Автомобили на водородных топливных элементах процветают в Калифорнии

Водород — не только самый распространенный элемент во Вселенной, но и самый распространенный элемент здесь, на Земле. Однако ограниченная доступность чистого водорода в газообразной форме сдерживала развитие водородных топливных элементов на протяжении десятилетий.

В космосе звезды в основном состоят из водорода. Здесь, дома, наш водород в основном связан с кислородом, образуя воду. Чтобы получить водород для использования в топливном элементе для производства электричества, вам нужно либо разрушить молекулу воды, либо расщепить сложный углеводород, такой как природный газ. Когда вы разрушаете молекулу природного газа, вы получаете водород, но также получаете углекислый газ, что приводит к глобальному потеплению. Кроме того, вы используете невозобновляемый ресурс. Остается вода, которая является отличным источником, за исключением того, что вам придется вложить больше энергии на разрушение молекулы, чем вы получите обратно, когда используете водород для выработки электричества.

Решение, которое делает водород работоспособным топливом, заключается в следующем: использование возобновляемой энергии для создания достаточного количества избыточной электроэнергии, позволяющей расщеплять воду и хранить эту энергию в форме водорода. Это не так элегантно, как могло бы быть, но вполне неплохо, если учесть, что должно было произойти, чтобы хранить солнечную энергию в виде нефти, угля и природного газа.

Это одна сторона водородной головоломки. Другие проблемы — это создание автомобилей, которые будут работать на водороде, и создание достаточно большой инфраструктуры для доставки водорода к этим автомобилям там, где и когда им это необходимо. Чтобы узнать об этом больше, мы поехали в Сан-Франциско, чтобы принять участие СЕМИКОН Запад, и мы сели с Калифорнийское партнерство по топливным элементам узнать, где обстоят дела сегодня и что запланировано на ближайшее будущее.

Речь идет об инфраструктуре

Поиск финансирования для любого инфраструктурного проекта всегда является проблемой. Если государство финансирует проект строительства водородных станций и сети для их заправки, а также объектов по производству водорода, эти деньги обычно поступают из других проектов, что замедлило уровень усыновления. Но теперь правительства нескольких штатов и национальных правительств решают, что водород будет иметь место в их планах.

«Я думаю, что на самом деле большая проблема заключается в создании инфраструктуры, потому что мы уже показали, что если вы можете открыть водородную станцию, автопроизводители смогут продавать автомобили», — сказал он. Кейт Мэлоун, сотрудник по законодательным вопросам и связям с общественностью Калифорнийского партнерства по топливным элементам.

Организация Мэлоуна работает с автопроизводителями и государственными политиками, чтобы аргументировать необходимость водородной инфраструктуры, и они получают результаты не только в Калифорнии, но и во всем мире.

«На северо-востоке в коридоре от Нью-Йорка до Бостона строятся 12 [водородных] станций», — сообщил Мэлоун. «Это частная инициатива, но разные регионы требуют разных подходов. В Калифорнии еще в 2013 году у нас был закон, который установил первую веху: 100 стратегически расположенных станций и финансирование для этого. Сейчас у нас 35 станций, которые открыты и работают. У нас в разработке более 30 станций. Этой осенью у нас будет еще один цикл финансирования, который, скорее всего, позволит нам превысить 100 станций».

Сейчас в Калифорнии больше всего водородных станций среди всех штатов Америки, но это еще только начало.

«Чтобы представить все это в перспективе с точки зрения количества необходимых заправок, прямо сейчас в Калифорнии у нас есть 8000 заправочных станций», — сказал нам Мэлоун. «Но только около 1800 из них обеспечивают потребителям 50% топлива. Губернатор только что сказал, что мы хотим построить 200 водородных станций к 2025 году. Затем через пару недель наше членство представит план действий по увеличению числа станций до 1000 к 2030 году».

Идея состоит в том, что при стратегическом размещении водородных станций несколько станций могут эффективно обслуживать большое сообщество водородных автомобилей.

«1000 станций и миллион автомобилей», — сказал Мэлоун. «Это амбициозная цель, но у нас есть такое видение. Речь идет не только о легковых автомобилях. Вам также понадобится средняя нагрузка/тяжелый автомобиль категория, потому что с этими более крупными транспортными средствами и этим парком они также увеличивают объемы продаж водорода. Итак, вы начинаете видеть, как затраты на единицу продукции снижаются».

Создание спроса на большое количество водорода является ключом к его экономичности, и поддержка поступает со всего мира.

«Когда я только начинал шесть лет назад, мы говорили о Калифорнии, Германии, Японии и Южной Корее», — вспоминает Мэлоун. «В прошлом году мы добавили в список Китай, потому что они будут способствовать увеличению объемов. Сейчас в Германии и Японии больше водородных станций, чем у нас. Но у нас на дорогах больше машин. По состоянию на 1 июля на дорогах Калифорнии находится более 5000 водородных автомобилей».

Речь идет также о хранении энергии

Преимущество заправки автомобиля водородом заключается в том, что автопроизводители могут получить волшебную возможность. дальность действия 300 миль между заправками и заправкой автомобиля на водородных топливных элементах требуется не больше времени, чем заправка бензина. Как и в случае с бензином, энергия, необходимая для питания автомобиля, хранится в водороде, а не полностью в аккумуляторе.

«Интересно то, что в Калифорнии мы лидируем в области автомобилей на топливных элементах и ​​водороде. инфраструктуры, — объяснил Мэлоун, — и я все время шучу, что Калифорния собирается запустить эту модель, но Техас докажу это».

Могут ли автомобили на водородных топливных элементах действительно продаваться в нефтяной стране Техаса?

«Я думаю, что Техас придет к автомобилям на топливных элементах другим путем, потому что там так много энергии ветра, а это означает, что у них ее избыток», — отметил Мэлоун. «Я почти уверен, что у них есть избыточные мощности, и они не знают, что с ними делать. Но одна из вещей, которую вы можете сделать, — это разделить воду, чтобы получить водород. В Техасе этот водород можно хранить в подземных соляных пещерах. Мы не говорим о киловаттах или гигаваттах мощности; мы говорим о тераваттах энергии, которую можно хранить. Водород во многих отношениях становится аккумулятором».

Когда большие объемы энергии можно хранить и использовать в случае необходимости, возможны новые применения.

«Водород может стать балансировщиком энергосистемы», — сказал Мэлоун. Балансировщики сети помочь системам распределения энергии привести выработку в соответствие со спросом. Поскольку топливные элементы увеличиваются и уменьшаются практически мгновенно, коммунальные предприятия с хранимым водородом могут моментально согласовывать производительность со спросом.

«Если вы посмотрите на рынок стационарных топливных элементов, то увидите, что он был в некотором роде незамеченным», — сказал Мэлоун, — «но он был очень активным. Телекоммуникационные компании используют топливные элементы в качестве резервных генераторов, поскольку резервуары могут удерживать водород довольно долгое время. Когда на восточном побережье случился суперураган «Сэнди», по всему восточному побережью работало около 80 резервных генераторов на топливных элементах. Один из них упал, вот и все. Он затонул, потому что находился под водой около четырех часов, а затем снова включился».

Коридор Западного побережья

По мере того, как Калифорния строит свою водородную инфраструктуру, следующим шагом будет соединение крупных городов западного побережья с доступные водородные станции, позволяющие как легковым автомобилям, так и тяжелым грузовикам перемещаться вверх и вниз по побережью. удобно.

«Они только что открыли свою первую государственную водородную станцию ​​в Канаде», — сказал Мэлоун Digital Trends. “британская Колумбия профинансировал исследование и попросил группу компаний рассмотреть возможность использования их возобновляемой сети и производства возобновляемого водорода для экспорта в Японию и Калифорнию. Тогда у вас есть Калифорния и действительно Орегон, Вашингтону нужно объединиться, потому что вы не можете сделать одно без другого».

За последнее десятилетие Калифорния, Орегон, Вашингтон и Британская Колумбия создали сеть зарядных станций для электромобилей, известную как Западное побережье. Электрическое шоссе. Эта сеть позволяет электромобилям путешествовать по всему западному побережью от границы с Мексикой до Канады. Водородная сеть, вероятно, будет выглядеть примерно так же.

Следующие шаги

На сегодняшний день в Калифорнии продаются два автомобиля на топливных элементах. И Honda Clarity, и Toyota Mirai пользуются успехом в продажах в регионах, где существует водородная инфраструктура. В 2017 году у Hyundai был внедорожник Tucson на топливных элементах, и он планирует вернуться с Нексо кроссовер 2019 года.

“BMW выходит на рынок», — сказал Мэлоун. «Примерно в 2019 году у вас Мерседес Бенц со своим автомобилем на топливных элементах. Audi выходит на рынок с автомобилем. Речь шла о серьезном производстве. Недавно у вас было Хонда и GM объявить о создании совместной дочерней компании для производства топливных элементов в Мичигане или Огайо. Если вы посмотрите на это объявление, насколько я его помню, то GM также говорила о том, что это силовой агрегат, и оставляла за собой право использовать его для нетранспортных или нетранспортных целей».

Одной из запланированных презентаций водородной энергетики станут Олимпийские игры 2020 года в Токио.

«Токио тратит более 300 миллионов долларов на демонстрацию этой технологии», — сказал Мэлоун. «Мы говорим о тысячах автомобилей и водородных станциях, финансируемых Honda, Toyota и Ниссан. У вас также будет 100 автобусов, и они будут обеспечивать деревню спортсменов энергией, используя стационарные топливные элементы и водород».

У Мэлоуна есть несколько советов для людей, интересующихся этой технологией, но не проживающих в районах с планом активной водородной инфраструктуры.

«Я собираюсь коснуться здесь немного политики», — предупредил он. «Тем, кто хочет видеть автомобили на топливных элементах в своем штате, нужно позвонить законодателям и начать с ними разговаривать. Если у них нет информации, то соедините меня с ними, и я поговорю с этими законодателями и их сотрудниками».

Вероятно, это будет намного сложнее, чем просто позвонить по телефону, но это только начало.

Рекомендации редакции

• Грузовик Hyundai на водородных топливных элементах делает перевозки грузов экологичными и гламурными
• Водород был топливом завтрашнего дня, так что же произошло?
• Toyota Mirai следующего поколения подтверждена, несмотря на продолжающиеся проблемы с водородными технологиями
• BMW снова дразнит водородные автомобили концептом X5 на топливных элементах
• Hyundai Nexo — первый автомобиль на топливных элементах, прошедший краш-тест IIHS