Razumevanje vodikovih polnilnih postaj: celovit vodnik

Vodikovo gorivo je postalo sprejemljiva zamenjava, saj svet prehaja na čistejše vire energije. Ta članek govori o vodikovih polnilnicah, izzivih, s katerimi se soočajo, in njihovi verjetni uporabi za prevoz.

Kaj je polnilnica vodika?

Gorivne celice za električne avtomobile lahko prejemajo vodikovo gorivo na posebnih mestih, imenovanih bencinske črpalke za vodik (HRS). Čeprav so zasnovane za ravnanje z vodikom, plinom, ki zahteva posebne varnostne ukrepe in posebno opremo, so te črpalke estetsko podobne običajnim bencinskim črpalkam.

Sistem za proizvodnjo ali dostavo vodika, hladilni in skladiščni rezervoarji ter razpršilniki so trije glavni deli bencinske črpalke za vodik. Vodik se lahko do objekta dostavi po ceveh ali cevnih prikolicah ali pa se proizvede na kraju samem z reformiranjem metana s paro ali elektrolizo.

Ključne komponente vodikove polnilnice:

Oprema za proizvodnjo ali transport vodika do plovil

l stiskalne enote za povečanje tlaka v rezervoarjih za vodik, ki shranjujejo vodik pod izjemno visokim tlakom

l Dozirniki s posebnimi šobami FCEV

l varnostne funkcije, kot sta iskanje puščanja in izklop v nujnih primerih

Kaj je največji problem z vodikovim gorivom?

Oprema za proizvodnjo ali transport vodika do posod, stiskalnih enot za povečanje tlaka v rezervoarjih za vodik, ki shranjujejo vodik pod izjemno visokim tlakom.dRazpršilniki s posebnimi šobami FCEV, varnostne funkcije, kot sta iskanje puščanja in izklop v nujnih primerih.Stroški proizvodnje in energetska učinkovitost sta glavni težavi, s katerima se sooča vodikovo gorivo. Dandanes se za proizvodnjo večine vodika uporablja parni reforming metana, ki uporablja zemeljski plin in proizvaja emisije ogljika. Čeprav je »zeleni vodik«, pridobljen z elektrolizo z obnovljivo energijo, čistejši, so stroški še vedno veliko višji.

To so še pomembnejši izzivi: Transport in skladiščenje: Ker ima vodik glede na svojo prostornino majhno količino energije, ga je mogoče stiskati ali ohlajati le pri visokem atmosferskem tlaku, kar povzroča kompleksnost in stroške.

Izboljšanje objektov: gradnja velikega števila bencinskih črpalk stane veliko sredstev.

Izguba moči: Zaradi izgub energije med proizvodnjo, redukcijo in izmenjavo imajo gorivne celice iz vodika manjšo zmogljivost »od vira do kolesa« kot električni avtomobili, opremljeni z baterijami.

Kljub tem težavam vladna podpora in nenehne raziskave spodbujajo tehnološki razvoj, ki bi lahko povečal ekonomsko izvedljivost vodika.

Je vodikovo gorivo boljše od električnega?

Izbira med baterijskimi električnimi avtomobili (BEV) in avtomobili na vodikove gorivne celice je težka, saj vsaka vrsta tehnologije glede na problem uporabe ponuja specifične prednosti.

Električni avtomobili z baterijami so bolj uporabni za vsakodnevni prevoz in uporabo v mestih, medtem ko se avtomobili na vodikov pogon dobro obnesejo za aplikacije, ki zahtevajo dolge razdalje in hitro polnjenje goriva, kot so avtobusi in tovornjaki.

Koliko vodikovih polnilnih postaj je na svetu?

Leta 2026 je po vsem svetu delovalo več kot 1000 vodikovih polnilnic, v naslednjih letih pa je načrtovana velika rast. Obstaja več specifičnih področij, kjerpolnilnica vodikajepreseljen:

Z več kot fina stotinepostaje, Azija prevzema trg, ki ga sestavljata predvsem Južna Koreja (več kot 100 postaj) in Japonska (več kot 160 postaj). Kitajskatrghitro raste, ker ima vlada ambiciozne cilje.

S skoraj 100 bencinskimi črpalkami je Nemčija pred Evropo, saj se ponaša s približno dvesto bencinskimi črpalkami. Do leta 2030 Evropska unija načrtuje povečanje števila bencinskih črpalk na tisoče.

Več kot 80 bencinskih črpalk ima poslovalnice v Severni Ameriki, predvsem iz Kalifornije, nekaj pa jih je še v Kanadi in severovzhodni regiji Združenih držav.

Ker napovedi kažejo, da bo do leta 2030 po svetu več kot 5000 postaj, so države vsepovsod predstavile politike, namenjene spodbujanju izgradnje vodikovih postaj.

Zakaj je vodikovo gorivo boljše od bencina?

V primerjavi s tradicionalnimi gorivi, pridobljenimi iz nafte, ima vodikovo gorivo številne prednosti:

Ničelno onesnaževanje zraka: gorivne celice na vodikov pogon preprečujejo škodljive emisije iz izpušnih cevi, ki onesnažujejo zrak in povečujejo temperature, saj kot stranski učinek proizvajajo le vodno paro.

Povpraševanje po zeleni energiji: Čist energetski cikel je mogoče ustvariti z ustvarjanjem vodika z uporabo naravnih virov, kot sta sončna svetloba in vetrna energija.

Energetska varnost: nacionalna proizvodnja vodika iz številnih virov zmanjšuje odvisnost od tuje nafte.

Večja učinkovitost: V primerjavi z vozili, ki jih poganjajo motorji na bencin, so vozila na gorivne celice približno dva- do trikrat učinkovitejša.

Tiho delovanje: Ker avtomobili na vodik delujejo učinkovito, zmanjšujejo hrup v mestih.

Zaradi zelenih prednosti vodika je to privlačna možnost za zamenjavo goriva pri prehodu na čistejši promet, vendar se še vedno pojavljajo težave s proizvodnjo in prometom.

Koliko časa traja izgradnja vodikove bencinske črpalke?

Časovnica izgradnje vodikove polnilnice je močno odvisna od številnih dejavnikov, kot so dimenzije postaje, kraj delovanja, pravila za izdajo dovoljenj in ali se vodik dobavlja ali proizvaja na kraju samem.

Za manjše število postaj s montažnimi komponentami in zmanjšanimi zasnovami so tipični roki v šestih in dvanajstih mesecih.

Za večje in bolj zapletene postaje z lastnimi proizvodnimi obrati traja od 12 do 24 mesecev.

Naslednji dejavniki so pomembni dejavniki, ki vplivajo na čas gradnje: izbira lokacije in načrtovanje

Potrebna dovoljenja in odobritve

Iskanje in dobava opreme

Gradnja in postavitev

Postavitev in varnostne ocene

Uvedba vodikovih elektrarn je zdaj učinkovitejša zaradi novih dosežkov v modularnih zasnovah postaj, ki so skrajšali časovne okvire načrtovanja.

Koliko elektrike je iz 1 kg vodika?

Zmogljivost sistema gorivnih celic je odvisna od količine električne energije, ki jo je mogoče proizvesti z enim kilogramom vodika. V vsakodnevnih aplikacijah:

En kilogram vodika lahko poganja tipično vozilo na gorivne celice za približno 60–70 milj.

En kilogram vodika ima skoraj 33,6 kWh energije.

En kilogram vodika bi lahko proizvedel približno 15–20 kWh električne energije, ki je uporabna po upoštevanju zanesljivosti gorivnih celic (običajno 40–60 %).

Za ponazoritev, povprečno ameriško gospodinjstvo porabi skoraj trideset kWh električne energije na dan, kar pomeni, da bi z uspešno pretvorbo 2 kg vodika lahko napajala hišo en dan.

Učinkovitost pretvorbe energije:

Vozila, ki jih poganjajo vodikove gorivne celice, imajo običajno učinkovitost »od vira do kolesa« med 25 in 35 %, medtem ko imajo baterijski električni avtomobili običajno učinkovitost 70–90 %. Glavni vzroki za to razliko so izguba energije pri proizvodnji vodika, dekompresiji, transportu in pretvorbi gorivnih celic.