Denne artikkelen er sponset av Eaton.
Siden transport fortsatt er den største utslippssektoren når det gjelder klimagasser, øker fokuset på elektrifisering.
Veksten i elbilsalget har vært betydelig, økende 168 prosent i første halvdel av 2021 sammenlignet med 2020 — med spesielt sterkt salg i Kina og Europa på grunn av regjeringsmandater og utslippsstandarder. I tillegg, mer enn et dusin land har annonsert nullutslippskjøretøysmål eller utfasing av kjøretøy med forbrenningsmotorer i løpet av de neste to tiårene.
Denne uken på COP26, var avkarbonisering av transportsektoren et stort fokus. Men selv om verden er på god vei til å gjøre fremskritt innen elektrisk kjøretøyteknologi, er det en viktig del av avkarboniseringsarbeidet som fortsatt gjenstår å takle: tunge kjøretøyer.
Langdistanselastebiler og anleggskjøretøy, kjent for å kjøre lange timer og mange hundre mil om gangen, representerer mer enn 20 prosent av transportutslippene. Og veien til avkarbonisering for disse kjøretøyene er mye mer ujevn, på grunn av den store mengden elektrisk energi som trengs for å utføre jobben deres. Der det er tilstrekkelig å drive et bilbatteri på en ladestasjon for å drive din personlige elbil, vil tunge kjøretøyer kreve enorme batterier og flere timers ladetid for å lagre mer enn 50 ganger så mye energi.
Selv med det siste ultrarask ladeteknologi, ville et elektrisk tungt kjøretøy få bare to til tre miles rekkevidde per minutt ladetid. For å sette det i perspektiv, gir det opp til 100 miles per minutt å fylle diesel. Kort sagt, elektrifisering alene er ikke svaret på avkarbonisering. Hvor det er løfte, er imidlertid med hydrogen.
Løftene og utfordringene til hydrogenbrenselceller
En levedyktig løsning å dekarbonisere tunge, langdistansekjøretøyer er i dag gjennom grønt hydrogen. Transportindustrien var vellykket med å bruke hydrogenløsninger for lette kjøretøyer, men det er ikke like enkelt å skalere teknologien for tunge kjøretøy.
Skalering av brenselceller for tunge bruksområder stiller nye og svært forskjellige krav når det gjelder levetid, effektivitet og kostnad. Eaton, derimot, tilbyr spennende løsninger på hvert område:
1. Få riktig luftstrøm
En brenselcelle er en energikonverteringsenhet som produserer elektrisitet ved å kombinere hydrogen og oksygen til vann. Den nøyaktige strømmen av oksygen inn i brenselcellen er imidlertid kritisk ettersom den kontrollerer den elektriske produksjonen - og kan være en stor utfordring.
Det er her Eaton kommer inn. Eaton har vært i forkant av luftkontrollteknologi med sine elektrisk drevne luftpumper i mer enn 20 år. På grunn av sin ekspertise er Eaton det samarbeid med det amerikanske energidepartementet å fortsette å gjøre fremskritt på dette området.
Luftpumpen er den største elektriske forbrukeren inne i en brenselcelle, med rundt 15-20 prosent av den elektriske produksjonen som brukes til å drive pumpen. Derfor jobber Eaton med å halvere mengden strøm luftkontrolleren bruker.
Å oppnå dette effektivitetsnivået uten å ofre ytelsen, samtidig som det øker holdbarheten og opprettholder en akseptabel kostnad, er en sentral del av energidepartementets "Hydrogen jordskudd”-program for å tilpasse brenselceller for tunge, langdistanse lastebilbehov.
2. Nøyaktig hydrogenkontroll
I tillegg til å kontrollere luftstrømmen, undersøker Eaton også hydrogentilførselssiden til brenselcellen. Tradisjonelle hydrogenforsyningssystemer avveier kostnader og holdbarhet for ytelse og effektivitet. Ved å introdusere innovasjon i hydrogenkretsen, er Eatons tilnærming i stand til å effektivt og presist kontrollere strømmen som kommer inn i brenselcellen og resirkulere overskuddet.
Ved å være presise unngår vi å sløse med hydrogen og forbedrer dermed den totale effektiviteten ytterligere. Disse løsningene er ikke bare relevante for tunge kjøretøyer på vei, men kan også føre til fremskritt innen dekarbonisering av flyfremdrift.
3. Håndtering av elektrisk kraft
De fleste lette hydrogenkjøretøyer bruker en liten brenselcelle til å lade et stort batteri som igjen driver en elektrisk motor. Dette konseptet fungerer bra fordi biler har et relativt lavt gjennomsnittlig kraftforbruk og bare trenger høy effekt i korte perioder. Det elektriske systemet er også enkelt fordi brenselcellen ikke samhandler direkte med motoren.
Men å skalere dette konseptet til tunge lastebiler vil resultere i ekstremt store batterier - omtrent fem ganger så store som elbilbatterier. For lastebiler er den ideelle løsningen en brenselcelle som fungerer effektivt på alle effektnivåer og bruker et mye mindre batteri kun for start og lagring av bremseenergi.
Dette gir imidlertid en ny utfordring: Det elektriske systemet må bli mye mer komplekst ettersom det må blande kraft fra tre kilder: brenselcellen; batteriet; og den elektriske motoren. Dette er igjen en velkjent plass for Eaton, som har omfattende mikronetterfaring med å administrere elektrisk kraft i lignende omgivelser. Og Eaton bruker denne kunnskapen på nytt i bruksområder for hydrogenbiler, for til slutt å redusere behovet for batterier.
Ved å manipulere brenselcellens elektriske generasjon, det mindre batteriet og den elektriske drivlinjen, tar Easton sikte på å redusere batteristørrelsen i et tungt kjøretøy med en faktor på tre til fem. Dette reduserer ikke bare forhåndskostnadene til kjøretøyet, men også vekten, noe som igjen forbedrer fraktkapasiteten til en brenselcellebil.
Avkarbonisering fra alle vinkler
Det er klart at grønt hydrogen vil spille en kritisk rolle i en fremtid med netto null. Det slipper ut null karbonutslipp og kan produseres fra fornybare kilder. Og selv om det fortsatt er utfordringer å overvinne, hjelper Eaton med å bane vei. Disse utfordringene faller rett inn i selskapets sweet spot: konvergensen av elektrisk og mekanisk kraft.
Eatons arbeid på dette området er også i tråd med selskapets oppdrag – å forbedre livskvaliteten og miljøet – og med dets ambisiøse, vitenskapsbaserte Bærekraftsmål for 2030. Eaton har forpliktet seg til å redusere sine Scope 3-karbonutslipp fra sine teknologier og gjennom hele verdikjeden med 15 prosent innen 2030. Og å bruke 3 milliarder dollar på forskning og utvikling for bærekraftige løsninger i samme tidsramme.
Eatons ekspertise innen kontroll av kjøretøy og drivverk, kombinert med deres erfaring med å håndtere gass- og elektriske strømmer, vil bidra til å utvikle effektive, pålitelige, sikre og kostnadseffektive nullutslippsløsninger for fremtiden.
Kilde: https://www.greenbiz.com/article/decarbonizing-heavy-duty-transportation-hydrogen-answer
