Denna artikel är sponsrad av Eaton.
Eftersom transporter fortsätter att vara den sektor som släpper ut störst när det gäller växthusgaser, ökar fokus på elektrifiering.
Tillväxten i elbilsförsäljningen har varit betydande, stigande 168 procent under första halvåret 2021 jämfört med 2020 — med särskilt stark försäljning i Kina och Europa på grund av regeringsmandat och utsläppsnormer. Dessutom, mer än ett dussin länder har aviserat nollutsläppsmål för fordon eller utfasning av fordon med förbränningsmotorer under de kommande två decennierna.
Denna vecka på COP26, var avkarboniseringen av transportsektorn ett stort fokus. Men även om världen är på god väg att göra framsteg inom elfordonsteknik, finns det en viktig del av avkolningsarbetet kvar att ta itu med: tunga fordon.
Långdistanslastbilar och anläggningsfordon, kända för att köra långa timmar och många hundra mil åt gången, representerar mer än 20 procent av transporternas utsläpp. Och vägen till avkolning för dessa fordon är mycket ojämn, på grund av den stora mängd elektrisk energi som behövs för att utföra sitt jobb. Där det räcker med att driva ett bilbatteri vid en laddstation för att driva din personliga elbil, skulle tunga fordon kräva enorma batterier och flera timmars laddningstid för att lagra mer än 50 gånger den energin.
Även med det senaste ultrasnabb laddningsteknik, skulle ett elektriskt tungt fordon få bara två till tre mils räckvidd per minuts laddningstid. För att sätta det i perspektiv, tankning med diesel ger upp till 100 miles per minut. Kort sagt, enbart elektrifiering är inte svaret på koldioxidutsläpp. Där det finns löfte, är dock med väte.
Vätgasbränslecellernas löften och utmaningar
en hållbar lösning att koldioxidutlösa tunga, långdistansfordon är idag genom grönt väte. Transportindustrin var framgångsrik med att använda vätgaslösningar för lätta fordon, men att bara skala tekniken för tunga fordon är inte lika enkelt.
Skalning av bränsleceller för tunga applikationer ställer nya och mycket olika krav vad gäller livslängd, effektivitet och kostnad. Eaton erbjuder dock spännande lösningar inom varje område:
1. Få rätt luftflöde
En bränslecell är en energiomvandlingsanordning som producerar elektricitet genom att kombinera väte och syre till vatten. Det exakta flödet av syre in i bränslecellen är dock avgörande eftersom det styr elproduktionen - och kan vara en stor utmaning.
Det är där Eaton kommer in. Eaton har legat i framkanten av luftstyrningstekniken med sina elektriskt drivna luftpumpar i mer än 20 år. På grund av sin expertis är Eaton samarbetar med det amerikanska energidepartementet att fortsätta göra framsteg på detta område.
Luftpumpen är den största elförbrukaren inuti en bränslecell, med cirka 15-20 procent av elproduktionen som används för att driva pumpen. Det är därför Eaton arbetar för att minska mängden el som luftregulatorn använder med hälften.
Att uppnå denna effektivitetsnivå utan att offra prestanda, samtidigt som man ökar hållbarheten och bibehåller en acceptabel kostnad, är en viktig del av Department of Energys "Väte Earthshot”-program för att anpassa bränsleceller för tunga, långdistanslastbilsbehov.
2. Exakt vätekontroll
Förutom att kontrollera luftflödet undersöker Eaton också bränslecellens vätgastillförselsida. Traditionella vätgasförsörjningssystem väger ut kostnad och hållbarhet för prestanda och effektivitet. Genom att introducera innovation i vätgaskretsen kan Eatons tillvägagångssätt effektivt och exakt kontrollera flödet som kommer in i bränslecellen och recirkulera överskottet.
Genom att vara noggranna undviker vi slöseri med väte och förbättrar därmed den totala effektiviteten ytterligare. Dessa lösningar är inte bara relevanta för tunga fordon på väg utan kan också leda till framsteg när det gäller koldioxidutsläpp för flygplansframdrivning.
3. Hantering av elkraft
De flesta lätta vätgasfordon använder en liten bränslecell för att ladda ett stort batteri som i sin tur driver en elmotor. Det här konceptet fungerar bra eftersom bilar har ett relativt lågt genomsnittligt effektuttag och bara behöver hög effekt under korta tidsperioder. Det elektriska systemet är också enkelt eftersom bränslecellen inte interagerar direkt med motorn.
Men att skala det konceptet till tunga lastbilar skulle resultera i extremt stora batterier - ungefär fem gånger så stora som elbilsbatterier. För lastbilar är den idealiska lösningen en bränslecell som fungerar effektivt på alla effektnivåer och använder ett mycket mindre batteri endast för att starta och lagra bromsenergi.
Detta innebär dock en ny utmaning: Det elektriska systemet måste bli mycket mer komplext eftersom det behöver blanda kraft från tre källor: bränslecellen; batteriet; och elmotorn. Detta är återigen ett välkänt utrymme för Eaton, som har lång erfarenhet av mikronät av att hantera elkraft i liknande miljöer. Och Eaton återanvänder den kunskapen i vätgasfordonstillämpningar för att i slutändan minska behovet av batterier.
Genom att manipulera bränslecellens elgenerering, det mindre batteriet och den elektriska drivlinan, siktar Easton på att minska batteristorleken i ett tungt fordon med en faktor tre till fem. Detta minskar inte bara kostnaderna i förväg för fordonet utan också dess vikt, vilket i sin tur förbättrar fraktkapaciteten för en bränslecellsbil.
Dekarbonisering från alla vinklar
Det är uppenbart att grönt väte kommer att spela en avgörande roll i en framtid med nettonoll. Det släpper ut noll koldioxid och kan produceras från förnybara källor. Och även om det fortfarande finns utmaningar att övervinna, hjälper Eaton till att bana väg. Dessa utmaningar hamnar precis i företagets sweet spot: konvergensen av elektrisk och mekanisk kraft.
Eatons arbete på detta område är också i linje med företagets uppdrag – att förbättra livskvaliteten och miljön – och med dess ambitiösa, vetenskapsbaserade Hållbarhetsmål 2030. Eaton har förbundit sig att minska sina Scope 3-koldioxidutsläpp från IT-tekniker och genom hela värdekedjan med 15 procent till 2030. Och att spendera 3 miljarder USD på forskning och utveckling för hållbara lösningar inom samma tidsram.
Eatons expertis inom styrning av fordon och drivlinor, i kombination med dess erfarenhet av att hantera gas- och elflöden, kommer att bidra till att utveckla effektiva, pålitliga, säkra och kostnadseffektiva nollutsläppslösningar för framtiden.
Källa: https://www.greenbiz.com/article/decarbonizing-heavy-duty-transportation-hydrogen-answer
