Спонсором цієї статті є Eaton.
Оскільки транспорт продовжує залишатися сектором з найбільшим викидом парникових газів, увага до електрифікації зростає.
Зростання продажів електромобілів було значним, зросла на 168 відсотків у першій половині 2021 року порівняно з 2020 роком — з особливо великими продажами в Китаї та Європі завдяки урядовим мандатам і стандартам викидів. Крім того, більше десятка країн оголосили цілі щодо нульового викиду транспортних засобів або поступового виведення з експлуатації транспортних засобів з двигунами внутрішнього згоряння протягом наступних двох десятиліть.
Цього тижня на COP26декарбонізації транспортного сектору було в центрі уваги. Але хоча світ перебуває на шляху до прогресу в технологіях електромобілів, залишається ще одна ключова частина зусиль з декарбонізації: важкі транспортні засоби.
Вантажівки для далеких перевезень і будівельні машини, відомі тим, що працюють багато годин і проходять багато сотень миль за раз, представляють понад 20 відсотків транспортних викидів. І шлях до декарбонізації для цих транспортних засобів набагато складніший через велику кількість електроенергії, необхідної для виконання їхньої роботи. Там, де живлення автомобільної батареї на зарядній станції достатньо для роботи вашого особистого електромобіля, важким транспортним засобам потрібні величезні батареї та кілька годин зарядки, щоб накопичити більш ніж у 50 разів більше енергії.
Навіть з останніми технологія надшвидкої зарядки, електричний важкий транспортний засіб міг би отримати лише дві-три милі запасу ходу за хвилину часу заряджання. У перспективі заправка дизельним паливом збільшує швидкість до 100 миль на хвилину. Коротше кажучи, сама електрифікація не є відповіддю на декарбонізацію. Однак де є перспективи, так це водень.
Перспективи та проблеми водневих паливних елементів
Один життєздатне рішення для декарбонізації важких, далекомагістральних транспортних засобів сьогодні можна використовувати зелений водень. Транспортна галузь успішно використовувала водневі рішення для легкових транспортних засобів, однак просто масштабувати технологію для великовантажних автомобілів не так просто.
Масштабування паливних елементів для важких застосувань висуває нові та зовсім інші вимоги щодо терміну служби, ефективності та вартості. Однак Eaton пропонує захоплюючі рішення в кожній сфері:
1. Отримання правильного потоку повітря
Паливний елемент — це пристрій для перетворення енергії, який виробляє електроенергію шляхом поєднання водню та кисню у воду. Однак точний потік кисню в паливний елемент має вирішальне значення, оскільки він контролює виробництво електроенергії — і може бути серйозним викликом.
Ось тут і виступає компанія Eaton. Більше 20 років компанія Eaton є лідером у сфері технологій керування повітрям із своїми повітряними насосами з електричним приводом. Завдяки своєму досвіду Eaton є співпрацює з Міністерством енергетики США продовжувати розвиватися в цьому просторі.
Повітряний насос є найбільшим споживачем електроенергії всередині паливного елемента, приблизно 15-20 відсотків виробленої електроенергії використовується для живлення насоса. Ось чому компанія Eaton працює над тим, щоб зменшити кількість електроенергії, яку споживає повітряний контролер, вдвічі.
Досягнення такого рівня ефективності без шкоди продуктивності, одночасно збільшуючи довговічність і підтримуючи прийнятну вартість, є ключовою частиною Департаменту енергетики “Водневий постріл»Програма адаптації паливних елементів для потреб важких вантажівок на далекі відстані.
2. Точний контроль водню
На додаток до контролю повітряного потоку, Eaton також перевіряє сторону подачі водню в паливний елемент. Традиційні системи подачі водню поміщають вартість і довговічність на продуктивність і ефективність. Впроваджуючи інновації в водневий контур, підхід Eaton дозволяє ефективно й точно контролювати потік, що надходить у паливний елемент, і рециркулювати надлишок.
Завдяки точності ми уникаємо марної витрати водню і таким чином ще більше підвищуємо загальну ефективність. Ці рішення стосуються не тільки важких дорожніх транспортних засобів, але також можуть призвести до прогресу в декарбонізації двигунів літаків.
3. Управління електроенергією
Більшість легких водневих транспортних засобів використовують невеликий паливний елемент для зарядки великої батареї, яка, у свою чергу, приводить в рух електродвигун. Ця концепція добре працює, оскільки автомобілі мають відносно низьку середню потужність, і їм потрібна висока потужність лише протягом короткого часу. Електрична система також проста, оскільки паливний елемент не взаємодіє безпосередньо з двигуном.
Але масштабування цієї концепції на важких вантажівках призведе до надзвичайно великих акумуляторів — приблизно в п’ять разів більших, ніж акумулятори електромобілів. Для вантажівок ідеальним рішенням є паливний елемент, який ефективно працює на всіх рівнях потужності та використовує значно менший акумулятор лише для запуску та накопичення енергії гальмування.
Однак це являє собою новий виклик: електрична система повинна стати набагато складнішою, оскільки вона повинна поєднувати енергію з трьох джерел: паливного елемента; акумулятор; і електродвигун. Це, знову ж таки, добре відомий простір для Eaton, який має великий досвід роботи з мікромережами в управлінні електроенергією в подібних умовах. І Eaton повторно застосовує це ноу-хау у водневих автомобілях, щоб остаточно зменшити потребу в акумуляторах.
Маніпулюючи генерацією електроенергії на паливних елементах, меншою батареєю та електричною силовою установкою, Істон прагне зменшити розмір батареї у великовантажному автомобілі в три-п’ять разів. Це не тільки зменшує початкові витрати на транспортний засіб, але й його вагу, у свою чергу покращуючи вантажопідйомність вантажівки на паливних елементах.
Декарбонізація з усіх боків
Зрозуміло, що «зелений» водень відіграватиме вирішальну роль у майбутньому з нульовим енергоспоживанням. Він не виділяє вуглекислого газу і може вироблятися з відновлюваних джерел. І хоча ще є труднощі, які потрібно подолати, Eaton допомагає прокладати шлях. Ці виклики потрапляють прямо в приємне місце компанії: конвергенція електричної та механічної енергії.
Робота Eaton у цьому просторі також узгоджується з місією компанії — покращити якість життя та навколишнього середовища — і з її амбіційними, науково обґрунтованими Цілі сталого розвитку до 2030 року. Компанія Eaton взяла на себе зобов’язання скоротити викиди вуглекислого газу від інформаційних технологій і в усьому ланцюжку створення вартості на 3 відсотків до 15 року. І витратити 2030 мільярди доларів на дослідження та розробки екологічних рішень у той самий період часу.
Експертиза Eaton у сфері керування транспортними засобами та трансмісіями в поєднанні з досвідом управління газовими та електричними потоками допоможе розробити ефективні, надійні, безпечні та рентабельні рішення з нульовими викидами для майбутнього.
Джерело: https://www.greenbiz.com/article/decarbonizing-heavy-duty-transportation-hydrogen-answer
