Seda artiklit sponsoreerib Eaton.
Kuna transport on kasvuhoonegaaside osas jätkuvalt kõige enam heidet tekitav sektor, on elektrifitseerimisele keskendumine aina kuumenenud.
Elektriautode müügi kasv on olnud märkimisväärne, tõusis 168. aasta esimesel poolel 2021. aastaga võrreldes 2020 protsenti — eriti suure müügiga Hiinas ja Euroopas tänu valitsuse mandaatidele ja heitmestandarditele. Lisaks rohkem kui tosin riiki on teatanud heitmevabade sõidukite eesmärkidest või sisepõlemismootoriga sõidukite järkjärgulisest kasutamisest järgmise kahe aastakümne jooksul.
Sel nädalal COP26, keskenduti transpordisektori dekarboniseerimisele. Kuid kuigi maailm liigub elektrisõidukite tehnoloogias edusammude suunas, on dekarboniseerimispüüdlustes veel üks põhiosa, millega tegeleda: raskeveokited.
Pikamaaveokid ja ehitussõidukid, mis on tuntud pikkade tundide ja sadade kilomeetrite pikkuse poolest, esindavad rohkem kui 20 protsenti transpordi heitkogustest. Ja nende sõidukite süsinikdioksiidiheite kõrvaldamise tee on palju konarlikum, kuna nende tööks on vaja palju elektrienergiat. Kui teie isikliku elektriauto käitamiseks piisab autoaku laadimisest laadimisjaamas, on raskeveokite jaoks vaja tohutuid akusid ja mitu tundi laadimisaega, et salvestada rohkem kui 50 korda rohkem energiat.
Isegi uusimatega ülikiire laadimistehnoloogia, saavutaks elektrilise raskeveokite sõiduulatus vaid kaks kuni kolm miili minutis laadimisaja kohta. Kui vaadata seda perspektiivi, siis diislikütusega tankimine suurendab kiirust kuni 100 miili minutis. Lühidalt, elektrifitseerimine üksi ei ole lahendus dekarboniseerimisele. Kus on aga lubadus, on vesinik.
Vesinikkütuseelementide lubadused ja väljakutsed
Üks elujõuline lahendus raskeveokite pikamaasõidukite dekarboniseerimine toimub tänapäeval rohelise vesiniku kaudu. Transporditööstus kasutas vesinikulahendusi kergete sõidukite jaoks edukalt, kuid lihtsalt tehnoloogia skaleerimine raskeveokite jaoks pole nii lihtne.
Raskete rakenduste jaoks mõeldud kütuseelementide skaleerimine seab eluea, tõhususe ja maksumuse osas uued ja väga erinevad nõuded. Eaton pakub aga põnevaid lahendusi igas valdkonnas:
1. Õige õhuvoolu saavutamine
Kütuseelement on energia muundamise seade, mis toodab elektrit, ühendades vesiniku ja hapniku veeks. Täpne hapnikuvool kütuseelementi on aga kriitiline, kuna see kontrollib elektritootmist – ja see võib olla suur väljakutse.
See on koht, kus Eaton tuleb appi. Eaton on oma elektriajamiga õhupumpadega olnud õhukontrollerite tehnoloogia esirinnas enam kui 20 aastat. Oma asjatundlikkuse tõttu on Eaton seda koostöös USA energeetikaministeeriumiga et jätkata edusamme selles valdkonnas.
Õhupump on suurim elektritarbija kütuseelemendi sees, pumba toiteks kulub umbes 15–20 protsenti elektritoodangust. Seetõttu töötab Eaton selle nimel, et õhukontrolleri tarbitavat elektrienergiat poole võrra vähendada.
Selle tõhususe taseme saavutamine jõudlust ohverdamata, suurendades samal ajal vastupidavust ja säilitades vastuvõetavad kulud, on energeetikaministeeriumi "Vesinik Maapilt” programm kütuseelementide kohandamiseks raskeveokite ja pikamaaveokite vajadustele.
2. Täpne vesiniku juhtimine
Lisaks õhuvoolu juhtimisele uurib Eaton ka kütuseelemendi vesiniku toitepoolt. Traditsioonilised vesiniku toitesüsteemid tasakaalustavad kulud ja vastupidavuse jõudluse ja tõhususe nimel. Vesinikahela uuendusi tutvustav Eatoni lähenemine suudab tõhusalt ja täpselt juhtida kütuseelemendisse sisenevat voolu ja üleliigset ringlust.
Olles täpsed, väldime vesiniku raiskamist ja parandame seeläbi üldist efektiivsust veelgi. Need lahendused ei ole olulised mitte ainult raskeveokite maanteesõidukite puhul, vaid võivad viia ka edusammudeni õhusõidukite tõukejõu dekarboniseerimisel.
3. Elektrienergia juhtimine
Enamik vesinikkütusega kergeid sõidukeid kasutab suure aku laadimiseks väikest kütuseelementi, mis omakorda juhib elektrimootorit. See kontseptsioon töötab hästi, kuna autodel on suhteliselt väike keskmine võimsustarve ja nad vajavad suurt võimsust vaid lühikest aega. Elektrisüsteem on ka lihtne, kuna kütuseelement ei suhtle otseselt mootoriga.
Kuid selle kontseptsiooni laiendamine raskeveokitele tooks kaasa äärmiselt suured akud – umbes viis korda suuremad kui elektrisõidukite akud. Veoautode jaoks on ideaalne lahendus kütuseelement, mis töötab tõhusalt kõigil võimsustasemetel ja kasutab palju väiksemat akut ainult käivitamiseks ja pidurienergia salvestamiseks.
See kujutab endast aga uut väljakutset: elektrisüsteem peab muutuma palju keerukamaks, kuna see peab ühendama energiat kolmest allikast: kütuseelemendist; aku; ja elektrimootor. See on jällegi Eatoni jaoks hästi tuntud ruum, millel on laialdased mikrovõrgu kogemused elektrienergia haldamisel sarnastes seadetes. Ja Eaton rakendab seda oskusteavet uuesti vesinikkütusega sõidukite rakendustes, et lõpuks vähendada vajadust akude järele.
Kütuseelemendi elektritootmise, väiksema aku ja elektrilise jõuallikaga manipuleerides püüab Easton vähendada raskeveokite aku mahtu kolm kuni viis korda. See mitte ainult ei vähenda sõiduki esialgseid kulusid, vaid ka selle kaalu, mis omakorda parandab kütuseelemendiga veoki kaubamahtu.
Dekarboniseerimine igast küljest
On selge, et roheline vesinik mängib null-tulevikus kriitilist rolli. See ei eralda süsinikdioksiidi heitkoguseid ja seda saab toota taastuvatest allikatest. Ja kuigi väljakutseid on veel ületada, aitab Eaton teed sillutada. Need väljakutsed langevad otse ettevõtte magusasse kohta: elektrilise ja mehaanilise võimsuse lähenemine.
Eatoni töö selles valdkonnas on samuti kooskõlas ettevõtte missiooniga – parandada elukvaliteeti ja keskkonda – ning selle ambitsioonika teaduspõhise 2030. aasta jätkusuutlikkuse eesmärgid. Eaton on võtnud endale kohustuse vähendada 3. aastaks 15 protsendi võrra oma Scope 2030 süsinikdioksiidi heitkoguseid tehnoloogilistest tehnoloogiatest ja kogu oma väärtusahelast. Ja kulutada sama aja jooksul 3 miljardit dollarit jätkusuutlike lahenduste teadus- ja arendustegevusele.
Eatoni teadmised sõidukite ja jõuülekande juhtimisseadmete alal koos kogemustega gaasi- ja elektrivoogude juhtimisel aitavad tulevikus välja töötada tõhusaid, usaldusväärseid, ohutuid ja kulutõhusaid heitmevabasid lahendusi.
Allikas: https://www.greenbiz.com/article/decarbonizing-heavy-duty-transportation-hydrogen-answer
