Pojazdy napędzane wodorowymi ogniwami paliwowymi kwitną w Kalifornii

Wodór jest nie tylko najpowszechniejszym pierwiastkiem we wszechświecie, ale także najpowszechniejszym pierwiastkiem tutaj, na Ziemi. Jednak ograniczona dostępność czystego wodoru w postaci gazowej od dziesięcioleci powstrzymuje rozwój wodorowych ogniw paliwowych.

W kosmosie gwiazdy zbudowane są głównie z wodoru. Tutaj, w domu, wodór łączy się głównie z tlenem, tworząc wodę. Aby wodór mógł zostać wykorzystany w ogniwie paliwowym do wytworzenia prądu, trzeba albo rozbić cząsteczkę wody, albo złożony węglowodór, taki jak gaz ziemny. Kiedy rozbijesz cząsteczkę gazu ziemnego, otrzymasz wodór, ale otrzymasz także dwutlenek węgla, co prowadzi do globalnego ocieplenia. Ponadto korzystasz z zasobów nieodnawialnych. Pozostaje woda, która jest doskonałym źródłem, z tą różnicą, że trzeba włożyć więcej energii w rozbicie cząsteczki, niż można odzyskać, gdy wykorzystasz wodór do wytworzenia energii elektrycznej.

Rozwiązanie, które sprawia, że ​​wodór jest praktycznym paliwem, jest następujące: wykorzystanie energii odnawialnej do wytworzenia nadwyżki energii elektrycznej wystarczającej do rozbicia wody i magazynowania tej energii w postaci wodoru. Nie jest to tak eleganckie, jak mogłoby być, ale całkiem niezłe, jeśli weźmie się pod uwagę, co musiało się stać, aby magazynować energię słoneczną w postaci ropy, węgla i gazu ziemnego.

To jedna strona zagadki dotyczącej wodoru. Inne kwestie to budowa samochodów napędzanych wodorem i stworzenie wystarczająco dużej infrastruktury, aby dostarczać wodór do tych samochodów tam, gdzie i kiedy go potrzebują. Aby dowiedzieć się więcej na ten temat, pojechaliśmy na spotkanie do San Francisco SEMIKON Zachódi usiedliśmy z Kalifornijskie partnerstwo w zakresie ogniw paliwowych aby dowiedzieć się, jak wygląda sytuacja dzisiaj i co planuje się na najbliższą przyszłość.

Chodzi o infrastrukturę

Znalezienie środków finansowych na dowolny projekt infrastrukturalny jest zawsze wyzwaniem. Jeżeli państwo finansuje projekt budowy stacji wodorowych i sieci ich uzupełniania, to także instalacji wytwarzających wodór, że pieniądze pochodzą zazwyczaj z innych projektów, co spowalnia współczynnik adopcji. Jednak teraz kilka stanów i rządów krajowych decyduje, że wodór będzie miał miejsce w ich planach.

„Myślę, że naprawdę największym problemem jest budowa infrastruktury, ponieważ jak dotąd pokazaliśmy, że jeśli uda się otworzyć stację wodorową, producenci samochodów będą mogli sprzedać samochód” – powiedział Keitha Malone’a, specjalista ds. zasięgu legislacyjnego i komunikacji Kalifornijskiego Partnerstwa na rzecz ogniw paliwowych.

Organizacja Malone’a współpracuje z producentami samochodów i decydentami rządowymi, aby argumentować za infrastrukturą wodorową, co przynosi rezultaty nie tylko w Kalifornii, ale na całym świecie.

„Na północnym wschodzie buduje się 12 stacji [wodorowych] w korytarzu od Nowego Jorku do Bostonu” – ujawnił Malone. „To prywatny wysiłek, ale różne regiony wymagają różnych podejść. W Kalifornii w 2013 r. obowiązywały przepisy, które ustanowiły pierwszy kamień milowy, jakim było utworzenie 100 strategicznie zlokalizowanych stacji i finansowanie tego celu. W tej chwili mamy 35 otwartych i działających stacji. W fazie rozwoju mamy ponad 30 stacji. Tej jesieni będziemy mieli kolejny cykl finansowania, który najprawdopodobniej pozwoli nam przekroczyć liczbę 100 stacji”.

Obecnie w Kalifornii znajduje się najwięcej stacji wodorowych ze wszystkich stanów w Ameryce, ale to dopiero początek.

„Aby spojrzeć na to wszystko z perspektywy liczby potrzebnych stacji, obecnie w Kalifornii mamy 8 000 stacji benzynowych” – powiedział nam Malone. „Ale tylko około 1800 z nich dostarcza konsumentom 50% paliwa. Gubernator właśnie powiedział, że do 2025 roku chcemy mieć 200 stacji wodorowych. Następnie w ciągu kilku tygodni nasi członkowie przedstawią plan działania zakładający osiągnięcie 1000 stacji do 2030 r.”.

Zakłada się, że dzięki strategicznemu rozmieszczeniu stacji wodorowych kilka stacji może skutecznie obsługiwać dużą społeczność samochodów wodorowych.

„1000 stacji i milion samochodów” – powiedział Malone. „To napięty cel, ale taką mamy wizję. Nie chodzi tylko o pojazdy osobowe. Potrzebujesz także średni obowiązek/pojazd ciężarowy kategorii, ponieważ w przypadku większych pojazdów i tych flot zwiększają one również wolumen wykorzystania wodoru. Zatem koszty jednostkowe zaczynają spadać”.

Tworzenie popytu na duże ilości wodoru jest kluczem do zapewnienia jego opłacalności, dlatego wsparcie napływa z całego świata.

„Kiedy zaczynałem sześć lat temu, rozmawialiśmy o Kalifornii, Niemczech, Japonii i Korei Południowej” – wspomina Malone. „W zeszłym roku dodaliśmy do listy Chiny, ponieważ to one zwiększą wolumen sprzedaży. Obecnie Niemcy i Japonia mają więcej stacji wodorowych niż my. Ale mamy więcej samochodów na drogach. Od 1 lipca po drogach Kalifornii jeździ ponad 5000 pojazdów napędzanych wodorem”.

Chodzi także o magazynowanie energii

Zaletą zasilania samochodu wodorem jest to, że producenci samochodów mogą osiągnąć magię Zasięg 300 mil między tankowaniami a ponownym napełnieniem samochodu zasilanego wodorowymi ogniwami paliwowymi nie trwa dłużej niż tankowanie benzyny. Podobnie jak w przypadku benzyny, energia potrzebna do zasilania samochodu jest magazynowana w wodorze, a nie w całości w akumulatorze.

„Interesujące jest to, że w Kalifornii jesteśmy w pewnym sensie liderem w dziedzinie samochodów na ogniwa paliwowe i wodór infrastruktury” – wyjaśnił Malone – „i ciągle żartuję, że Kalifornia wprowadzi ten model na rynek, ale w Teksasie udowodni to.”

Czy pojazdy z wodorowymi ogniwami paliwowymi naprawdę mogą sprzedawać się w kraju naftowym w Teksasie?

„Myślę, że Teksas zacznie korzystać z pojazdów napędzanych ogniwami paliwowymi inną drogą, ponieważ mają tak dużo energii wiatrowej, co oznacza, że ​​mają jej nadmiar” – zauważył Malone. „Jestem prawie pewien, że mają nadmiar mocy produkcyjnych i nie wiedzą, co z nimi zrobić. Ale jedną z rzeczy, które możesz zrobić, jest rozszczepienie wody w celu wytworzenia wodoru. W Teksasie wodór można przechowywać w podziemnych jaskiniach solnych. Nie mówimy o kilowatach ani gigawatach mocy; mówimy o ponad terawatach mocy, którą można zmagazynować. Wodór staje się baterią na wiele sposobów.”

Gdy możliwe jest magazynowanie dużych ilości energii i dostęp do niej w razie potrzeby, możliwe są nowe zastosowania.

„Wodór może stać się czynnikiem równoważącym sieć” – powiedział Malone. Balansery sieciowe pomóc systemom dystrybucji energii dopasować wytwarzanie do zapotrzebowania. Ponieważ wydajność ogniw paliwowych wzrasta i spada niemal natychmiast, dzięki magazynowaniu wodoru przedsiębiorstwa użyteczności publicznej mogą w każdej chwili dopasować moc wyjściową do zapotrzebowania.

„Jeśli spojrzeć na rynek stacjonarnych ogniw paliwowych, można zauważyć, że był on w pewnym stopniu niezauważony”, powiedział Malone, „ale był bardzo aktywny. Telekomunikacja wykorzystuje ogniwa paliwowe jako generatory zapasowe, ponieważ zbiorniki mogą przechowywać wodór przez dość długi czas. Kiedy na wschodnim wybrzeżu doszło do superburzy Sandy, na całym wschodnim wybrzeżu działało około 80 generatorów rezerwowych z ogniwami paliwowymi. Jeden z nich upadł, to wszystko. Awaria nastąpiła, ponieważ przez około cztery godziny znajdowała się pod wodą, po czym ponownie została uruchomiona.”

Korytarz zachodniego wybrzeża

W miarę jak Kalifornia rozbudowuje infrastrukturę wodorową, kolejnym krokiem będzie połączenie głównych miast zachodniego wybrzeża dostępne stacje wodorowe umożliwiające poruszanie się wzdłuż wybrzeża zarówno pojazdom osobowym, jak i ciężkim samochodom ciężarowym wygodnie.

„Właśnie otworzyli swoją pierwszą stanową stację wodorową w Kanadzie” – Malone powiedział Digital Trends. “Brytyjska Kolumbia sfinansował badanie i poprosił grupę firm, aby rozważyły ​​wykorzystanie swojej sieci odnawialnych i wytwarzanie odnawialnego wodoru na eksport do Japonii i Kalifornii. Następnie mamy Kalifornię i naprawdę Oregon. Waszyngton musi się połączyć, ponieważ nie da się zrobić jednego bez drugiego.

W ostatniej dekadzie Kalifornia, Oregon, Waszyngton i Kolumbia Brytyjska zobowiązały się do budowy sieci stacji ładowania pojazdów elektrycznych znanej jako West Coast i zbudowały ją. Elektryczna autostrada. Sieć ta umożliwia pojazdom elektrycznym podróżowanie całym zachodnim wybrzeżem, od granicy z Meksykiem do Kanady. Sieć wodorowa prawdopodobnie wyglądałaby podobnie.

Następne kroki

Obecnie w Kalifornii są w sprzedaży dwa pojazdy napędzane ogniwami paliwowymi. Zarówno Honda Clarity, jak i Toyota Mirai odnoszą sukcesy sprzedażowe na obszarach, gdzie istnieje infrastruktura wodorowa. Hyundai miał SUV-a Tucsona z ogniwami paliwowymi w 2017 roku i planuje wrócić z nim Nexo crossover w 2019 roku.

“BMW wchodzi na rynek” – powiedział Malone. „Mniej więcej w 2019 roku tak Mercedes-Benz z samochodem zasilanym ogniwami paliwowymi typu plug-in. Audi wchodzi na rynek z pojazdem. Mówiono o poważnej serii produkcyjnej. Niedawno miałeś Hondy i GM ogłosić utworzenie spółki zależnej będącej współwłasnością w celu budowy ogniw paliwowych w Michigan lub Ohio. Jeśli spojrzysz na to ogłoszenie, o ile je pamiętam, GM wspomniał również o tym, że jest to jednostka napędowa i zastrzegł sobie prawo do wykorzystania jej do celów innych niż pojazdy lub do celów innych niż transport.

Jedną z planowanych prezentacji energii wodorowej będą Igrzyska Olimpijskie w Tokio w 2020 roku.

„Tokio wydaje ponad 300 milionów dolarów na zaprezentowanie tej technologii” – powiedział Malone. „Mówimy o tysiącach pojazdów i stacjach wodorowych finansowanych przez Hondę, Toyotę i Nissana. Będziesz mieć także 100 autobusów, które będą zasilać wioskę sportowców za pomocą stacjonarnych ogniw paliwowych i wodoru”.

Malone ma kilka rad dla osób zainteresowanych tą technologią, ale nie mieszkających na obszarach objętych planem aktywnej infrastruktury wodorowej.

„Zamierzam tutaj zająć się trochę kwestiami politycznymi” – ostrzegł. „Ci, którzy chcą zobaczyć pojazdy napędzane ogniwami paliwowymi w swoim stanie, muszą zadzwonić do swoich ustawodawców i zacząć z nimi rozmawiać. Jeśli nie mają takich informacji, połącz mnie z nimi, a ja porozmawiam z tymi ustawodawcami i ich personelem”.

Prawdopodobnie będzie to znacznie trudniejsze niż zwykłe wykonanie połączenia telefonicznego, ale od czegoś trzeba zacząć.

Zalecenia redaktorów

• Ciężarówka Hyundai na wodorowe ogniwa paliwowe sprawia, że ​​przewożenie ładunków jest ekologiczne i efektowne
• Wodór był paliwem jutra, więc co się stało?
• Potwierdzono obecność Toyoty Mirai nowej generacji pomimo ciągłych problemów z technologią wodorową
• BMW ponownie drażni samochody wodorowe, prezentując koncepcję X5 z ogniwami paliwowymi
• Hyundai Nexo to pierwszy pojazd napędzany ogniwami paliwowymi, który przeszedł testy zderzeniowe przeprowadzone przez IIHS