Κυψέλες υδρογόνου για την κινητικότητα του αύριο
Bosch

Κυψέλες υδρογόνου για την κινητικότητα του αύριο

H Bosch παρουσιάζει επτά λόγους για τους οποίους οι κυψέλες καυσίµου και το υδρογόνο είναι κρίσιµα δοµικά στοιχεία της αυριανής κινητικότητας.

Η ηλεκτροκίνηση αυξάνει με όλο και μεγαλύτερη ταχύτητα, καθώς αποτελεί σημαντικό παράγοντα για την μείωση των εκπομπών CO2 στην ατμόσφαιρα. Πόσο βιώσιμο είναι, όμως, το μοντέλο αυτό για βαρέα οχήματα που χρειάζεται να διανύσουν μεγάλες αποστάσεις, χρησιμοποιώντας μόνο την ηλεκτρική ενέργεια; Λόγω του βάρους της μπαταρίας, των μεγάλων χρόνων φόρτισης και του περιορισμένου εύρους της σημερινής τεχνολογίας, οι ηλεκτρικοί κινητήρες δεν αποτελούν την πρώτη επιλογή για τα συγκεκριμένα οχήματα.

Γι’ αυτό, η Bosch αναπτύσσει ένα σύστημα κίνησης κυψελών καυσίμου υδρογόνου, με έμφαση στα φορτηγά, το οποίο σχεδιάζει να βγάλει στην παραγωγή το 2022-2023. Με το συγκεκριμένο σύστημα κινητήρα κυψελών καυσίμου, η εταιρεία εκτιμά πως ακόμη και φορτηγά 40 τόνων θα μπορούν να διανύσουν πάνω από 1.000 χλμ. σε ηλεκτρική λειτουργία. Το νέο αυτό σύστημα μετάδοσης κίνησης αναμένεται να καθιερωθεί σταδιακά και στα επιβατικά οχήματα.

H Bosch αναπτύσσει ένα σύστηµα κίνησης κυψελών καυσίµου υδρογόνου, µε έµφαση στα φορτηγά, το οποίο σχεδιάζει να βγάλει στην παραγωγή το 2022-2023.

Ποια είναι όµως τα οφέλη των κινητήρων µε κυψέλες καυσίµου και του υδρογόνου;

01. Κλιµατική ουδετερότητα

Σε μία κυψέλη καυσίμου, το υδρογόνο (H2) αντιδρά με το οξυγόνο (O2) της ατμόσφαιρας, παράγοντας ηλεκτρική ενέργεια, που χρησιμοποιείται για την κίνηση του οχήματος. Τα άλλα προϊόντα της αντίδρασης είναι η θερμότητα και το νερό (H2O). Παράλληλα, η παραγωγή του υδρογόνου (H2) γίνεται με τη μέθοδο της ηλεκτρόλυσης, όπου το νερό διαχωρίζεται σε υδρογόνο και οξυγόνο με τη βοήθεια ηλεκτρικής ενέργειας.


Η παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιµες πηγές καθιστά το σύστηµα κινητήρα κυψελών καυσίµου κλιµατικά ουδέτερο.

Το μόνο που χρειάζονται τα οχήματα με κυψέλες καυσίμου, εκτός από τη δεξαμενή υδρογόνου, είναι μία πολύ μικρότερη μπαταρία για αποθήκευση που λειτουργεί σαν ενδιάμεσος ρυθμιστής (buffer). Αυτό μειώνει σημαντικά το αποτύπωμα άνθρακα στην παραγωγή.

02. Πιθανές εφαρµογές

Το υδρογόνο έχει υψηλή ενεργειακή πυκνότητα. Ένα κιλό υδρογόνου περιέχει όση ενέργεια προσφέρουν 3,3 λίτρα ντίζελ. Ένα επιβατικό αυτοκίνητο χρειάζεται μόνο 1 κιλό για να διανύσει 100 χιλιόμετρα, ενώ ένα φορτηγό 40 τόνων χρειάζεται 7 κιλά. Επιπλέον, απαιτούνται μόνο λίγα λεπτά για να γεμίσει με υδρογόνο ένα άδειο ρεζερβουάρ, όπως συμβαίνει με το ντίζελ ή τη βενζίνη. Στο έργο H2Haul, που χρηματοδοτείται από την ΕΕ, η Bosch συνεργάζεται επί του παρόντος με άλλες εταιρείες προκειμένου να κατασκευάσει και να θέσει σε κυκλοφορία έναν μικρό στόλο φορτηγών με κινητήρες κυψελών καυσίμου. Παράλληλα με τις εφαρμογές στην κινητικότητα, η Bosch αναπτύσσει και μία τεχνολογία κυψελών καυσίμου στερεού οξειδίου (SOFC) για σταθερές εφαρμογές – από σταθμούς παραγωγής ενέργειας στις πόλεις, μέχρι σταθμούς φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων και κέντρα δεδομένων.

03. Αποδοτικότητα

Τα οχήματα κυψελών καυσίμου έχουν περίπου κατά ένα τέταρτο υψηλότερη απόδοση σε σχέση με τα οχήματα που διαθέτουν κινητήρες εσωτερικής καύσης. Ανακτούν ενέργεια από το φρενάρισμα, την οποία αποθηκεύουν απευθείας και τη χρησιμοποιούν για κίνηση, αυξάνοντας περαιτέρω την απόδοσή τους.

Ένα ακόμα σημαντικό στοιχείο είναι πως η παραγωγή και η ζήτηση ενέργειας δεν συμπίπτουν πάντα χρονικά και χωρικά – χαρακτηριστικό παράδειγμα η ηλεκτρική ενέργεια από αιολικά και ηλιακά εργοστάσια που παραμένει συχνά αχρησιμοποίητη, καθώς δεν μπορεί να βρει καταναλωτή, ούτε να αποθηκευτεί. Το υδρογόνο μπορεί και εδώ να δώσει τη λύση.


Το πλεόνασµα ηλεκτρικής ενέργειας µπορεί να χρησιµοποιηθεί για την παραγωγή υδρογόνου µε αποκεντρωµένο τρόπο, έτοιµο για ευέλικτη αποθήκευση και µεταφορά.

04. Κόστη

Το κόστος του πράσινου υδρογόνου θα μειωθεί σημαντικά, εφόσον επεκταθεί η παραγωγή του και μειωθεί παράλληλα η τιμή της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από τις ανανεώσιμες πηγές. Το Συμβούλιο Υδρογόνου, μία ένωση που αριθμεί ως μέλη περισσότερες από 90 διεθνείς εταιρείες, αναμένει ότι μέσα στα επόμενα δέκα χρόνια το κόστος για πολλές εφαρμογές υδρογόνου θα μειωθεί κατά το ήμισυ, καθιστώντας το ανταγωνιστικό και με άλλες τεχνολογίες. Η Bosch συνεργάζεται επί του παρόντος με την start-up εταιρία Powercell για την ανάπτυξη μίας στοιβάδας κυψέλης καυσίμου. Στόχος της είναι η κατασκευή μίας λύσης υψηλής απόδοσης με χαμηλό κόστος.

05. Υποδοµές

Το σημερινό δίκτυο σταθμών ανεφοδιασμού υδρογόνου δεν είναι επαρκές. Ωστόσο, υπάρχουν αυτή τη στιγμή 180 σταθμοί ανεφοδιασμού υδρογόνου στην Ευρώπη που μπορούν να καλύψουν ορισμένες σημαντικές διαδρομές μεταφοράς. Εταιρείες σε πολλές χώρες συνεργάζονται για την επέκταση του δικτύου και συχνά υποστηρίζονται από κρατικές επιδοτήσεις. Στη Γερμανία, οι πολιτικοί έχουν αναγνωρίσει τον σημαντικό ρόλο του υδρογόνου στην ανάπτυξη της οικονομίας και την απεξάρτηση από τον άνθρακα και το έχουν ενσωματώσει στην Εθνική Στρατηγική Υδρογόνου. Για παράδειγμα, η κοινοπραξία H2 Mobility θα κατασκευάσει περίπου 100 πρατήρια στη Γερμανία έως τα τέλη του 2020, ενώ το έργο H2Haul λειτουργεί όχι μόνο σε φορτηγά, αλλά και στους σταθμούς ανεφοδιασμού που απαιτούνται για τις προγραμματισμένες διαδρομές του. Η Ιαπωνία, η Κίνα και η Νότια Κορέα διαθέτουν επίσης ολοκληρωμένα προγράμματα υποστήριξης.

06. Ασφάλεια

Η χρήση του αερίου υδρογόνου σε οχήματα είναι ασφαλής και δεν είναι πιο επικίνδυνη από άλλα καύσιμα ή τις μπαταρίες αυτοκινήτων. Οι δεξαμενές υδρογόνου δεν ενέχουν αυξημένο κίνδυνο έκρηξης. Το H2 καίγεται σε συνδυασμό με οξυγόνο και ένα μείγμα των δύο πέρα από μία συγκεκριμένη αναλογία είναι εκρηκτικό. Ωστόσο, το υδρογόνο είναι περίπου 14 φορές ελαφρύτερο από τον αέρα και συνεπώς εξαιρετικά πτητικό. Για παράδειγμα, οποιοδήποτε H2 διαφεύγει από τη δεξαμενή του οχήματος θα εξατμιστεί γρηγορότερα, πριν κάνει αντίδραση με το οξυγόνο του περιβάλλοντος. Σε μία δοκιμή πυρκαγιάς που πραγματοποιήθηκε σε αυτοκίνητο με κυψέλες καυσίμου από Αμερικανούς ερευνητές το 2003, υπήρξε φλόγα, αλλά έσβησε γρήγορα με το όχημα να παραμένει σε μεγάλο βαθμό άθικτο.

07. Χρόνος

Η παραγωγή υδρογόνου είναι μία αποδεδειγμένη και τεχνολογικά απλή διαδικασία. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να αυξηθεί γρήγορα για να καλύψει ενδεχομένως υψηλότερη ζήτηση. Επιπλέον, οι κυψέλες καυσίμου έχουν πλέον φτάσει στην απαραίτητη τεχνολογική ωριμότητα για την εμπορευματοποίησή τους και την ευρεία χρήση τους. Σύμφωνα με το Συμβούλιο Υδρογόνου, το υδρογόνο μπορεί να γίνει ανταγωνιστικό τα επόμενα δέκα χρόνια, με την προϋπόθεση ότι υπάρχουν επαρκείς επενδύσεις και πολιτική βούληση.

ΠΗΓΗ: BOSCH

ΔΕΙΤΕ ΑΚΟΜΑ
Εγγραφείτε στο newsletter

Για να λαμβάνετε τα τελευταία νέα, ενημερώσεις και ειδικές προσφορές απευθείας στο email σας.