Автомобілі на водневих паливних елементах процвітають у Каліфорнії

Водень є не тільки найпоширенішим елементом у Всесвіті, але й найпоширенішим елементом тут, на Землі. Проте обмежена доступність чистого водню в газоподібному вигляді десятиліттями стримувала використання водневих паливних елементів.

У космосі зірки здебільшого складаються з водню. Тут, удома, наш водень здебільшого зв’язується з киснем, утворюючи воду. Щоб отримати водень для використання в паливних елементах для виробництва електроенергії, вам потрібно розщепити молекулу води або складний вуглеводень, як природний газ. Коли ви розбиваєте молекулу природного газу, ви отримуєте водень, але ви також отримуєте вуглекислий газ, який призводить до глобального потепління. Крім того, ви використовуєте невідновлюваний ресурс. Залишається вода, яка є чудовим джерелом, за винятком того, що вам потрібно витратити більше енергії на розщеплення молекули, ніж ви отримаєте, коли використовуєте водень для виробництва електроенергії.

Рішення, яке робить водень ефективним паливом, полягає в наступному: використання відновлюваної енергії для створення достатньої кількості надлишку електроенергії, щоб ви могли розщеплювати воду та зберігати цю енергію у формі водню. Це не так елегантно, як могло б бути, але досить добре, якщо врахувати, що мало статися для зберігання сонячної енергії у формі нафти, вугілля та природного газу.

Це одна сторона водневої головоломки. Іншими проблемами є створення автомобілів, які працюватимуть на водні, і створення достатньо великої інфраструктури для доставки водню до цих автомобілів, де і коли вони потребують. Щоб дізнатися більше про це, ми поїхали до Сан-Франциско, щоб відвідати СЕМІКОН Захід, і ми сіли з Каліфорнійське партнерство паливних елементів щоб дізнатися, де зараз і що планується на найближче майбутнє.

Це про інфраструктуру

Знайти фінансування для будь-якого інфраструктурного проекту завжди є проблемою. Якщо держава фінансує проект будівництва водневих станцій і мережі для їх заправки, а також об’єктів виробництва водню, ці гроші, як правило, надходять від інших проектів, що сповільнило коефіцієнт усиновлення. Але зараз кілька штатів і національних урядів вирішують, що водень матиме місце в їхніх планах.

«Я вважаю, що справді велика проблема полягає в тому, щоб побудувати інфраструктуру, тому що ми показали, що якщо ви можете відкрити водневу станцію, автовиробники зможуть продавати автомобіль», — сказав Кіт Мелоун, офіцер із законодавчої роботи та комунікацій Каліфорнійського партнерства паливних елементів.

Організація Мелоуна співпрацює з автовиробниками та урядовцями, щоб обґрунтувати водневу інфраструктуру, і вони досягають результатів не лише в Каліфорнії, а й у всьому світі.

«На північному сході будують 12 [водневих] станцій у коридорі Нью-Йорк — Бостон», — повідомив Малоун. «Це приватна робота, але різні регіони вимагають різних підходів. У Каліфорнії ще в 2013 році у нас було законодавство, яке встановило першу віху, а саме 100 стратегічно розташованих станцій і фінансування для цього. Наразі ми маємо 35 станцій, які відкриті та працюють. У нас більше 30 станцій в розробці. Цієї осені у нас буде ще один цикл фінансування, який, швидше за все, перевищить 100 станцій».

Зараз Каліфорнія має найбільше водневих станцій серед усіх штатів Америки, але це лише початок.

«Щоб поглянути на все це в перспективі з точки зору кількості необхідних станцій, прямо зараз у Каліфорнії у нас є 8000 АЗС», — сказав нам Мелоун. «Але лише близько 1800 з них забезпечують споживачів паливом на 50%. Губернатор щойно сказав, що ми хочемо отримати 200 водневих станцій до 2025 року. Тоді наші члени випустять дорожню карту за кілька тижнів, щоб досягти 1000 станцій до 2030 року».

Вважається, що якщо розташувати водневі станції стратегічно, кілька станцій зможуть ефективно обслуговувати велику спільноту водневих автомобілів.

«1000 станцій і мільйон машин», — сказав Мелоун. «Це велика мета, але це бачення, яке ми маємо. Йдеться не лише про легковий транспорт. Вам також потрібно середнього обов'язку/великовантажний автомобіль категорія, тому що з цими більшими транспортними засобами та такими парками вони також забезпечують об’єм водню. Отже, ви починаєте спостерігати, як витрати на одиницю продукції знижуються».

Створення попиту на велику кількість водню є ключовим фактором економічності, і підтримка надходить з усього світу.

«Коли я вперше починав шість років тому, ми говорили про Каліфорнію, Німеччину, Японію та Південну Корею», — згадує Мелоун. «Минулого року ми додали Китай до списку, тому що вони будуть стимулювати обсяги. Наразі Німеччина та Японія мають більше водневих станцій, ніж ми. Але у нас на дорозі більше машин. Станом на 1 липня ми маємо понад 5000 водневих автомобілів на дорогах Каліфорнії».

Це також про накопичення енергії

Перевага заправки автомобіля воднем полягає в тому, що автовиробники можуть досягти чарівного 300-мильний діапазон між заправкою та заправкою автомобіля на водневих паливних елементах не потрібно більше часу, ніж отримати бензин. Подібно до бензину, енергія для приводу в дію автомобіля зберігається у водні, а не в акумуляторі.

«Цікаво те, що в Каліфорнії ми лідируємо з автомобілями на паливних елементах і воднем інфраструктури, — пояснив Малоун, — і я продовжую жартувати, що Каліфорнія збирається запустити цю модель, але Техас це доведе».

Чи справді автомобілі на водневих паливних елементах продаватимуться в нафтовій країні Техасу?

«Я думаю, що Техас прийде до транспортних засобів на паливних елементах іншим шляхом, тому що в них дуже багато енергії вітру, а це означає, що вони мають надлишок», — зазначив Мелоун. «Я майже впевнений, що в них є надлишок потужностей, і вони не знають, що з ними робити. Але одна з речей, яку ви можете зробити, це розділити воду, щоб отримати водень. У Техасі ви можете зберігати цей водень у підземних соляних печерах. Ми не говоримо про кіловати чи гігавати потужності; ми говоримо про теравати потужності, які можна зберігати. Водень стає акумулятором у багатьох відношеннях».

Коли великі обсяги енергії можна накопичити та отримати доступ у разі потреби, можливі нові застосування.

«Водень може стати балансиром мережі», — сказав Мелоун. Балансири сітки допомагають системам розподілу енергії пристосувати виробництво до попиту. Оскільки паливні елементи швидко зростають і зменшуються майже миттєво, накопичений водень може миттєво відповідати попиту.

«Якщо ви подивитеся на ринок стаціонарних паливних елементів, він був начебто поза увагою, — сказав Мелоун, — але він був дуже активним. Телекомунікаційні компанії використовують паливні елементи як резервні генератори, оскільки резервуари можуть утримувати водень протягом досить тривалого часу. Коли на східному узбережжі стався супершторм Сенді, на східному узбережжі працювало близько 80 резервних генераторів на паливних елементах. Один з них впав, і все. Він вийшов з ладу, тому що був під водою близько чотирьох годин, а потім знову підключився».

Коридор західного узбережжя

Оскільки Каліфорнія розбудовує свою водневу інфраструктуру, наступним кроком стане з’єднання великих міст західного узбережжя доступні водневі станції, щоб дозволити як пасажирським транспортним засобам, так і важким вантажівкам рухатися вгору та вниз узбережжям зручно.

«Вони щойно відкрили свою першу державну водневу станцію в Канаді», — сказав Малоун Digital Trends. “Британська Колумбія профінансував дослідження та попросив групу компаній розглянути можливість використання їх відновлюваної мережі та виробництва відновлюваного водню для експорту в Японію та Каліфорнію. Тоді у вас є Каліфорнія та справді Орегон, Вашингтон, які повинні об’єднатися, тому що ви не можете обійтися одне без іншого».

За останнє десятиліття Каліфорнія, Орегон, Вашингтон і Британська Колумбія взяли на себе зобов’язання і побудували мережу зарядних станцій для електромобілів, відому як West Coast Електрична магістраль. Ця мережа дозволяє на електромобілях подорожувати по всьому західному узбережжю від кордону з Мексикою до Канади. Воднева мережа виглядала б приблизно так само.

Наступні кроки

Станом на сьогодні в Каліфорнії продаються два автомобілі на паливних елементах. І Honda Clarity, і Toyota Mirai користуються успіхом у продажах у регіонах, де існує воднева інфраструктура. У 2017 році у Hyundai був позашляховик Tucson на паливних елементах і планує повернутися з ним Nexo кросовер 2019 року.

“БМВ виходить на ринок», – сказав Мелоун. «Приблизно у 2019 році у вас є Mercedes-Benz з його автомобілем на паливних елементах. Audi виходить на ринок з автомобілем. Мова йшла про серйозну серію. Нещодавно у вас було Honda і GM оголосити про спільну дочірню компанію для виробництва паливних елементів у Мічигані чи Огайо. Якщо ви подивитеся на те оголошення, наскільки я його пам’ятаю, GM також говорив про те, що це силовий агрегат, і залишив за собою право використовувати його не для транспортних цілей».

Одним із запланованих демонстрацій водневої енергії є Олімпійські ігри 2020 року в Токіо.

«Токіо витрачає понад 300 мільйонів доларів на демонстрацію цієї технології», — сказав Малоун. «Ми говоримо про тисячі транспортних засобів і водневих станцій, фінансованих Honda, Toyota і Nissan. У вас також буде 100 автобусів, і вони будуть забезпечувати енергією селище спортсменів за допомогою стаціонарних паливних елементів і водню».

У Мелоуна є кілька порад для людей, які цікавляться технологією, але не проживають у регіонах із планом активної водневої інфраструктури.

«Я збираюся трохи політологізувати», — попередив він. «Для тих, хто хоче бачити автомобілі на паливних елементах у своєму штаті, ви повинні зателефонувати своїм законодавцям і почати з ними говорити. Якщо вони не володіють інформацією, зв’яжіть мене з ними, і я поговорю з цими законодавцями та їхніми співробітниками».

Ймовірно, це буде набагато складніше, ніж просто зателефонувати, але це початок.

Рекомендації редакції

• Вантажівка Hyundai на водневих паливних елементах робить перевезення вантажів екологічними та гламурними
• Водень був паливом завтрашнього дня, тож що сталося?
• Toyota Mirai наступного покоління підтверджено, незважаючи на триваючі проблеми з водневими технологіями
• BMW знову дражнить водневі автомобілі з концепцією X5 на паливних елементах
• Hyundai Nexo — це перший автомобіль на паливних елементах, який пройшов краш-тест IIHS