Tätä artikkelia sponsoroi Eaton.
Koska liikenne on edelleen suurin kasvihuonekaasupäästöjä aiheuttava sektori, painopiste sähköistykseen lämpenee.
Sähköautojen myynnin kasvu on ollut merkittävää, nousi 168 prosenttia vuoden 2021 ensimmäisellä puoliskolla vuoteen 2020 verrattuna — erityisen vahva myynti Kiinassa ja Euroopassa hallituksen toimeksiantojen ja päästöstandardien vuoksi. Lisäksi, yli tusina maata ovat ilmoittaneet päästöttömien ajoneuvojen tavoitteista tai polttomoottoriajoneuvojen asteittaisesta käytöstä poistamisesta seuraavien kahden vuosikymmenen aikana.
Tällä viikolla COP26:ssa, kuljetusalan hiilidioksidipäästöjen vähentäminen oli pääpaino. Mutta vaikka maailma edistyy hyvin sähköajoneuvojen tekniikassa, yksi keskeinen osa hiilidioksidipäästöjen vähentämistä on vielä ratkaisematta: raskaat ajoneuvot.
Pitkän matkan kuorma-autot ja rakennusajoneuvot, jotka tunnetaan pitkiä aikoja ja satoja kilometrejä kerrallaan, edustavat yli 20 prosenttia liikenteen päästöistä. Ja polku hiilidioksidin poistamiseen näissä ajoneuvoissa on paljon mutkakkaampi, koska niiden tehtävän suorittamiseen tarvitaan paljon sähköenergiaa. Jos auton akun käyttö latausasemalla riittää henkilökohtaisen sähköautosi pyörittämiseen, raskaat ajoneuvot vaativat valtavia akkuja ja useita tunteja latausaikaa yli 50-kertaisen energian varastoimiseksi.
Jopa uusimmalla erittäin nopea lataustekniikka, sähköinen raskas ajoneuvo saisi vain 100-XNUMX mailia latausaikaa minuutissa. Tarkasteltaessa sitä, dieselpolttoaineen tankkaus lisää jopa XNUMX mailia minuutissa. Lyhyesti sanottuna sähköistys ei yksin ole vastaus hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen. Lupaus on kuitenkin vedyn kanssa.
Vetypolttokennojen lupaukset ja haasteet
yksi toimiva ratkaisu raskaiden kaukoliikenteen ajoneuvojen hiilidioksidipäästöt tehdään nykyään vihreän vedyn avulla. Kuljetusteollisuus onnistui käyttämään vetyratkaisuja kevyissä ajoneuvoissa, mutta teknologian skaalaaminen raskaisiin ajoneuvoihin ei ole yhtä yksinkertaista.
Polttokennojen skaalaus raskaisiin sovelluksiin asettaa uusia ja hyvin erilaisia vaatimuksia käyttöiän, tehokkuuden ja kustannusten suhteen. Eaton tarjoaa kuitenkin jännittäviä ratkaisuja jokaiselle alueelle:
1. Oikean ilmavirran saaminen
Polttokenno on energiaa muuntava laite, joka tuottaa sähköä yhdistämällä vedyn ja hapen vedeksi. Tarkka hapen virtaus polttokennoon on kuitenkin kriittinen, koska se ohjaa sähköntuotantoa - ja voi olla suuri haaste.
Siinä Eaton astuu esiin. Eaton on ollut ilmanohjaintekniikan edelläkävijä sähkökäyttöisten ilmapumppuillaan yli 20 vuoden ajan. Eaton on asiantuntemuksensa ansiosta yhteistyössä Yhdysvaltain energiaministeriön kanssa jatkaa edistymistä tällä alalla.
Ilmapumppu on polttokennon suurin sähkönkuluttaja, ja noin 15-20 prosenttia sähkötuotannosta käytetään pumpun tehoon. Siksi Eaton pyrkii puolittamaan ilmanohjaimen käyttämän sähkön määrän.
Tämän tehokkuustason saavuttaminen suorituskyvystä tinkimättä, samalla kun lisäät kestävyyttä ja ylläpitävät hyväksyttävät kustannukset, on keskeinen osa energiaministeriön "Vety maapallo” ohjelma polttokennojen mukauttamiseen raskaan kaukoliikenteen kuorma-autojen tarpeisiin.
2. Tarkka vedyn säätö
Ilmavirran ohjauksen lisäksi Eaton tutkii myös polttokennon vedyn syöttöpuolta. Perinteiset vedynsyöttöjärjestelmät korvaavat kustannukset ja kestävyyden suorituskyvyllä ja tehokkuudella. Vetypiiriin innovaatiota tuova Eatonin lähestymistapa pystyy tehokkaasti ja tarkasti ohjaamaan polttokennoon tulevaa virtausta ja kierrättämään ylijäämää.
Tarkkuudella vältämme vedyn tuhlaamista ja siten parannamme kokonaistehokkuutta entisestään. Nämä ratkaisut eivät koske vain raskaita tieajoneuvoja, vaan ne voivat myös johtaa edistysaskeliin lentokoneen propulsion vähentämisessä.
3. Sähkövirran hallinta
Useimmat kevyet vetykäyttöiset ajoneuvot käyttävät pientä polttokennoa suuren akun lataamiseen, joka puolestaan käyttää sähkömoottoria. Tämä konsepti toimii hyvin, koska autojen keskimääräinen tehonotto on suhteellisen alhainen ja ne tarvitsevat suurta tehoa vain lyhyen aikaa. Sähköjärjestelmä on myös yksinkertainen, koska polttokenno ei ole suoraan vuorovaikutuksessa moottorin kanssa.
Mutta tämän konseptin skaalaaminen raskaisiin kuorma-autoihin johtaisi erittäin suuriin akkuihin – noin viisi kertaa sähköautojen akkuihin verrattuna. Kuorma-autoille ihanteellinen ratkaisu on polttokenno, joka toimii tehokkaasti kaikilla tehotasoilla ja käyttää paljon pienempää akkua vain käynnistykseen ja jarruenergian varastointiin.
Tämä tuo kuitenkin uuden haasteen: Sähköjärjestelmän on tultava paljon monimutkaisempi, koska sen on yhdistettävä tehoa kolmesta lähteestä: polttokennosta; akku; ja sähkömoottori. Tämä on jälleen hyvin tunnettu tila Eatonille, jolla on laaja mikroverkkokokemus sähkövirran hallinnasta vastaavissa olosuhteissa. Ja Eaton soveltaa tätä tietotaitoa uudelleen vetyajoneuvojen sovelluksissa vähentääkseen viime kädessä akkujen tarvetta.
Manipuloimalla polttokennojen sähköntuotantoa, pienempää akkua ja sähkövoimansiirtoa Easton pyrkii pienentämään raskaan ajoneuvon akun kokoa kertoimella kolmesta viiteen. Tämä ei pelkästään vähennä ajoneuvon alkukustannuksia, vaan myös sen painoa, mikä puolestaan parantaa polttokennoauton rahtikapasiteettia.
Hiilenpoisto kaikista kulmista
On selvää, että vihreällä vedyllä tulee olemaan ratkaiseva rooli nettonolla-tulevaisuudessa. Se ei aiheuta hiilidioksidipäästöjä ja voidaan valmistaa uusiutuvista lähteistä. Ja vaikka haasteita on vielä voitettavana, Eaton auttaa tasoittamaan tietä. Nämä haasteet osuvat suoraan yrityksen suloiseen kohtaan: sähkön ja mekaanisen tehon lähentymiseen.
Eatonin työ tässä tilassa on myös sopusoinnussa yrityksen mission - elämänlaadun ja ympäristön parantamisen - sekä sen kunnianhimoisen, tieteeseen perustuvan Vuoden 2030 kestävän kehityksen tavoitteet. Eaton on sitoutunut vähentämään Scope 3 -hiilidioksidipäästöjään it-teknologioistaan ja koko arvoketjussaan 15 prosenttia vuoteen 2030 mennessä. Ja käyttämään 3 miljardia dollaria kestävien ratkaisujen tutkimukseen ja kehitykseen samassa ajassa.
Eatonin asiantuntemus ajoneuvojen ja voimansiirron ohjaimista yhdistettynä kokemukseen kaasu- ja sähkövirtojen hallinnasta auttaa kehittämään tehokkaita, luotettavia, turvallisia ja kustannustehokkaita nollapäästöisiä ratkaisuja tulevaisuutta varten.
Lähde: https://www.greenbiz.com/article/decarbonizing-heavy-duty-transportation-hydrogen-answer
