Αυτοκίνητα υδρογόνου: θα υπερισχύσουν τελικά έναντι των ηλεκτροκίνητων; | Τι λένε οι νόμοι της επιστήμης

Το υδρογόνο εδώ και πολύ καιρό θεωρείται το μέλλον των επιβατικών αυτοκινήτων. Το ηλεκτρικό όχημα κυψελών καυσίμου υδρογόνου (FCEV), το οποίο τρέχει απλώς με υδρογόνο υπό πίεση από ένα σταθμό καυσίμου, παράγει μηδενικές εκπομπές άνθρακα από τα καυσαέριά του. Μπορεί να γεμίσει τόσο γρήγορα όσο ένα αντίστοιχο αυτοκίνητο που κινείται με ορυκτά καύσιμα και προσφέρει παρόμοια αυτονομία με τη βενζίνη. Έχει πολύ μεγάλη υποστήριξη, με την Toyota για παράδειγμα να λανσάρει τη δεύτερη γενιά Mirai στο τέλος του 2020.

Η Καναδική Ένωση Υδρογόνου και Κυψελών Καυσίμου συνέταξε πρόσφατα μια έκθεση που αφορούσε τα οχήματα υδρογόνου. Μεταξύ άλλων σημείων, είπε ότι το αποτύπωμα άνθρακα είναι της τάξης μεγέθους καλύτερο από τα ηλεκτρικά οχήματα: 2,7 g διοξειδίου του άνθρακα ανά χιλιόμετρο σε σύγκριση με 20,9 g.

Παρόλα αυτά, πιστεύω ότι τα στοιχεία καυσίμου υδρογόνου είναι μια λανθασμένη ιδέα. Πιστεύω ότι το υδρογόνο θα διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στην επίτευξη καθαρών μηδενικών εκπομπών άνθρακα αντικαθιστώντας το φυσικό αέριο στη βιομηχανική και οικιακή θέρμανση. Αλλά δυσκολεύομαι να δω πώς το υδρογόνο μπορεί να ανταγωνιστεί τα ηλεκτρικά οχήματα και αυτή η άποψη ενισχύθηκε από δύο πρόσφατες δηλώσεις.

Μια έκθεση του BloombergNEF κατέληξε: «Το μεγαλύτερο μέρος της αγοράς αυτοκινήτων, λεωφορείων και ελαφρών φορτηγών φαίνεται ότι θα υιοθετήσει (ηλεκτρική τεχνολογία μπαταρίας), οι οποίες είναι μια φθηνότερη λύση από τις κυψέλες καυσίμου».

Εν τω μεταξύ, η Volkswagen έκανε μια δήλωση που συγκρίνει την ενεργειακή απόδοση των τεχνολογιών. «Το συμπέρασμα είναι σαφές» είπε η εταιρεία. «Στην περίπτωση του επιβατικού αυτοκινήτου, όλα μιλούν υπέρ της μπαταρίας και σχεδόν τίποτα δεν μιλά υπέρ του υδρογόνου».

Πρόβλημα απόδοσης υδρογόνου

Ο λόγος για τον οποίο το υδρογόνο είναι ανεπαρκές είναι επειδή η ενέργεια πρέπει να μετακινηθεί από καλώδιο σε αέριο και τέλος ξανά σε καλώδιο για να τροφοδοτήσει ένα αυτοκίνητο. Αυτό μερικές φορές ονομάζεται ενεργειακή μετάβαση φορέα.

Ας πάρουμε 100 watt ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από ανανεώσιμες πηγές, όπως μια ανεμογεννήτρια. Για να τροφοδοτήσει ένα FCEV, αυτή η ενέργεια πρέπει να μετατραπεί σε υδρογόνο, πιθανώς περνώντας το μέσω του νερού (η διαδικασία της ηλεκτρόλυσης). Αυτό είναι περίπου 75% ενεργειακά αποδοτικό, έτσι περίπου το ένα τέταρτο της ηλεκτρικής ενέργειας χάνεται αυτόματα.

Το παραγόμενο υδρογόνο πρέπει να συμπιεστεί, να ψυχθεί και να μεταφερθεί στο σταθμό υδρογόνου, μια διαδικασία που είναι περίπου 90% αποτελεσματική. Μόλις μέσα στο όχημα, το υδρογόνο χρειάζεται μετατροπή σε ηλεκτρική ενέργεια, η οποία είναι 60% αποτελεσματική. Τέλος, η ηλεκτρική ενέργεια που χρησιμοποιείται στον κινητήρα για την κίνηση του οχήματος είναι περίπου 95% αποδοτική. Συνολικά, χρησιμοποιείται μόνο το 38% της αρχικής ηλεκτρικής ενέργειας (38 Watt στα 100).

Με τα ηλεκτρικά οχήματα, η ενέργεια λειτουργεί με καλώδια από την πηγή έως το αυτοκίνητο. Τα ίδια 100 watt ισχύος από την ίδια τουρμπίνα χάνουν περίπου 5% της απόδοσης σε αυτό το ταξίδι μέσω του δικτύου (στην περίπτωση του υδρογόνου, υποθέτω ότι η μετατροπή πραγματοποιείται επιτόπου στο αιολικό πάρκο).

Επιπλέον χάνεται ένα 10% της ενέργειας από τη φόρτιση και την αποφόρτιση της μπαταρίας ιόντων λιθίου, καθώς και ακόμα 5% από τη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας για να κινηθεί το όχημα. Οπότε η συνολική ενέργεια που χρησιμοποιείται από τα αρχικά 100 watt, είναι περίπου 80 watt.

Με άλλα λόγια, η κυψέλη καυσίμου υδρογόνου απαιτεί διπλάσια ποσότητα ενέργειας. Όπως έχει δηλώσει και η BMW: «Η συνολική απόδοση στην ενεργειακή αλυσίδα ισχύος-προς-όχημα είναι συνεπώς μόνο το ήμισυ του επιπέδου ενός ηλεκτρικού οχήματος».

Αυτοκίνητα υδρογόνου: θα υπερισχύσουν τελικά έναντι των ηλεκτροκίνητων; | Τι λένε οι νόμοι της επιστήμης

Παγκόσμιες πωλήσεις

Υπάρχουν περίπου 5 εκατομμύρια ηλεκτρικά οχήματα στους δρόμους και οι πωλήσεις έχουν αυξηθεί έντονα. Αυτό βέβαια, είναι στην καλύτερη περίπτωση περίπου μόνο το 0,5% του παγκόσμιου συνόλου, αν και εξακολουθούν τα ηλεκτρικά να βρίσκονται σε άλλο επίπεδο σε σχέση με το υδρογόνο, το οποίο είχε επιτύχει περίπου 7.500 πωλήσεις αυτοκινήτων παγκοσμίως μέχρι το τέλος του 2019.

Το υδρογόνο εξακολουθεί να έχει πολύ λίγους σταθμούς ανεφοδιασμού και η κατασκευή τους δεν πρόκειται να αποτελέσει προτεραιότητα κατά τη διάρκεια της πανδημίας του κορονοϊού. Μακροπρόθεσμα όμως, το κοινό που υποστηρίζει το υδρογόνο, υποστηρίζει ότι τα οφέλη έναντι των ηλεκτρικών οχημάτων είναι περισσότερα όπως: οι οδηγοί μπορούν να ανεφοδιάζουν πολύ πιο γρήγορα και να έχουν μεγαλύτερη αυτονομία ανά γέμισμα. Πολλοί άνθρωποι, όπως κι εγώ, παραμένουν απρόθυμοι να αγοράσουν ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο για τους προηγούμενους λόγους.

Η Κίνα, με πωλήσεις ηλεκτρικών οχημάτων άνω του ενός εκατομμυρίου το χρόνο, δείχνει πώς μπορούν να αντιμετωπιστούν αυτά τα ζητήματα. Η υποδομές κατασκευάζονται για να μπορούν οι ιδιοκτήτες να οδηγούν γρήγορα μέχρι τους αντίστοιχους σταθμούς και να ανταλλάσσουν μπαταρίες. Η NIO, αυτοκινητοβιομηχανία με έδρα τη Σαγκάη, υποστηρίζει ότι μπορεί να επιτύχει χρόνο ανταλλαγής μπαταριών σε τρία λεπτά.

Η Κίνα σχεδιάζει να κατασκευάσει μεγάλο αριθμό από αυτά. Η BJEV, θυγατρική εταιρεία ηλεκτρικών αυτοκινήτων BAIC, επενδύει 1,3 δισεκατομμύρια ευρώ για την κατασκευή 3.000 σταθμών φόρτισης μπαταρίας σε ολόκληρη τη χώρα τα επόμενα δύο χρόνια.

Αυτή είναι μια λύση στο «πρόβλημα» των μελλοντικών ιδιοκτητών ηλεκτρικών αυτοκινήτων και δίνει επίσης λύσεις για το υψηλό κόστος απόκτησής τους. Οι μπαταρίες αντιπροσωπεύουν περίπου το 25% της μέσης τιμής πώλησης ηλεκτρικών οχημάτων, το οποίο εξακολουθεί να είναι κατά κάποιο τρόπο υψηλότερο από τα αντίστοιχα βενζίνης ή ντίζελ.

Χρησιμοποιώντας την λύση της ανταλλαγής, η μπαταρία θα μπορούσε να ενοικιαστεί, με μέρος του κόστους της ανταλλαγής να είναι μια χρέωση για ενοικίαση. Αυτό θα μείωνε το κόστος αγοράς και θα ενθάρρυνε την επένδυση από το δημόσιο. Οι μπαταρίες ανταλλαγής θα μπορούσαν επίσης να φορτιστούν χρησιμοποιώντας πλεόνασμα ανανεώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας – ένα τεράστιο θετικό για το περιβάλλον.

Βεβαίως, αυτή η ιδέα θα απαιτούσε ένα βαθμό τυποποίησης στην τεχνολογία της μπαταρίας που μπορεί να μην αρέσει στους Ευρωπαίους κατασκευαστές αυτοκινήτων. Το γεγονός ότι η τεχνολογία μπαταρίας θα μπορούσε σύντομα να καταστήσει δυνατή την τροφοδοσία αυτοκινήτων για ένα εκατομμύριο μίλια μπορεί να κάνει το επιχειρηματικό μοντέλο πιο ελκυστικό.

Μπορεί να μην είναι εφαρμόσιμο σε βαρύτερα οχήματα όπως λεωφορεία ή φορτηγά, καθώς χρειάζονται πολύ μεγάλες μπαταρίες. Εδώ, το υδρογόνο μπορεί πράγματι να είναι η λύση, όπως προέβλεπε το BloombergNEF στην πρόσφατη έκθεσή του.

Όσον αφορά την έκθεση της Canadian Hydrogen and Fuel Cell Association που αναφέρθηκε παραπάνω, σχετικά με τις εκπομπές άνθρακα, ελέγχοντας την πηγή των στατιστικών, αποκαλύπτεται ότι συγκρίνουν το υδρογόνο από καθαρά ανανεώσιμη ηλεκτρική ενέργεια με ηλεκτρικά οχήματα που τροφοδοτούνται από ηλεκτρισμό που παράγεται από ορυκτά καύσιμα.

Εάν και τα δύο προέρχονταν από ανανεώσιμη ηλεκτρική ενέργεια, το αποτύπωμα άνθρακα θα ήταν παρόμοιο. Η αρχική έκθεση χρηματοδοτήθηκε από τη βιομηχανική κοινοπραξία H2 Mobility, οπότε θα πρέπει να είμαστε «προσεκτικοί» με τα αποτελέσματα της παραπάνω έκθεσης.

Του Τομ Μπάξτερ 

Λέκτορας Χημικών Μηχανικών στο Πανεπιστήμιο του Αμπερντίν

Πηγή: theconversation.com

Δημοσιεύθηκε από: freshmag

karolkarolkarol

Πρόσφατα Άρθρα

Έχεις airBNB; δες τι πρέπει να κάνεις για να αποφύγεις φορολόγηση μέχρι και το 100%

Πως μπορούν οι δανειολήπτες να σώσουν την Α κατοικία. Μέχρι τις 30 Σεπτεμβρίου οι αιτήσεις στο πρόγραμμα γέφυρα.

Γράφει η Μαρία Δαλκίτση Οικονομολόγος ΑΠΘ Λογίστρια Ά Τάξης Νόμο του Κράτους αποτελεί πλέον η δυνατότητα επιδότησης δόσης δανείων με...

Πηλοθεραπευτήριο Κρηνίδων. Το Παρόν και το μέλλον τους σε μία συζήτηση με τον πρόεδρο της ΔΗΜΩΦΕΛΕΙΑ κ. Τάκη Αγγελίδη

Πηλοθεραπευτήριο Κρηνίδων. Το Παρόν και το μέλλον τους σε μία συζήτηση με τον πρόεδρο της ΔΗΜΩΦΕΛΕΙΑ κ. Τάκη Αγγελίδη

Έχουμε την χαρά να συνομιλήσουμε με τον πρόεδρο της ΔΗΜΩΦΕΛΕΙΑ κ. Τάκη Αγγελίδη για το Πηλοθεραπευτήριο Κρηνίδων, το παρελθόν του,...