Ezt a cikket szponzorálja Eaton.
Mivel az üvegházhatást okozó gázok tekintetében továbbra is a közlekedés a legnagyobb kibocsátó ágazat, a villamosításra fókuszálva egyre inkább előtérbe kerül.
Jelentős volt az elektromos autó eladások növekedése, 168 százalékkal nőtt 2021 első felében 2020-hoz képest — Kínában és Európában a kormányzati megbízásoknak és a károsanyag-kibocsátási előírásoknak köszönhetően különösen erős eladásokkal. Ezenkívül több mint egy tucat ország bejelentették a zéró károsanyag-kibocsátású járművek célkitűzéseit vagy a belső égésű motoros járművek fokozatos kivonását a következő két évtizedben.
Ezen a héten a COP26-on, a közlekedési szektor dekarbonizációja volt a fő hangsúly. Ám bár a világ jó úton halad az elektromos járművek technológiájának fejlődése felé, a szén-dioxid-mentesítési erőfeszítések egyik kulcsfontosságú eleme még meg kell küzdenie: a nehézgépjárművek.
A hosszú távú teherautók és építőipari járművek, amelyek arról ismertek, hogy hosszú órákat és több száz mérföldet futnak egyszerre. a közlekedési kibocsátás több mint 20 százaléka. Ezen járművek szén-dioxid-mentesítéséhez vezető út pedig sokkal göröngyösebb a munkájuk elvégzéséhez szükséges nagy mennyiségű elektromos energia miatt. Ahol az autó akkumulátorának töltőállomáson történő táplálása elegendő a személyes elektromos autó működtetéséhez, a nehéz tehergépjárműveknek hatalmas akkumulátorokra és több órás töltési időre van szükségük ahhoz, hogy több mint 50-szeres energiát tároljanak.
Még a legújabbal is ultragyors töltési technológia, egy elektromos nehézgépjármű mindössze két-három mérföldes hatótávolságot szerezhet percenként töltési időnként. A dízel üzemanyaggal való tankolás percenként akár 100 mérföldet is eredményez. Röviden, az elektromosítás önmagában nem megoldás a dekarbonizációra. Ahol azonban van ígéret, az a hidrogén.
A hidrogén üzemanyagcellák ígéretei és kihívásai
egy életképes megoldás A nagy teherbírású, hosszú távú járművek szén-dioxid-mentesítése ma zöld hidrogénen keresztül történik. A közlekedési ágazat sikeresen alkalmazta a hidrogén-megoldásokat a könnyű tehergépjárművekhez, azonban a technológia nagy teherbírású járművekhez való egyszerű méretezése nem olyan egyszerű.
A nehéz alkalmazásokhoz szükséges skálázható üzemanyagcellák új és nagyon eltérő követelményeket támasztanak az élettartam, a hatékonyság és a költség tekintetében. Az Eaton azonban minden területen izgalmas megoldásokat kínál:
1. A megfelelő légáramlás biztosítása
Az üzemanyagcella egy olyan energiaátalakító berendezés, amely hidrogén és oxigén vízzé kombinálásával állít elő villamos energiát. Az oxigén pontos áramlása az üzemanyagcellába azonban kritikus fontosságú, mivel ez szabályozza az elektromos termelést – és nagy kihívást jelenthet.
Itt lép be az Eaton. Az Eaton elektromos hajtású légszivattyúival több mint 20 éve a légvezérlő technológia élvonalában van. Szakértelmének köszönhetően az Eaton az együttműködik az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumával hogy továbbra is haladjunk ezen a téren.
A légszivattyú a legnagyobb elektromos fogyasztó az üzemanyagcellán belül, az elektromos termelés körülbelül 15-20 százalékát a szivattyú táplálására használják fel. Éppen ezért az Eaton azon dolgozik, hogy felére csökkentse a légvezérlő által felhasznált villamos energia mennyiségét.
Ennek a hatékonysági szintnek a megvalósítása a teljesítmény feláldozása nélkül, a tartósság növelése és az elfogadható költségek fenntartása mellett kulcsfontosságú része az Energiaügyi Minisztérium „Hidrogén Earthshot” program az üzemanyagcellák nagy teherbírású, hosszú távú teherautók igényeihez való igazítására.
2. Pontos hidrogénszabályozás
Az Eaton a légáramlás szabályozása mellett az üzemanyagcella hidrogénellátási oldalát is vizsgálja. A hagyományos hidrogénellátó rendszerek a költségeket és a tartósságot a teljesítmény és a hatékonyság érdekében kompromisszumot nyújtják. A hidrogénköri innovációt bevezetve az Eaton megközelítése képes hatékonyan és pontosan szabályozni az üzemanyagcellába belépő áramlást, és visszavezetni a felesleget.
A pontossággal elkerüljük a hidrogén pazarlását, és így tovább javítjuk az általános hatékonyságot. Ezek a megoldások nem csak a nagy teherbírású, közúti járművekre vonatkoznak, hanem a repülőgépek meghajtásának szén-dioxid-mentesítésében is előrelépéshez vezethetnek.
3. Az elektromos energia kezelése
A legtöbb könnyű hidrogénüzemű jármű kis üzemanyagcellát használ egy nagy akkumulátor töltésére, amely viszont egy elektromos motort hajt meg. Ez a koncepció jól működik, mert az autók átlagos teljesítményfelvétele viszonylag alacsony, és csak rövid ideig van szükségük nagy teljesítményre. Az elektromos rendszer azért is egyszerű, mert az üzemanyagcella nincs közvetlen kölcsönhatásban a motorral.
De ennek a koncepciónak a nehéz tehergépjárművekre való kiterjesztése rendkívül nagy akkumulátorokat eredményezne – körülbelül ötször akkora, mint az elektromos autók akkumulátorai. Teherautók számára az ideális megoldás egy olyan üzemanyagcella, amely minden teljesítményszinten hatékonyan működik, és sokkal kisebb akkumulátort használ csak az indításhoz és a fékenergia tárolására.
Ez azonban új kihívást jelent: Az elektromos rendszernek sokkal összetettebbé kell válnia, mivel három forrásból kell energiát kevernie: az üzemanyagcellából; az akkumulátor; és az elektromos motor. Ez ismét egy jól ismert terület az Eaton számára, amely kiterjedt mikrohálózati tapasztalattal rendelkezik az elektromos energia kezelésében hasonló körülmények között. Az Eaton pedig újra alkalmazza ezt a know-how-t a hidrogénüzemű járművekben, hogy végső soron csökkentse az akkumulátorok szükségességét.
Az üzemanyagcellás elektromos termelés, a kisebb akkumulátor és az elektromos hajtáslánc manipulálásával az Easton három-ötszörösére kívánja csökkenteni az akkumulátor méretét egy nehéz tehergépjárműben. Ez nemcsak a jármű kezdeti költségeit csökkenti, hanem a tömegét is, ezzel pedig javítja az üzemanyagcellás teherautók teherszállítási kapacitását.
Dekarbonizálás minden szögből
Nyilvánvaló, hogy a zöld hidrogén kritikus szerepet fog játszani a nettó nulla jövőjében. Nulla szén-dioxid-kibocsátással rendelkezik, és megújuló forrásokból is előállítható. És bár vannak még leküzdendő kihívások, az Eaton segít kikövezni az utat. Ezek a kihívások közvetlenül a vállalat édes pontjába esnek: az elektromos és mechanikus energia konvergenciájába.
Az Eaton ezen a területen végzett munkája összhangban van a vállalat küldetésével – az életminőség és a környezet javításával –, valamint ambiciózus, tudományosan megalapozott tevékenységével. 2030-as fenntarthatósági célok. Az Eaton kötelezettséget vállalt arra, hogy 3-ig 15 százalékkal csökkenti a Scope 2030 szén-dioxid-kibocsátását az it-technológiákból és a teljes értékláncból. Ugyanezen időn belül 3 milliárd dollárt költ fenntartható megoldások kutatására és fejlesztésére.
Az Eaton jármű- és hajtáslánc-vezérléssel kapcsolatos szakértelme, valamint a gáz- és elektromos áramlások kezelésében szerzett tapasztalata segít hatékony, megbízható, biztonságos és költséghatékony, zéró emissziós megoldások kidolgozásában a jövőben.
Forrás: https://www.greenbiz.com/article/decarbonizing-heavy-duty-transportation-hydrogen-answer
