В настоящее время большое количество ископаемого топлива используется в секторе автомобильного транспорта, при этом доля глобальных выбросов парниковых газов от транспорта составляет 22%.
Думая о сокращении выбросов этих парниковых газов, создаваемых автомобилями, работающими на ископаемом топливе, крупные автомобильные компании (Honda, Hyundai и Toyota) пытаются внедрить электромобили на водородных топливных элементах. Электромобили используют энергию водородного топливного элемента с целью экономии и повышения автономности. Однако недостатки авто на водороде глобальны.
Автомобили на нефтяной основе являются доминирующим видом современных транспортных систем. Опасения по поводу пиковых цен на нефть, политической нестабильности, опасности загрязнения воздуха для здоровья и выбросов парниковых газов от ископаемого топлива заставили человечество искать более устойчивое топливо для транспорта.
Одним из основных препятствий на пути к успеху транспортных средств на альтернативном топливе, использующих водородное топливо, является отсутствие инфраструктуры для производства, распределения и доставки водорода. Очевидно, что наличие необходимых заправочных станций ускорит принятие рынком водородного топлива.
Основываясь на обзоре литературы и экспертов, занимающихся внедрением водорода, определено следующие четыре основных препятствия для развития инфраструктуры:
- отсутствие водородных заправочных станций;
- высокая стоимость строительства станций;
- высокая стоимость транспортных средств;
- относительно небольшой радиус действия транспортных средств между дозаправками.
Автомобильные компании сейчас уже выпустили автомобиль с этим водородным топливным элементом достигнув отметки примерно в 750 км автономности.
Массовое распространение этой новой автомобильной технологии и принятая концепция должна быть основана на практичности производства и поставок, принимая во внимание зону покрытия, доступную конструкцию АЗС и систему получения водорода.
Водород Н2 — газообразный, безвкусный, без запаха, бесцветный и нетоксичный химический элемент, составляющий в большинстве случаев почти все, что нас окружает. Например, вода, топливо, растения, животные и т.д. Его плотность имеет приблизительное значение 0,0899 г/л при нормальных условиях давления и температуры. Молекула водорода никогда не встречается в природе в свободном состоянии, поскольку она способна образовываться в процессе разделения других элементов, с которыми объединяется, используя которые они потребляют энергию, а именно путем электролиза и риформинга.
Технические требования для установки заправок водородом
Сейчас рассматриваются технические требования, необходимые для проектирования и строительства для подачи водорода:
➢ система производства/доставки водорода;
➢ доставка водорода по трубопроводу, автомобильным транспортом в газообразном и жидком виде или прицепами для хранения гидридов металлов;
➢ местные генераторы водорода , использующие процесс электролиза воды или технологии переработки топлива;
➢ хранение жидкого водорода;
➢ системы очистки водородного топлива, если применимо;
➢ сжатие газообразного водорода;
➢ насосы и испарители;
➢ устройства предварительного охлаждения;
➢ дозаторы водородного газа.
Современные технологии позволяют хранить водород в больших количествах тремя способами:
- если он находится в жидком состоянии, подходящим методом является использование низких температур, около -253 °C;
- в газообразном состоянии используется процесс сжатия газообразного водорода с высоким давлением в качестве характеристики, около 200 Бар;
- растворяется в других твердых веществах.
Недостатки авто на водороде еще и в небольшом диапазоне действия таких транспортных средств. Это особенно актуально, учитывая текущее технологическое состояние транспортных средств на водородных топливных элементах. Кроме того, высокие затраты на строительство заправочных водородных станций подразумевают, что станций на ранних этапах будет мало и они будут находиться далеко друг от друга, и водителям придется отклоняться, чтобы заправить свои транспортные средства на топливных элементах.
Эффективные методы определения местоположения водородных заправочных станций имеют важное значение для ускорения перехода к новой энергетической экономике.
Такие методы должны предполагать стратегическое расположение станций таким образом, чтобы даже ограниченное число станций могло обеспечивать топливом.