalizatoru, kas parasti ir izgatavots no platīna. Kad ūdeņradis iet cauri katalizatoram, no tā tiek atdalīti elektroni, kas ir spiesti pārvietoties pa ārēju ķēdi, radot elektrisko strāvu. Šo strāvu izmanto elektromotors, lai darbinātu transportlīdzekli, un vienīgais blakusprodukts ir ūdens tvaiki.
Ūdeņraža degvielas šūnu automašīnām ir gandrīz nulles oglekļa pēdas nospiedums. Ūdeņradis ir aptuveni divas līdz trīs reizes efektīvāks par benzīna sadedzināšanu, jo elektriskā ķīmiskā reakcija ir daudz efektīvāka nekā sadegšana.
PIEVIENOJIES TAGAD :Kanāls Express Explained Telegram
FCEV un citi EV
Elektriskie transportlīdzekļi (EV) parasti tiek iedalīti četrās plašās kategorijās:
* Tradicionālie hibrīdie elektriskie transportlīdzekļi vai HEV, piemēram, Toyota Camry, apvieno parasto iekšdedzes dzinēju sistēmu ar elektrisko piedziņas sistēmu, kā rezultātā tiek iegūta hibrīda transportlīdzekļa piedziņa, kas ievērojami samazina degvielas patēriņu. Parastā hibrīda borta akumulators tiek uzlādēts, kad IC dzinējs darbina piedziņu.
* Plug-in hibrīdtransportlīdzekļiem vai PHEV, piemēram, Chevrolet Volt, ir arī hibrīda piedziņa, kas izmanto IC dzinēju un elektrisko jaudu, lai nodrošinātu dzinējspēku, ko nodrošina uzlādējamas baterijas, kuras var pievienot strāvas avotam.
cik vērts ir shemar moore
* Ar akumulatoru darbināmiem elektriskajiem transportlīdzekļiem vai BEV, piemēram, Nissan Leaf vai Tesla Model S, nav IC dzinēja vai degvielas tvertnes, un tie darbojas ar pilnībā elektrisku piedziņu, ko darbina atkārtoti uzlādējami akumulatori.
* Kurināmā elementu elektriskie transportlīdzekļi vai FCEV, piemēram, Toyota Mirai, Honda Clarity un Hyundai Nexo, izmanto ūdeņraža gāzi, lai darbinātu iebūvētu elektromotoru. FCEV apvieno ūdeņradi un skābekli, lai ražotu elektroenerģiju, kas darbina motoru. Tā kā tos pilnībā darbina ar elektrību, FCEV tiek uzskatīti par EV, taču atšķirībā no BEV to darbības rādiuss un degvielas uzpildes procesi ir salīdzināmi ar tradicionālajām automašīnām un kravas automašīnām.
Galvenā atšķirība starp BEV un ūdeņraža FCEV ir tā, ka pēdējais nodrošina tikai piecu minūšu degvielas uzpildes laiku, salīdzinot ar 30–45 minūšu uzlādi BEV. Tāpat patērētāji iegūst apmēram piecas reizes labāku enerģijas krātuvi uz tilpuma un svara vienību, kas atbrīvo daudz vietas citām lietām, vienlaikus ļaujot braucējam doties tālāk.
Kritiskās masas problēma
Neskatoties uz solījumu, ūdeņraža tehnoloģija vēl ir jāpaplašina. Tesla izpilddirektors Īlons Masks degvielas šūnu tehnoloģiju nosaucis par neaptverami stulbu.
2020. gada beigās visā pasaulē uz ceļiem bija mazāk nekā 25 000 ūdeņraža degvielas šūnu transportlīdzekļu; salīdzinājumam elektromobiļu skaits bija 8 miljoni.
Liels šķērslis ūdeņraža kurināmā elementu transportlīdzekļu ieviešanai ir bijis degvielas uzpildes staciju infrastruktūras trūkums — degvielas šūnu automašīnas uzpilda degvielu līdzīgi kā tradicionālie automobiļi, bet nevar izmantot to pašu staciju. Šobrīd pasaulē darbojas mazāk nekā 500 ūdeņraža staciju, galvenokārt Eiropā, kam seko Japāna un Dienvidkoreja. Dažas tādas ir Ziemeļamerikā.
Drošība tiek uzskatīta par problēmu. Ūdeņradis tiek pakļauts spiedienam un uzglabāts kriogēnajā tvertnē, no kurienes tas tiek padots zemāka spiediena šūnā un tiek pakļauts elektroķīmiskajai reakcijai, lai iegūtu elektrību. Hyundai un Toyota apgalvo, ka ūdeņraža degvielas tvertņu drošība un uzticamība ir līdzīga standarta CNG dzinēju drošībai un uzticamībai.
Tehnoloģiju paplašināšana un kritiskās masas sasniegšana joprojām ir liels izaicinājums. Vairāk transportlīdzekļu uz ceļa un vairāk atbalsta infrastruktūras var samazināt izmaksas. Indijas ierosinātā misija tiek uzskatīta par soli šajā virzienā.
Dalieties Ar Draugiem:
