Vesinikuga sõitvad autod: pilk India riiklikule vesinikumissioonile

India kuulutas välja riikliku vesinikumissiooni, mis koostab tegevuskava vesiniku kasutamiseks energiaallikana. Algatus võib transporti muuta.

Toyota uuendatud vesinikkütuseelemendiga auto Mirai, mis näitab kapoti all olevat tehnikat, on eksponeeritud Tokyos 2020. aasta detsembris toimuval esitlusüritusel. (Foto: Reuters)

Traditsiooniliselt aeglane liikuja piiriäärsete elektrisõidukite (EV) tehnoloogiate vallas, on India astunud ebatavaliselt varakult võistlusesse, et kasutada ära universumi kõige rikkalikuma elemendi, vesiniku, energiapotentsiaali. Vähem kui neli kuud pärast seda, kui Ameerika Ühendriikide energeetikaministeerium teatas kuni 100 miljoni dollari suurusest investeeringust vesiniku tootmise ja kütuseelementide tehnoloogiate uurimis- ja arendustegevusse, teatas India riiklikust vesinikumissioonist.

Eelarve ettepanekule järgneb järgmise paari kuu jooksul missiooniprojekt – tegevuskava vesiniku kasutamiseks energiaallikana, keskendudes eelkõige rohelisele vesinikule, ühendades India kasvava taastuvenergia võimsuse vesinikumajandusega, märkisid valitsusametnikud. .

Ja kuigi kavandatavad lõppkasutussektorid hõlmavad terast ja kemikaale, on peamine tööstus, mida vesinikul on potentsiaali muuta, transport – mis tekitab kolmandiku kasvuhoonegaaside heitkogustest ja kus vesinikku peetakse fossiilkütuste otseseks asendajaks. konkreetsed eelised traditsiooniliste elektrisõidukite ees.

Käputäis liikuvusega seotud piloote on juba töös.

Oktoobris sai Delhist esimeseks India linnaks kuuekuulise pilootprojekti raames vesinikugaasiga (H-CNG) sõitvad bussid. Bussid kasutavad uut tehnoloogiat, mille on patenteerinud Indian Oil Corp, et toota H-CNG – 18 protsenti vesinikku CNG-s – otse maagaasist, kasutamata tavapärast segamist.

Power major NTPC Ltd juhib Lehis ja Delhis 10 vesinikkütuseelemendipõhise elektribussi ja kütuseelemendiga elektriauto käitamiseks pilootprojekti ning kaalub Andhra Pradeshis rohelise vesiniku tootmistehase rajamist.

ROK kavatseb ka oma Faridabadis asuvas teadus- ja arenduskeskuses rajada spetsiaalse üksuse, mis toodab busside käitamiseks vajalikku vesinikku.

Toetava regulatiivse raamistikuna andis maanteetranspordi ja maanteede ministeerium eelmise aasta lõpus välja teatise, milles tehti ettepanek muuta 1989. aasta mootorsõidukite keskeeskirju, et lisada vesinikkütuseelemendil põhinevate sõidukite ohutuse hindamise standardid.

Miks vesinik – ja selle tüübid

Vesiniku kui puhta kütuseallika potentsiaal on olnud peaaegu 150 aastat vana. 1874. aastal esitas ulmekirjanik Jules Verne raamatus 'Saladuslik saar' ettenägeliku nägemuse – maailmast, kus vett hakatakse ühel päeval kütusena kasutama, et vesinik ja hapnik, millest see koosneb, kas eraldi või koos, on ammendamatu allikas soojust ja valgust, mille intensiivsusega kivisüsi ei ole võimeline.

1937. aastal kasutas Saksa reisiõhulaev LZ129 Hindenburg üle Atlandi ookeani lendamiseks vesinikkütust, mis aga plahvatas New Jerseys Lakehursti mereväe lennujaamas dokkides, tappes 36 inimest. 1960. aastate lõpus aitasid vesinikkütuseelemendid toita NASA Apollo missioone Kuule.

Pärast 1970. aastate naftahinna šokke hakati tõsiselt kaaluma võimalust asendada vesinik fossiilkütustega. Kolm autotootjat – Jaapani Honda ja Toyota ning Lõuna-Korea Hyundai – on sellest ajast alates liikunud otsustavalt tehnoloogia kommertsialiseerimise suunas, ehkki piiratud ulatuses.

Looduses levinuimat elementi ei leidu vabalt. Vesinik eksisteerib ainult koos teiste elementidega ja seda tuleb ekstraheerida looduslikult esinevatest ühenditest nagu vesi (mis on kombinatsioon kahest vesinikuaatomist ja ühest hapnikuaatomist). Kuigi vesinik on puhas molekul, on selle eraldamise protsess energiamahukas.

Allikad ja protsessid, mille abil vesinikku saadakse, on liigitatud värvikaartide järgi. Fossiilkütustest toodetud vesinikku nimetatakse halliks vesinikuks; see moodustab suurema osa tänapäeval toodetavast vesinikust. Fossiilkütustest koos süsiniku kogumise ja säilitamise võimalustega toodetud vesinikku nimetatakse siniseks vesinikuks; vesinikku, mis on toodetud täielikult taastuvatest energiaallikatest, nimetatakse roheliseks vesinikuks. Viimases protsessis kasutatakse taastuvenergiast toodetud elektrit vee jagamiseks vesinikuks ja hapnikuks.

Rohelise vesiniku juhtum

Rohelisel vesinikul on konkreetsed eelised. Esiteks on see puhtalt põlev molekul, mis võib dekarboniseerida mitmesuguseid sektoreid, sealhulgas rauda ja terast, kemikaale ja transporti. Teiseks, taastuvenergiat, mida ei saa võrgus salvestada ega kasutada, saab suunata vesiniku tootmiseks.

See on valitsuse aastatel 2021–2022 käivitatava vesinikuenergia missiooni eesmärk. India elektrivõrk on valdavalt kivisöel põhinev ja on seda ka edaspidi, muutes seega ära ulatusliku elektrisõidukite tõukejõu tagatiseks saadava kasu – kuna kivisüsi tuleb põletada, et toota neid sõidukeid toiteallikana. Mitmes riigis, mis on hakanud kasutama elektrienergiat, toodetakse suur osa elektrist taastuvatest energiaallikatest – näiteks Norras saadakse see 99 protsenti hüdroelektrienergiast. Eksperdid usuvad, et vesinikkütusega sõidukid võivad olla eriti tõhusad pikamaaveonduses ja muudes raskesti elektrifitseeritavates sektorites, nagu laevandus ja pikamaa lennureisid. Raskete akude kasutamine nendes rakendustes oleks kahjulik, eriti sellistes riikides nagu India, kus elektrivõrk on valdavalt söeküttel.

Kuidas vesinikkütuseelemendid töötavad

Eelkõige Lõuna-Korea ja Jaapan on keskendunud oma autoturu suunamisele vesinikule ja kütuseelementide potentsiaalile. Mis on kütuseelement?

Vesinik on energiakandja, mitte energiaallikas. Enne auto või veoauto toiteks vesinikkütust tuleb kütuseelementide korstnaks kutsutava seadme abil elektrienergiaks muuta. Kütuseelement muudab keemilise energia elektrienergiaks, kasutades oksüdeerivaid aineid oksüdatsiooni-redutseerimisreaktsiooni kaudu. Kütuseelemendil põhinevad sõidukid kombineerivad kõige sagedamini vesinikku ja hapnikku, et toota elektrit pardal oleva elektrimootori toiteks. Kuna kütuseelemendiga sõidukid kasutavad töötamiseks elektrit, peetakse neid elektrisõidukiteks.

Iga üksiku kütuseelemendi sees ammutatakse vesinikku pardal olevast survepaagist ja pannakse reageerima katalüsaatoriga, mis on tavaliselt valmistatud plaatinast. Kui vesinik läbib katalüsaatorit, eemaldatakse sellelt elektronid, mis on sunnitud liikuma mööda välist ahelat, tekitades elektrivoolu. Seda voolu kasutab elektrimootor sõiduki toiteks, ainsaks kõrvalproduktiks on veeaur.

Vesinikkütuseelemendiga autode süsiniku jalajälg on peaaegu null. Vesinik on umbes kaks kuni kolm korda tõhusam kui bensiini põletamine, sest elektriline keemiline reaktsioon on palju tõhusam kui põlemine.

LIITU NÜÜD :Express Explained Telegrami kanal

FCEV-d ja muud EV-d

Elektrisõidukid (EV-d) jagunevad tavaliselt nelja suurde kategooriasse:

* Tavalised hübriid-elektrisõidukid või HEV-d, nagu Toyota Camry, ühendavad tavapärase sisepõlemismootori süsteemi elektrilise jõuseadmega, mille tulemuseks on hübriidsõiduki jõuülekanne, mis vähendab oluliselt kütusekulu. Tavalise hübriidi pardaakut laetakse siis, kui IC-mootor annab jõuülekande.

* Ka pistikühendusega hübriidsõidukitel või PHEV-del, nagu Chevrolet Volt, on hübriidajam, mis kasutab liikumapanemiseks IC-mootorit ja elektrijõudu, mida toetavad laetavad akud, mille saab ühendada toiteallikaga.

* Akutoitel elektrisõidukitel või BEV-del, nagu Nissan Leaf või Tesla Model S, pole IC-mootorit ega kütusepaaki ning need töötavad täiselektrilise jõuülekandega, mida toidavad laetavad akud.

* Kütuseelemendiga elektrisõidukid või FCEV-d, nagu Toyota Mirai, Honda Clarity ja Hyundai Nexo, kasutavad parda elektrimootori toiteks vesinikgaasi. FCEV-d ühendavad vesiniku ja hapniku, et toota elektrit, mis mootorit käitab. Kuna FCEV-d töötavad täielikult elektritoitel, peetakse neid elektrisõidukiteks, kuid erinevalt BEV-dest on nende sõiduulatus ja tankimisprotsessid võrreldavad tavaliste sõiduautode ja veoautodega.

Peamine erinevus BEV ja vesiniku FCEV vahel on see, et viimane võimaldab tankida vaid viis minutit, võrreldes BEV-i laadimisega 30–45 minutiga. Samuti saavad tarbijad umbes viis korda parema energiasalvestusruumi mahu- ja kaaluühiku kohta, mis vabastab palju ruumi muude asjade jaoks, võimaldades samal ajal sõitjal kaugemale minna.

Kriitilise massi probleem

Vaatamata lubadusele ei ole vesinikutehnoloogiat veel laiendatud. Tesla tegevjuht Elon Musk on nimetanud kütuseelementide tehnoloogiat hämmastavalt rumalaks.

Ülemaailmselt oli 2020. aasta lõpus teedel alla 25 000 vesinikkütuseelemendiga sõiduki; võrdluseks elektriautode arv oli 8 miljonit.

Suureks takistuseks vesinikkütuseelemendiga sõidukite kasutuselevõtul on olnud tanklate infrastruktuuri puudumine – kütuseelemendiga autod tankivad sarnaselt tavaautodega, kuid ei saa kasutada sama jaama. Tänapäeval on maailmas vähem kui 500 töötavat vesinikujaama, peamiselt Euroopas, millele järgnevad Jaapan ja Lõuna-Korea. Neid on Põhja-Ameerikas.

Ohutust peetakse murekohaks. Vesinik survestatakse ja hoitakse krüogeenses paagis, sealt juhitakse madalama rõhuga rakku ja lastakse läbi elektrokeemiline reaktsioon elektri tootmiseks. Hyundai ja Toyota sõnul on vesinikkütusepaakide ohutus ja töökindlus sarnane tavaliste CNG-mootorite omaga.

Tehnoloogia laiendamine ja kriitilise massi saavutamine on endiselt suur väljakutse. Rohkem sõidukeid teedel ja rohkem toetavat infrastruktuuri võivad kulusid vähendada. India kavandatud missiooni peetakse sammuks selles suunas.

Jagage Oma Sõpradega: