Водородный транспорт — хорошая идея только в теории / Хабр
Я очень хочу потыкать острой палкой в идею об электрических автомобилях на водородных топливных элементах (ТЭ). Некоторые люди совершенно очарованы этой идеей. Как можно не очароваться? На вход подается водород, абсолютно «чистое» топливо, а на выходе получается только вода или пар, и никакого углекислого газа, оксидов азота, сажи, и т. д. Водородный двигатель — тихий и компактный. Это не тепловой двигатель, и поэтому на него не распространяются жесткие ограничения цикла Карно. Заправка очень быстрая и не сильно сложнее чем обычная бензиновая заправка.
Кроме того, если вы — нефтяная компания, и спрос на бензин и дизель начнет уменьшаться, вы только что обнаружили новое топливо, которое можно продавать! Вы спасены!
Если вы живете в частном доме и хотите потреблять меньше энергии, вы думаете что можете делать водород из воды используя электричество от солнечных панелей на крыше, убивая сразу двух зайцев: вы получаете топливо для вашей машины и запасаете излишки энергии от солнечной генерации, с помощью единственной магической технологии.
Звучит потрясающе!
К сожалению, дьявол кроется в деталях, и он не то чтобы сильно прячется, если вы будете смотреть внимательно.
В моей предыдущей статье я обсуждал эффективность в энергетических циклах двигателей внутреннего сгорания и электрических автомобилей. Я буду ссылаться на результаты из этой статьи когда буду делать предположения об электрических автомобилях на топливных элементах (fuel cell electric vehicle, FCEV). Я буду делать аналогичные допущения и использовать похожие источники.
Дисклеймер: я упомянут в нескольких патентах компании Texaco о получении водорода из природного газа для подачи на протонообменную мембрану (ПОМ, ПЭМ) топливных элементов (теперь патенты принадлежат Chevron, которая поглотила Texaco). Я занимался водородом еще с институтских времен, и примерно каждый второй проект на протяжении десятилетий, которые я провел в компании Zeton, включал в себя водород или синтез-газ.
Однако, еще раз хочу четко сказать: водород это прекрасная идея — в теории. Но большая проблема с водородом заключается… в самой молекуле водорода. Никакие изобретения или технологии не решат эту проблему.
Давайте разбирать цепочку эффективности электрического транспорта на водородных топливных элементах этап за этапом, также как мы делали с двигателем внутреннего сгорания и электрическими машинами на аккумуляторах (battery electric vehicle, BEV).
Производство водорода
КПД самого производства водорода — примерно 70%, в лучшем случае, к сожалению. Я недавно [статья 2017 года — прим. перев.] разговаривал с Hydrogenics, большим производителем щелочных и ПЭМ-электролизеров. Эффективность их более дешевых щелочных электролизеров — примерно 60%, а эффективность ПЭМ-электролизеров — 70%, когда он работает на минимальном токе. (Вы можете делать гораздо больше водорода на этом же приборе просто увеличив ток, но жертвуя эффективностью.) Это достаточно близко к теоретическому пределу эффективности электролиза — ~83%, которая получается, если поделить низшую теплоту сгорания (HTC) получаемого водорода на энергию затрачиваемую на электролиз. Мы не вернем эту потерю в топливном элементе потому что мы не используем теплоту конденсации водяного пара.
Большинство производителей электролизеров указывают КПД в расчете на высшую теплоту сгорания (ВТС), то есть включая теплоту конденсации пара. В этом случае 70% (НТС) КПД электролизеров превращаются в примерно 83% (ВТС).
Проблема электролиза в том, что часть энергии очевидно идет на создание молекул кислорода. Это может быть полезно в больших системах, которые могут собирать и сжимать чистый кислород (который затем можно продавать), либо если водород используется не как топливо, а как сырье в технологическом процессе, и этот процесс также использует кислород. К сожалению, водородная заправка не будет использовать кислород, она будет просто выпускать его в воздух.
Поэтому давайте остановимся на 70% (НТС) КПД конвертации электричества в водород, предположительно, электричества от возобновляемых источников (ВИЭ). Если совсем строго, мы еще должны учесть 6% потерь в электросети от источника электричества до электролизера.
70% КПД электролиза почти совпадает с наивысшей доступной на данный момент эффективностью технологии получения водорода из природного газа, парового риформинга (паровой конверсии) метана (steam methane reforming, SMR). Большие установки повышают эффективность, утилизируя теплоту продуктов процесса и сжигая побочные газы после очистки водорода.
Максимально чистый водород нужен, чтобы увеличить эффективность и долговечность топливных элементов. Они очень чувствительны к угарному газу, который уменьшает эффективность платинового катализатора в топливном элементе (то есть, является каталитическим ядом). К сожалению, невозможно конвертировать углеводороды в водород, не получив на выходе также какое-то количество угарного газа. Более того, сам катализатор может преобразовать углекислый газ в угарный газ, поэтому водородное топливо должно быть полностью очищено от обоих газов. Даже инертные газы, такие как аргон и азот, уменьшают эффективность ПЭМ-топливного элемента, потому что надо позаботиться об их выводе на аноде. Поэтому реальные топливные элементы требуют очень чистый водород: посмотрите на спецификации ПЭМ-топливных элементов производства Ballard, Plug Power, и других.
К сожалению, эффективность паровой конверсии метана стремительно падает с уменьшением установки. Тепловые потери увеличиваются, что имеет особенно большое значение в таком высокотемпературном процессе как паровая конверсия. Вы быстро обнаружите это когда попробуете спроектировать процесс для относительно небольшой водородной заправки.
Доставка природного газа по трубопроводам к установке по паровой конверсии в водород и последующая доставка водорода от централизованной установки к заправкам скорее всего будет стоить больше чем 6% от энергии конечного водорода, но давайте будем щедрыми и примем эти потери тоже за 6% чтобы делать меньше подсчетов (хотя, в конечном счете, это все равно будет неважно). Таким образом, вне зависимости от того, начинаем мы с электричества или с метана, мы приходим к 70%*94% ~= 66% КПД производства водорода, без существенных возможностей для улучшения потому что мы уже близки к термодинамическим пределам.
Стоит отметить что КПД электролиза горячего пара может казаться очень высоким (даже выше 100%), например, при использовании твердооксидного топливного элемента в реверсе. Естественно, при этом не учитывается работа по испарению воды и нагреву пара. Никто не использует электролиз пара если у него нет а) источника «бесплатного» пара и б) процесса в котором используется горячий водород или горячий кислород или желательно оба газа. Кроме того, как всякие высокотемпературные устройства, паровые электролизеры «не любят» работать с перерывами, поэтому вам также нужен стабильный круглосуточный источник электричества, а возобновляемые источники — не стабильные.
Хранение водорода
Теперь нам надо хранить водород, и загвоздка опять в самой молекуле. Хотя плотность энергии водорода на единицу массы очень большая, даже в форме криогенной жидкости (при температуре 24 выше абсолютного нуля) водород имеет плотность всего 71 кг/м3. Поэтому единственная практичная на данный момент форма хранения водорода для небольших машин — это газ высокого давления. Любые способы увеличения объемной плотности хранения водорода или уменьшения давления (например, гидриды металлов, абсорбенты, органические носители, и т. д.) или сильно увеличивают массу бака, или увеличивают потери водорода во время хранения, или требуют энергии для извлечения водорода. Я бы не рассчитывал на некий магический прорыв в этой области: у нас было тридцать лет на исследования с того момента, как водород стал всерьез рассматриваться как топливо.
Про опасность водорода хорошо известно, и в моей статье не будет картинки с дирижаблем «Гинденбург»! На самом деле, уже достаточно давно научились безопасно обращаться с водородом в промышленности если использовать разные меры предосторожности. Но я не хочу, чтобы мои соседи даже думали о производстве водорода под давлением 400 или 600 атмосфер с помощью своих домашних солнечных панелей. Это кажется мне кошмарной идеей по многим причинам.
Чтобы сжать водород с давления ~20 атмосфер на выходе с установки по паровой конверсии из метана или с примерно атмосферного давления (на выходе из некоторых электролизеров) до 400 атмосфер надо потратить энергию, обычно электричество. К сожалению, мы вынуждены рассеивать тепло от сжатия водорода на достаточно низкой температуре чтобы сберечь элементы компрессора, и поэтому это тепло трудно как-то использовать. Более того, давление в баке на заправке может снизиться с 400 атмосфер только до 395 во время заправки одной машины, поэтому вся работа по сжатию делается при самом высоком коэффициенте сжатия [я не понимаю, что тут сказано — прим. перев.]. Бак на заправке должен быть очень большим. В противном случае, требования заправляющего компрессора или ограничения по переносу тепла могут уменьшить скорость заправки (ведь мы помним, что скорость заправки — чуть ли не главная причина, по которой нам интересен водород в качестве топлива для транспорта!).
На большом масштабе, с гигантскими компрессорными агрегатами, можно хранить водород под большим давлением теряя не больше 10% от теплоты сгорания (НТС) хранимого водорода на работу компрессоров, что, на самом деле, удивительно хорошо, учитывая вышесказанное. (Заметим, что политропный КПД самих компрессоров — это лишь малая часть этих потерь. Мы смотрим на другую меру эффективности.) К сожалению, когда мы уменьшаем размер компрессоров, эффективность улетает вниз. Многоступенчатый диафрагменный компрессор для автомобиля может потреблять до половины энергии сжимаемого водорода или даже больше. При уменьшении масштаба также растут капитальные расходы в расчете на единицу энергии проходящей через установку на протяжении ее жизненного цикла. Прискорбно, что транспортировка водорода на большие расстояния нереалистична по той же причине, по которой его тяжело хранить — свойства молекулы. [Тут автор не развивает мысль почему транспортировка водорода на большие расстояния нереалистична, но в другой статье он пишет, что доставка водорода по трубопроводам требует в три раза больше энергии, чем доставка природного газа, на единицу переносимой энергии — прим. перев.] Все мечты о «водородной экономике» предполагают малые и распределенные системы производства водорода, так что мы не должны гонять водород с места на место, что оставляет нам только один реалистичный вариант: электролиз.
Таким образом, у нас остается 70% (производство) * 94% (потери в электросети или на работу трубопровода) * 90% (хранение под высоким давлением) = 59% КПД от исходной энергии до бака автомобиля. Для сравнения, для бензина этот показатель — 80%. Конечно, мы не будем использовать водород в неэффективном двигателе внутреннего сгорания как замену бензину, особенно если водород получен из углеводородов: мы бы лучше просто сжигали эти углеводороды в ДВС напрямую.
Если нас заботят выхлопы парниковых газов, производство водорода из метана точно не решает проблему [см. недавнюю статью «Насколько чист «голубой» водород?» на эту тему — прим. перев.]. Мы бы лучше просто ездили на Приусах. Электролиз с использованием электричества из возобновляемых источников — это единственный возможный вариант.
Топливный элемент с протонообменной мембраной
Печально, но мы все еще не закончили терять энергию — далее идут потери в топливном элементе. Хотя это и не тепловой двигатель, топливный элемент все равно имеет собственные термодинамические пределы. Топливные элементы достигают эффективности в 50–60%, и это недалеко от теоретического предела в 83% для идеального топливного элемента.
Давайте будем щедрыми и возьмем 60% как КПД топливного элемента. Реальные ТЭ которые можно купить имеют эффективность около 50% — лучше, чем у небольшого двигателя, примерно так же, как у судовых двигателей или стационарных скоростных двигателей, или у газовых турбин.
Вся цепочка, от источника энергии до колес
Учитывая эффективность электрического инвертора и мотора (90%), общая эффективность «от электростанции до колес» — 94%*70%*90%*60%*90% = 32%. Напомню, что по показателю «от скважины до колес», Приус достиг эффективности 30% на бензине, то есть мы «сделали» Приус, и это без вредных выхлопов. И с быстрой заправкой. Ура! Ура?…
Мой самодельный электрический автомобиль, «E-Fire», имеет эффективность 76.5%… и тоже не дает никаких выхлопов. [Источник этой оценки неясен: если автор берет такие же потери в инверторе, моторе, и электросети, его батарея должна иметь КПД 90%. — прим. перев.] несмотря на очень маленькую батарею по нынешним стандартам, всего 18.5 кВч, этого хватает на мою дорогу до работы и обратно. Я уже проехал на этой машине 20 тыс. км. без парниковых выхлопов, и я никогда не ждал ее зарядки: я заряжаю ее один раз ночью, и один раз утром на работе. Эта машина не делает всего того, что делает машина с ДВС, не пытается, и не должна этого делать.
Капитальные затраты на водородный стек
Таким образом, электромобили на топливных элементах (FCEV) в лучшем случае примерно в 2.4 раза хуже чем лучшая доступная сейчас альтернативная технология, электромобили на аккумуляторах (BEV). Взамен мы получаем более быструю заправку и, возможно, немного большую дальность хода на одной заправке, и это все. Не слишком ли высока цена за немного большее удобство? Хотя, подождите, мы ведь даже не начали говорить о цене….
Водород это очень дорогое топливо, с любой точки зрения.
В 2.4 раза худшая эффективность транспорта на топливных элементах означает что мы должны установить в 2.4 раза больше генерирующих мощностей из возобновляемых источников. Сам по себе этот факт должен заставить сторонников водорода задуматься.
Мы также должны построить инфраструктуру по распределению водорода. Вы не будете заправляться водородом дома, это слишком огнеопасно. Это значит что кто-то должен заняться этой инфраструктурой как бизнесом, но никто не захочет это делать потому что на этом не получится заработать.
Наконец, давайте посмотрим на сам электромобиль на ТЭ. В нем, конечно, должен быть бак для водорода и топливные элементы. А также все остальные части обычных электромобилей, включая аккумулятор! Аккумулятор будет меньше, ближе по размеру к аккумуляторам в гибридах, но он все равно нужен чтобы было куда девать энергию от рекуперативного торможения, чтобы управлять потребностями в системе топливных элементов чтобы уменьшить ее стоимость. Батарея также нужна во время старта и выключения топливных элементов. Таким образом, электромобиль на ТЭ — это гибрид.
В дополнение ко всему вышесказанному, сами топливные элементы по-прежнему очень дороги. Хотя цены однозначно снизятся с началом массового использования и производства, также как сейчас снижаются цены на литий-ионные аккумуляторы, металлы платиновой группы (МПГ), такие как платина и палладий, используемые в катализаторах топливных элементов, не позволят ценам упасть слишком сильно. Уменьшите долю МПГ, и топливные элементы станут еще более чувствительными к примесям в водороде, и, я подозреваю, эффективность упадет. Замените МПГ на более дешевые металлы, такие как никель, и большая часть преимуществ топливных элементов пропадет: они должны будут работать при более высоких температурах, и т. д.
Toyota Mirai, электромобиль на топливных элементахОзначает ли это, что водород — это мертвая идея для персональных электромобилей? Одним словом, на мой взгляд, ДА. Я полностью согласен с Илоном Маском в этом вопросе. Разве что, уточнив, что мы говорим не о мире в котором электричество ничего не стоит, или его цена даже становится отрицательной потому что генерация из возобновляемых источников становится такой дешевой что не требует вообще никаких денежных вложений. Но я готов поспорить, что а) этого никогда не произойдет, б) даже если мы приблизимся к этой странной экономической ситуации, капитальные затраты и другие практические проблемы с электролизерами, компрессорами, резервуарами для хранения и топливными элементами все равно полностью убьют идею.
Сравнение двух реальных автомобилей которые можно купить (по крайней мере, в Калифорнии) показывает, что мои оценки оптимистичны в пользу водорода. Для автомобилей с аналогичными характеристиками и дальностью хода, водородный автомобиль потребляет в 3.2 раза больше энергии и стоит в 5.4 раза больше в расчете на проеханный километр:
Конечно, обе технологии будут улучшены в будущем, но расчеты выше по тексту задают пределы. Невозможно преодолеть законы термодинамики неким хитрым изобретением или принимая желаемое за действительное.
Означает ли все это, что топливные элементы вообще не нужны? Вовсе нет! Существуют устоявшиеся области в которых ПЭМ-топливные элементы имеют смысл, но это лишь те ситуации, где энергоэффективность гораздо менее важна, чем, например, быстрая заправка. Таким образом, Plug Power находит свою нишу на рынке складских вилочных погрузчиков, особенно на охлаждаемых складах.
Вилочный погрузчик на топливных элементахТо же самое относится к так называемым «power to gas» (P2G) схемам. Это совсем другая модель: они используют «избыточную» возобновляемую электроэнергию для производства водорода, который затем под низким давлением подмешивается в газовую сеть, где в конечном итоге используется для производства тепла, часто в устройствах, которые в конечном итоге рекуперируют тепло конденсации водяного пара (продукта горения водорода). Как средство хранения электроэнергии схемы P2G настолько смехотворно неэффективны, что о них даже не стоит говорить, но зато они требуют лишь небольших капитальных вложений и сокращают выбросы парниковых газов, когда водород вытесняет метан. Это не так уж и плохо, если только вы не сделаете вывод, что однажды мы ПОЛНОСТЬЮ заменим природный газ водородом… Это будет очень глупо.
Другие применения водорода на транспорте
На данный момент, в некоторых видах транспорта: самолеты, поезда, суда, аккумуляторы практически или совсем неприменимы. Главный вопрос в этих случаях стоит так: насколько мы заботимся о токсичных выбросах? Если они волнуют нас больше всего, водород — единственные решение. Но если мы больше думаем о парниковом эффекте, мы также можем использовать биотопливо как альтернативу водороду. [При сжигании биотоплива в воздух попадает углекислый газ, но этот углерод был извлечен из атмосферы самими растениями в течение предыдущего года, поэтому общий атмосферный баланс не нарушается — прим. перев.] Для самолетов биотопливо, скорее всего, — это единственное практическое решение до тех пор пока мы не изобретем что-то с гораздо большей плотностью энергии, чем литий-ионные аккумуляторы, возможно, перезаряжаемые металл-воздушные аккумуляторы. И хотя мы не сможем полностью заменить бензин и дизель на биотопливо, даже если полностью забудем об экономике (цифры по этому поводу см. на сайте www.withouthotair.com), если мы покроем 90% перевозок (в километрах, или тоннокилометрах) электричеством, мы можем производить достаточно биотоплива чтобы покрыть оставшиеся 10%, ПЛЮС все те другие виды транспорта, в которых в сейчас невозможно использовать аккумуляторы. Гораздо важнее избавиться от токсичных выхлопов в городах, чем на трассах, в море, или высоко над землей.
Очевидно, что использование водорода или электрохимии для уменьшения выбросов CO2 с целью получения жидких углеводородов значительно менее эффективно, чем сам водород [я не понимаю, что тут сказано — прим. перев.]. То же самое и с аммиаком, который кажется кому-то способом преодолеть некоторые недостатки водорода. Аммиак — ядовитый газ, и, опять же, производить его менее эффективно, чем водород. Мысль о заправке автомобилей аммиаком повергает меня в ужас, учитывая количество смертей, связанных с аммиаком в результате его использования в качестве хладагента и в сельском хозяйстве.
Так называемое «e-топливо» (e-fuel, power-to-liquid) — это, на самом деле, производная водородного топлива. Оно делается из углекислого газа, воды (продукт горения водорода), и электричества. При реверсе термодинамического процесса неизбежны потери. С учетом того, что потом мы используем это топливо в неэффективном ДВС, вся схема получается очень очень неэффективной.
Е-топливо — это способ использовать еще больше излишков энергии в тщетных попытках превратить водород в более эффективное (удобное) топливо. К сожалению, если мы не сможем производить достаточно биотоплива для того транспорта, в котором мы не можем использовать аккумуляторы, нам, возможно, придется сначала использовать топливные элементы, и только в самом крайнем случае — е-топливо. И мы будем горько плакать, глядя на его стоимость.
Настоящее будущее «зеленого» водорода
Сейчас более 96% водорода производится из ископаемого топлива либо целенаправленно (паровая или автотермальная конверсия метана), либо как побочный продукт при производстве нефти. Мы должны научиться производить водород очень эффективно из возобновляемого электричества, но не тратить его как автомобильное топливо, а использовать при производстве удобрений: аммиака и мочевины. Нам придется избавиться от гигантской инфраструктуры по производству и доставке углеводородов.
В продолжение темы, читайте мою статью: «Hydrogen from renewable energy — our future?» Или зеленый камуфляж?
Дисклеймер [от автора статьи, не переводчика]: все что я пишу в своих статьях — это мое личное мнение. Я пытаюсь всегда приводить ссылки на источники, когда могу. Скорее всего, в моих цифрах и рассуждениях есть ошибки. Я заранее извиняюсь за них. Если вы можете указать мне на них со ссылкой на хороший источник, я отвечу и исправлю текст. Мой работодатель, Zeton Inc., работает в совсем другой области, и не имеет ни интереса, ни даже позиции по поводу водорода. Мы проектируем и строим пилотные установки.
Punch превратит дизельные двигатели в водородные. Старт производства — в 2024 году
Бельгийская Punch Group (та самая, что поставляет автоматические коробки на УАЗ) готовит к производству семейство водородных ДВС, основанных на дизельных двигателях General Motors. Такая конверсия позволит ускорить переход коммерческих автомобилей в Европе на экологически чистое топливо.
Мы уже не раз рассказывал о том, что водород, вопреки скепсису главы концерна Volkswagen, — единственная возможность относительно быстро сделать автомобильные грузоперевозки экологически чистыми. Магистральный электрический тягач классической конструкции — это огромная, тяжёлая (снижает грузоподъёмность машины) и очень дорогая батарея, на зарядку которой требуется много времени и энергии. Водородный тягач весит примерно столько же, сколько и дизельный, заправляется за считанные минуты и едет на одной заправке сотни километров при любой нагрузке и погоде.
Власти Евросоюза в прошлом году плотно взялись за водородную энергетику вообще и её применение в автомобильной промышленности в частности. В развитие водородной инфраструктуры вкладываются миллиарды евро, к 2030 году водородные заправки на европейских трассах будут встречаться каждые 150 км. Разворот европейской экономики в сторону водорода сопровождается появлением водородных стартапов и выходом на рынок коммерческих водородных моделей первой волны, в том числе конверсионных — например, от Stellantis и Renault.
Бельгийская Punch Group тоже впряглась в водородную гонку, при этом она делает ставку не на дорогие электрохимические генераторы, а на старые добрые двигатели внутреннего сгорания. В прошлом году после долгих уговоров Punch Group выкупила у GM ненужный ей центр разработок двигателей в итальянском Турине, сохранила работающий здесь коллектив из 700 с лишним человек и теперь хочет использовать их опыт для разработки ДВС нового поколения — водородных.
Основатель и гендиректор Punch Group Гидо Дюмари рассказал в интервью изданию Automotive News Europe, что намерен начать выпуск водородных ДВС уже в 2024 году и обещает большое разнообразие — мощность от 80 до 400 кВт (от 109 до 544 л.с.). На вершине линейки будет водородная конверсия джи-эмовского 6,6-литрового турбодизеля V8 Duramax (на заглавной фотографии), который был разработан здесь, в Турине, и на который у Punch есть права на реализацию везде кроме США. Более простые и массовые 4-цилиндровые (2,0 л) и 6-цилиндровые (3,0 л) двигатели разрабатываются по модульному принципу с единой 0,5-литровой камерой сгорания. Будет и совсем маленький, 1,5-литровый вариант с тремя цилиндрами, но сильно после 2024 года.
Punch планирует предлагать свои водородные ДВС в первую очередь для крупных коммерческих автомобилей, где инженерам-компоновщикам есть где развернуться. Сам водородный двигатель по конструкции несильно отличается от дизельного, но из-за высокой скорости сгорания в него необходимо впрыскивать воду, что повышает требования к коррозионной стойкости материалов. В теории к водороду можно адаптировать и бензиновый двигатель, но Дюмари говорит, что Punch берёт за основу дизели, так как у них больше ресурс, а для коммерческих машин это очень важно.
Площадка для выпуска водородных ДВС пока не выбрана, но Дюмари уверен, что с лёгкостью найдёт в Европе ненужный завод по производству дизельных двигателей, ведь продажи дизельных машин в Европе в последние годы под давлением экологической повестки стремительно падают. Сохранение хотя бы одного завода по производству дизелей — это социальное благо, по мнению Дюмари: рабочие останутся при деле, при этом новые двигатели будут экологически чистыми, как того хотят европейские власти.
Перевод на водород легковых машин тоже возможен, но не является приоритетной задачей, считает Дюмари. Легковушка с водородным ДВС, по его словам, требует примерно 100 л внутреннего объёма для размещения композитного бака с водородом — это серьёзный вызов для компоновщиков. В привязке к легковушкам Punch вдобавок экспериментирует с супермаховиками в качестве накопителей энергии, но это отдельная большая история. Главное сейчас — оперативно адаптировать наработки GM по части дизелей к водородному питанию и выпустить двигатели на рынок.
Добавим, что в декабре прошлого года Toyota анонсировала водородные ДВС и даже сделала экспериментальную водородную версию хот-хэтча GR Yaris, но сроков запуска в серийное производство таких двигателей японская компания пока не называла.
Первый в России трамвай на водородном топливе создают в Санкт-Петербурге
26 июля 2019Презентация действующего макета трамвая на альтернативном топливе состоялась 18 июля в Трамвайном парке № 1.
Специалисты «Горэлектротранса» совместно с филиалом Крыловского государственного НЦ «Центральным научно-исследовательским институтом судовой электротехники и технологии» начали разработку экологичного трамвая в 2016 г., стартовав на форуме SmartTransport. Реализация проекта выходит на финишную черту: в феврале текущего года специалисты приступили к сборке опытного образца.
Разработку специалисты называют «действующим макетом» или «испытательной платформой», строго относясь к использованию терминов. Новый тип трамваев отличается надежностью, безопасностью, высокими показателями экологичности и весьма высокой экономичностью. На первый взгляд «испытательная платформа» ничем не отличается от привычных обывателю трамваев: внешняя оболочка разработки это всем известный трамвайный вагон ЛМ-68М. Все инновационные решения реализованы в начинке: оснащение заводского электродвигателя топливными водородными элементами позволяет трамваю работать без токоприемника. Соответственно, подобные энергоустановки позволят отказаться от строительства недешевой контактной сети и тяговых подстанций.
Принцип работы заключается в физико-химическом процессе. В результате взаимодействия водорода и кислорода, электрохимический генератор вырабатывает электроэнергию, приводящую транспорт в движение. Двигатель трамвая безопасен, так как его побочный продукт — дистиллированная вода. Также происходит выделение тепла, что позволит обогревать и охлаждать салон зимой и летом.
В основу «водородного трамвая», аналогов которому в России нет, заложены уникальные инженерно-конструкторские решения ученых из «ЦНИИ СЭТ». Они уже на протяжении долгих лет разрабатывают водородные двигатели для судоходства. Применение изобретений в наземном городском транспорте производится впервые.
Предполагается, что ходовые испытания действующего макета пройдут в сентябре 2019 г. Тестировать будут около месяца на действующей сети Московского района в ночное время. Прогноз по срокам введения инновационного транспорта в массовую эксплуатацию возможен после испытаний. Мировая практика показывает, что в случае успешных испытаний, запуск происходит через 4-5 лет от создания опытного образца.
На обсуждение вынесено также применение новых трамваев на планирующихся перспективных маршрутах, связывающих пригороды (Красное Село, Кудрово) с центром города.
Китай
Как один из крупнейших мировых «загрязнителей» атмосферы, Китай инвестирует значительные средства в зеленую энергию и даже был мировым лидером в производстве возобновляемой энергии в 2013 г. КНР генерирует больше энергии ветра, чем любая другая страна в мире. Продолжая свои усилия по развитию экологически чистой энергетики, Китай впервые в мире запустил «водородные трамваи» в 2017 г.
Гибридный электрический трамвай ввели в эксплуатацию в Таншане в провинции Хэбэй, что ознаменовало большой шаг в применении зеленой энергии в общественном транспорте. Трамвай, имеющий три вагона с 66 посадочными местами, может развивать скорость до 70 километров в час. Заправка 12 кг водорода длится около 15 минут, топлива хватает на 40 километров пути. Расстояние между платформой вагона и рельсами составляет 35 сантиметров, что упрощает посадку пассажиров. Трамвай при движении не выделяет никаких загрязняющих веществ. Температура реакции внутри топливных элементов ниже 100 градусов по Цельсию, поэтому оксида азота не образуется.
Имея возможность производить около 50 комплектов трамваев в год, Китай внедряет «водородный трамвай» внутри страны и за рубежом.
Германия
В 2018 г. в Германии выполнен рейс первого в мире пассажирского поезда на водородном топливе французского производства. Он развивает скорость до 140 км в час и способен преодолеть путь в 1 000 километров.
Фото: electrotrans.spb.ru
Toyota тестирует на гоночных машинах водородные двигатели внутреннего сгорания — Сибирь |
Москва. 25 октября. ИНТЕРФАКС — Toyota Motor Corp. тестирует водородные двигатели внутреннего сгорания в гоночных автомобилях, поскольку работает над использованием этой технологии в коммерческих продуктах, сообщает портал технологической информации Tech Xplore.
Такие двигатели сжигают водород в качестве топлива вместо бензина, как ракеты.
Инженер Toyota Motor Corp. Наоюки Сакамото в ходе онлайн-пресс-конференции в понедельник заявил, что компания разрабатывает несколько вариантов двигателя.
«Мы хотим предложить несколько вариантов для удовлетворения региональных потребностей», — приводятся в сообщении его слова.
Компания отмечает, что тестирование технологии на гоночных автомобилях позволит «собирать данные и устранить проблемы по ходу дела», говорится в сообщении.
Транспортные средства, работающие на таких двигателях, отличаются от тех, которые работают на топливных элементах и используют водород для выработки электроэнергии, а также от электрических и гибридных.
Отмечается, что представители компании не уточняют, когда двигатель внутреннего сгорания с водородом может стать коммерческим продуктом.
«Инфраструктура для заправки таких транспортных средств является еще одним препятствием. Toyota не опубликовала диапазон или пробег для этой технологии», — говорится в сообщении.
Одним из преимуществ водородных двигателей является то, что от обычных двигателей внутреннего сгорания требуется минимальная регулировка, за исключением топливных трубопроводов и систем впрыска.
Использование водорода в качестве топлива сопряжено с некоторыми опасностями, но водородные заправочные станции работают по всей Японии, и до сих пор серьезных аварий не было.
По данным Toyota, новейшая водородная технология тестируется на Yaris с 1,6-литровым двигателем для гонок, два бака с водородом помещаются на заднем сиденье гоночного автомобиля, хотя для коммерческих моделей компоновка, скорее всего, изменится.
Toyota также сообщила, что производит водород на геотермальной электростанции на юге Японии.
Что из себя представляет водородный транспорт на самом деле? — РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ ТРАНСПОРТА
Транспорт является основным источником выбросов парниковых газов в крупных городах России. Чтобы сократить выбросы, в нескольких городах в пилотном формате ввели в транспортную сеть электрические автобусы , а теперь планируют и водородные автобусы. Несомненно, автобусы нового поколения предлагают ключевые преимущества по сравнению с автобусами, работающими на обычном топливе и другими транспортными средствами, работающими на традиционном топливе, поскольку они не производят выбросы непосредственно в процессе эксплуатации. В конце 2020 года Владимир Путин поручил к 2023-му создать городской автобус на водородном топливе. В апреле 2021 года глава московского Дептранса Максим Ликсутов заявил, что первый «водоробус» появится в столице «через один-два года». На Московском урбанистическом форуме Ликсутов, что ведомство уже заказало у компании «Роснано» тестовый экземпляр автобуса на водородном топливе.
По мнению директора Института транспортного планирования Российской академии транспорта Михаила Ростиславовича Якимова, д.т.н., в современной повестке об экологическом транспорте легко запутаться неподготовленному читателю. Так, он обращает внимание на обилие неустоявшихся терминов, которые дезориентируют общественность.
«Термин “водородный транспорт” и “водородный двигатель” довольно новое понятие, которое еще не устоялось, как элемент научной терминологии либо в практическом обиходе. Под водородным транспортом понимают все то, что может передвигаться и имеет на своем борту водород в чистов виде. Переходя от понятия “водородный транспорт” к термину “водородный двигатель”, мы рискуем еще больше запутаться.
Строго говоря, никакого водородного двигателя не существует. Подавляющее большинство наземного транспорта использует либо электрические двигатели, либо двигатели внутреннего сгорания. Это же относится и к так называемому водородному транспорту. Водородный транспорт тоже будет иметь либо двигатель внутреннего сгорания либо электрический двигатель.
Причем же здесь водород? Во-первых, давайте вспомним, что водород это газ, легкий газ без цвета и запаха, который, соединяясь с кислородом, выделяет тепло и образует водяной пар или воду. Из этого свойства водорода как газа становится очевидным попытаться использовать водород как топливо для тепловых двигателей, в частности для двигателей внутреннего сгорания, например, как метан или различные газовые смеси на основе пропана и бутана. В отличии от газообразных углеводородных топлив, чистый водород имеет бесспорные преимущества. Сгорая, при химической реакции с кислородом выделяется только вода. А удельная теплота сгорания водорода существенно больше, чем у других газов. Однако у водорода есть отличительные особенности, которые мешают его использование в двигателе внутреннего сгорания. Молекула водорода самая маленькая молекула , поэтому водород легко диффундирует сквозь металлы, проходя через их кристаллические решетки. При высоких давлениях, наблюдаемых в двигателях камеры сгорания, этот процесс еще больше усиливается. Это приводит к скоплению смесей кислорода и водорода в полостях двигателя внутреннего сгорания за пределами камеры сгорания. Это в свою очередь приводит к нежелательным эффектам, связанным с рисками возгорания либо взрыва смеси газов за пределами камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания. При этом потреблять водород в качестве топлива для двигателя внутреннего сгорания можно, но только в незначительных объемах, подмешивая водород к топливо-воздушной смеси, составленной на основе углеводородного газообразного либо жидкого топлива.
С другой стороны, водородным транспортом можно называть и транспортные средства, оборудованные электрическими двигателями. При этом водород используется как топливо для получения электричества в так называемых в водородных топливных элементах. В этих топливных элементах водород также соединяется с кислородом, образуя водяной пар, однако при этом вырабатывается электричество, которое в последующем питает электрический двигатель и бортовые системы автомобиля. Топливный водородный элемент является своего рода аккумулятором. При этом хранение энергии происходит в виде хранения сжатого водорода.
Обе описанные выше технологии работы водородного транспорта имеют право на существование, однако это принципиально разные подходы к использованию водорода в транспортных средствах. На нынешнем этапе развития довольно сложно прогнозировать, какой из этих путей развития станет преобладающим на транспорте, использование водорода в двигателе внутреннего сгорания либо использование водорода для производства электроэнергии в электроавтомобилях», — объясняет Михаил Якимов.
Согласно исследованию Deloitte, в 2019 году в США было зарегистрировано 35 действующих и 39 разрабатываемых пассажирских автобусов на водородном топливе, в Европе — 76, в Китае — более двух тысяч, в Японии — 18. На конец 2020 года в мире в эксплуатации находилось 4250 автобусов на водородных транспортных элементах — такие данные приводит Bloomberg. До 2030 года количество автобусов и грузовых автомобилей на водородном топливе в Европе должно составить 45 тысяч, в Японии — 1200. Англия к 2030-му планирует полностью отказаться от дизельного общественного транспорта и создать паркинг из 4000 электрических и водородных автобусов. В Эстонии 5 июля 2021 года запустили первый в мире беспилотный автомобиль на водородном топливе.
Читайте далее:
Cummins разрабатывает водородные двигатели средней и большой мощности
Техника 7 декабря 2021Компания Cummins Inc. (NYSE: CMI) в конце сентября объявила о том, что в рамках ее программы по двигателю внутреннего сгорания (h3-ICE), работающему на водородном топливе, началась разработка 6,7-литрового двигателя средней мощности и 15-литрового двигателя для тяжелых условий эксплуатации.
«Мы поставили важные цели в рамках нашей стратегии устойчивого развития PLANET 2050, включая цель нулевых выбросов, — отметил Срикант Падманабхан, президент подразделения двигателей Cummins Inc. — Хотя варианты использования аккумуляторных электрических силовых агрегатов и электрических силовых агрегатов на топливных элементах являются многообещающими, использование экологически чистого водорода в проверенной технологии двигателей внутреннего сгорания является важным дополнением к будущим решениям с нулевым уровнем выбросов».
Цель новых водородных двигателей,основанных на платформах следующего поколения — достижение нулевого выброса углерода, а также повышение удельной мощности и тепловой эффективности.
«Лидерство Cummins и глубокие знания на мировом рынке транспортных средств, работающих на природном газе, и соответствующих технологий позволят нам разработать эти новые двигатели внутреннего сгорания, работающие на водороде, для рынков средних и тяжелых условий эксплуатации», — добавил Падманабхан. — Мы готовы ускорить темпы реализации нашей программы h3-ICE, чтобы компания Cummins продолжала оставаться лидером в этой новой захватывающей технологии».
При разработке 6,7-литрового водородного двигателя основное внимание будет уделяться грузовикам средней грузоподъемности, автобусам и строительной технике, например экскаваторам и колесным погрузчикам. Новая 15-литровая платформа дает возможность использовать двигатели, работающие на водородном газе, для большегрузных грузовиков дальнего следования.
Глобальные технические центры Cummins будут работать вместе для достижения коммерческой жизнеспособности проекта h3-ICE на глобальной основе. Часть опытно-конструкторских работ будет проводиться на предприятии Cummins в Дарлингтоне и будет поддерживаться грантом на финансирование, недавно полученным от правительства Великобритани.
Использование проверенных и существующих платформ двигателей для программы h3-ICE также означает, что Cummins сможет использовать свои существующие производственные мощности по производству двигателей и сеть сервисной поддержки, снижая затраты и повышая эффективность. Кроме того, компания также может сократить сроки модернизации транспортных средств и оборудования, так как многие существующие компоненты трансмиссии могут быть сохранены в сочетании с двигателями, работающими на водороде.
Cummins добавляет еще один важный ресурс с точки зрения интеграции водородного двигателя с газовыми баллонами высокого давления и линиями подачи, которые она создает через свое совместное предприятие NPROXX, и которые устанавливаются на транспортном средстве или оборудовании. Роль Cummins в расширении водородной экономики также распространяется на разработку и производство топливных элементов с полимерно-электролитной мембраной (ПЭM) и возобновляемого зеленого водорода с помощью электролизеров с ПЭМ, связывающих водородную экосферу Cummins от производства до мощности транспортных средств и хранения топлива.
Mercedes перейдет на водородные двигатели, но не для всех моделей
Ола Каллениус пока не хочет указывать «срок годности» двигателя внутреннего сгорания, но это не мешает генеральному директору Daimler и Mercedes-Benz выпускать один электрический Mercedes за другим.
Автор: Юлия Иванчик, редактор
Для Daimler, безусловно, эра электромобилей наступила. Автоконцерн в очередной раз проиллюстрировал это на выставке IAA в Мюнхене, представив новые EQB и EQE в сочетании с двумя концепциями электрического дизайна: Concept #1 от Smart и концептуальным EQG от Mercedes. Последний является предвестником полностью электрического G-Class и подтверждает, что электрификация продолжается во всех звеньях Daimler, в том числе в высококлассных продуктах. Это означает, что электричество скоро коснется всего портфеля компании, потому что «аккумуляторно-электрическая силовая установка — это главный путь в будущее для легковых автомобилей Mercedes и Smart».
По словам Каллениуса, водородные топливные элементы будут использоваться в грузовиках, которые должны перевозить тяжелые грузы на большие расстояния, например 40 тонн на 2000 километров. Конкретно в этом случае аккумулятор станет настолько большим и тяжелым, что упадет зарядная емкость, что, конечно, не приемлемо. Чтобы ускорить разработку топливных элементов, Daimler заключил соглашение с Volvo Trucks. Таким образом, позиция немецкого автоконцерна заключается в том, что легковые и легкие коммерческие автомобили будут иметь электрическую силовую установку с батареями, и что только самые большие автомобили получат выгоду от водородных топливных элементов (при условии, что водород производится из возобновляемых источников).
Возможно, это может показаться немного противоречивым: запускать все больше и больше электромобилей, но не желать прощаться с двигателями внутреннего сгорания. И все же Mercedes был единственным брендом премиум-класса, представившим автомобили с ДВС на выставке IAA в сентябре, хотя они имели некоторую электрическую поддержку. Каллениус утверждает, что Mercedes-Benz разрабатывает их с учетом опыта в Формуле 1, в большей или меньшей степени позволяя им переходить в серийное производство. Так, гиперкар Project 1 почти в оригинале использует установку машины F1, а новый C-Class All-Terrain — более мягкую форму гибридизации.
«В технологиях просто нет явного поворотного момента, когда одна разработка заменяет другую. Так что будьте уверены, что двигатели внутреннего сгорания будут производиться в этом десятилетии и, возможно, в следующем. Вопрос не столько в том, когда одна технология снимается с производства, а другая возьмет верх, сколько в том, как создать условия, способствующие такому переключению. Мы все любим и держимся за индивидуальную мобильность, которую наш основатель разработал в конце девятнадцатого века. Сегодня вопрос в том, как вместе с властями дать этой концепции устойчивое будущее», — заявил генеральный директор.
Напомним, Mercedes-Benz обещал, что с 2025 года будет разрабатывать электрические платформы, чтобы к 2039 году стать полностью нейтральным по выбросам CO2. Однако для этого вместе с компанией должна расти инфраструктура, а энергия должна быть возобновляемой. Этого компания вряд ли добьется в одиночку, поэтому Mercedes-Benz предлагает внедрять инновации в тандеме с государством.
«Практически все страны подписали Парижское климатическое соглашение и поэтому готовы постепенно отказаться от использования ископаемых видов топлива, чтобы двигаться к обществу с нейтральным уровнем выбросов CO2», — сообщил Каллениус. «Проблема в том, что не все могут или хотят использовать одну и ту же временную шкалу как среди правительств, так и среди автопроизводителей. У Mercedes в этой области дела выше среднего, и он является партнером консорциума Ionity по станциям быстрой зарядки. Мы также думаем и работаем над инфраструктурой, хотя мы никогда не делали этого с АЗС».
На вопрос, будет ли этот переход стоить рабочих мест в автомобильной промышленности или будут созданы рабочие места, Каллениус ответил, что, так или иначе, смена будет, и в производстве ДВС рабочие места действительно исчезнут. Но вернутся функции других звеньев производственной цепочки, поэтому это будет переход, который займет не менее 10-15 лет. С этой целью Daimler разрабатывает план конверсии, который должен подготовить предприятия к будущему.
Инвестиции United Airlines в приобретение водородно-электрических двигателей
Пассажирский самолет United Airlines приземляется в международном аэропорту Ньюарк Либерти, штат Нью-Джерси, США, 6 декабря 2019 г.
Крис Хелгрен | Reuters
United Airlines приобрела долю в ZeroAvia, фирме, специализирующейся на питании электродвигателей за счет использования водородных топливных элементов.
В рамках сделки United заявила, что рассчитывает приобрести до 100 ZA2000-RJ компании ZeroAvia — двигателя, который, по ее словам, не имеет вредных выбросов и на 100% работает на водороде.
Авиакомпания сообщила, что двигатели «предполагалось использовать парами в качестве нового источника энергии для существующих региональных самолетов».
United заявила, что планирует заключить условное соглашение о покупке 50 двигателей с опционом на еще 50. Он добавил, что эта технология может быть модернизирована для самолетов с 2028 года.
В заявлении, опубликованном в понедельник, генеральный директор United Скотт Кирби сказал, что водородно-электрические двигатели являются «одним из наиболее многообещающих путей к воздушным путешествиям с нулевым уровнем выбросов для небольших самолетов.
В отдельном объявлении ZeroAvia сообщила, что привлекла 35 миллионов долларов. Помимо United, в раунде финансирования принимают участие и Alaska Air Group, чьи инвестиции были объявлены ранее. миллионов инвестиций от ряда заинтересованных сторон, включая Shell Ventures, Amazon’s Climate Pledge Fund и Breakthrough Energy Ventures. «наиболее углеродоемкая деятельность, которую может выполнять человек» — дискуссии об авиации все больше сосредоточены на том, как новые технологии и идеи могут уменьшить ее воздействие на окружающую среду.
За последние несколько лет ряд компаний стремились разработать планы и концепции, связанные с авиацией с низким и нулевым уровнем выбросов.
Ранее в этом году первый полностью электрический самолет Rolls-Royce совершил свой первый полет, поднявшись в небо над Великобританией примерно на 15 минут.
Тем временем, в сентябре 2020 года, самолет на водородных топливных элементах от ZeroAvia совершил свой первый полет. В том же месяце Airbus обнародовал подробности о трех концептуальных самолетах на водородном топливе, причем европейский аэрокосмический гигант заявил, что они могут быть введены в эксплуатацию к 2035 году.
Несмотря на то, что в некоторых кругах существует воодушевление в отношении потенциала новых форм авиации с низким уровнем выбросов, некоторые представители отрасли с осторожностью относятся к тому, как такие инновации будут развиваться в ближайшие годы.
Например, выступая перед CNBC в октябре, генеральный директор Ryanair Майкл О’Лири был осторожен, когда речь шла о перспективах новых и появляющихся технологий в этом секторе.
«Я думаю… мы должны снова быть честными», сказал он. «Конечно, в следующем десятилетии… я не думаю, что вы их увидите — нет технологий, которые заменят… углерод, реактивную авиацию.»
«Я не вижу появления… водородного топлива, я не вижу появления экологически чистых видов топлива, я не вижу появления электрических двигательных установок, определенно не раньше 2030 года», — добавил он.
China Yuchai представляет водородный двигатель, Monolith получает 1 миллиард долларов на расширение завода в Небраске – журнал pv International бизнес по производству оборудования Компания McPhy была выбрана предпочтительным поставщиком для проекта Greenh3Atlantic в Португалии.
Серджио МаталуччиМашиностроительная компания со штаб-квартирой в Сингапуре China Yuchai через основное операционное подразделение Guangxi Yuchai Machinery заявила, что ее водородный двигатель YCK05 продемонстрировал стабильное зажигание и работу в ходе демонстрации в Пекинском технологическом институте. . «Двигатель YCK05 — это первый действующий водородный двигатель для рынка коммерческих автомобилей Китая», — написала компания в пятницу. Двигатель основан на технологии многоточечного впрыска воздуха под высоким давлением и малоинерционного турбонаддува.«Yuchai будет использовать свой обширный опыт и преимущества в исследованиях и разработках двигателей внутреннего сгорания для разработки надежного процесса преобразования водородных двигателей [разработки] в крупномасштабное массовое производство этих двигателей», — заявили в компании. «Водородные двигатели YCK05 могут найти широкое применение на автобусном, муниципальном, санитарном, логистическом и распределительном рынках».
Линкольн, штат Небраска, водородная компания Monolith получила условное одобрение за 1 доллар.Кредит в размере 04 млрд (918 млн евро) от Министерства энергетики США. «Учрежденный в рамках Программы гарантирования кредитов на инновационную энергию Title XVII, кредит позволит Monolith расширить свои мощности по производству чистого водорода и сажи в Халламе, штат Небраска», — написала компания за два дня до Рождества. Программа кредитных гарантий поддерживает проекты, в которых используются новые технологии для предотвращения, сокращения или связывания неестественных выбросов парниковых газов или загрязнителей воздуха.
Французская транспортная технологическая компания Gaussin объявила о партнерстве с саудовской энергетической компанией Aramco, которая также спонсирует гоночный грузовик Gaussin h3, первый грузовик с водородным двигателем, который примет участие в ралли Дакар, которое в настоящее время проводится в Саудовской Аравии. Аравия.Грузовик стартовал в гонке в субботу. «Успешная сборка автомобиля за восемь месяцев уже сама по себе является победой», — сказал генеральный директор Gaussin Кристоф Гауссен. «И мы здесь, чтобы подтолкнуть всю отрасль и показать, что технология существует». Генеральный директор описал автомобиль своей компании как «первый гоночный водородный грузовик». Компания заявила, что грузовик оснащен двумя электродвигателями мощностью 450 л.с., четырьмя топливными элементами мощностью 100 л.с. и 14 водородными баками на 350 бар. Компания Gaussin недавно объявила о партнерстве с Terminal du Grand Ouest — оператором многоцелевого грузового и контейнерного терминала недалеко от Сен-Назера в Монтуаре, Франция, — для испытаний тяжелого погрузочно-разгрузочного тягача, работающего на водороде.«При мощности 230 кВт трактор Gaussin APM h3 75T сможет буксировать 75 тонн грузов и будет потреблять около 10 кг водорода в день: впервые на национальной территории [Франции]», — написала компания в конце декабря. Gaussin также объединяется с катарскими компаниями для тестирования своих электрических тракторов.
Французская компания по производству и распределению водорода McPhy была выбрана в качестве предпочтительного поставщика для проекта Greenh3Atlantic в Синише, Португалия. Проект предусматривает электролизную установку мощностью 100 МВт, которая будет ежедневно преобразовывать зеленую электроэнергию в более 41 тонны чистого водорода.Электролизер будет состоять из масштабируемых модулей мощностью до 8 МВт каждый. «Были согласованы основные условия, и ожидается, что [] соглашение о поставках будет завершено в течение первого полугодия [] 2022 года», — написал Макфи в конце года. «Проект направлен на то, чтобы продемонстрировать жизнеспособность зеленого водорода в масштабах беспрецедентного производства и технологического применения». Проект в Синише будет разрабатываться 13 партнерами, в том числе португальской коммунальной компанией EDP и соотечественником энергетической компанией Galp; французская утилита Engie; португальский химический бизнес Bondalti и строительная группа соотечественников Martifer; датский бизнес Vestas Wind Systems A/S; и португальский игрок в сфере энергетики и электромобилей Efacec.
Австралийский производитель удобрений и химикатов Incitec Pivot и соотечественник по добыче железной руды Fortescue Future Industries (FFI) ведут переговоры о соглашении о продвижении проекта по замене природного газа в качестве сырья для производства аммиака в Брисбене. Предварительные исследования, проведенные партнерами в прошлом году, показали, что завод на острове Гибсон может быть переключен на производство зеленого аммиака, и компании хотят провести предварительное инженерно-техническое исследование, чтобы «уточнить стоимость, график, разрешительные и коммерческие соглашения, а также проинформировать о потенциальных окончательных инвестициях». решение», — сказал Incitec в середине декабря.Компания заявила, что завод по электролизу воды может производить до 50 000 тонн возобновляемого водорода в год, который затем будет преобразован в более 300 000 тонн зеленого аммиака. В конце декабря Fortescue произвела водород, используя электролизер, спроектированный и построенный ее командой. «FFI разработала ряд новых технологий электролизеров, которые станут частью семейства патентов на электролизеры», — написала австралийская компания 20 декабря. .«Peugeot становится одним из первых производителей, предлагающих, в дополнение к своим версиям с двигателем внутреннего сгорания и электрическим батареям, версию с двигателем на водородных топливных элементах в сегменте коммерческих автомобилей», — написала компания на своем веб-сайте. Франко-итало-американская материнская компания Stellantis начинает производство коммерческих водородных фургонов своих марок Citroen и Opel.
Премьер-министр Дании Метте Фредериксен заявила в своей новогодней речи, что в течение восьми лет датчане должны летать, не вызывая выбросов.«Не позднее 2025 года датчане должны иметь возможность летать по внутренним маршрутам, — сказал премьер-министр. «И самое позднее к 2030 году мы должны иметь возможность летать полностью экологично, когда мы летаем внутри Дании». Фредериксен, который сказал, что в результате полеты станут дороже, добавил, что Европейский союз должен стать климатическим союзом. Планы Дании по водороду основаны в основном на ветроэнергетике.
Этот контент защищен авторским правом и не может быть использован повторно. Если вы хотите сотрудничать с нами и хотели бы повторно использовать некоторые из наших материалов, обращайтесь по адресу: editors@pv-magazine.ком.
Hyundai приостанавливает проект Genesis по производству водородных топливных элементов всего через несколько дней после отказа от двигателей с ДВС
Hyundai приостановил разработку своего автомобиля Genesis на водородных топливных элементах на неопределенный срок, согласно Chosun Ilbo . Эта новость последовала за заявлением Hyundai о прекращении разработки двигателей внутреннего сгорания.
Хотя в статье Chosun (в переводе Google), кажется, не говорится о том, что Hyundai навсегда отменил свой топливный элемент Genesis, проект, по крайней мере, на данный момент приостановлен.В прошлом Hyundai заявляла, что они рассматривают электромобили с аккумуляторными батареями как временное решение, «пока автомобили на топливных элементах не станут популярными», но это было в 2016 году.
В сентябре этого года Hyundai обнародовала водородную стратегию, направленную на значительное проникновение как на коммерческий, так и на пассажирский рынки к 2040 году. На пути к этой цели Hyundai планировала предложить новый топливный элемент третьего поколения (текущий Hyundai Nexo FCEV — их продукт второго поколения) в 2023 году и системы топливных элементов во всех коммерческих автомобилях к 2028 году с ценами, конкурентоспособными по сравнению с предложениями BEV к 2030 году.
Компания Genesis также объявила о прекращении выпуска новых моделей двигателей внутреннего сгорания в 2025 году.
Но с тех пор внутренний аудит показал, что Hyundai не достигла практически всех целей, которые у них были для автомобилей на топливных элементах. Производство и продажи ниже, чем ожидалось, себестоимость падает медленнее, чем ожидалось, инфраструктура строится медленнее, чем ожидалось, а цены на водородное топливо выше, чем ожидалось.
Hyundai был около года в запланированном четырехлетнем периоде разработки водородного автомобиля Genesis.Но эти проблемы с их топливным элементом третьего поколения привели к приостановке проекта на неопределенный срок.
Пока что Hyundai не объявила, будут ли приостановлены другие водородные проекты. Вполне вероятно, что коммерческие проекты будут продолжаться, в то время как пассажирские проекты могут в конечном итоге пойти по пути водородного Genesis, по крайней мере, на данный момент.
Взятие Электрека
Мы всегда считали, что водороду не место в потребительских электромобилях.Аккумуляторные автомобили не только лучше в настоящее время, но и электромобили улучшаются быстрее, чем водородные автомобили. С водородом связано гораздо больше технологических и инфраструктурных трудностей, чем с аккумуляторными автомобилями, а топливные элементы предлагают мало преимуществ по сравнению с BEV даже в самых лучших теоретических сценариях.
Вполне возможно, что топливные элементы могут найти применение в тяжелом транспорте в среднесрочной и долгосрочной перспективе, в зависимости от того, как обстоят дела с развитием плотности энергии для аккумуляторов.Для тяжелых коммерческих транспортных средств, таких как дальнемагистральные грузовики, самолеты, корабли и т. д., водород действительно имеет высокую плотность энергии, может производиться экологически чистым способом (хотя сейчас это не так) и предлагает множество преимуществ по сравнению со сжиганием ископаемого топлива.
Но мы считаем, что решение Hyundai приостановить разработку водородных пассажирских автомобилей, вероятно, является правильным, и мы ожидаем, что, если они будут следить за теми же показателями, они просто закроют весь проект, поскольку станет более очевидным, что BEV является путь.
FTC: Мы используем автоматические партнерские ссылки, приносящие доход. Еще.
Подпишитесь на Electrek на YouTube, чтобы получать эксклюзивные видеоролики и подписаться на подкасты.
Является ли двигатель внутреннего сгорания на водороде жизнеспособной альтернативой электрическому аккумулятору?
Toyota и другие компании настаивают на разработке этих автомобилей h3, но осуществимы ли они?
Прошлым летом Toyota объявила, что работает над разработкой двигателя внутреннего сгорания на водороде, что заставило многих задаться вопросом, есть ли у этой технологии потенциал заменить традиционные бензиновые или дизельные автомобили и сможет ли она конкурировать с аккумуляторными электромобилями (EV).
В то время как некоторые автопроизводители двигаются вперед на полной скорости с автомобилями h3, другие отступили.
По мере того, как продолжается разработка водородного двигателя внутреннего сгорания, обостряется конкуренция между теми, кто делает ставку на будущее электромобилей, и теми, кто вместо этого верит в водородные автомобили. Что известно, так это то, что транспорт в целом должен быть обезуглерожен, если мир хочет достичь своих климатических целей. В то время как автопроизводители легковых автомобилей проявили значительный интерес к h3 на раннем этапе, многие из тех, кто рассматривал альтернативное топливо на раннем этапе, отказались от него, даже если они продолжали сосредоточивать свое внимание на нем для более тяжелых условий эксплуатации, таких как грузовые автомобили или тяжелая техника.
Тем не менее, автопроизводители, которые сохраняют интерес к использованию h3 для автомобилей, а также других транспортных средств, разрабатывают захватывающие технологии с акцентом на запас хода, быстрое время дозаправки, размер, вес, безопасность, стоимость и многое другое. другие факторы. Среди этих технологий версия двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Будет ли водородный двигатель внутреннего сгорания тем, что сделает автомобили с двигателями h3 популярными?
Идея автомобилей h3 не нова.На самом деле они существуют уже несколько десятилетий, как в концепции, так и в реальном производстве. Самая известная — Toyota Mirai, с конвейера которой сошло уже два поколения моделей, за ней следует кроссовер Hyundai Nexo. Honda двигалась вместе с Clarity FCEV, но недавно отказалась от этого проекта.
-> ПОСЛЕДНЯЯ СТАТЬЯ: TOYOTA ОБЪЯВЛЯЕТ ЦЕНУ MIRAI 2022
Тем не менее, несмотря на многочисленные попытки, электромобили на топливных элементах (FCEV) на основе h3 еще не стали массовыми.Хотя на дорогах есть модели, они остаются довольно редкими. В обеих оставшихся существующих моделях автомобилей h3 на дорогах Toyota и Hyundai используют h3 для питания топливного элемента, который использует химическую реакцию для преобразования энергии в электричество, питающее электродвигатель, приводящий в движение автомобиль.
Однако этот процесс остается дорогостоящим и сложным. Поэтому Toyota также изучает возможности для двигателя внутреннего сгорания на водороде, который по-прежнему будет ориентирован на h3, но будет приводить в движение автомобиль совершенно по-другому.
Чем водородный двигатель внутреннего сгорания отличается от традиционных FCEV?
Производство и вождение FCEV включает в себя множество различных компонентов. Ведь чтобы машина работала так, как описано выше, машине нужны баки h3, топливный элемент, а также один или несколько электродвигателей, в зависимости от комплектации машины. Все это должно быть плавно и безопасно объединено в единое целое. Кроме того, использование h3 таким образом требует, чтобы транспортное средство содержало платину или другие очень дорогие редкие и драгоценные металлы.Это необходимо для реакции восстановления кислорода в топливном элементе автомобиля.
В этой статье #ToyotaTimes предоставляет основную информацию о #водороде, ключевом источнике энергии для достижения #углеродной нейтральности, отвечая на различные вопросы о жизнеспособности водорода, которые есть у широкой публики. https://t.co/DBJvnBGN6O #Toyota https://t.co/tEqs6mr4rUС другой стороны, водородный двигатель внутреннего сгорания работает гораздо проще по сравнению с ним. В конце концов, он очень похож на обычные конструкции ДВС, работающие на ископаемом топливе.В результате это может означать, что существующие двигатели могут быть адаптированы для работы на h3 путем замены некоторых компонентов, таких как свечи зажигания и система подачи топлива. Таким образом, уменьшилось бы количество пересадок, необходимых для перехода на х3 вместо бензина или дизеля.
Это выгодно автопроизводителям, потому что это означает, что они смогут сохранить свою основную базу транспортных средств, которая была протестирована и проверена временем, и обновлять ее для соответствия приложениям h3 без необходимости массовых изменений и инвестиций в электрические силовые агрегаты.Переход на водородный двигатель внутреннего сгорания может превратить обычный автомобиль с ДВС в автомобиль с очень низким уровнем выбросов углерода.
Почему двигатель внутреннего сгорания на водороде не является транспортным средством с нулевым выбросом углерода?
В то время как автомобиль h3, основанный на технологии FCEV, имеет нулевой выброс углерода, выбрасывая в атмосферу только воду, этого нельзя сказать о водородном двигателе внутреннего сгорания. Хотя разница невелика, она есть. Причина в том, что при таком использовании h3 транспортному средству требуется моторное масло, и он будет сжигать небольшое его количество.В результате h3 ICE будет производить очень мало выбросов оксидов азота (NOx). Хотя он значительно ниже, чем даже у самых эффективных современных автомобилей с бензиновым или дизельным двигателем, он по-прежнему выделяет NOx, а это означает, что FCEV являются настоящими автомобилями с нулевым выбросом углерода.
Пресс-релизы — avl.com
Компания АВЛ поддерживает проект BALIS Немецкого аэрокосмического центра (DLR) с испытательным стендом из композитных топливных элементов мощностью до 1,5 мегаватт (МВт). Поле испытаний формирует среду разработки гибридных, водородных и электрических концепций пассажирских самолетов вместимостью до 60 человек.Он включает в себя необходимую испытательную инфраструктуру, а также основные компоненты самой двигательной установки. К ним относятся системы топливных элементов, водородный бак, электродвигатели, аккумуляторная система и система охлаждения, а также системы контроля и управления с обратной связью. Большая изменчивость и функциональное разнообразие тестовой среды позволяет проводить исследования и разработки в соответствии с различными рамочными условиями, спецификациями и рекомендациями. Проект финансируется Федеральным министерством цифровых технологий и транспорта (BMVI).
Майнц-Кастель, Германия, февраль 2022 г.: В инновационном кампусе Эмпфинген в северной части Шварцвальда DLR создает первое в мире испытательное поле площадью 2000 м² для разработки и испытаний двигателей на топливных элементах. системы для самолетов. Компания АВЛ поддерживает проект в качестве системного партнера своими решениями по проектированию контейнеров, которые позволяют гибко интегрировать различные технологии (системы топливных элементов, бак H 2 , электродвигатели, аккумуляторная система, система охлаждения и т. д.).) в тестовой среде. Кроме того, контейнерные решения требуют очень мало места, что соответствует преобладающим пространственным условиям. Церемония закладки первого камня объекта состоялась 6 октября 2021 г. Испытательный полигон планируется ввести в эксплуатацию осенью 2022 г.
«Испытательный полигон BALIS представляет собой уникальную инфраструктуру для разработки систем топливных элементов для авиации. Это позволит достичь полета с нулевым уровнем выбросов», — говорит профессор Андре Тесс, директор Института технической термодинамики DLR.
«Водород может использоваться в качестве топлива во многих видах транспорта. В поисках экологически чистой и устойчивой мобильности компания АВЛ накопила богатые знания и опыт, преодолевая трудности, возникающие при разработке и тестировании систем топливных элементов для автомобильных приложений. Как партнер, мы теперь можем включить это в экстраординарный проект, чтобы ускорить внедрение топливных элементов в будущих самолетах. Мы в AVL очень гордимся своим участием в этой важной вехе в исследованиях мобильности с нулевым уровнем выбросов», — объясняет Роланд Джеттер, управляющий директор AVL Deutschland GmbH.
Первая в мире водородная двигательная установка мощностью 1,5 мегаватта для авиационных применений будет реализована в рамках проекта BALIS в качестве лабораторного демонстрационного стенда и испытательной среды для соответствующего оборудования, системной интеграции и концепций управления. Особое внимание уделяется возможности гибкой интеграции основных компонентов силовой установки и проверки в тестовой среде. Возможность отображать профили нагрузки, ориентированные на приложения, обеспечивает идеальные предпосылки для тестирования существующего и вновь разрабатываемого оборудования, а также позволяет выявить технологические пробелы в мегаваттном масштабе.Обширная испытательная инфраструктура также позволяет разрабатывать технологию управления двигательной установкой.
В зависимости от случая применения продуманная матрица переключателей обеспечивает плавное подключение питания между компонентами. Соответственно, соответствующие загружения, включая процедуры запуска и посадки, могут быть смоделированы и исследованы для воздушных судов. Интеллектуальное управление берет на себя программируемый логический контроллер, который формирует коммуникационное соединение с системой автоматизации, предоставленной AVL и адаптированной к требованиям проекта.
Обширные основные области знаний АВЛ предоставляют наилучшие возможности для решения сложных вопросов интеграции силовой установки для авиационных приложений.
О компании AVL
Компания AVL, в которой работает более 11 000 сотрудников, является крупнейшей в мире независимой компанией, занимающейся разработкой, моделированием и испытаниями в автомобильной промышленности и других секторах. Опираясь на свой новаторский дух, компания предлагает концепции, решения и методологии для формирования будущих тенденций мобильности.Компания АВЛ создает инновационные и доступные технологии для эффективного сокращения выбросов CO2, применяя стратегию использования нескольких энергоносителей для всех приложений — от гибридных до технологий аккумуляторных батарей и топливных элементов. Компания поддерживает клиентов на протяжении всего процесса разработки от стадии идеи до серийного производства. Чтобы ускорить развитие интеллектуальной и подключенной мобильности, компания AVL накопила опыт в области ADAS, автономного вождения и цифровизации.
Страсть компании АВЛ — инновации.Вместе с международной сетью экспертов, охватывающей 26 стран, и 45 техническими и инженерными центрами по всему миру, компания АВЛ продвигает тенденции устойчивой мобильности для более экологичного будущего. В 2020 году оборот компании составил 1,7 миллиарда евро, из которых 12% инвестировано в исследования и разработки.
Узнайте больше: www.avl.com
Проект BALIS
В рамках Национальной инновационной программы «Технология водорода и топливных элементов» (NIP) проект BALIS получает финансирование в размере 26 млн евро от Федерального Министерство цифровых технологий и транспорта (BMVI) и финансируется за счет Фонда энергетики и климата.Руководство по финансированию координируется Национальной организацией по водородным и топливным элементам (NOW) и реализуется Project Management Jülich (PtJ).
Дополнительная информация: www.DLR.de/TT/BALIS
Контактное лицо:
Маркус Томашиц, представитель компании AVL
Тел.: +43 664 100 0289
Электронная почта: [email protected]
Планы Toyota по сжиганию водорода «нереализуемы»: генеральный директор Honda
Генеральный директор Honda Тосихиро Мибе считает, что Toyota следует отказаться от сжигания водорода, намекая, что ей, возможно, следует сосредоточиться на чистом электромобиле.Босс Honda говорит, что его компания исследовала его около десяти лет назад как средство автомобильного движения, но обнаружила, что его нельзя использовать в автомобилях.
Мибе объяснил, что
Мы провели исследование всех возможных вариантов. Что касается водородных двигателей, то здесь мы видим достаточно сложные технологические задачи. Итак, около 10 лет назад мы решили, что это не станет мейнстримом.
С другой стороны, Honda находится в одной лодке с Toyota, когда речь идет об электромобилях на топливных элементах.Оба автопроизводителя рассматривают их как часть своей стратегии продвижения вперед, в случае Honda помогая ей достичь своей цели по продаже 100% электромобилей и FCV в Северной Америке после 2040 года.
Компания продолжает рассматривать технологию топливных элементов как еще один столп, поддерживающий стремление к углеродной нейтральности, с ожиданием того, что водород получит более широкое признание в качестве возобновляемого источника энергии.
Honda имеет долгую историю исследований, разработки и коммерциализации технологий топливных элементов, и, продолжая текущее сотрудничество с GM, Honda будет стремиться к снижению затрат и созданию «водородного общества» путем расширения линейки FCV и использования системы топливных элементов для широкого спектра применений, включая грузовые автомобили, стационарные и передвижные источники энергии.
Стоит отметить, однако, что Honda объявила, что она зарезервирует электрические силовые агрегаты на топливных элементах для более крупных автомобилей, которым требуется больший запас хода, чем может обеспечить BEV.Для нас это звучит так, как будто большинство автомобилей будут BEV, и только несколько специальных моделей будут FCV, хотя мы не можем быть уверены, пока Honda не подробнее расскажет о своих планах электрификации и конкретно не скажет, какие автомобили будут работать на водороде.
Toyota представила свой водородный двигатель в июне 2021 года на модифицированном гоночном автомобиле Corolla хэтчбек, который участвовал в гонках на выносливость. Сообщается, что компания планирует оснастить этой силовой установкой свой Prius 2025 года, поэтому она будет использоваться как часть гибридной системы.А Prius — это небольшой автомобиль, что намекает на тот факт, что, в отличие от Honda, у Toyota нет проблем с установкой водородного двигателя на автомобили всех размеров.
United Airlines покупает до 100 водородно-электрических двигателей
United Airlines планирует закупить до 100 водородно-электрических двигателей в течение следующих нескольких лет в рамках своей более широкой цели по сокращению выбросов парниковых газов на 100 процентов к 2050 году.
Авиакомпания объявила о приобретении доли в стартапе ZeroAvia, производящем водородно-электрические самолеты.
Вместо сжигания ископаемого топлива, которое выбрасывает углерод в атмосферу, как в традиционных самолетах, водородно-электрические двигатели используют электричество, созданное в результате химической реакции в топливном элементе, для питания двигателей.
United заявила, что согласилась приобрести 50 двигателей ZeroAvia ZA2000-RJ с нулевым уровнем выбросов с опционом на приобретение еще 50. Авиакомпания заявила, что двигатели могут быть модернизированы для существующих самолетов уже в 2028 году и могут быть использованы для питания 50-местных самолетов, которые имеют меньшую дальность полета, чем более крупные самолеты.
Америка меняется быстрее, чем когда-либо! Добавьте «Изменение Америки» в свою ленту Facebook или Twitter , чтобы быть в курсе новостей.
Сделка делает United крупнейшей авиакомпанией, инвестирующей в водородно-электрические двигатели.
«Водородно-электрические двигатели являются одним из наиболее многообещающих путей к воздушному транспорту с нулевым уровнем выбросов для небольших самолетов, и эти инвестиции позволят United оставаться впереди в этой важной новой технологии», — сказал Скотт Кирби, генеральный директор United, в интервью. утверждение.
В прошлом году ZeroAvia совершила первый в мире полет коммерческого самолета на водородных топливных элементах с шестиместным самолетом, который пролетел около 20 минут перед посадкой.
Ранее в этом году компания объявила о планах осуществить первые коммерческие водородно-электрические рейсы между Роттердамом и Лондоном в 2024 году.