Αυτό το άρθρο υποστηρίζεται από Eaton.
Δεδομένου ότι οι μεταφορές συνεχίζουν να είναι ο τομέας με τις μεγαλύτερες εκπομπές αερίων θερμοκηπίου, η εστίαση στην ηλεκτροδότηση θερμαίνεται.
Η αύξηση των πωλήσεων ηλεκτρικών αυτοκινήτων ήταν σημαντική, αύξηση 168% το πρώτο εξάμηνο του 2021 σε σύγκριση με το 2020 — με ιδιαίτερα υψηλές πωλήσεις στην Κίνα και την Ευρώπη λόγω κυβερνητικών εντολών και προτύπων εκπομπών. Επιπροσθέτως, περισσότερες από δώδεκα χώρες έχουν ανακοινώσει στόχους οχημάτων μηδενικών εκπομπών ή τη σταδιακή κατάργηση των οχημάτων με κινητήρα εσωτερικής καύσης τις επόμενες δύο δεκαετίες.
Αυτή την εβδομάδα στο COP26, η απαλλαγή από τις ανθρακούχες εκπομπές του τομέα των μεταφορών ήταν κύριος στόχος. Όμως, ενώ ο κόσμος βρίσκεται σε καλό δρόμο για να κάνει προόδους στην τεχνολογία των ηλεκτρικών οχημάτων, ένα βασικό κομμάτι της προσπάθειας απαλλαγής από τις ανθρακούχες εκπομπές απομένει να αντιμετωπιστεί: τα βαρέα οχήματα.
Τα φορτηγά μεγάλων αποστάσεων και τα κατασκευαστικά οχήματα, γνωστά για πολλές ώρες λειτουργίας και για πολλές εκατοντάδες μίλια κάθε φορά, αντιπροσωπεύουν περισσότερο από το 20 τοις εκατό των εκπομπών από τις μεταφορές. Και ο δρόμος προς την απαλλαγή από τις ανθρακούχες εκπομπές για αυτά τα οχήματα είναι πολύ πιο δύσκολος, λόγω της μεγάλης ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας που απαιτείται για να εκπληρώσουν τη δουλειά τους. Όπου η τροφοδοσία μιας μπαταρίας αυτοκινήτου σε σταθμό φόρτισης είναι επαρκής για τη λειτουργία του προσωπικού σας ηλεκτρικού αυτοκινήτου, τα βαρέα οχήματα θα απαιτούσαν τεράστιες μπαταρίες και αρκετές ώρες φόρτισης για να αποθηκεύσουν περισσότερο από 50 φορές αυτήν την ενέργεια.
Ακόμη και με τα πιο πρόσφατα τεχνολογία εξαιρετικά γρήγορης φόρτισης, ένα ηλεκτρικό όχημα βαρέως τύπου θα κέρδιζε μόλις δύο έως τρία μίλια αυτονομίας ανά λεπτό χρόνο φόρτισης. Για να το θέσουμε αυτό στην προοπτική, ο ανεφοδιασμός με καύσιμο ντίζελ προσθέτει έως και 100 μίλια ανά λεπτό. Εν ολίγοις, η ηλεκτροδότηση από μόνη της δεν είναι η απάντηση στην απανθρακοποίηση. Εκεί που υπάρχει υπόσχεση, ωστόσο, είναι το υδρογόνο.
Οι υποσχέσεις και οι προκλήσεις των κυψελών καυσίμου υδρογόνου
Ένας βιώσιμη λύση η απανθρακοποίηση των βαρέων επαγγελματικών οχημάτων μεγάλων αποστάσεων σήμερα γίνεται μέσω πράσινου υδρογόνου. Η βιομηχανία μεταφορών ήταν επιτυχής στη χρήση λύσεων υδρογόνου για ελαφρά οχήματα, ωστόσο, η απλή κλιμάκωση της τεχνολογίας για βαρέα οχήματα δεν είναι τόσο απλή.
Η κλιμάκωση κυψελών καυσίμου για βαριές εφαρμογές θέτει νέες και πολύ διαφορετικές απαιτήσεις όσον αφορά τη διάρκεια ζωής, την απόδοση και το κόστος. Η Eaton, ωστόσο, παρέχει συναρπαστικές λύσεις σε κάθε τομέα:
1. Λήψη της σωστής ροής αέρα
Η κυψέλη καυσίμου είναι μια συσκευή μετατροπής ενέργειας που παράγει ηλεκτρική ενέργεια συνδυάζοντας υδρογόνο και οξυγόνο σε νερό. Η ακριβής ροή οξυγόνου στην κυψέλη καυσίμου, ωστόσο, είναι κρίσιμη καθώς ελέγχει την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας — και μπορεί να είναι μια μεγάλη πρόκληση.
Εκεί έρχεται η Eaton. Η Eaton βρίσκεται στην πρώτη γραμμή της τεχνολογίας των ελεγκτών αέρα με τις ηλεκτροκίνητες αντλίες αέρα για περισσότερα από 20 χρόνια. Λόγω της τεχνογνωσίας του, ο Eaton είναι σε συνεργασία με το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ να συνεχίσει να κάνει προόδους σε αυτόν τον χώρο.
Η αντλία αέρα είναι ο μεγαλύτερος καταναλωτής ηλεκτρικής ενέργειας μέσα σε μια κυψέλη καυσίμου, με περίπου 15-20 τοις εκατό της ηλεκτρικής παραγωγής που χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία της αντλίας. Αυτός είναι ο λόγος που ο Eaton εργάζεται για να μειώσει την ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιεί ο ελεγκτής αέρα στο μισό.
Η επίτευξη αυτού του επιπέδου απόδοσης χωρίς να θυσιάζεται η απόδοση, ενώ ταυτόχρονα αυξάνεται η ανθεκτικότητα και διατηρείται ένα αποδεκτό κόστος, αποτελεί βασικό στοιχείο του Υπουργείου Ενέργειας.Γήινο υδρογόνο” πρόγραμμα προσαρμογής κυψελών καυσίμου για τις ανάγκες φορτηγών μεγάλων αποστάσεων βαρέως τύπου.
2. Ακριβής έλεγχος υδρογόνου
Εκτός από τον έλεγχο της ροής αέρα, ο Eaton εξετάζει επίσης την πλευρά παροχής υδρογόνου της κυψέλης καυσίμου. Τα παραδοσιακά συστήματα παροχής υδρογόνου ανταλλάσσουν το κόστος και την ανθεκτικότητα με απόδοση και αποδοτικότητα. Εισάγοντας την καινοτομία στο κύκλωμα υδρογόνου, η προσέγγιση του Eaton είναι σε θέση να ελέγχει αποτελεσματικά και με ακρίβεια τη ροή που εισέρχεται στην κυψέλη καυσίμου και να ανακυκλώνει την περίσσεια.
Με την ακρίβεια, αποφεύγουμε τη σπατάλη υδρογόνου και έτσι βελτιώνουμε περαιτέρω τη συνολική απόδοση. Αυτές οι λύσεις δεν σχετίζονται μόνο με βαρέα επαγγελματικά, οδικά οχήματα, αλλά μπορεί επίσης να οδηγήσουν σε προόδους στην απαλλαγή από τον άνθρακα της πρόωσης αεροσκαφών.
3. Διαχείριση ηλεκτρικής ενέργειας
Τα περισσότερα ελαφρά οχήματα υδρογόνου χρησιμοποιούν μια μικρή κυψέλη καυσίμου για να φορτίσουν μια μεγάλη μπαταρία που, με τη σειρά της, κινεί έναν ηλεκτροκινητήρα. Αυτή η ιδέα λειτουργεί καλά επειδή τα αυτοκίνητα έχουν σχετικά χαμηλή μέση κατανάλωση ισχύος και χρειάζονται υψηλή ισχύ μόνο για σύντομο χρονικό διάστημα. Το ηλεκτρικό σύστημα είναι επίσης απλό επειδή η κυψέλη καυσίμου δεν αλληλεπιδρά απευθείας με τον κινητήρα.
Αλλά η κλιμάκωση αυτής της ιδέας σε φορτηγά βαρέως τύπου θα είχε ως αποτέλεσμα εξαιρετικά μεγάλες μπαταρίες — περίπου πέντε φορές μεγαλύτερες από τις μπαταρίες αυτοκινήτων EV. Για τα φορτηγά, η ιδανική λύση είναι μια κυψέλη καυσίμου που λειτουργεί αποτελεσματικά σε όλα τα επίπεδα ισχύος και χρησιμοποιεί πολύ μικρότερη μπαταρία μόνο για την εκκίνηση και την αποθήκευση ενέργειας πέδησης.
Ωστόσο, αυτό παρουσιάζει μια νέα πρόκληση: Το ηλεκτρικό σύστημα πρέπει να γίνει πολύ πιο περίπλοκο καθώς χρειάζεται να συνδυάζει ισχύ από τρεις πηγές: την κυψέλη καυσίμου. η μπαταρία; και τον ηλεκτροκινητήρα. Αυτός είναι, πάλι, ένας πολύ γνωστός χώρος για τον Eaton, ο οποίος έχει εκτενή εμπειρία μικροδικτύου στη διαχείριση ηλεκτρικής ενέργειας σε παρόμοιες ρυθμίσεις. Και η Eaton επαναλαμβάνει αυτή την τεχνογνωσία σε εφαρμογές οχημάτων υδρογόνου, για να μειώσει τελικά την ανάγκη για μπαταρίες.
Με το χειρισμό της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας κυψελών καυσίμου, της μικρότερης μπαταρίας και του ηλεκτρικού συστήματος μετάδοσης κίνησης, ο Easton στοχεύει να μειώσει το μέγεθος της μπαταρίας σε ένα βαρέως τύπου όχημα κατά έναν παράγοντα από τρία έως πέντε. Αυτό όχι μόνο μειώνει το αρχικό κόστος του οχήματος αλλά και το βάρος του, βελτιώνοντας με τη σειρά του την ικανότητα μεταφοράς ενός φορτηγού κυψελών καυσίμου.
Απανθρακοποίηση από όλες τις γωνίες
Είναι σαφές ότι το πράσινο υδρογόνο θα παίξει κρίσιμο ρόλο σε ένα καθαρό μηδενικό μέλλον. Απελευθερώνει μηδενικές εκπομπές άνθρακα και μπορεί να παραχθεί από ανανεώσιμες πηγές. Και ενώ υπάρχουν ακόμη προκλήσεις που πρέπει να ξεπεραστούν, ο Eaton βοηθά να ανοίξει ο δρόμος. Αυτές οι προκλήσεις βρίσκονται ακριβώς στο γλυκό σημείο της εταιρείας: τη σύγκλιση ηλεκτρικής και μηχανικής ισχύος.
Το έργο του Eaton σε αυτόν τον χώρο είναι επίσης ευθυγραμμισμένο με την αποστολή της εταιρείας — να βελτιώσει την ποιότητα ζωής και το περιβάλλον — και με τη φιλόδοξη, βασισμένη στην επιστήμη Στόχοι βιωσιμότητας 2030. Η Eaton έχει δεσμευτεί να μειώσει τις εκπομπές άνθρακα Πεδίου 3 από τις τεχνολογίες της και σε όλη την αλυσίδα αξίας της κατά 15 τοις εκατό έως το 2030. Και να δαπανήσει 3 δισεκατομμύρια δολάρια σε έρευνα και ανάπτυξη για βιώσιμες λύσεις στο ίδιο χρονικό διάστημα.
Η τεχνογνωσία της Eaton στους ελέγχους οχημάτων και κινητήρων, σε συνδυασμό με την εμπειρία της στη διαχείριση ροών αερίου και ηλεκτρικής ενέργειας, θα βοηθήσει στην ανάπτυξη αποτελεσματικών, αξιόπιστων, ασφαλών και οικονομικών λύσεων μηδενικών εκπομπών για το μέλλον.
Πηγή: https://www.greenbiz.com/article/decarbonizing-heavy-duty-transportation-hydrogen-answer
