Ten artykuł jest sponsorowany przez Eaton.
Ponieważ transport pozostaje sektorem najbardziej emitującym gazy cieplarniane, coraz większy nacisk kładzie się na elektryfikację.
Wzrost sprzedaży samochodów elektrycznych jest znaczny, wzrósł o 168 procent w pierwszej połowie 2021 r. w porównaniu z 2020 r — ze szczególnie wysoką sprzedażą w Chinach i Europie ze względu na mandaty rządowe i normy emisji. Dodatkowo, kilkanaście krajów ogłosiły cele w zakresie pojazdów o zerowej emisji lub wycofywania pojazdów z silnikiem spalinowym w ciągu najbliższych dwóch dekad.
W tym tygodniu na COP26głównym tematem była dekarbonizacja sektora transportu. Choć świat jest na dobrej drodze do postępu w technologii pojazdów elektrycznych, pozostaje jeszcze jeden kluczowy element wysiłków na rzecz dekarbonizacji, którym należy się zająć: pojazdy ciężkie.
Reprezentują je ciężarówki dalekobieżne i pojazdy budowlane, znane z długotrwałej pracy i pokonywania wielu setek mil jednocześnie ponad 20 procent emisji pochodzących z transportu. Droga do dekarbonizacji tych pojazdów jest znacznie wyboista ze względu na dużą ilość energii elektrycznej potrzebnej do spełnienia ich zadania. Tam, gdzie do zasilania osobistego samochodu elektrycznego wystarczy zasilanie akumulatora samochodowego na stacji ładowania, pojazdy o dużej ładowności wymagałyby ogromnych akumulatorów i kilkugodzinnego czasu ładowania, aby zgromadzić ponad 50 razy więcej energii.
Nawet z najnowszym technologia ultraszybkiego ładowaniaelektryczny pojazd ciężarowy zyskałby zaledwie od dwóch do trzech mil zasięgu na minutę ładowania. Dla porównania, tankowanie oleju napędowego zwiększa prędkość do 100 km na minutę. Krótko mówiąc, sama elektryfikacja nie jest odpowiedzią na dekarbonizację. Obietnice są jednak w przypadku wodoru.
Obietnice i wyzwania związane z wodorowymi ogniwami paliwowymi
jeden realne rozwiązanie Obecnie dekarbonizacja ciężkich pojazdów długodystansowych odbywa się za pomocą ekologicznego wodoru. Branża transportowa z powodzeniem zastosowała rozwiązania wodorowe w pojazdach lekkich, jednak samo skalowanie technologii w przypadku pojazdów ciężkich nie jest takie proste.
Skalowanie ogniw paliwowych do ciężkich zastosowań stawia nowe, bardzo odmienne wymagania pod względem trwałości, wydajności i kosztów. Jednakże firma Eaton zapewnia ekscytujące rozwiązania w każdym obszarze:
1. Zapewnienie odpowiedniego przepływu powietrza
Ogniwo paliwowe to urządzenie do konwersji energii, które wytwarza energię elektryczną poprzez połączenie wodoru i tlenu w wodę. Precyzyjny przepływ tlenu do ogniwa paliwowego ma jednak kluczowe znaczenie, ponieważ kontroluje produkcję energii elektrycznej – i może stanowić duże wyzwanie.
I tu wkracza firma Eaton. Od ponad 20 lat firma Eaton znajduje się w czołówce technologii sterowników powietrza, oferując pompy powietrza napędzane elektrycznie. Eaton jest taki dzięki swojej wiedzy specjalistycznej we współpracy z Departamentem Energii USA aby nadal czynić postępy w tej przestrzeni.
Pompa powietrza jest największym odbiornikiem energii elektrycznej wewnątrz ogniwa paliwowego, a około 15–20 procent produkcji energii elektrycznej jest wykorzystywane do zasilania pompy. Dlatego firma Eaton pracuje nad zmniejszeniem o połowę ilości energii elektrycznej zużywanej przez sterownik powietrza.
Osiągnięcie tego poziomu wydajności bez poświęcania wydajności, przy jednoczesnym zwiększeniu trwałości i utrzymaniu akceptowalnych kosztów, jest kluczowym elementem „Ziemia wodorowa”program mający na celu dostosowanie ogniw paliwowych do potrzeb ciężkich pojazdów ciężarowych na długich dystansach.
2. Precyzyjna kontrola wodoru
Oprócz kontrolowania przepływu powietrza, Eaton bada także stronę ogniwa paliwowego dostarczającą wodór. Tradycyjne systemy zasilania wodorem rezygnują z kosztów i trwałości na rzecz wydajności i wydajności. Wprowadzając innowacje w obiegu wodoru, podejście firmy Eaton umożliwia wydajną i precyzyjną kontrolę przepływu wchodzącego do ogniwa paliwowego i recyrkulację jego nadmiaru.
Dzięki precyzji unikamy marnowania wodoru, a tym samym jeszcze bardziej poprawiamy ogólną wydajność. Rozwiązania te mają zastosowanie nie tylko w przypadku ciężkich pojazdów drogowych, ale mogą również prowadzić do postępu w dekarbonizacji napędu samolotów.
3. Zarządzanie energią elektryczną
Większość lekkich pojazdów wodorowych wykorzystuje małe ogniwo paliwowe do ładowania dużego akumulatora, który z kolei napędza silnik elektryczny. Koncepcja ta sprawdza się dobrze, ponieważ samochody mają stosunkowo niski średni pobór mocy i potrzebują dużej mocy jedynie przez krótki czas. Układ elektryczny jest również prosty, ponieważ ogniwo paliwowe nie współpracuje bezpośrednio z silnikiem.
Jednak skalowanie tej koncepcji do samochodów ciężarowych o dużej ładowności skutkowałoby niezwykle dużymi akumulatorami – około pięć razy większymi niż akumulatory samochodów elektrycznych. W przypadku samochodów ciężarowych idealnym rozwiązaniem jest ogniwo paliwowe, które działa wydajnie na wszystkich poziomach mocy i wykorzystuje znacznie mniejszy akumulator wyłącznie do uruchamiania i magazynowania energii hamowania.
Stanowi to jednak nowe wyzwanie: układ elektryczny musi stać się znacznie bardziej złożony, ponieważ musi łączyć moc z trzech źródeł: ogniwa paliwowego; bateria; i silnik elektryczny. Jest to ponownie dobrze znana przestrzeń dla firmy Eaton, która ma duże doświadczenie w zakresie mikrosieci w zarządzaniu energią elektryczną w podobnych ustawieniach. Eaton ponownie wykorzystuje tę wiedzę w zastosowaniach w pojazdach wodorowych, aby ostatecznie zmniejszyć zapotrzebowanie na akumulatory.
Manipulując wytwarzaniem energii elektrycznej w ogniwach paliwowych, mniejszym akumulatorem i elektrycznym układem napędowym, Easton dąży do zmniejszenia rozmiaru akumulatora w pojeździe ciężkim od trzech do pięciu razy. Zmniejsza to nie tylko początkowe koszty pojazdu, ale także jego masę, co z kolei poprawia ładowność ciężarówki zasilanej ogniwami paliwowymi.
Dekarbonizacja pod każdym kątem
Oczywiste jest, że ekologiczny wodór będzie odgrywał kluczową rolę w przyszłości zeroemisyjnej netto. Nie emituje dwutlenku węgla i może być wytwarzany ze źródeł odnawialnych. I chociaż nadal istnieją wyzwania do pokonania, Eaton pomaga utorować drogę. Wyzwania te dotyczą idealnego punktu firmy: konwergencji mocy elektrycznej i mechanicznej.
Praca firmy Eaton w tej przestrzeni jest również zgodna z misją firmy — poprawą jakości życia i środowiska — oraz z ambitnym, opartym na nauce Cele w zakresie zrównoważonego rozwoju na rok 2030. Eaton zobowiązał się do ograniczenia emisji dwutlenku węgla w zakresie 3 ze swoich technologii i w całym swoim łańcuchu wartości o 15 procent do 2030 r. Oraz do wydania 3 miliardów dolarów na badania i rozwój w celu uzyskania zrównoważonych rozwiązań w tym samym terminie.
Wiedza firmy Eaton w zakresie sterowania pojazdami i układami napędowymi, w połączeniu z doświadczeniem w zarządzaniu przepływem gazu i energii elektrycznej, pomoże w opracowaniu wydajnych, niezawodnych, bezpiecznych i opłacalnych rozwiązań o zerowej emisji na przyszłość.
Źródło: https://www.greenbiz.com/article/decarbonizing-heavy-duty-transportation-hydrogen-answer
