Αυτοκίνητα που κινούνται με υδρογόνο: Μια ματιά στην Εθνική Αποστολή Υδρογόνου της Ινδίας

Η Ινδία ανακοίνωσε μια Εθνική Αποστολή Υδρογόνου που θα καταρτίσει έναν οδικό χάρτη για τη χρήση του υδρογόνου ως πηγή ενέργειας. Η πρωτοβουλία έχει τη δυνατότητα να μεταμορφώσει τις μεταφορές.

Το ανανεωμένο αυτοκίνητο κυψελών καυσίμου υδρογόνου Mirai της Toyota, που δείχνει τη μηχανική κάτω από το καπό, εκτίθεται στην εκδήλωση παρουσίασης στο Τόκιο τον Δεκέμβριο του 2020. (Φωτογραφία: Reuters)

Παραδοσιακά, μια αργή κίνηση στις τεχνολογίες ηλεκτρικών οχημάτων συνόρων (EV), η Ινδία έχει κάνει μια αχαρακτήριστη πρώιμη είσοδο στον αγώνα για να αξιοποιήσει το ενεργειακό δυναμικό του πιο άφθονο στοιχείου στο σύμπαν, του υδρογόνου. Λιγότερο από τέσσερις μήνες αφότου το Υπουργείο Ενέργειας των Ηνωμένων Πολιτειών ανακοίνωσε μια επένδυση έως και 100 εκατομμυρίων δολαρίων στην παραγωγή υδρογόνου και στην έρευνα και ανάπτυξη τεχνολογιών κυψελών καυσίμου, η Ινδία ανακοίνωσε μια Εθνική Αποστολή Υδρογόνου.

Η πρόταση στον Προϋπολογισμό θα ακολουθηθεί με σχέδιο αποστολής τους επόμενους δύο μήνες — ένας οδικός χάρτης για τη χρήση του υδρογόνου ως πηγή ενέργειας, με ιδιαίτερη έμφαση στο πράσινο υδρογόνο, συνδυάζοντας την αυξανόμενη δυναμικότητα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας της Ινδίας με την οικονομία του υδρογόνου, ανέφεραν κυβερνητικοί αξιωματούχοι .

Και ενώ οι προτεινόμενοι τομείς τελικής χρήσης περιλαμβάνουν τον χάλυβα και τα χημικά, η κύρια βιομηχανία που έχει τη δυνατότητα να μεταμορφώσει το υδρογόνο είναι οι μεταφορές — οι οποίες συμβάλλουν στο ένα τρίτο όλων των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και όπου το υδρογόνο θεωρείται ως άμεση αντικατάσταση των ορυκτών καυσίμων. συγκεκριμένα πλεονεκτήματα έναντι των παραδοσιακών EV.

Μια χούφτα πιλότων που συνδέονται με την κινητικότητα βρίσκονται ήδη σε εξέλιξη.

Τον Οκτώβριο, το Δελχί έγινε η πρώτη πόλη της Ινδίας που λειτούργησε λεωφορεία με συμπιεσμένο φυσικό αέριο (H-CNG) σε ένα εξάμηνο πιλοτικό πρόγραμμα. Τα λεωφορεία θα κινούνται με μια νέα τεχνολογία κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας από την Indian Oil Corp για την παραγωγή H-CNG - 18 τοις εκατό υδρογόνο σε CNG - απευθείας από φυσικό αέριο, χωρίς να καταφεύγουν σε συμβατική ανάμειξη.

Η μεγάλη εταιρεία NTPC Ltd λειτουργεί πιλοτικά για τη λειτουργία 10 ηλεκτρικών λεωφορείων με κυψέλες καυσίμου υδρογόνου και ηλεκτρικά αυτοκίνητα κυψελών καυσίμου στο Leh και το Δελχί, και εξετάζει το ενδεχόμενο να δημιουργήσει μια μονάδα παραγωγής πράσινων υδρογόνου στο Andhra Pradesh.

Η ΔΟΕ σχεδιάζει επίσης να δημιουργήσει μια ειδική μονάδα για την παραγωγή υδρογόνου για τη λειτουργία λεωφορείων στο κέντρο Έρευνας και Ανάπτυξης στο Faridabad.

Ως υποστηρικτικό ρυθμιστικό πλαίσιο, το Υπουργείο Οδικών Μεταφορών και Αυτοκινητοδρόμων εξέδωσε στα τέλη του περασμένου έτους μια κοινοποίηση που πρότεινε τροποποιήσεις στους Κανόνες Κεντρικών Μηχανοκίνητων Οχημάτων, 1989, ώστε να συμπεριληφθούν πρότυπα αξιολόγησης ασφάλειας για οχήματα με κυψέλες καυσίμου υδρογόνου.

Γιατί το υδρογόνο — και οι τύποι του

Το δυναμικό του υδρογόνου ως καθαρής πηγής καυσίμου έχει ιστορία που εκτείνεται σχεδόν 150 χρόνια. Το 1874, ο συγγραφέας επιστημονικής φαντασίας Ιούλιος Βερν παρουσίασε ένα προφητικό όραμα στο Μυστηριώδες νησί - για έναν κόσμο όπου το νερό θα χρησιμοποιηθεί μια μέρα ως καύσιμο, το υδρογόνο και το οξυγόνο που το αποτελούν, χρησιμοποιώντας μεμονωμένα ή μαζί, θα παρέχουν μια ανεξάντλητη πηγή θερμότητας και φωτός, με ένταση που ο άνθρακας δεν είναι ικανός.

Το 1937, το γερμανικό επιβατικό αεροσκάφος LZ129 Hindenburg χρησιμοποίησε καύσιμο υδρογόνου για να πετάξει πέρα ​​από τον Ατλαντικό, μόνο για να εκραγεί ενώ έπλεε στον Ναυτικό Αεροπορικό Σταθμό Lakehurst στο Νιου Τζέρσεϊ, σκοτώνοντας 36 ανθρώπους. Στα τέλη της δεκαετίας του 1960, οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου βοήθησαν να τροφοδοτήσουν τις αποστολές Apollo της NASA στη Σελήνη.

Μετά τα σοκ στις τιμές του πετρελαίου της δεκαετίας του 1970, η πιθανότητα να αντικαταστήσει το υδρογόνο τα ορυκτά καύσιμα άρχισε να εξετάζεται σοβαρά. Τρεις αυτοκινητοβιομηχανίες - η ιαπωνική Honda και η Toyota και η νοτιοκορεάτικη Hyundai - έχουν κινηθεί αποφασιστικά από τότε προς την κατεύθυνση της εμπορευματοποίησης της τεχνολογίας, αν και σε περιορισμένη κλίμακα.

Το πιο κοινό στοιχείο στη φύση δεν βρίσκεται ελεύθερα. Το υδρογόνο υπάρχει μόνο σε συνδυασμό με άλλα στοιχεία και πρέπει να εξαχθεί από φυσικά ενώσεις όπως το νερό (το οποίο είναι ένας συνδυασμός δύο ατόμων υδρογόνου και ενός ατόμου οξυγόνου). Αν και το υδρογόνο είναι ένα καθαρό μόριο, η διαδικασία εξαγωγής του είναι ενεργοβόρα.

Οι πηγές και οι διαδικασίες από τις οποίες προέρχεται το υδρογόνο, κατηγοριοποιούνται με καρτέλες χρώματος. Το υδρογόνο που παράγεται από ορυκτά καύσιμα ονομάζεται γκρι υδρογόνο. αυτό αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος του υδρογόνου που παράγεται σήμερα. Το υδρογόνο που παράγεται από ορυκτά καύσιμα με επιλογές δέσμευσης και αποθήκευσης άνθρακα ονομάζεται μπλε υδρογόνο. Το υδρογόνο που παράγεται εξ ολοκλήρου από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ονομάζεται πράσινο υδρογόνο. Στην τελευταία διαδικασία, η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας χρησιμοποιείται για τη διάσπαση του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο.

Η περίπτωση του πράσινου υδρογόνου

Το πράσινο υδρογόνο έχει συγκεκριμένα πλεονεκτήματα. Πρώτον, είναι ένα μόριο καθαρής καύσης, το οποίο μπορεί να απανθρακώσει μια σειρά από τομείς όπως ο σίδηρος και ο χάλυβας, τα χημικά προϊόντα και οι μεταφορές. Δεύτερον, η ανανεώσιμη ενέργεια που δεν μπορεί να αποθηκευτεί ή να χρησιμοποιηθεί από το δίκτυο μπορεί να διοχετευτεί για την παραγωγή υδρογόνου.

Αυτός είναι ο στόχος της κυβερνητικής αποστολής για την ενέργεια υδρογόνου, που θα ξεκινήσει το 2021-22. Το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας της Ινδίας βασίζεται κυρίως στον άνθρακα και θα συνεχίσει να είναι έτσι, ακυρώνοντας έτσι τα παράπλευρα οφέλη από μια μεγάλης κλίμακας ώθηση EV - καθώς ο άνθρακας θα πρέπει να καεί για να παραχθεί η ηλεκτρική ενέργεια που θα τροφοδοτεί αυτά τα οχήματα. Σε πολλές χώρες που έχουν κάνει ώθηση με ηλεκτρικά οχήματα, μεγάλο μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας παράγεται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας — στη Νορβηγία, για παράδειγμα, το 99 τοις εκατό προέρχεται από υδροηλεκτρική ενέργεια. Οι ειδικοί πιστεύουν ότι τα οχήματα υδρογόνου μπορούν να είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικά σε φορτηγά μεγάλων αποστάσεων και σε άλλους τομείς που είναι δύσκολο να ηλεκτροδοτηθούν, όπως η ναυτιλία και τα αεροπορικά ταξίδια μεγάλων αποστάσεων. Η χρήση βαριών μπαταριών σε αυτές τις εφαρμογές θα ήταν αντιπαραγωγική, ειδικά για χώρες όπως η Ινδία, όπου το ηλεκτρικό δίκτυο λειτουργεί κυρίως με άνθρακα.

Πώς λειτουργούν οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου

Η Νότια Κορέα και η Ιαπωνία ειδικότερα, επικεντρώνονται στη μετακίνηση των αγορών αυτοκινήτων τους προς το υδρογόνο και τις δυνατότητες της κυψέλης καυσίμου. Τι είναι η κυψέλη καυσίμου;

Το υδρογόνο είναι φορέας ενέργειας, όχι πηγή ενέργειας. Το καύσιμο υδρογόνου πρέπει να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια από μια συσκευή που ονομάζεται στοίβα κυψελών καυσίμου προτού μπορέσει να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία ενός αυτοκινήτου ή φορτηγού. Μια κυψέλη καυσίμου μετατρέπει τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιώντας οξειδωτικά μέσα μέσω μιας αντίδρασης οξείδωσης-αναγωγής. Τα οχήματα που βασίζονται σε κυψέλες καυσίμου συνδυάζουν συνήθως υδρογόνο και οξυγόνο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για την τροφοδοσία του ηλεκτροκινητήρα επί του σκάφους. Δεδομένου ότι τα οχήματα με κυψέλες καυσίμου χρησιμοποιούν ηλεκτρική ενέργεια για να κινηθούν, θεωρούνται ηλεκτρικά οχήματα.

Μέσα σε κάθε μεμονωμένη κυψέλη καυσίμου, το υδρογόνο αντλείται από μια ενσωματωμένη δεξαμενή υπό πίεση και γίνεται να αντιδρά με έναν καταλύτη, συνήθως κατασκευασμένο από πλατίνα. Καθώς το υδρογόνο διέρχεται από τον καταλύτη, απογυμνώνεται από τα ηλεκτρόνια του, τα οποία αναγκάζονται να κινηθούν κατά μήκος ενός εξωτερικού κυκλώματος, παράγοντας ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτό το ρεύμα χρησιμοποιείται από τον ηλεκτροκινητήρα για την τροφοδοσία του οχήματος, με το μόνο υποπροϊόν να είναι οι υδρατμοί.

Τα αυτοκίνητα κυψελών καυσίμου υδρογόνου έχουν σχεδόν μηδενικό αποτύπωμα άνθρακα. Το υδρογόνο είναι περίπου δύο έως τρεις φορές πιο αποτελεσματικό από την καύση βενζίνης, επειδή μια ηλεκτρική χημική αντίδραση είναι πολύ πιο αποτελεσματική από την καύση.

ΠΑΡΕ ΜΕΡΟΣ ΤΩΡΑ :Το Express Explained Channel Telegram

FCEV και άλλα EV

Τα ηλεκτρικά οχήματα (EV) συνήθως χωρίζονται σε τέσσερις μεγάλες κατηγορίες:

* Τα συμβατικά υβριδικά ηλεκτρικά οχήματα ή τα HEV όπως το Toyota Camry συνδυάζουν ένα συμβατικό σύστημα κινητήρα εσωτερικής καύσης με ένα σύστημα ηλεκτρικής πρόωσης, με αποτέλεσμα ένα σύστημα μετάδοσης κίνησης υβριδικού οχήματος που μειώνει σημαντικά τη χρήση καυσίμου. Η ενσωματωμένη μπαταρία σε ένα συμβατικό υβριδικό φορτίζεται όταν ο κινητήρας IC τροφοδοτεί το σύστημα μετάδοσης κίνησης.

* Τα plug-in υβριδικά οχήματα ή τα PHEV, όπως το Chevrolet Volt, διαθέτουν επίσης ένα υβριδικό σύστημα μετάδοσης κίνησης που χρησιμοποιεί κινητήρα IC και ηλεκτρική ισχύ για κινητήρια δύναμη, που υποστηρίζεται από επαναφορτιζόμενες μπαταρίες που μπορούν να συνδεθούν σε μια πηγή ισχύος.

ύψος simon nessman

* Τα ηλεκτρικά οχήματα με μπαταρίες ή τα BEV, όπως το Nissan Leaf ή το Tesla Model S, δεν διαθέτουν κινητήρα IC ή ρεζερβουάρ καυσίμου και λειτουργούν με πλήρως ηλεκτρικό σύστημα μετάδοσης κίνησης που τροφοδοτείται από επαναφορτιζόμενες μπαταρίες.

* Ηλεκτρικά οχήματα κυψελών καυσίμου ή FCEV όπως το Mirai της Toyota, το Clarity της Honda και το Nexo της Hyundai χρησιμοποιούν αέριο υδρογόνο για να τροφοδοτήσουν έναν ενσωματωμένο ηλεκτρικό κινητήρα. Τα FCEV συνδυάζουν υδρογόνο και οξυγόνο για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια, η οποία λειτουργεί τον κινητήρα. Δεδομένου ότι τροφοδοτούνται εξ ολοκλήρου από ηλεκτρική ενέργεια, τα FCEV θεωρούνται EV, αλλά σε αντίθεση με τα BEV, η αυτονομία και οι διαδικασίες ανεφοδιασμού τους είναι συγκρίσιμες με τα συμβατικά αυτοκίνητα και φορτηγά.

Η κύρια διαφορά μεταξύ ενός BEV και ενός FCEV υδρογόνου είναι ότι το τελευταίο επιτρέπει χρόνο ανεφοδιασμού μόλις πέντε λεπτών, σε σύγκριση με 30-45 λεπτά φόρτισης για ένα BEV. Επίσης, οι καταναλωτές έχουν περίπου πέντε φορές καλύτερη αποθήκευση ενέργειας ανά μονάδα όγκου και βάρους, γεγονός που ελευθερώνει πολύ χώρο για άλλα πράγματα, ενώ επιτρέπει στον αναβάτη να πάει μακρύτερα.

Το πρόβλημα της κρίσιμης μάζας

Παρά την υπόσχεσή της, η τεχνολογία υδρογόνου δεν έχει ακόμη κλιμακωθεί. Ο Διευθύνων Σύμβουλος της Tesla, Έλον Μασκ, χαρακτήρισε την τεχνολογία κυψελών καυσίμου απίστευτα ανόητη.

Σε παγκόσμιο επίπεδο, υπήρχαν κάτω από 25.000 οχήματα κυψελών καυσίμου υδρογόνου στους δρόμους στα τέλη του 2020. Συγκριτικά, ο αριθμός των ηλεκτρικών αυτοκινήτων ήταν 8 εκατομμύρια.

Ένα μεγάλο εμπόδιο στην υιοθέτηση οχημάτων κυψελών καυσίμου υδρογόνου ήταν η έλλειψη υποδομής σταθμού ανεφοδιασμού - τα αυτοκίνητα κυψελών καυσίμου ανεφοδιάζονται με παρόμοιο τρόπο με τα συμβατικά αυτοκίνητα, αλλά δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν τον ίδιο σταθμό. Υπάρχουν λιγότεροι από 500 σταθμοί υδρογόνου που λειτουργούν σήμερα στον κόσμο, κυρίως στην Ευρώπη, ακολουθούμενη από την Ιαπωνία και τη Νότια Κορέα. Υπάρχουν μερικά στη Βόρεια Αμερική.

Η ασφάλεια θεωρείται ως ανησυχία. Το υδρογόνο συμπιέζεται και αποθηκεύεται σε μια κρυογονική δεξαμενή, από εκεί τροφοδοτείται σε μια κυψέλη χαμηλότερης πίεσης και διέρχεται από μια ηλεκτροχημική αντίδραση για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η Hyundai και η Toyota λένε ότι η ασφάλεια και η αξιοπιστία των δεξαμενών καυσίμου υδρογόνου είναι παρόμοια με αυτή των τυπικών κινητήρων CNG.

Η κλιμάκωση της τεχνολογίας και η επίτευξη κρίσιμης μάζας παραμένει η μεγάλη πρόκληση. Περισσότερα οχήματα στο δρόμο και περισσότερες υποστηρικτικές υποδομές μπορούν να μειώσουν το κόστος. Η προτεινόμενη αποστολή της Ινδίας θεωρείται ως ένα βήμα προς αυτή την κατεύθυνση.

Μοιράσου Το Με Τους Φίλους Σου: