Conducerea mașinilor cu hidrogen: O privire asupra Misiunii Naționale de Hidrogen a Indiei

India a anunțat o Misiune Națională pentru Hidrogen care va elabora o foaie de parcurs pentru utilizarea hidrogenului ca sursă de energie. Inițiativa are potențialul de a transforma transportul.

Mașina renovată de la Toyota, Mirai, cu celulă de combustibil cu hidrogen, care arată ingineria sub capotă, expusă la evenimentul său de lansare din Tokyo, în decembrie 2020. (Foto: Reuters)

În mod tradițional, o mișcare lentă în tehnologiile vehiculelor electrice de frontieră (EV), India a făcut o intrare neobișnuit de timpurie în cursa pentru a valorifica potențialul energetic al celui mai abundent element din univers, hidrogenul. La mai puțin de patru luni după ce Departamentul de Energie al Statelor Unite a anunțat o investiție de până la 100 de milioane de dolari în producția de hidrogen și cercetarea și dezvoltarea tehnologiilor cu celule de combustibil, India a anunțat o Misiune Națională pentru Hidrogen.

Propunerea din buget va fi urmată de un proiect de misiune în următoarele două luni — o foaie de parcurs pentru utilizarea hidrogenului ca sursă de energie, cu accent special pe hidrogenul verde, care să îmbină capacitatea de energie regenerabilă în creștere a Indiei cu economia hidrogenului, au indicat oficialii guvernamentali. .

Și, în timp ce sectoarele de utilizare finală propuse includ oțel și produse chimice, industria majoră pe care hidrogenul are potențialul de a o transforma este transportul - care contribuie cu o treime din toate emisiile de gaze cu efect de seră și unde hidrogenul este văzut ca un înlocuitor direct al combustibililor fosili, cu avantaje specifice față de vehiculele electrice tradiționale.

O mână de piloți legați de mobilitate sunt deja în derulare.

În octombrie, Delhi a devenit primul oraș indian care a exploatat autobuze care rulează cu gaz natural comprimat cu hidrogen (H-CNG) într-un proiect pilot de șase luni. Autobuzele vor funcționa cu o nouă tehnologie brevetată de Indian Oil Corp pentru producerea de H-CNG – 18% hidrogen în GNC – direct din gaze naturale, fără a recurge la amestecarea convențională.

Majoritatea energetică NTPC Ltd operează un pilot pentru a rula 10 autobuze electrice pe bază de pile de combustie cu hidrogen și mașini electrice cu celule de combustie în Leh și Delhi și ia în considerare înființarea unei instalații ecologice de producție a hidrogenului în Andhra Pradesh.

IOC intenționează, de asemenea, să înființeze o unitate dedicată pentru a produce hidrogen pentru a rula autobuzele în centrul său de cercetare și dezvoltare din Faridabad.

Ca un cadru de reglementare de sprijin, Ministerul Transporturilor Rutiere și Autostrăzilor a emis, la sfârșitul anului trecut, o notificare prin care propune modificări la Regulile Centrale pentru Vehicule cu Motor, 1989, pentru a include standarde de evaluare a siguranței pentru vehiculele pe bază de celule de combustibil cu hidrogen.

De ce hidrogen - și tipurile acestuia

Potențialul hidrogenului ca sursă de combustibil curat are o istorie de aproape 150 de ani. În 1874, scriitorul de science-fiction Jules Verne a expus o viziune prevăzătoare în The Mysterious Island - a unei lumi în care apa va fi folosită într-o zi drept combustibil, acel hidrogen și oxigen care o constituie, folosite individual sau împreună, vor furniza o sursă inepuizabilă de căldură și lumină, de o intensitate de care cărbunele nu este capabil.

În 1937, dirijabilul german de pasageri LZ129 Hindenburg a folosit hidrogen pentru a zbura peste Atlantic, doar pentru a exploda în timp ce acosta la Naval Air Station Lakehurst din New Jersey, ucigând 36 de oameni. La sfârșitul anilor 1960, celulele de combustibil cu hidrogen au ajutat la alimentarea misiunilor NASA Apollo pe Lună.

După șocurile prețului petrolului din anii 1970, posibilitatea ca hidrogenul să înlocuiască combustibilii fosili a ajuns să fie luată în considerare cu seriozitate. Trei producători de automobile – Honda și Toyota din Japonia și Hyundai din Coreea de Sud – s-au mutat de atunci decisiv în direcția comercializării tehnologiei, deși la scară limitată.

Cel mai comun element din natură nu se găsește în mod liber. Hidrogenul există doar combinat cu alte elemente și trebuie extras din compuși naturali precum apa (care este o combinație de doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen). Deși hidrogenul este o moleculă curată, procesul de extragere a acesteia este consumator de energie.

Sursele și procesele prin care este derivat hidrogenul sunt clasificate pe file de culoare. Hidrogenul produs din combustibili fosili se numește hidrogen gri; aceasta constituie cea mai mare parte a hidrogenului produs astăzi. Hidrogenul generat din combustibili fosili cu opțiuni de captare și stocare a carbonului se numește hidrogen albastru; hidrogenul generat în întregime din surse de energie regenerabilă se numește hidrogen verde. În ultimul proces, electricitatea generată din energie regenerabilă este folosită pentru a împărți apa în hidrogen și oxigen.

Cazul pentru hidrogenul verde

Hidrogenul verde are avantaje specifice. În primul rând, este o moleculă de ardere curată, care poate decarboniza o serie de sectoare, inclusiv fier și oțel, chimicale și transporturi. În al doilea rând, energia regenerabilă care nu poate fi stocată sau utilizată de rețea poate fi canalizată pentru a produce hidrogen.

Acesta este obiectivul misiunii guvernamentale de energie cu hidrogen, care va fi lansată în 2021-2022. Rețeaua electrică a Indiei se bazează în principal pe cărbune și va continua să fie așa, anulând astfel beneficiile colaterale de la un impuls pe scară largă a vehiculelor electrice - deoarece cărbunele va trebui să fie ars pentru a genera electricitatea care va alimenta aceste vehicule. În mai multe țări care au intrat în favoarea vehiculelor electrice, o mare parte a energiei electrice este generată din surse regenerabile – în Norvegia, de exemplu, este 99% din energia hidroelectrică. Experții cred că vehiculele cu hidrogen pot fi deosebit de eficiente în transportul pe distanțe lungi și în alte sectoare greu de electrificat, cum ar fi transportul maritim și călătoriile aeriene pe distanțe lungi. Utilizarea bateriilor grele în aceste aplicații ar fi contraproductivă, în special pentru țări precum India, unde rețeaua electrică este predominant pe cărbune.

Cum funcționează pilele de combustibil cu hidrogen

Coreea de Sud și Japonia, în special, se concentrează pe mutarea piețelor lor auto către hidrogen și pe potențialul celulei de combustie. Ce este o pilă de combustibil?

Hidrogenul este un purtător de energie, nu o sursă de energie. Hidrogenul trebuie transformat în energie electrică printr-un dispozitiv numit stivă de celule de combustibil înainte de a putea fi folosit pentru a alimenta o mașină sau un camion. O celulă de combustibil transformă energia chimică în energie electrică folosind agenți oxidanți printr-o reacție de oxidare-reducere. Vehiculele pe bază de celule de combustibil combină cel mai frecvent hidrogenul și oxigenul pentru a produce energie electrică care să alimenteze motorul electric de la bord. Deoarece vehiculele cu celule de combustibil folosesc electricitate pentru a rula, acestea sunt considerate vehicule electrice.

În interiorul fiecărei celule de combustie, hidrogenul este extras dintr-un rezervor presurizat la bord și făcut să reacționeze cu un catalizator, de obicei fabricat din platină. Pe măsură ce hidrogenul trece prin catalizator, este îndepărtat de electroni, care sunt forțați să se miște de-a lungul unui circuit extern, producând un curent electric. Acest curent este folosit de motorul electric pentru a alimenta vehiculul, singurul produs secundar fiind vaporii de apă.

Mașinile cu celule de combustibil cu hidrogen au o amprentă de carbon aproape zero. Hidrogenul este de aproximativ două până la trei ori mai eficient decât arderea benzinei, deoarece o reacție chimică electrică este mult mai eficientă decât arderea.

ALĂTURĂ-TE ACUM :Canalul Telegram Explained Express

FCEV-uri și alte EV-uri

Vehiculele electrice (EV) sunt de obicei împărțite în patru mari categorii:

* Vehiculele electrice hibride convenționale sau HEV, cum ar fi Toyota Camry, combină un sistem convențional de motor cu ardere internă cu un sistem de propulsie electrică, rezultând un sistem de propulsie al vehiculului hibrid care reduce substanțial consumul de combustibil. Bateria de bord într-un hibrid convențional este încărcată atunci când motorul IC alimentează trenul de rulare.

* Vehiculele hibride plug-in sau PHEV, cum ar fi Chevrolet Volt, au și ele o transmisie hibridă care utilizează un motor IC și putere electrică pentru puterea motrice, susținută de baterii reîncărcabile care pot fi conectate la o sursă de alimentare.

shane dawson venit anual

* Vehiculele electrice alimentate cu baterii sau BEV, cum ar fi Nissan Leaf sau Tesla Model S, nu au motor IC sau rezervor de combustibil și funcționează cu un sistem de propulsie complet electric alimentat de baterii reîncărcabile.

* Vehiculele electrice cu celule de combustie sau FCEV, cum ar fi Mirai de la Toyota, Clarity de la Honda și Nexo de la Hyundai, folosesc gaz cu hidrogen pentru a alimenta un motor electric la bord. FCEV-urile combină hidrogenul și oxigenul pentru a produce electricitate, care conduce motorul. Deoarece sunt alimentate în întregime de electricitate, FCEV-urile sunt considerate vehicule electrice, dar spre deosebire de BEV, autonomia și procesele de alimentare cu combustibil sunt comparabile cu mașinile și camioanele convenționale.

Diferența majoră dintre un BEV și un FCEV cu hidrogen este că acesta din urmă permite un timp de realimentare de doar cinci minute, comparativ cu 30-45 de minute de încărcare pentru un BEV. De asemenea, consumatorii beneficiază de o stocare de energie de aproximativ cinci ori mai bună pe unitate de volum și greutate, ceea ce eliberează mult spațiu pentru alte lucruri, permițând în același timp călărețului să meargă mai departe.

Problema masei critice

În ciuda promisiunii sale, tehnologia hidrogenului nu a fost încă extinsă. CEO-ul Tesla, Elon Musk, a numit tehnologia cu celule de combustie ca fiind uluitor de stupidă.

La nivel global, la sfârșitul anului 2020, circulau sub 25.000 de vehicule cu celule de combustibil cu hidrogen; prin comparație, numărul de mașini electrice a fost de 8 milioane.

Un mare obstacol în calea adoptării vehiculelor cu celule de combustie cu hidrogen a fost lipsa infrastructurii stațiilor de alimentare – mașinile cu celule de combustibil alimentează într-un mod similar cu mașinile convenționale, dar nu pot folosi aceeași stație. Există mai puțin de 500 de stații de hidrogen operaționale în lume astăzi, majoritatea în Europa, urmate de Japonia și Coreea de Sud. Sunt unele în America de Nord.

Siguranța este văzută ca o preocupare. Hidrogenul este presurizat și stocat într-un rezervor criogenic, de acolo este alimentat într-o celulă cu presiune mai mică și este supus unei reacții electrochimice pentru a genera electricitate. Hyundai și Toyota spun că siguranța și fiabilitatea rezervoarelor de combustibil cu hidrogen sunt similare cu cele ale motoarelor CNG standard.

Extinderea tehnologiei și atingerea masei critice rămâne marea provocare. Mai multe vehicule pe drum și mai multă infrastructură de sprijin pot reduce costurile. Misiunea propusă de India este văzută ca un pas în această direcție.

Imparte Cu Prietenii Tai: