Как водород используется в грузовых автомобилях?
Водород можно использовать в качестве топлива для двигателя внутреннего сгорания, который аналогичен двигателю на сжатом природном газе (КПГ). Другое решение – использовать водород в топливном элементе, где с его помощью вырабатывается электричество для питания автомобиля. Водород также можно использовать в качестве вспомогательного топливного элемента для увеличения запаса хода электромобиля с питанием от аккумулятора.
Каковы преимущества водородного топлива?
При использовании водорода для питания топливного элемента единственными побочными продуктами являются вода и тепло – никаких загрязняющих веществ или парниковых газов. В зависимости от способа производства водорода он может быть чрезвычайно чистой альтернативой дизельному топливу. Водород также обладает заметным преимуществом: 80 кг водорода могут дать достаточно энергии, чтобы грузовой автомобиль проехал 800 км! Заправка автомобилей водородом также осуществляется быстро и легко.
Двигательная установка в транспортных средствах на водородных топливных элементах является электрической. Это означает, что ощущения при вождении такие же, как при вождении грузового электромобиля; отсутствие шума двигателя, быстрый запуск и возможность восстановления энергии торможения.
Каковы недостатки водородного топлива?
Водород очень химически активен, поэтому он имеет тенденцию разрушать другие материалы; кроме того, он легко воспламеняется. Эти обстоятельства затрудняют и удорожают транспортировку. Другой серьезной проблемой является отсутствие водородной инфраструктуры и высокая стоимость ее строительства. Сегодня в мире существует всего 337 водородных заправочных станций, в основном в Германии и Японии. Хотя было доказано, что существующая инфраструктура СПГ может использоваться для транспортировки и хранения водорода, это не лучшее решение для топливных элементов, которые должны работать на очень чистом водороде.
Водородные топливные элементы также дороги в изготовлении, поскольку объем производства по-прежнему невелик и включает ручные процессы. Другой ключевой компонент затрат – это бак для водорода, который имеет большой объем и занимает много места. Наконец, водородное топливо стоит значительно дороже, чем дизельное.
Насколько экологически безопасен водород?
Когда водород реагирует с кислородом в топливном элементе, на выходе получается только вода. Таким образом, когда грузовой автомобиль работает на топливном элементе, вредные выбросы из выхлопной трубы отсутствуют. Но при определении воздействия на климат необходимо учитывать очень энергоемкий процесс производства водорода. Сегодня большая часть водорода производится с использованием угля или природного газа. Но если электроэнергия, используемая для производства, поступает из возобновляемых источников энергии, водородное топливо может иметь почти нейтральный углеродный след (это известно как «зеленый водород»). Еще один способ уменьшить воздействие водорода на экологию – использовать процесс улавливания и хранения углерода (CCS), в рамках которого выбросы CO2 от SMR улавливаются, транспортируются и навсегда изолируются глубоко под землей.
Что лучше – водородные или электрические грузовые автомобили?
Чтобы какая-либо альтернатива дизельному топливу стала успешной, она должна обладать явным преимуществом в отношении стоимости, запаса хода и доступности инфраструктуры. Вот как водородные топливные элементы выглядят по сравнению с электромобилями:
Стоимость: и водородные топливные элементы, и литий-ионные аккумуляторы дороже дизельного топлива. Однако цена ионно-литиевых аккумуляторов быстро снижается. Агентство Bloomberg прогнозирует, что точка пересечения (когда электромобили станут дешевле, чем их аналоги с двигателями внутреннего сгорания) может быть достигнута уже в 2022 году. Из-за ограниченности разработки и внедрения водородных автомобилей трудно оценить аналогичные преимущества.
Диапазон: Водородные топливные элементы имеют большую плотность энергии, чем аккумуляторы, поэтому они обеспечивают больший запас хода для автомобиля. Фактически удельная энергия водородного бака на 700 бар в десять раз выше, чем у аккумулятора. Кроме того, водородные топливные элементы легче аккумуляторов, что означает, что водородные автомобили могут нести большую полезную нагрузку.
Инфраструктура: разработка и производство литий-ионных аккумуляторов намного более развиты, чем для водородных топливных элементов. Грузовые электромобили доказали свою коммерческую целесообразность, особенно для городских перевозок. Инфраструктура для заправки электромобилей также сделала большой шаг вперед. Например, в США в 2018 году насчитывалось 20 000 электрических зарядных станций и менее 45 водородных заправочных станций.
Заменит ли водород дизельные или электрические грузовые автомобили?
Водород набирает обороты. Большинство крупных компаний, производящих легковые и грузовые автомобили, включая Volvo Trucks, изучают решения, работают над ними и создают партнерства для разработки технологии. Но не только автомобильная промышленность осознает потенциал водорода.
В связи с растущим беспокойством по поводу изменения климата и требованиями «зеленого восстановления» от COVID-19 правительства проявляют больший интерес к водороду (и делают инвестиции!). Только в прошлом мае ЕС сообщил о планах возместить 750 миллиардов евро для финансирования зеленого транспорта и промышленности. Этот план, который связан с Зеленым пактом для Европы, выделяет водород в качестве приоритета и содержит планы по развитию этой технологии с помощью инвестиционной программы и свободной трансграничной торговли водородом. Ранее в этом году также было объявлено о создании Европейского альянса чистого водорода, который объединяет инвесторов с государственными, институциональными и промышленными партнерами.
Хотя все эти разработки говорят в пользу будущего использования водорода для грузоперевозок, все еще существует множество препятствий на пути к тому, чтобы он начал вносить заметный вклад в климат или экономику. Одна из областей, где водород является многообещающим, – это сложные магистральные перевозки, где его можно использовать в качестве топлива для электрического силового привода. Это означает, что вместо того, чтобы заменять грузовые электромобили, которые больше подходят для городских и региональных перевозок, можно использовать совместно обе технологии для создания более устойчивой транспортной системы.
Может ли водород заменить дизельный двигатель? Стремление к более экологичному транспорту означает, что водород, вероятно, заменит некоторые автомобили с дизельным двигателем. Особенно если это имеет четкое экономическое обоснование и дает конкурентное преимущество.
Альтернативные виды топлива: оценка плюсов и минусов
Водородные топливные элементы, грузовые электромобили, биотопливо, био-СПГ… Кажется, что список различных альтернатив дизельному топливу только увеличивается. Транспортной компании может быть сложно понять ситуацию и сориентироваться в ландшафте альтернативных видов топлива. Чтобы помочь вам, я подготовил руководство, в котором дается обзор того, как работает каждая технология, а также ее плюсов и минусов.
