Vandenilio degalinių supratimas: išsamus vadovas

Vandenilio kuras tapo priimtina alternatyva, nes pasaulis pereina prie švaresnių energijos šaltinių. Šiame straipsnyje kalbama apie vandenilio degalines, jų patiriamus iššūkius ir galimą jų panaudojimą transporte.

Kas yra vandenilio degalinė?

Elektromobilių kuro elementai gali būti tiekiami vandeniliu iš specialių vietų, vadinamų vandenilio degalinėmis (VDE). Nors jos skirtos vandeniliui – dujoms, kurioms reikia imtis specialių saugos priemonių ir specialios įrangos – pildyti, šios degalinės estetiškai panašios į įprastas degalines.

Vandenilio gamybos arba tiekimo sistema, aušinimo ir saugojimo bakai bei dozatoriai yra trys pagrindinės vandenilio degalinės dalys. Vandenilis į stotį gali būti pristatomas vamzdžiais arba vamzdinėmis priekabomis arba gali būti gaminamas vietoje naudojant metano reformavimą garais arba elektrolizę.

Pagrindiniai vandenilio degalinės komponentai:

Įranga vandeniliui gaminti arba transportuoti į laivus

l suspaudimo agregatai, skirti padidinti vandenilio talpyklų, kuriose laikomas itin aukšto slėgio vandenilis, slėgį

l Dozatoriai su specialiais degalų vienetų turinčiais elektromobilių antgaliais

l saugos funkcijos, tokios kaip nuotėkių paieška ir išjungimas avarinėse situacijose

Kokia yra didžiausia vandenilio kuro problema?

Įranga vandeniliui gaminti arba transportuoti į laivus suspaudžiančius įrenginius, skirtus padidinti vandenilio talpyklų, kuriose laikomas itin aukšto slėgio vandenilis, slėgįdIšmetimo sistemos su specialiais FCEV purkštukais, turinčiais saugos funkcijas, tokias kaip nuotėkių paieška ir išjungimas avarinėse situacijose.Gamybos sąnaudos ir energijos vartojimo efektyvumas yra pagrindinės problemos, su kuriomis susiduria vandenilio kuras. Šiais laikais didžioji dalis vandenilio gaminama metano reformavimo garais būdu, naudojant gamtines dujas ir išskiriant anglies dioksidą. Nors „žaliasis vandenilis“, pagamintas elektrolizės būdu iš atsinaujinančios energijos, yra švaresnis, kaina vis tiek yra daug didesnė.

Dar svarbesni iššūkiai: Transportavimas ir saugojimas: Kadangi vandenilis turi nedidelį energijos kiekį, palyginti su jo tūriu, jį galima suspausti arba aušinti tik esant aukštam atmosferos slėgiui, todėl tai yra sudėtinga ir brangu.

Įrenginių tobulinimas: didelio skaičiaus degalinių statyba kainuoja daug išteklių.

Energijos nuostoliai: dėl energijos nuostolių gamybos, redukcijos ir mainų metu, iš vandenilio pagamintų kuro elementų našumas „nuo gręžinio iki ratų“ yra mažesnis nei elektromobilių su baterijomis.

Nepaisant šių sunkumų, vyriausybės parama ir nuolatiniai tyrimai skatina technologinę plėtrą, kuri galėtų padidinti vandenilio ekonominį įgyvendinamumą.

Ar vandenilio kuras geresnis už elektrinį?

Pasirinkti tarp akumuliatorinių elektrinių automobilių (BEV) ir vandenilio kuro elementais varomų automobilių yra sunku, nes, atsižvelgiant į naudojimo problemą, kiekviena technologijos rūšis siūlo specifinių pranašumų.

Elektriniai automobiliai su baterijomis yra naudingesni kasdieniam transportui ir naudojimui miestuose, o vandeniliu varomi automobiliai puikiai tinka toms reikmėms, kurioms reikia didelių atstumų ir greito degalų papildymo, pavyzdžiui, autobusams ir sunkvežimiams.

Kiek vandenilio degalinių yra pasaulyje?

2026 m. visame pasaulyje veikė daugiau nei 1000 vandenilio degalinių, o ateinančiais metais planuojamas didelis augimas. Yra kelios konkrečios sritys, kuriosevandenilio degalinėyraperkeltas:

Su daugiau nei fipenki šimtaiAzija perima rinką, kurią daugiausia sudaro Pietų Korėja (daugiau nei 100 stočių) ir Japonija (daugiau nei 160 stočių). Kinijosturgussparčiai auga, nes vyriausybė turi ambicingų tikslų.

Vokietija, turėdama beveik 100 stočių, lenkia Europą – maždaug du šimtus stočių. Iki 2030 m. Europos Sąjunga planuoja padidinti stočių skaičių iki tūkstančių.

Daugiau nei 80 stočių turi pardavimo vietas Šiaurės Amerikoje, daugiausia Kalifornijoje, dar kelios – Kanadoje ir šiaurės rytų JAV regione.

Prognozuojant, kad iki 2030 m. visame pasaulyje gali būti daugiau nei 5000 degalinių, visos valstybės pateikė politikos kryptis, skirtas skatinti vandenilio degalinių statybą.

Kodėl vandenilio kuras yra geresnis už benziną?

Palyginti su tradiciniais degalais, pagamintais iš naftos, vandenilio kuras turi daug įvairių privalumų:

Nulinė oro tarša: vandeniliu varomi kuro elementai, kaip šalutinis poveikis, gamindami tik vandens garus, vengia kenksmingų išmetamųjų teršalų, kurie skatina oro taršą ir didina temperatūrą.

Žaliosios energijos paklausa: švarios energijos ciklą galima sukurti gaminant vandenilį naudojant natūralius šaltinius, tokius kaip saulės šviesa ir vėjo energija.

Energetinis saugumas: vandenilio gamyba šalyje iš įvairių šaltinių mažina priklausomybę nuo užsienio naftos.

Didesnis efektyvumas: palyginti su transporto priemonėmis, varomomis benzininiais varikliais, kuro elementais varomos transporto priemonės yra maždaug du tris kartus efektyvesnės.

Tylus veikimas: Kadangi vandeniliniai automobiliai veikia efektyviai, jie sumažina triukšmo taršą miestuose.

Dėl ekologiškų vandenilio privalumų jis yra patraukli alternatyva kurui pereinant prie švaresnio transporto, tačiau gamybos ir transportavimo problemų vis dar kyla.

Kiek laiko užtrunka pastatyti vandenilio degalinę?

Vandenilio degalinės statybos terminas labai priklauso nuo daugelio veiksnių, tokių kaip stoties matmenys, eksploatavimo vieta, leidimų išdavimo taisyklės ir tai, ar vandenilis tiekiamas, ar gaminamas vietoje.

Mažiau stočių, kuriose yra surenkamųjų komponentų ir supaprastintų konstrukcijų, tipiniai terminai yra per šešis ir dvylika mėnesių.

Didesnėms ir sudėtingesnėms stotims su gamybos įrenginiais vietoje tai trunka nuo 12 iki 24 mėnesių.

Svarbūs veiksniai, darantys įtaką statybos laikui, yra šie: vietos pasirinkimas ir planavimas

Reikalingi patvirtinimai ir leidimai

Įrangos paieška ir tiekimas

Statyba ir įrengimas

Įrengimas ir saugos vertinimai

Vandenilio elektrinių diegimas dabar yra efektyvesnis dėl naujų modulinių stočių konstrukcijų, kurioms būdingi sutrumpinti projektavimo terminai, pažangos.

Kiek elektros energijos gaunama iš 1 kg vandenilio?

Kuro elementų sistemos našumas priklauso nuo elektros energijos kiekio, kurį galima pagaminti naudojant vieną kilogramą vandenilio. Kasdienėse srityse:

Vienas kilogramas vandenilio gali maitinti tipinę kuro elementais varomą transporto priemonę maždaug 60–70 mylių.

Vienas kilogramas vandenilio turi beveik 33,6 kWh energijos.

Vienas kilogramas vandenilio galėtų pagaminti apie 15–20 kWh elektros energijos, kurią galima panaudoti, atsižvelgiant į kuro elementų patikimumą (paprastai 40–60 %).

Kad būtų aiškiau, įprastas amerikietiškas namų ūkis per dieną sunaudoja beveik trisdešimt kWh elektros energijos, o tai reiškia, kad sėkmingai konvertavus 2 kg vandenilio, būstą galima aprūpinti energija visą dieną.

Energijos konversijos efektyvumas:

Vandenilio kuro elementais varomų transporto priemonių „nuo gręžinio iki ratų“ efektyvumas paprastai būna 25–35 %, o akumuliatorinių elektrinių automobilių – 70–90 %. Pagrindinės šio skirtumo priežastys yra energijos nuostoliai vandenilio gamybos, dekompresijos, transportavimo ir kuro elementų konversijos metu.