Bài viết này được tài trợ bởi Eaton.
Do giao thông vận tải tiếp tục là ngành phát thải khí nhà kính lớn nhất nên việc tập trung vào điện khí hóa đang ngày càng được chú trọng.
Doanh số bán xe điện tăng trưởng đáng kể, nửa đầu năm 168 tăng 2021% so với năm 2020 — với doanh số bán hàng đặc biệt cao ở Trung Quốc và Châu Âu do các yêu cầu của chính phủ và tiêu chuẩn khí thải. Ngoài ra, hơn một chục quốc gia đã công bố các mục tiêu về phương tiện không phát thải hoặc loại bỏ dần phương tiện sử dụng động cơ đốt trong trong hai thập kỷ tới.
Tuần này tại COP26, quá trình khử cacbon trong ngành giao thông vận tải là trọng tâm chính. Nhưng trong khi thế giới đang trên đà đạt được những tiến bộ trong công nghệ xe điện, thì vẫn còn một phần quan trọng trong nỗ lực khử cacbon cần giải quyết: phương tiện hạng nặng.
Xe tải đường dài và xe xây dựng, được biết đến với việc chạy nhiều giờ và hàng trăm dặm cùng một lúc, đại diện cho hơn 20 phần trăm lượng khí thải giao thông vận tải. Và con đường khử cacbon cho những phương tiện này còn gập ghềnh hơn nhiều do cần một lượng lớn năng lượng điện để hoàn thành công việc của chúng. Khi việc cung cấp năng lượng cho ắc quy ô tô tại trạm sạc là đủ để chạy chiếc ô tô điện cá nhân của bạn, thì những phương tiện hạng nặng sẽ cần lượng pin khổng lồ và thời gian sạc vài giờ để lưu trữ năng lượng gấp 50 lần lượng năng lượng đó.
Ngay cả với phiên bản mới nhất công nghệ sạc cực nhanh, một chiếc xe hạng nặng chạy bằng điện sẽ chỉ đạt được phạm vi di chuyển từ 100 đến XNUMX dặm mỗi phút sau khi sạc. Để so sánh điều đó, việc tiếp nhiên liệu bằng nhiên liệu diesel sẽ tăng thêm tốc độ lên tới XNUMX dặm một phút. Nói tóm lại, điện khí hóa không phải là câu trả lời cho quá trình khử cacbon. Tuy nhiên, nơi có hứa hẹn là với hydro.
Những hứa hẹn và thách thức của pin nhiên liệu hydro
Một giải pháp khả thi Ngày nay, để khử cacbon cho các phương tiện vận tải đường dài, hạng nặng là nhờ hydro xanh. Ngành vận tải đã thành công trong việc sử dụng giải pháp hydro cho xe hạng nhẹ, tuy nhiên, việc mở rộng quy mô công nghệ cho xe hạng nặng không đơn giản như vậy.
Việc mở rộng quy mô pin nhiên liệu cho các ứng dụng nặng đặt ra những yêu cầu mới và rất khác nhau về tuổi thọ, hiệu suất và chi phí. Tuy nhiên, Eaton đang cung cấp các giải pháp thú vị trong từng lĩnh vực:
1. Nhận luồng không khí phù hợp
Pin nhiên liệu là một thiết bị chuyển đổi năng lượng tạo ra điện bằng cách kết hợp hydro và oxy vào nước. Tuy nhiên, luồng oxy chính xác vào pin nhiên liệu rất quan trọng vì nó kiểm soát quá trình sản xuất điện – và có thể là một thách thức lớn.
Đó là lúc Eaton xuất hiện. Eaton đã đi đầu trong công nghệ điều khiển không khí với máy bơm không khí chạy bằng điện trong hơn 20 năm. Nhờ chuyên môn của mình, Eaton là hợp tác với Bộ Năng lượng Hoa Kỳ để tiếp tục đạt được những tiến bộ trong không gian này.
Máy bơm không khí là thiết bị tiêu thụ điện lớn nhất bên trong pin nhiên liệu, với khoảng 15-20% sản lượng điện được sử dụng để cung cấp năng lượng cho máy bơm. Đó là lý do tại sao Eaton đang nỗ lực giảm lượng điện mà bộ điều khiển không khí sử dụng xuống một nửa.
Đạt được mức hiệu quả này mà không làm giảm hiệu suất, đồng thời tăng độ bền và duy trì chi phí chấp nhận được, là một phần quan trọng trong “Hydro Earthshot” chương trình điều chỉnh pin nhiên liệu cho nhu cầu xe tải hạng nặng, đường dài.
2. Kiểm soát hydro chính xác
Ngoài việc kiểm soát luồng không khí, Eaton còn đang kiểm tra nguồn cung cấp hydro của pin nhiên liệu. Các hệ thống cung cấp hydro truyền thống đánh đổi chi phí và độ bền để lấy hiệu suất và hiệu quả. Giới thiệu sự đổi mới trong mạch hydro, phương pháp tiếp cận của Eaton có thể kiểm soát hiệu quả và chính xác dòng chảy vào pin nhiên liệu và tái tuần hoàn lượng dư thừa.
Bằng cách chính xác, chúng tôi tránh lãng phí hydro và do đó cải thiện hơn nữa hiệu suất tổng thể. Những giải pháp này không chỉ phù hợp với các phương tiện di chuyển hạng nặng mà còn có thể dẫn đến những tiến bộ trong việc khử cacbon cho động cơ máy bay.
3. Quản lý điện năng
Hầu hết các phương tiện chạy bằng hydro hạng nhẹ đều sử dụng một pin nhiên liệu nhỏ để sạc một cục pin lớn, từ đó dẫn động một động cơ điện. Ý tưởng này hoạt động tốt vì ô tô có mức tiêu thụ công suất trung bình tương đối thấp và chỉ cần công suất cao trong khoảng thời gian ngắn. Hệ thống điện cũng đơn giản vì pin nhiên liệu không tương tác trực tiếp với động cơ.
Nhưng việc mở rộng khái niệm đó cho xe tải hạng nặng sẽ tạo ra những cục pin cực lớn - lớn gấp khoảng XNUMX lần so với ắc quy của ô tô điện. Đối với xe tải, giải pháp lý tưởng là pin nhiên liệu hoạt động hiệu quả ở mọi mức công suất và chỉ sử dụng pin nhỏ hơn nhiều để khởi động và lưu trữ năng lượng phanh.
Tuy nhiên, điều này đặt ra một thách thức mới: Hệ thống điện phải trở nên phức tạp hơn nhiều vì nó cần kết hợp năng lượng từ ba nguồn: pin nhiên liệu; cục pin; và động cơ điện. Đây một lần nữa là không gian nổi tiếng của Eaton, công ty có nhiều kinh nghiệm về lưới điện siêu nhỏ trong việc quản lý năng lượng điện trong các môi trường tương tự. Và Eaton đang áp dụng lại bí quyết đó vào các ứng dụng xe chạy bằng hydro để cuối cùng giảm nhu cầu về pin.
Bằng cách điều khiển quá trình phát điện của pin nhiên liệu, pin nhỏ hơn và hệ thống truyền động điện, Easton đang hướng tới mục tiêu giảm kích thước pin trong xe hạng nặng xuống từ XNUMX đến XNUMX lần. Điều này không chỉ làm giảm chi phí ban đầu của phương tiện mà còn cả trọng lượng của phương tiện, từ đó cải thiện khả năng vận chuyển hàng hóa của xe tải chạy pin nhiên liệu.
Khử cacbon từ mọi góc độ
Rõ ràng là hydro xanh sẽ đóng một vai trò quan trọng trong tương lai không khí thải. Nó thải ra lượng khí thải carbon bằng XNUMX và có thể được sản xuất từ các nguồn tái tạo. Và mặc dù vẫn còn những thách thức cần vượt qua, Eaton đang giúp mở đường. Những thách thức này rơi ngay vào điểm hấp dẫn của công ty: sự hội tụ của năng lượng điện và cơ khí.
Công việc của Eaton trong lĩnh vực này cũng phù hợp với sứ mệnh của công ty — cải thiện chất lượng cuộc sống và môi trường — và với đầy tham vọng, dựa trên cơ sở khoa học của mình. Mục tiêu bền vững năm 2030. Eaton đã cam kết giảm 3% lượng khí thải carbon Phạm vi 15 từ công nghệ và trong toàn bộ chuỗi giá trị của mình vào năm 2030. Đồng thời chi 3 tỷ USD cho nghiên cứu và phát triển các giải pháp bền vững trong cùng khung thời gian đó.
Chuyên môn của Eaton về điều khiển phương tiện và hệ thống truyền động, kết hợp với kinh nghiệm quản lý dòng khí và điện, sẽ giúp phát triển các giải pháp không phát thải hiệu quả, đáng tin cậy, an toàn và tiết kiệm chi phí cho tương lai.
Nguồn: https://www.greenbiz.com/article/decarbonizing-heavy-duty-transportation-hydrogen-answer
