2020-6-8 13:00 |
Сегодня уже никто не спорит, что со временем автомобили на возобновляемых источниках энергии вытеснят традиционные авто с двигателями внутреннего сгорания. Вопрос только в том, остановится ли человечество на электромобилях, или это будут машины на другом топливе, например, водороде. Преподаватель инженерной химии объясняет, почему, по его мнению, водородные автомобили не смогут обогнать в развитии электромобили. (укр)
ТОМ БАКСТЕР
Старший викладач хмчно нженер, Абердинський унверситет (Шотландя)
Водень вже давно рекламуться як майбутн для легкових автомоблв. По сут, це електричний транспортний засб на водневих паливних елементах (FCEV), який працю на стисненому водн ма нульовий рвень викидв вуглецю.
Так автомобл заправляються так само швидко, як автомобл на викопному пальному мають аналогчну дальнсть прозду. Розвиток водневих автомоблв пдтримують деяк автогганти, наприклад Toyota, яка випустила уже друге поколння модел на водн - Mirai.
Нещодавно Канадська асоцаця водню та паливних елементв опублкувала звт про переваги водневих транспортних засобв. Серед нших пунктв було сказано, що вуглецевий слд таких автомоблв на порядок нижчий, нж у електромоблв: 2,7 г СО2 на клометр, порвняно з 20,9 г.
Все-таки я думаю, що воднев паливн елементи - це хибна концепця. Я думаю, що водень вдграватиме важливу роль у досягненн нульово емс вуглецю, замнивши природний газ у промисловому та побутовому опаленн.
Але я спробую проаналзувати, як воднев авто можуть конкурувати з електромоблями. Моя думка пдкрплена двома останнми заявами.
Зокрема, у звт BloombergNEF йдеться про те, що для основно частини ринку легкових, вантажних автомоблв та автобусв технологя з використанням акумуляторв бльш дешевим ршенням, нж паливн елементи.
Подбну заяву зробив нмецький автоконцерн Volkswagen. "Висновок зрозумлий", - сказали в компан. "Що стосуться легкового автомобля, все говорить на користь акумулятора, практично нчого не говорить на користь водню".
Проблема ефективност водню
Причина, через яку водень неефективним, поляга в тому, що енергя повинна рухатися вд дроту до газу потм знову до дроту, щоб живити автомобль. Це називають переходом вектора енерг.
Взьмемо наприклад 100 Вт електроенерг, вироблено вдновлювальним джерелом, таким як втрогенератор. Щоб живити FCEV, ця енергя повинна бути перетворена на водень, (наприклад шляхом електролзу). Енергоефективнсть цього процесу близько 75%, тому приблизно чверть електроенерг автоматично втрачаться.
Отриманий водень повинен бути стиснутий, охолоджений та ма транспортуватися до воднево станц. На це витрачаться ще близько 10% енерг.
Потрапивши всередину транспортного засобу, водень потребу перетворення в електроенергю, з коефцнтом ефективност 60%.
Нарешт, електроенергя, яка використовуться у двигун для приведення автомобля в рух, ма приблизно 95% ефективност.
У пдсумку коефцнт корисно д склада 38%. Тобто вд початково потужност 100 Вт ефективно використовуться лише 38 Вт.
Втрати енерг у водневих автомоблях
У електромоблях з батарею енергя передаться прямо вд джерела до двигуна. Т ж 100 Вт потужност вд втротурбни втрачають близько 5% пд час транспортування в електромереж (у випадку водню припустимо, що перетворення вдбуваться на мсц поблизу втроелектростанц).
Втрати енерг у електромоблях
Ви втрачате ще 10% енерг вд зарядки та розрядки лтй-онного акумулятора, а також ще 5% пд час використання електроенерг для руху автомобля. Таким чином загальний ККД знизився до 80 Вт.
ншими словами, водневий паливний елемент потребу подвйно клькост енерг.
Станц для змни батарей
На дорогах близько 5 мльйонв електромоблв, продаж постйно зростають. Це в кращому випадку лише близько 0,5% вд загально х клькост у свт. Електромобл уже перебувають в ншй лз, нж воднев авто, продаж яких на кнець 2019 року сягнули близько 7500 штук у всьому свт.
У свт все ще дуже мало заправних водних станцй, х будвництво навряд чи стане проритетом пд час пандем коронаврусу.
Проте ентузасти в довгостроковй перспектив вказують на клька переваг перед електромоблями: вод можуть набагато швидше заправлятись та здити набагато дал. Як я, багато людей неохоче купують електромобл саме з цих причин.
Китай, де продаться понад мльйон електромоблв на рк, показу, як можна виршити ц проблеми.
нфраструктура будуться для того, щоб власники змогли швидко захати на заправку та замнити батаре. Компаня NIO, виробник автомоблв, що базуться в Шанха, демонстру, що можна змнювати батаре на спецальних станцях за три хвилини.
Китай плану побудувати велику кльксть таких станцй. BJEV, дочрня компаня-виробник електричних автомоблв BAIC, нвесту 1,3 мльярда вро у будвництво 3000 станцй зарядки акумуляторв по всй кран впродовж найближчих двох рокв.
Це не тльки вдповдь на "тривогу" майбутнх власникв електромоблв, але також стосуться х високо вартост. Акумулятори складають близько 25% вд середньо цни продажу електромоблв, яка все ще дещо вища, нж бензинов або дизельн еквваленти.
Використовуючи концепцю "swap" (замни), акумулятор можна взяти в оренду, при цьому частина вартост - це плата за прокат. Це зменшило б вартсть купвл та стимулювало б використання.
Батаре, що мняються, також можуть бути заряджен за допомогою надлишково поновлювано електроенерг - величезний позитивний екологчний ефект.
Справд, ця концепця потребу певно стандартизац технолог акумуляторв, яка може не подобатися вропейським виробникам автомоблв.
Крм того, той факт, що незабаром технологя акумуляторв може подовжити загальний ресурс пробгу електромоблв до мльйона миль (1,6 млн км), може зробити бзнес-модель бльш привабливою.
Це може не працювати з бльш важкими транспортними засобами, такими як мкроавтобуси чи вантажвки, оскльки м потрбн дуже велик акумулятори. Тут водень дйсно може вийти на перше мсце, як прогнозував BloombergNEF у свому недавньому звт.
Зрештою, щодо претенз про рзницю викидв вуглецю, про я що йшлося у звт Канадсько асоцац водню та паливних комрок. Я переврив джерело статистичних даних, де було зазначено, що вони порвнюють водень, виготовлений з чисто вдновлювано електрично енерг, з електромоблями, що працюють на електроенерг з викопного палива.
Якби в обох випадках заряджати електроенергю з вдновлювальних джерел, то викиди вуглецю були б значно меншими. Оригнальний звт фнансувався галузевим консорцумом H2 Mobility, тому це хороший приклад необхдност бути обережними з нформацю в цй галуз.
Оригнал тексту розмщений у австралйському некомерцйному портал The Conversation, який публку матерали дослдних наукових товариств.
Подробнее читайте на epravda.com.ua ...
