Acest articol este sponsorizat de Eaton.
Deoarece transportul continuă să fie sectorul cu cele mai mari emisii de gaze cu efect de seră, accentul pus pe electrificare se încălzește.
Creșterea vânzărilor de mașini electrice a fost substanțială, în creștere cu 168% în prima jumătate a anului 2021 față de 2020 — cu vânzări deosebit de puternice în China și Europa datorită mandatelor guvernamentale și standardelor de emisii. În plus, mai mult de o duzină de țări au anunțat obiective pentru vehicule cu emisii zero sau eliminarea treptată a vehiculelor cu motor cu ardere internă în următoarele două decenii.
Săptămâna aceasta la COP26, decarbonizarea sectorului transporturilor a fost un accent major. Dar, în timp ce lumea este pe cale să facă progrese în tehnologia vehiculelor electrice, mai rămâne de rezolvat o piesă cheie a efortului de decarbonizare: vehiculele grele.
Camioanele pe distanțe lungi și vehiculele de construcții, cunoscute pentru că rulează ore lungi și multe sute de mile la un moment dat, reprezintă peste 20% din emisiile din transporturi. Iar calea spre decarbonizare pentru aceste vehicule este mult mai accidentată, datorită cantității mari de energie electrică necesară pentru a-și îndeplini sarcinile. Acolo unde alimentarea bateriei unei mașini la o stație de încărcare este suficientă pentru a rula mașina electrică personală, vehiculele grele ar necesita baterii enorme și câteva ore de timp de încărcare pentru a stoca de peste 50 de ori această energie.
Chiar și cu cele mai recente tehnologie de încărcare ultra-rapidă, un vehicul electric greu ar câștiga doar două până la trei mile de autonomie pe minut de timp de încărcare. Pentru a pune acest lucru în perspectivă, realimentarea cu motorină adaugă până la 100 de mile pe minut. Pe scurt, electrificarea în sine nu este răspunsul la decarbonizare. Totuși, acolo unde există promisiuni este cu hidrogenul.
Promisiunile și provocările pilelor de combustibil cu hidrogen
O soluție viabilă decarbonizarea vehiculelor grele, pe distanțe lungi de astăzi este prin hidrogen verde. Industria transporturilor a avut succes în utilizarea soluțiilor de hidrogen pentru vehicule ușoare, cu toate acestea, pur și simplu scalarea tehnologiei pentru vehiculele grele nu este la fel de simplă.
Scalarea celulelor de combustie pentru aplicații grele stabilește cerințe noi și foarte diferite în ceea ce privește durata de viață, eficiența și costul. Cu toate acestea, Eaton oferă soluții interesante în fiecare domeniu:
1. Obținerea fluxului de aer potrivit
O pilă de combustie este un dispozitiv de conversie a energiei care produce energie electrică prin combinarea hidrogenului și oxigenului în apă. Cu toate acestea, fluxul precis de oxigen în celula de combustibil este esențial, deoarece controlează producția electrică - și poate fi o mare provocare.
Aici intervine Eaton. Eaton a fost în fruntea tehnologiei controlerului de aer cu pompele sale de aer acţionate electric de mai bine de 20 de ani. Datorită expertizei sale, Eaton este parteneriat cu Departamentul de Energie al SUA pentru a continua să facă progrese în acest spațiu.
Pompa de aer este cel mai mare consumator de electricitate din interiorul unei celule de combustibil, cu aproximativ 15-20% din producția electrică folosită pentru alimentarea pompei. De aceea, Eaton lucrează pentru a reduce la jumătate cantitatea de energie electrică pe care o folosește controlerul de aer.
Atingerea acestui nivel de eficiență fără a sacrifica performanța, sporind în același timp durabilitatea și menținând un cost acceptabil, este o parte cheie a Departamentului de Energie „Hidrogen Earthshot” program de adaptare a celulelor de combustie pentru nevoile de camioane grele, pe distanțe lungi.
2. Control precis al hidrogenului
Pe lângă controlul fluxului de aer, Eaton examinează și partea de alimentare cu hidrogen a celulei de combustibil. Sistemele tradiționale de alimentare cu hidrogen schimbă costul și durabilitatea cu performanță și eficiență. Introducând inovații în circuitul hidrogenului, abordarea lui Eaton este capabilă să controleze eficient și precis debitul care intră în celula de combustie și să recircule excesul.
Fiind precis, evităm risipa de hidrogen și, astfel, îmbunătățim și mai mult eficiența generală. Aceste soluții nu sunt relevante doar pentru vehiculele rutiere grele, ci pot duce și la progrese în decarbonizarea propulsiei aeronavelor.
3. Gestionarea energiei electrice
Majoritatea vehiculelor ușoare pe hidrogen folosesc o mică celulă de combustibil pentru a încărca o baterie mare care, la rândul său, antrenează un motor electric. Acest concept funcționează bine deoarece mașinile au un consum mediu de putere relativ scăzut și au nevoie de putere mare doar pentru perioade scurte de timp. Sistemul electric este de asemenea simplu, deoarece pila de combustibil nu interacționează direct cu motorul.
Dar extinderea acestui concept la camioanele grele ar avea ca rezultat baterii extrem de mari – de aproximativ cinci ori mai mari decât bateriile de mașini EV. Pentru camioane, soluția ideală este o pilă de combustie care funcționează eficient la toate nivelurile de putere și utilizează o baterie mult mai mică doar pentru pornire și stocarea energiei de frânare.
Cu toate acestea, aceasta prezintă o nouă provocare: sistemul electric trebuie să devină mult mai complex, deoarece trebuie să combine energie din trei surse: celula de combustie; bateria; si motorul electric. Acesta este, din nou, un spațiu binecunoscut pentru Eaton, care are o experiență vastă în microrețele în gestionarea energiei electrice în setări similare. Și Eaton reaplică acest know-how în aplicațiile vehiculelor cu hidrogen, pentru a reduce în cele din urmă nevoia de baterii.
Prin manipularea generației electrice a celulei de combustie, a bateriei mai mici și a grupului de propulsie electric, Easton își propune să reducă dimensiunea bateriei într-un vehicul greu cu un factor de trei până la cinci. Acest lucru nu numai că reduce costurile inițiale ale vehiculului, ci și greutatea acestuia, îmbunătățind, la rândul său, capacitatea de transport de marfă a unui camion cu celule de combustibil.
Decarbonizarea din toate unghiurile
Este clar că hidrogenul verde va juca un rol critic într-un viitor net zero. Emite zero emisii de carbon și poate fi produs din surse regenerabile. Și, deși mai sunt provocări de depășit, Eaton ajută la deschiderea drumului. Aceste provocări se încadrează chiar în punctul favorabil al companiei: convergența puterii electrice și mecanice.
Activitatea lui Eaton în acest spațiu este, de asemenea, în concordanță cu misiunea companiei - de a îmbunătăți calitatea vieții și a mediului - și cu ambiția sa, bazată pe știință. Țintele de sustenabilitate pentru 2030. Eaton s-a angajat să-și reducă emisiile de carbon Scope 3 din tehnologiile sale și de-a lungul lanțului său valoric cu 15% până în 2030. Și să cheltuiască 3 miliarde de dolari în cercetare și dezvoltare pentru soluții durabile în același interval de timp.
Expertiza Eaton în controlul vehiculelor și al grupului motopropulsor, combinată cu experiența sa în gestionarea fluxurilor de gaz și electricitate, va contribui la dezvoltarea de soluții cu zero emisii eficiente, fiabile, sigure și rentabile pentru viitor.
Sursa: https://www.greenbiz.com/article/decarbonizing-heavy-duty-transportation-hydrogen-answer
