Provoz aut na vodík: Pohled na indickou národní vodíkovou misi

Indie oznámila Národní vodíkovou misi, která vypracuje plán pro využívání vodíku jako zdroje energie. Iniciativa má potenciál transformovat dopravu.

Vylepšený vůz Toyoty Mirai na vodíkové palivové články, ukazující techniku ​​pod kapotou, vystavený na slavnostním uvedení v Tokiu v prosinci 2020. (Foto: Reuters)

Indie, která je tradičně pomalým pohybem v technologiích hraničních elektrických vozidel (EV), neobvykle brzy vstoupila do závodu o využití energetického potenciálu nejhojnějšího prvku ve vesmíru, vodíku. Méně než čtyři měsíce poté, co Ministerstvo energetiky Spojených států amerických oznámilo investici až 100 milionů dolarů do výzkumu a vývoje technologií pro výrobu vodíku a palivových článků, Indie oznámila Národní vodíkovou misi.

Na návrh v rozpočtu bude v příštích několika měsících navazovat návrh mise – plán pro využívání vodíku jako zdroje energie, se zvláštním zaměřením na zelený vodík, propojující rostoucí kapacitu obnovitelných zdrojů Indie s vodíkovou ekonomikou, uvedli vládní úředníci. .

A zatímco navrhovaná odvětví konečného použití zahrnují ocelářství a chemikálie, hlavním průmyslovým odvětvím, které má vodík potenciál transformovat, je doprava – která přispívá třetinou všech emisí skleníkových plynů a kde je vodík považován za přímou náhradu fosilních paliv. specifické výhody oproti tradičním EV.

Hrstka pilotních projektů spojených s mobilitou již probíhá.

V říjnu se Dillí stalo prvním indickým městem, které v šestiměsíčním pilotním projektu provozovalo autobusy na stlačený zemní plyn s přídavkem vodíku (H-CNG). Autobusy budou jezdit na nové technologii patentované společností Indian Oil Corp pro výrobu H-CNG – 18 procent vodíku v CNG – přímo ze zemního plynu, bez použití konvenčního mísení.

Hlavní energetická společnost NTPC Ltd provozuje pilotní provoz 10 elektrických autobusů na vodíkové palivové články a elektromobilů s palivovými články v Lehu a Dillí a zvažuje zřízení zařízení na výrobu zeleného vodíku v Andhra Pradesh.

MOV také plánuje ve svém výzkumném a vývojovém centru ve Faridabádu zřídit vyhrazenou jednotku na výrobu vodíku pro provoz autobusů.

Jako podpůrný regulační rámec vydalo ministerstvo silniční dopravy a dálnic koncem minulého roku oznámení, v němž navrhuje změny Ústředních pravidel pro motorová vozidla z roku 1989, aby zahrnovaly normy hodnocení bezpečnosti pro vozidla s vodíkovými palivovými články.

Proč vodík – a jeho druhy

Potenciál vodíku jako čistého zdroje paliva má historii trvající téměř 150 let. V roce 1874 nastínil spisovatel sci-fi Jules Verne ve filmu Tajemný ostrov prozíravou vizi světa, kde se voda jednoho dne použije jako palivo a vodík a kyslík, které ji tvoří, ať už jednotlivě nebo společně, poskytnou nevyčerpatelný zdroj teplo a světlo o intenzitě, které uhlí není schopno.

V roce 1937 německá osobní vzducholoď LZ129 Hindenburg použila vodíkové palivo k letu přes Atlantik, jen aby explodovala při dokování na námořní letecké stanici Lakehurst v New Jersey a zabila 36 lidí. Na konci 60. let pomáhaly vodíkové palivové články napájet mise NASA Apollo na Měsíc.

Po ropných šokech v 70. letech 20. století se začalo vážně uvažovat o možnosti nahrazení fosilních paliv vodíkem. Tři výrobci automobilů – japonská Honda a Toyota a jihokorejský Hyundai – se od té doby rozhodně vydali směrem ke komercializaci technologie, i když v omezeném měřítku.

Nejběžnější prvek v přírodě se nenachází volně. Vodík existuje pouze v kombinaci s jinými prvky a musí být extrahován z přirozeně se vyskytujících sloučenin, jako je voda (což je kombinace dvou atomů vodíku a jednoho atomu kyslíku). Přestože je vodík čistá molekula, proces jeho extrakce je energeticky náročný.

Zdroje a procesy, kterými se vodík získává, jsou rozděleny do kategorií podle barevných karet. Vodík vyrobený z fosilních paliv se nazývá šedý vodík; to představuje většinu dnes vyrobeného vodíku. Vodík generovaný z fosilních paliv s možností zachycování a ukládání uhlíku se nazývá modrý vodík; vodík vyrobený výhradně z obnovitelných zdrojů energie se nazývá zelený vodík. V posledním procesu se elektřina vyrobená z obnovitelné energie používá k rozdělení vody na vodík a kyslík.

Případ pro zelený vodík

Zelený vodík má specifické výhody. Jednak je to čistá hořící molekula, která dokáže dekarbonizovat řadu odvětví včetně železa a oceli, chemikálií a dopravy. Zadruhé, obnovitelná energie, kterou nelze skladovat ani využívat v síti, může být směrována k výrobě vodíku.

To je cíl vládní mise pro vodíkovou energii, která má být zahájena v letech 2021-22. Indická elektrická síť je převážně založena na uhlí a bude tomu tak i nadále, čímž se negují doplňkové výhody plynoucí z velkého tlaku na elektromobily – protože k výrobě elektřiny, která bude tato vozidla pohánět, bude nutné spalovat uhlí. V několika zemích, které se rozhodly prosadit elektromobily, se velká část elektřiny vyrábí z obnovitelných zdrojů – například v Norsku je to 99 procent z vodní energie. Odborníci se domnívají, že vodíková vozidla mohou být zvláště účinná v dálkové kamionové dopravě a v dalších odvětvích s těžkou elektrikou, jako je lodní doprava a letecká doprava na dlouhé vzdálenosti. Používání těžkých baterií v těchto aplikacích by bylo kontraproduktivní, zejména pro země, jako je Indie, kde je elektrická síť převážně spalována uhlím.

Jak fungují vodíkové palivové články

Zejména Jižní Korea a Japonsko se zaměřují na přesun svých automobilových trhů k vodíku a potenciálu palivových článků. Co je palivový článek?

Vodík je nosič energie, nikoli zdroj energie. Vodíkové palivo musí být přeměněno na elektřinu pomocí zařízení zvaného zásobník palivových článků, než jej lze použít k pohonu osobního nebo nákladního automobilu. Palivový článek přeměňuje chemickou energii na elektrickou energii pomocí oxidačních činidel prostřednictvím oxidačně-redukční reakce. Vozidla na bázi palivových článků nejčastěji kombinují vodík a kyslík k výrobě elektřiny pro pohon elektromotoru na palubě. Vzhledem k tomu, že vozidla s palivovými články využívají k provozu elektřinu, jsou považována za elektrická vozidla.

Uvnitř každého jednotlivého palivového článku je vodík nasáván z palubní tlakové nádrže a nechá se reagovat s katalyzátorem, obvykle vyrobeným z platiny. Když vodík prochází katalyzátorem, je zbaven svých elektronů, které jsou nuceny se pohybovat po vnějším obvodu a produkovat elektrický proud. Tento proud využívá elektromotor k pohonu vozidla, přičemž jediným vedlejším produktem je vodní pára.

Automobily s vodíkovými palivovými články mají téměř nulovou uhlíkovou stopu. Vodík je asi dvakrát až třikrát účinnější než spalování benzínu, protože elektrická chemická reakce je mnohem účinnější než spalování.

PŘIDEJ SE TEĎ :Express Explained Telegram Channel

FCEV a další EV

Elektromobily (EV) jsou obvykle rozděleny do čtyř širokých kategorií:

* Konvenční hybridní elektrická vozidla nebo HEV, jako je Toyota Camry, kombinují konvenční systém spalovacího motoru s elektrickým pohonným systémem, což vede k hybridnímu hnacímu ústrojí vozidla, které podstatně snižuje spotřebu paliva. Palubní baterie konvenčního hybridu se nabíjí, když hnací ústrojí pohání spalovací motor.

* Plug-in hybridní vozidla nebo PHEV, jako je Chevrolet Volt, mají také hybridní hnací ústrojí, které využívá IC motor a elektrickou energii pro hnací sílu, podporované dobíjecími bateriemi, které lze zapojit do zdroje energie.

* Bateriově poháněná elektrická vozidla nebo BEV, jako je Nissan Leaf nebo Tesla Model S, nemají žádný spalovací motor ani palivovou nádrž a jezdí na plně elektrické hnací ústrojí poháněné dobíjecími bateriemi.

* Elektromobily s palivovými články nebo FCEV, jako je Toyota Mirai, Honda Clarity a Hyundai Nexo, využívají vodíkový plyn k pohonu palubního elektromotoru. FCEV kombinují vodík a kyslík k výrobě elektřiny, která pohání motor. Vzhledem k tomu, že jsou poháněny výhradně elektřinou, jsou FCEV považovány za EV, ale na rozdíl od BEV je jejich dojezd a procesy doplňování paliva srovnatelné s konvenčními automobily a nákladními automobily.

Hlavní rozdíl mezi BEV a vodíkovým FCEV spočívá v tom, že vodíkový FCEV umožňuje tankování paliva pouhých pět minut ve srovnání s 30–45 minutami nabíjení u BEV. Spotřebitelé také získají asi pětkrát lepší úložiště energie na jednotku objemu a hmotnosti, což uvolňuje spoustu místa pro jiné věci a zároveň umožňuje jezdci jet dále.

Problém kritického množství

Navzdory svému příslibu se vodíková technologie teprve rozšíří. Generální ředitel společnosti Tesla Elon Musk označil technologii palivových článků za neuvěřitelně hloupou.

Celosvětově bylo na konci roku 2020 na silnicích méně než 25 000 vozidel s vodíkovými palivovými články; pro srovnání, počet elektromobilů byl 8 milionů.

Velkou překážkou pro přijetí vozidel na vodíkové palivové články byl nedostatek infrastruktury čerpacích stanic – auta s palivovými články tankují podobně jako konvenční auta, ale nemohou používat stejnou stanici. Na světě dnes funguje méně než 500 vodíkových stanic, většinou v Evropě, následuje Japonsko a Jižní Korea. Některé jsou v Severní Americe.

Bezpečnost je vnímána jako problém. Vodík je natlakován a skladován v kryogenní nádrži, odtud je přiváděn do nízkotlakého článku a podroben elektrochemické reakci za účelem výroby elektřiny. Hyundai a Toyota tvrdí, že bezpečnost a spolehlivost vodíkových palivových nádrží je podobná jako u standardních motorů na CNG.

Velkou výzvou zůstává rozšíření technologie a dosažení kritického množství. Více vozidel na silnicích a více podpůrné infrastruktury mohou snížit náklady. Navrhovaná mise Indie je považována za krok tímto směrem.

Sdílej Se Svými Přáteli: