Вот как водородный транспорт может помочь обуздать изменение климата

Каждое утро на транзитной станции в Кливленде , штат Огайо , более дюжины автобусов подъезжают к заправочной станции, а затем отправляются по своим маршрутам в этом городе к югу от Кантона , штат Огайо .

Автобусы, принадлежащие El Dorado National и спроектированные региональным транзитным управлением района Старк, выглядят как любые другие. Однако в совокупности они отражают новейшие технологии, которые могут сыграть ключевую роль в обеспечении более чистого междугороднего транспорта. Вместо водородного топлива четверть автобусов агентства использует дизельное топливо для движения транспортных средств, допущенных к загрязнению. Они не выделяют ничего, кроме безвредного водяного пара.

Водород, самый распространенный элемент во Вселенной, становится одним из способов уменьшить разрушительное воздействие электромобилей в сочетании с 1,2 миллиардами ядерных автомобилей на окружающую среду. Большинство этих транспортных средств работают на топливе и дизельном топливе, которые считаются очень опасными для окружающей среды. Производители коммерческих грузовиков и больших грузовиков начинают применять водородные топливные элементы в качестве метода ускорения разработки. То же самое и с самолетами, поездами и легковыми автомобилями как с производителями.

Забота - самый крупный фактор изменения климата, поэтому водород и сжиженные газы рассматриваются как потенциальный способ контроля выбросов в долгосрочной перспективе.

Безусловно, водород остается далеко не волшебным решением. На данный момент водород, который ежегодно производится во всем мире, в основном для нефтеперерабатывающих заводов и производства удобрений, производится с использованием природного газа или угля. Этот процесс загрязняет воздух, потенциально нагревая планету, а не спасая ее. Действительно, новое исследование, проведенное учеными из Корнельского и Стэнфордского университетов, показало, что большая часть производства водорода выделяет углекислый газ, а это означает, что водородный транспорт еще не может считаться чистой энергией.

Но сторонники водородного транспорта говорят, что производство водорода в долгосрочной перспективе станет экологически безопасным. Они предполагают более широкое использование электричества из энергии ветра и солнца, которые могут отделять водород и кислород в воде. По мере того как такие возобновляемые формы энергии получают все более широкое применение, производство водорода должно стать более чистым и менее дорогостоящим процессом.

В течение трех лет General Motors , Navistar и автотранспортная компания JB Hunt планируют построить заправочные станции и использовать водородные грузовики на нескольких автострадах США. Toyota , Kenworth и порт Лос-Анджелеса начали испытания водородных грузовиков для доставки грузов с судов на склады.

Daimler Trucks AG и другие производители также объявили о партнерстве. Компании надеются коммерциализировать свои исследования, предлагая грузовики с нулевым уровнем выбросов, которые экономят деньги и соответствуют более строгим правилам загрязнения окружающей среды.

В 2018 году в Германии начал курсировать водородный поезд, и их количество будет расти. Airbus , крупнейший в мире производитель авиалайнеров, также рассматривает возможность использования водорода.

«Это почти самое близкое, что я видел, когда мы достигли этого реального поворотного момента», - сказал Шон Литстер , профессор машиностроения в Университете Карнеги-Меллона, который изучает водородные топливные элементы на протяжении почти двух десятилетий.

Водород - это долгосрочное сырье для производства удобрений, стали, нефти, бетона и химикатов. Он также эксплуатирует транспортные средства в течение многих лет: около 35 000 вилочных погрузчиков в Соединенных Штатах , около 4% от общего числа погрузчиков в стране, работают на водороде. Его возможное использование на дорогах для перевозки тяжелых грузов может заменить дизельные источники загрязнения окружающей среды.

Когда водород будет принят для широкого использования, и даже когда он будет реализован. Крейг Скотт , глава Toyota по передовым технологиям в Северной Америке, говорит, что у компании осталось около двух лет до того, как грузовик с водородом будет готов к продаже. Кроме того, очень важно построить множество АЗС по всей стране.

Кирт Конрад , генеральный директор транспортного управления Кантона с 2009 года, говорит, что другие транспортные системы проявили такой большой интерес к технологии, что SARTA возит свои автобусы по стране для демонстраций. Компания Canton , которая закупила свои первые три водородных автобуса в 2016 году, добавила 11 из 45. Также была построена заправочная станция. Две транспортные системы Калифорнии , в Окленде и округе Риверсайд , имеют в своем парке водородные автобусы.

«Мы продемонстрировали, что наши автобусы надежны и экономичны, и в результате мы преодолели барьеры, которые замедлили внедрение технологии», - сказал Конрад.

Испытания в порту Онтарио , штат Калифорния , начались в апреле, когда первый из пяти полуфабрикатов с водородными силовыми агрегатами Toyota начал доставлять грузы на склады в Лос-Анджелесе, примерно в 60 милях от местоположения станции. Частно-государственный проект стоимостью 82,5 миллиона долларов в конечном итоге будет иметь 10 полуфабрикатов.

Он включен в планы президента Джо Байдена по сокращению выбросов углекислого газа к 2030 году. Законопроект Сената, принятый на этой неделе, включает 9 миллиардов долларов на исследования по снижению затрат на производство чистого водорода, а также на региональные центры производства водорода.

Индустрия ближнемагистральных грузоперевозок кажется лучшим вариантом для перехода на водород. Топливные элементы, которые преобразуют газообразный водород в электричество, обеспечивают больший запас хода, чем аккумуляторные электрические грузовики, лучше работают в холодную погоду и могут заряжаться намного быстрее, чем электрические батареи. Сторонники говорят, что короткое время заправки электромобилей дает им преимущество перед долгосрочными электромобилями для использования в такси или грузовиках для доставки.

Это преимущество было важным для лондонской компании Green Tomato Cars , которая использует 60 автомобилей Toyota Mirai с водородными топливными элементами в своем парке из 500 автомобилей с нулевым уровнем выбросов для перевозки корпоративных клиентов. Соучредитель Джонни Голдстоун говорит, что его водители могут проехать на баке более 300 миль и заправиться за три минуты.

Как потратить 40, 50 минут, час, два часа на то, чтобы включить машину в сеть посреди рабочего дня?

На данный момент Green Tomato является одним из крупнейших операторов водородных двигателей на все еще небольшом рынке в Европе, на дорогах которого находится около 2000 автомобильных батарей на топливных элементах, мусоровозы и автофургоны.

Около 7500 автомобилей на водородных топливных элементах находятся на дорогах в Калифорнии , в основном в США. В Калифорнии 45 общественных заправочных станций, еще больше запланировано или строится.

В отличие от автобусов и тяжелых грузовиков, будущее легковых автомобилей в США в основном связано с аккумулятором, а не с водородом. Полностью электрические транспортные средства могут путешествовать дальше, чем требуется среднему человеческому телу от небольшой батареи.

А пока производство водорода способствует, а не сокращает загрязнение. В мире производится около 75 миллионов тонн в год, большая часть из которых связана с выбросами углерода, связанными с паровой конверсией природного газа. Так называемый синий водород, сделанный из природного газа, требует дополнительной ступени. При этом выделяется углекислый газ и отправляется на хранение ниже уровня поверхности для хранения. Исследование Корнелла и Стэнфорда показало, что при производстве голубого водорода выделяется на 20% больше углерода, чем при сжигании природного газа или угля для получения тепла.

Вот почему отраслевые исследователи сосредотачиваются на электролизе, который использует электричество для отделения водорода и кислорода от воды. Водород смешивается с кислородом в топливных элементах автомобиля для выработки энергии. По словам Джо Карнелли , директора по водородным технологиям компании Cummins , производящей электролизеры и энергетические системы на топливных элементах, количество электроэнергии, вырабатываемой ветром и солнечной энергией, увеличивается во всем мире, делая электролиз более чистым и дешевым.

В настоящее время изготовление дизельного двигателя и производство топлива обходится дороже, чем запускать на дорогу грузовик с водородным двигателем. Водород стоит примерно 13 долларов за килограмм в Калифорнии, а 1 килограмм может обеспечить немного больше энергии, чем галлон дизельного топлива. В США дизельное топливо дешевле бензина (расходуется 4,25 доллара за галлон) по сравнению с бензином (около 350 галлонов) в Канаде и Канаде.

Однако эксперты говорят, что диспропорция сократится.

По мере того, как они расширяют технологию производства, водород должен снижаться, говорится в сообщении Карнеги-Меллона.

Хотя дизельный полуавтомат может стоить примерно 150 000 долларов в зависимости от того, как он оборудован, неясно, сколько будут стоить грузовики на топливных элементах. Никола , начинающий производитель драйверов для электрических и водородных топливных элементов, оценил в прошлом году, что он будет получать около 235000 долларов за каждый проданный водородный полуфабрикат.

В конечном итоге чистое электричество можно было бы использовать для производства и хранения водорода на железнодорожной станции, где оно могло бы заправлять локомотивы и полуфабрикаты с нулевыми выбросами.

Cummins ожидает широкого использования водорода в США к 2030 году, подкрепленного более строгими правилами выбросов дизельного топлива и государственными требованиями к автомобилям с нулевым уровнем выбросов. Европа уже поставила амбициозные цели в отношении зеленого водорода, чтобы ускорить его использование.

По словам Карнелли, это просто подстегнет рынок и взорвет его.