Ник Букчери, президент подразделения Discrete Automation в Северной и Южной Америке компании Emerson
Стремление к декарбонизации приводит к глубоким изменениям в транспортной отрасли, ставя отрасль на грань монументальной трансформации.
Двухступенчатый регулятор давления серии TESCOM HV-3500 специально разработан для использования на борту промышленных и коммерческих автомобилей, работающих на водородных топливных элементах. HV-3500 позволяет производителям максимизировать топливную экономичность и обеспечивать движение автопарка на большие расстояния. (Изображение предоставлено Эмерсоном)
Решение проблем и предотвращение наиболее экстремальных последствий изменения климата в настоящее время является основной стратегией правительств и отраслей промышленности во всем мире. Принятие законодательства, устанавливающего амбициозные цели по нулевым выбросам углекислого газа, побудило каждый сектор, включая транспорт, искать инновационные методы декарбонизации.
На транспортный сектор в настоящее время приходится 29% общих выбросов парниковых газов в США, что дает значительную возможность сократить выбросы углекислого газа за счет энергоэффективных технологий с низким уровнем выбросов.
Простого ограничения или улавливания выбросов углекислого газа от транспортных средств, работающих на ископаемом топливе, в долгосрочной перспективе будет недостаточно. Конечная цель существенного прогресса отрасли и достижения нулевых показателей ясна: все транспортные средства должны генерировать и передавать энергию без выбросов углекислого газа.
Компании всего спектра транспортных услуг инвестируют в различные безуглеродные энергетические решения, признавая, что не существует универсального подхода к достижению нулевых выбросов. Хотя аккумуляторные электромобили демонстрируют быстрый рост, они сами по себе не могут решить эту проблему; Автомобили с водородным двигателем заполняют пробелы в производительности.
Прогресс в создании безуглеродных транспортных средств
Правительственные постановления в сочетании с установленной технологией с нулевым уровнем выбросов способствуют переходу от ископаемого топлива к безуглеродным источникам энергии на всех этапах. Использование множества технологических направлений, от повышения эффективности двигателей внутреннего сгорания до содействия внедрению аккумуляторных электромобилей посредством стимулов, поддерживает инвестиции в потенциал электромобилей на водородных топливных элементах (FCEV).
Такие решения, как регулятор давления вентиляции серии TESCOM 26-2000, разработаны для обеспечения безопасного, надежного и точного управления технологическими процессами в водородной промышленности. (Изображение предоставлено Эмерсоном)
За последние 15-20 лет наблюдается быстрый рост продаж аккумуляторных электромобилей. Несмотря на повышение эффективности хранения аккумуляторов и энергопотребления, они остаются наиболее подходящими для поездок на короткие расстояния. Ограничение пробега между подзарядками делает их непригодными для поездок на дальние расстояния, типичных для коммерческих грузоперевозок. Грузовик для дальних перевозок с аккумуляторным питанием может столкнуться с проблемами либо при перевозке одного и того же груза, либо при необходимости более частых остановок для подзарядки из-за веса сверхмощного аккумулятора.
Использование существующей инфраструктуры
Существующая промышленная и технологическая инфраструктура может облегчить переход к декарбонизации. Адаптация существующей технологии двигателей внутреннего сгорания для сжигания водорода представляет собой альтернативу для конкретных применений, например, для тяжелого машиностроения, требующего высоких выходных мощностей.
Несмотря на такие недостатки, как выбросы, сжигание водорода может быть жизнеспособной альтернативой технологии водородных топливных элементов в конкретных приложениях. Хотя сжигание водорода не приводит к выбросам углекислого газа (CO2), оно приводит к выбросам закиси азота (NOx) при сгорании водорода с газообразным азотом (N2). Однако КПД водородных топливных элементов обычно превышает 50%, а при сжигании водорода КПД составляет 25-30%.
Критические факторы декарбонизации
Вес играет решающую роль при сравнении водородных топливных элементов с аккумуляторными батареями, особенно для грузовых перевозок на дальние расстояния. Для эквивалентного хранения энергии водородные топливные элементы легче аккумуляторов, что позволяет грузовикам, оснащенным водородными топливными элементами, перевозить тот же тоннаж, что и дизельные грузовики. Водородные баки заправляются гораздо быстрее, чем аккумуляторы грузовиков, что позволяет максимально увеличить время в пути на дальних маршрутах.
Разнообразие опций
Водородная промышленность, поддерживаемая правительственными инициативами и глобальными проектами, готова к быстрому расширению.
Коммерческий транспорт
Водородная технология в грузовых автомобилях для дальних перевозок открывает значительные возможности для декарбонизации ключевого сегмента транспорта. Грузовики с водородным двигателем предлагают более короткое время заправки и большие расстояния между остановками по сравнению с грузовиками с аккумуляторными батареями. Например, базирующийся в Швейцарии парк грузовиков с водородным двигателем проехал более 3 миллионов миль с 2020 года. Крупнейшие компании по производству потребительских товаров также тестируют полуприцепы с водородным двигателем для замены своего дизельного парка.
Общественный транспорт
Все больше возможностей применения водородных топливных элементов изучается в общественном транспорте, примером чего является получение городом Нью-Йорком гранта на строительство первых двух автобусов на топливных элементах и поддержку заправочных станций. Ожидается, что эти автобусы начнут перевозить пассажиров к концу 2024 года.
Поезда
Интеграция электрогенераторов на водородных топливных элементах в пассажирские поезда может заменить дизель-электрические локомотивы. Эти поезда будут перевозить достаточное количество водорода для путешествий на дальние расстояния, что позволит разместить инфраструктуру заправки водородом и облегчить переход на технологию водородных топливных элементов.
«Hydrarail», использующий бортовое водородное топливо, уже представлен. В Германии пассажирский поезд, работающий на водородных топливных элементах, в 2018 году проехал 1175 километров без дозаправки водородного бака.
Выбор более экологичного курса
Опираясь исключительно на одну технологию, мы рискуем замедлить переход к транспортному будущему с нулевым уровнем выбросов. Как технологии экологически чистых водородных топливных элементов, так и аккумуляторных электромобилей обещают существенно сократить выбросы парниковых газов в этом секторе. Вместо сценария «или-или» будущее лежит за внедрением обеих технологий, учитывая их уникальные преимущества, которые подходят различным сегментам транспорта.
Хотя зеленый водород не так широко развит, как технология аккумуляторных батарей, он демонстрирует потенциал в решении ключевых транспортных потребностей. Благодаря стратегическим инвестициям по всей цепочке создания стоимости водородная отрасль может эффективно модернизировать свои технологии и инфраструктуру, приближая нас к безуглеродному будущему, к которому мы стремимся.