Vesinikutanklate mõistmine: põhjalik juhend

Vesinikkütusest on saanud vastuvõetav asendus, kuna maailm läheb üle puhtamatele energiaallikatele. See artikkel räägib vesinikutankimisjaamadest, nende ees seisvatest väljakutsetest ja nende tõenäolisest kasutamisest transpordis.

Mis on vesinikutankimisjaam?

Elektriautode kütuseelemendid saavad vesinikkütust spetsiaalsetest kohtadest, mida nimetatakse vesinikutankimisjaamadeks (HRS). Kuigi need on loodud vesiniku käitlemiseks – gaasiks, mis nõuab erilisi ohutusmeetmeid ja spetsiaalseid seadmeid –, on need jaamad esteetiliselt sarnased tavaliste bensiinijaamadega.

Vesinikutankla kolm peamist osa on vesiniku tootmise või tarnimise süsteem, jahutus- ja mahutid ning tankurid. Vesinikku saab rajatisse tarnida torude või toruhaagistega või seda saab toota kohapeal metaani reformimise teel auru või elektrolüüsi abil.

Vesinikutankla põhikomponendid:

Seadmed vesiniku tootmiseks või transportimiseks laevadesse

l surveseadmed vesinikupaakide rõhu suurendamiseks, mis hoiavad äärmiselt kõrge rõhu all vesinikku

Spetsiaalsete kütuseelemendiga elektrisõidukitele mõeldud otsikutega dosaatorid

l ohutusfunktsioonid, näiteks lekete leidmine ja seiskamine hädaolukordades

Mis on vesinikkütuse suurim probleem?

Seadmed vesiniku tootmiseks või transportimiseks anumatesse, mis suruvad kokku üksused, et suurendada äärmiselt kõrge rõhu all oleva vesiniku hoidmiseks mõeldud vesinikupaakide rõhkudSpetsiaalsete FCEV otsikutega ispenserid, millel on ohutusfunktsioonid, näiteks lekke leidmine ja väljalülitamine hädaolukorras.Vesinikkütuse peamised probleemid on tootmiskulud ja energiatõhusus. Tänapäeval kasutatakse suurema osa vesiniku tootmiseks auruga metaani reformimist, mis kasutab maagaasi ja tekitab süsinikdioksiidi heitkoguseid. Kuigi taastuvenergia abil elektrolüüsi teel toodetud „roheline vesinik” on puhtam, on hind siiski palju kõrgem.

Need on veelgi olulisemad väljakutsed: Transport ja ladustamine: Kuna vesinikul on oma mahu kohta väike energiahulk, saab seda tihendada või jahutada ainult kõrge atmosfäärirõhu all, mis põhjustab keerukust ja kulusid.

Rajatiste parendamine: suure hulga tanklate ehitamine maksab palju ressursse.

Energiakadu: Tootmise, redutseerimise ja vahetamise ajal tekkivate energiakadude tõttu on vesinikkütuseelementidel „kaevust ratasteni“ väiksem jõudlus kui akudega elektriautodel.

Vaatamata neile raskustele ergutavad valitsuse toetus ja käimasolevad uuringud tehnoloogilisi arenguid, mis võiksid suurendada vesiniku majanduslikku teostatavust.

Kas vesinikkütus on parem kui elektrikütus?

Akuga elektriautode (BEV) ja vesinikkütuseelementidega autode vahel valimine on keeruline, sest olenevalt kasutusprobleemist pakub iga tehnoloogiatüüp spetsiifilisi eeliseid.

Akudega elektriautod on igapäevaseks transpordiks ja linnades kasutamiseks kasulikumad, samas kui vesinikkütusega autod sobivad hästi rakendusteks, mis nõuavad pikki vahemaid ja kiiret tankimist, näiteks bussid ja veoautod.

Mitu vesinikutanklat on maailmas?

2026. aasta seisuga töötas kogu maailmas üle 1000 vesinikutankimisjaama ja järgnevatel aastatel on plaanis suur kasv. On mitu konkreetset valdkonda, kusvesinikutankimisjaamonümberasustatud:

Üle fisadujaamade järel võtab turu üle Aasia, mis koosneb peamiselt Lõuna-Koreast (üle 100 jaama) ja Jaapanist (üle 160 jaama). Hiinaturgkasvab kiiresti, sest valitsusel on ambitsioonikad eesmärgid.

Ligi 100 jaamaga on Saksamaa Euroopast ees, uhkustades umbes kahesaja jaamaga. Euroopa Liit plaanib 2030. aastaks suurendada jaamade arvu tuhandeteni.

Põhja-Ameerikas, peamiselt Californias, on müügikohti enam kui 80 jaamal, lisaks veel mõned Kanadas ja USA kirdeosas.

Kuna prognooside kohaselt võib 2030. aastaks olla maailmas üle 5000 jaama, on kõik riigid esitanud poliitika, mille eesmärk on soodustada vesinikujaamade ehitamist.

Miks on vesinikkütus parem kui bensiin?

Võrreldes traditsiooniliste nafta baasil valmistatud kütustega on vesinikkütusel palju erinevaid eeliseid:

Null õhusaaste: vesinikul töötavad kütuseelemendid väldivad kahjulikke heitgaase, mis õhutavad õhusaastet ja temperatuuri tõusu, tootes kõrvalmõjuna vaid veeauru.

Rohelise energia nõudlus: Puhta energia tsükli saab luua vesiniku tootmise teel looduslike allikate, näiteks päikesevalguse ja tuuleenergia abil.

Energiajulgeolek: vesiniku tootmine riigis mitmest allikast vähendab sõltuvust välismaisest naftast.

Suurem efektiivsus: Võrreldes bensiinimootoriga sõidukitega on kütuseelementidega sõidukid umbes kaks kuni kolm korda tõhusamad.

Vaikne töö: Kuna vesinikautod töötavad tõhusalt, vähendavad need linnades mürasaastet.

Vesiniku keskkonnasõbralikud eelised muudavad selle atraktiivseks võimaluseks asendada kütust üleminekul puhtamale transpordile, kuid tootmise ja transpordiga seotud probleeme esineb endiselt.

Kui kaua võtab aega vesinikutankimisjaama ehitamine?

Vesinikutankla ehituse ajakava sõltub suuresti paljudest teguritest, näiteks jaama mõõtmetest, tegevuskohast, lubade andmise eeskirjadest ja sellest, kas vesinikku pakutakse või toodetakse kohapeal.

Väiksema koguse jaamade puhul, kus komponendid on monteeritavad ja lihtsustatud konstruktsiooniga, on tüüpilised ajakavad kuus kuni kaksteist kuud.

Suuremate ja keerukamate kohapealsete tootmisrajatistega jaamade puhul võtab see aega 12–24 kuud.

Järgnevalt on toodud olulised tegurid, mis mõjutavad ehitusaega: krundi valik ja planeerimine

Nõutavad kinnitused ja load

Varustuse leidmine ja pakkumine

Ehitamine ja seadistamine

Seadistamine ja ohutushinnangud

Vesinikelektrijaamade kasutuselevõtt on nüüd tõhusam tänu uutele edusammudele mooduljaamade disainides, millel on lühemad projekteerimisajad.

Kui palju elektrit saab 1 kg vesinikust?

Kütuseelementide süsteemi jõudlus sõltub elektrienergia hulgast, mida saab toota ühe kilogrammi vesiniku abil. Igapäevastes rakendustes:

Üks kilogramm vesinikku võib tüüpilist kütuseelemendiga sõidukit toita umbes 60–70 miili läbimiseks.

Ühel kilogrammil vesinikul on peaaegu 33,6 kWh energiat.

Üks kilogramm vesinikku suudaks toota umbes 15–20 kWh elektrit, mis on kasutatav, kui arvestada kütuseelementide töökindlust (tavaliselt 40–60%).

Konteksti lisamiseks, tavaline Ameerika leibkond kasutab päevas ligi kolmkümmend kWh elektrit, mis näitab, et eduka muundamise korral võiks 2 kg vesinikku majapidamise jaoks anda energiat terveks päevaks.

Energia muundamise efektiivsus:

Vesinikkütuseelementidega sõidukite efektiivsus „allikast ratasteni“ on üldiselt 25–35%, samas kui akutoitel elektriautodel on see tavaliselt 70–90%. Selle erinevuse peamised põhjused on energiakadu vesiniku tootmisel, dekompressioonil, transpordil ja kütuseelementide muundamise ajal.