این مقاله توسط حمایت مالی ایتون.
از آنجایی که حمل و نقل همچنان بزرگترین بخش انتشار گازهای گلخانه ای است، تمرکز بر برق رسانی در حال افزایش است.
رشد فروش خودروهای الکتریکی قابل توجه بوده است، افزایش 168 درصدی در نیمه اول سال 2021 نسبت به سال 2020 - با فروش بسیار قوی در چین و اروپا به دلیل دستورات دولتی و استانداردهای آلایندگی. علاوه بر این، بیش از ده کشور اهداف خودروهای بدون آلایندگی یا خروج تدریجی خودروهای موتور احتراق داخلی در دو دهه آینده را اعلام کرده اند.
این هفته در COP26کربن زدایی از بخش حمل و نقل تمرکز اصلی بود. اما در حالی که جهان به خوبی در راه پیشرفت در فناوری خودروهای الکتریکی است، یک بخش کلیدی از تلاش کربن زدایی هنوز باقی مانده است: وسایل نقلیه سنگین.
کامیون‌های مسافت طولانی و وسایل نقلیه ساختمانی که به خاطر کارکردن ساعت‌های طولانی و صدها مایل در یک زمان شناخته می‌شوند، نشان‌دهنده بیش از 20 درصد از انتشار گازهای گلخانه ای حمل و نقل. و مسیر کربن زدایی برای این وسایل نقلیه به دلیل مقدار زیادی انرژی الکتریکی مورد نیاز برای انجام وظیفه آنها، بسیار دشوارتر است. در جایی که تامین انرژی باتری خودرو در ایستگاه شارژ برای راه اندازی ماشین الکتریکی شخصی شما کافی است، وسایل نقلیه سنگین برای ذخیره بیش از 50 برابر این انرژی به باتری های عظیم و چندین ساعت زمان شارژ نیاز دارند.
حتی با جدیدترین فناوری شارژ فوق سریع، یک وسیله نقلیه سنگین الکتریکی در هر دقیقه شارژ فقط دو تا سه مایل برد دارد. برای در نظر گرفتن این موضوع، سوخت گیری با سوخت دیزل تا 100 مایل در دقیقه افزایش می یابد. به طور خلاصه، برق رسانی به تنهایی پاسخی برای کربن زدایی نیست. با این حال، جایی که وعده وجود دارد، هیدروژن است.
وعده ها و چالش های پیل های سوختی هیدروژنی
یک راه حل قابل اجرا کربن زدایی خودروهای سنگین و مسافت های طولانی امروزه از طریق هیدروژن سبز انجام می شود. صنعت حمل‌ونقل در استفاده از راه‌حل‌های هیدروژن برای وسایل نقلیه سبک موفق بود، با این حال، مقیاس‌پذیری ساده این فناوری برای وسایل نقلیه سنگین چندان ساده نیست.
پوسته پوسته شدن سلول های سوختی برای کاربردهای سنگین الزامات جدید و بسیار متفاوتی را از نظر عمر، کارایی و هزینه ایجاد می کند. Eaton، با این حال، راه حل های هیجان انگیز در هر زمینه ارائه می دهد:
1. دریافت جریان هوای مناسب
پیل سوختی وسیله ای برای تبدیل انرژی است که با ترکیب هیدروژن و اکسیژن به آب، الکتریسیته تولید می کند. با این حال، جریان دقیق اکسیژن به داخل پیل سوختی بسیار مهم است زیرا تولید الکتریکی را کنترل می کند - و می تواند یک چالش بزرگ باشد.
این جایی است که Eaton وارد می شود. Eaton با پمپ های هوای الکتریکی خود برای بیش از 20 سال پیشرو در فناوری کنترل هوا بوده است. به دلیل تخصصش، ایتون است همکاری با وزارت انرژی آمریکا برای ادامه پیشرفت در این فضا.
پمپ هوا بزرگترین مصرف کننده الکتریکی در داخل یک پیل سوختی است که حدود 15 تا 20 درصد از تولید الکتریکی برای تغذیه پمپ استفاده می شود. به همین دلیل ایتون در تلاش است تا میزان برق مصرفی کنترل کننده هوا را به نصف کاهش دهد.
دستیابی به این سطح از کارایی بدون به خطر انداختن عملکرد، در عین حال افزایش همزمان دوام و حفظ هزینه قابل قبول، بخش کلیدی وزارت نیرو است.هیدروژن زمین شات” برنامه ای برای تطبیق سلول های سوختی برای نیازهای کامیون های طولانی مدت.
2. کنترل دقیق هیدروژن
ایتون علاوه بر کنترل جریان هوا، سمت تامین هیدروژن پیل سوختی را نیز بررسی می کند. سیستم های تامین هیدروژن سنتی هزینه و دوام را با عملکرد و کارایی کاهش می دهند. با معرفی نوآوری در مدار هیدروژن، رویکرد ایتون قادر است به طور موثر و دقیق جریان ورودی به سلول سوختی را کنترل کند و مازاد آن را دوباره به گردش درآورد.
با دقت، از هدر رفتن هیدروژن جلوگیری می کنیم و در نتیجه راندمان کلی را بهبود می بخشیم. این راه‌حل‌ها فقط مربوط به وسایل نقلیه سنگین و جاده‌ای نیستند، بلکه ممکن است به پیشرفت‌هایی در کربن زدایی پیشرانه هواپیما منجر شوند.
3. مدیریت برق
اکثر خودروهای سبک هیدروژنی از یک پیل سوختی کوچک برای شارژ باتری بزرگ استفاده می کنند که به نوبه خود موتور الکتریکی را به حرکت در می آورد. این مفهوم به خوبی کار می کند زیرا خودروها میانگین توان مصرفی نسبتاً کمی دارند و فقط برای مدت زمان کوتاهی به قدرت بالا نیاز دارند. سیستم الکتریکی نیز ساده است زیرا پیل سوختی مستقیماً با موتور در تعامل نیست.
اما گسترش این مفهوم به کامیون‌های سنگین منجر به باتری‌های بسیار بزرگ می‌شود - تقریباً پنج برابر باتری‌های خودروهای برقی. برای کامیون‌ها، راه‌حل ایده‌آل، پیل سوختی است که در تمام سطوح قدرت کارآمد باشد و از باتری بسیار کوچک‌تری فقط برای راه‌اندازی و ذخیره انرژی ترمز استفاده کند.
با این حال، این یک چالش جدید را ارائه می دهد: سیستم الکتریکی باید بسیار پیچیده تر شود زیرا نیاز به ترکیب نیرو از سه منبع دارد: پیل سوختی. باتری؛ و موتور الکتریکی این یک فضای شناخته شده برای Eaton است که تجربه ریزشبکه گسترده ای در مدیریت توان الکتریکی در تنظیمات مشابه دارد. و ایتون در حال استفاده مجدد از این دانش در کاربردهای خودروهای هیدروژنی است تا در نهایت نیاز به باتری را کاهش دهد.
ایستون قصد دارد با دستکاری تولید الکتریکی پیل سوختی، باتری کوچکتر و پیشرانه الکتریکی، اندازه باتری خودروهای سنگین را بین سه تا پنج کاهش دهد. این نه تنها هزینه های اولیه وسیله نقلیه را کاهش می دهد، بلکه وزن آن را نیز کاهش می دهد و به نوبه خود ظرفیت حمل و نقل یک کامیون سلول سوختی را بهبود می بخشد.
کربن زدایی از همه جهات
واضح است که هیدروژن سبز نقش مهمی در آینده صفر خالص بازی خواهد کرد. انتشار کربن صفر را منتشر می کند و می تواند از منابع تجدید پذیر تولید شود. و در حالی که هنوز چالش هایی برای غلبه بر وجود دارد، ایتون به هموار کردن راه کمک می کند. این چالش ها دقیقاً در نقطه شیرین شرکت قرار می گیرند: همگرایی توان الکتریکی و مکانیکی.
کار ایتون در این فضا نیز با مأموریت شرکت - بهبود کیفیت زندگی و محیط زیست - و با جاه طلبی و علم محور آن همسو است. اهداف پایداری 2030. Eaton متعهد شده است که انتشار کربن Scope 3 از فناوری‌های خود و در سراسر زنجیره ارزش خود را تا سال 15 به میزان 2030 درصد کاهش دهد. و 3 میلیارد دلار برای تحقیق و توسعه برای راه‌حل‌های پایدار در همان بازه زمانی هزینه کند.
تخصص Eaton در کنترل وسایل نقلیه و پیشرانه، همراه با تجربه آن در مدیریت جریان گاز و برق، به توسعه راه حل های کارآمد، قابل اعتماد، ایمن و مقرون به صرفه بدون آلایندگی برای آینده کمک خواهد کرد.
منبع: https://www.greenbiz.com/article/decarbonizing-heavy-duty-transportation-hydrogen-answer
