امرسون: هموار کردن راه برای آینده ای امیدوارکننده در حمل و نقل پایدار

توسط Nick Buccheri، رئیس، آمریکا، اتوماسیون گسسته در امرسون

پیگیری کربن زدایی، تغییرات عمیقی را در حمل و نقل هدایت می کند و صنعت را در آستانه تحول عظیم قرار می دهد.

رگولاتور کاهش فشار دو مرحله ای سری HV-3500 TESCOM به طور ویژه برای استفاده در خودروهای پیل سوختی هیدروژنی صنعتی و تجاری طراحی شده است. HV-3500 به سازندگان این امکان را می دهد که بهره وری سوخت را به حداکثر برسانند و ناوگان را برای مسافت های طولانی تر در جاده ها نگه دارند. (تصویر با حسن نیت از امرسون)

پرداختن و جلوگیری از شدیدترین تأثیرات تغییرات آب و هوایی اکنون یک استراتژی کانونی برای دولت ها و صنایع در سراسر جهان است. معرفی قوانینی که اهداف بلندپروازانه انتشار کربن صفر خالص را در بر می گیرد، هر بخش از جمله حمل و نقل را به دنبال روش های نوآورانه کربن زدایی برانگیخته است.

بخش حمل و نقل در حال حاضر به 29 درصد از کل انتشار گازهای گلخانه ای ایالات متحده کمک می کند و فرصت قابل توجهی برای محدود کردن ردپای کربن آن از طریق فناوری کم مصرف و کم آلاینده است.

صرفاً محدود کردن یا جذب انتشار کربن از وسایل نقلیه با سوخت فسیلی در دراز مدت کافی نخواهد بود. هدف نهایی برای پیشرفت قابل توجه صنعت و دستیابی به اهداف خالص صفر روشن است: همه وسایل نقلیه باید انرژی را بدون انتشار کربن تولید و انتقال دهند.

شرکت‌ها در سراسر طیف حمل‌ونقل در حال سرمایه‌گذاری در راه‌حل‌های مختلف انرژی بدون کربن هستند و اذعان دارند که هیچ رویکرد یکسانی برای دستیابی به انتشار خالص صفر وجود ندارد. در حالی که وسایل نقلیه الکتریکی با باتری رشد سریعی را نشان می دهند، آنها به تنهایی نمی توانند این چالش را برطرف کنند. خودروهای هیدروژنی شکاف عملکرد را پر می کنند.

پیشرفت در خودروهای بدون کربن

مقررات دولتی، همراه با فناوری تثبیت‌شده صفر خالص، تغییر را از سوخت‌های فسیلی به منابع انرژی بدون کربن در مراحل مختلف هدایت می‌کند. استقبال از راه‌های فناوری متعدد، از افزایش کارایی موتور احتراق داخلی گرفته تا ارتقای پذیرش خودروهای الکتریکی با باتری از طریق مشوق‌ها، از سرمایه‌گذاری در پتانسیل خودروهای الکتریکی سلول سوختی هیدروژنی (FCEVs) حمایت می‌کند.

راه حل هایی مانند تنظیم کننده فشار تهویه سری TESCOM 26-2000 برای ارائه یک کنترل فرآیند ایمن، قابل اعتماد و دقیق در صنعت هیدروژن طراحی شده اند. (تصویر با حسن نیت از امرسون)

خودروهای برقی باطری طی 15 تا 20 سال گذشته رشد سریعی داشته اند. علیرغم افزایش راندمان ذخیره سازی باتری و مصرف انرژی، آنها همچنان برای مسافت های کوتاه مناسب هستند. محدودیت آنها در مسافت پیموده شده بین شارژ مجدد آنها را برای سفرهای طولانی مدت معمولی در حمل و نقل تجاری نامناسب می کند. یک کامیون طولانی مدت که با باتری کار می کند ممکن است در حمل بار یکسان یا نیاز به توقف شارژ مجدد به دلیل وزن باتری سنگین با چالش هایی روبرو شود.

استفاده از زیرساخت های موجود

زیرساخت های صنعتی و فناوری موجود می تواند گذار به سمت کربن زدایی را تسهیل کند. تطبیق فناوری موتور احتراق داخلی موجود برای احتراق هیدروژن، جایگزینی برای کاربردهای خاص، مانند ماشین آلات سنگینی که به انفجارهای خروجی با توان بالا نیاز دارند، ارائه می دهد.

با وجود اشکالاتی مانند انتشار گازهای گلخانه ای، احتراق هیدروژن می تواند جایگزین مناسبی برای فناوری پیل سوختی هیدروژنی در کاربردهای خاص باشد. اگرچه احتراق هیدروژن انتشار دی اکسید کربن (CO2) تولید نمی کند، اما وقتی هیدروژن با گاز نیتروژن (N2) می سوزد، انتشار اکسید نیتروژن (NOx) ایجاد می کند. با این حال، بازده پیل سوختی هیدروژن معمولاً بیش از 50٪ است، در حالی که احتراق هیدروژن بازدهی 25-30٪ را به همراه دارد.

عوامل حیاتی در کربن زدایی

وزن هنگام مقایسه سلول های سوختی هیدروژنی با ذخیره سازی باتری، به ویژه برای حمل و نقل بار در مسافت های طولانی، نقش اساسی ایفا می کند. برای ذخیره انرژی معادل، پیل‌های سوختی هیدروژنی سبک‌تر از باتری‌ها هستند و کامیون‌های مجهز به سلول سوختی هیدروژنی را قادر می‌سازند تا ظرفیتی مشابه کامیون‌های دیزلی را حمل کنند. مخازن هیدروژن بسیار سریعتر از شارژ مجدد باتری کامیون ها سوخت می گیرند و زمان رانندگی را برای مسیرهای طولانی به حداکثر می رساند.

تنوع گزینه ها

با حمایت ابتکارات دولتی و پروژه های جهانی، صنعت هیدروژن برای گسترش سریع آماده شده است.

وسایل نقلیه تجاری

فن‌آوری هیدروژن در کامیون‌های حمل‌ونقل در مسافت‌های طولانی فرصت قابل توجهی برای کربن‌زدایی بخش اصلی حمل‌ونقل ارائه می‌کند. کامیون‌های هیدروژنی زمان سوخت‌گیری کوتاه‌تر و مسافت طولانی‌تر بین توقف‌ها را در مقایسه با کامیون‌های برقی با باتری ارائه می‌کنند. به عنوان مثال، ناوگان کامیون های هیدروژنی مستقر در سوئیس از سال 2020 بیش از 3 میلیون مایل را طی کرده است. شرکت های بزرگ کالاهای مصرفی نیز در حال آزمایش کامیون های نیمه هیدروژنی برای جایگزینی ناوگان دیزلی خود هستند.

حمل و نقل عمومی

کاربردهای بیشتری برای پیل سوختی هیدروژنی در حمل و نقل عمومی در حال بررسی است، نمونه ای از آن در شهر نیویورک که کمک هزینه ای برای دو اتوبوس اولیه پیل سوختی خود دریافت کرده و از ایستگاه های سوخت رسانی پشتیبانی می کند. پیش بینی می شود این اتوبوس ها تا پایان سال 2024 مسافران را جابه جا کنند.

قطارها

ادغام ژنراتورهای الکتریکی پیل سوختی هیدروژنی در قطارهای مسافربری می تواند جایگزین لوکوموتیوهای دیزلی-الکتریکی شود. این قطارها هیدروژن کافی را برای سفرهای طولانی حمل می‌کنند و فاصله زیرساخت‌های سوخت‌گیری هیدروژن را امکان‌پذیر می‌کنند و انتقال به فناوری سلول سوختی هیدروژنی را تسهیل می‌کنند.

"Hydrarail" با استفاده از سوخت هیدروژنی روی برد، قبلاً معرفی شده است. در آلمان، قطار مسافربری با پیل سوختی هیدروژنی در سال 2018 1175 کیلومتر را بدون سوخت گیری با مخزن هیدروژن خود طی کرد.

ترسیم یک دوره سبزتر

اتکای صرف به یک فناوری خطر انتقال به آینده ای با انتشار صفر را برای حمل و نقل کاهش می دهد. هر دو فن‌آوری خودروهای پیل سوختی هیدروژنی سبز و باتری‌های الکتریکی نویدبخش کاهش چشمگیر انتشار گازهای گلخانه‌ای این بخش هستند. به جای سناریوی "یا/یا"، آینده در اتخاذ هر دو فناوری نهفته است، با توجه به مزایای منحصر به فرد آنها که مناسب بخش های مختلف حمل و نقل است.

اگرچه به اندازه فناوری باتری-الکتریکی توسعه نیافته است، هیدروژن سبز پتانسیل را در رفع نیازهای کلیدی حمل و نقل نشان می دهد. با سرمایه‌گذاری‌های استراتژیک در کل زنجیره ارزش، صنعت هیدروژن می‌تواند فناوری‌ها و زیرساخت‌های خود را به‌طور موثر ارتقا دهد و ما را به آینده‌ای بدون کربن که برای آن تلاش می‌کنیم نزدیک‌تر کند.