Propulsie cu hidrogen

Pe măsură ce acționează hidrogenul, o unitate de putere este cunoscută în mod colocvial că hidrogenul este utilizat ca sursă de combustibil sau energie .

Practic, se pot distinge următoarele concepte:

Hidrogen purtător de energie

Combustibil și gaze de eșapament

Hidrogenul folosit ca combustibil nu este energie primară , ci trebuie să fie produs din energie primară în același mod în care este generată electricitatea . Pentru producția sa este necesară energia . Aceasta este eliberată parțial din nou în timpul reacției chimice într-un motor cu ardere de hidrogen sau în celula de combustibil . Datorită densității sale reduse, hidrogenul gazos conține mai multă energie pe unitate de greutate în termeni de masă decât orice alt combustibil chimic. Cu toate acestea, densitatea energetică este foarte mică din punct de vedere al volumului. Din acest motiv, hidrogenul ca combustibil trebuie fie să fie puternic comprimat (până la aproximativ 700 bari), fie lichefiat (-253 ° C). Ambele sunt asociate cu utilizarea suplimentară a energiei. În plus, tehnologia LOHC poate lega hidrogenul folosind procese separate, făcând cele două procese menționate anterior inutil. Cu toate acestea, energia este necesară și pentru legare.

La gazele evacuate de la o celulă de combustibil constau pur vapori de apă .

Când hidrogenul este ars împreună cu aerul (într-o turbină cu gaz), gazele de eșapament conțin și oxizi de azot , care sunt creați din azotul din aer la temperaturile ridicate din camera de ardere . Dacă există un exces mare de aer (λ≫1), se produc mai puțini oxizi de azot, dar și eficiența scade. La motoarele cu piston , urmele de CO și CH continuă să pătrundă în gazele de eșapament. Acestea provin din uleiul de ungere dintre peretele cilindrului și piston și din ventilația carterului .

Producția de hidrogen

Principalele procese de generare a hidrogenului sunt:

  1. Termo - chimic conversie a carbon- surselor de energie ( de obicei combustibili fosili ) , la temperaturi de 300-1000  ° C . Cel mai vechi proces de acest tip este reformarea cu abur, cu o cotă de piață de peste 90%. Acest proces a fost folosit pentru a produce gaz de oraș ( gaz de sinteză ) din cărbune și vapori de apă , care conțineau aproximativ 60% hidrogen. Prin alte etape de proces, aproape întregul conținut de energie al sursei de energie poate fi legat de hidrogen. Dezavantajul este gazul CO 2 care dăunează climatului . Există, de asemenea, tehnologii pentru a produce hidrogen din biomasă într -un mod neutru din punct de vedere climatic . O primă instalație comercială, Turnul Albastru din Herten , nu a fost finalizată din cauza insolvenței Solar Millennium AG .
  2. Hidrogenul este un produs secundar al unui număr de procese chimice (de exemplu , electroliza clor-alcalină ). Cantitățile sunt considerabile, dar sunt în mare parte reutilizate. Hidrogenul produs ca subprodus numai în regiunea Köln ar fi suficient pentru a opera 40.000 de mașini pe termen lung (începând cu 2010).
  3. Hidrogenul este produs relativ rar prin electroliza de apă . Eficiențe de 70-80% au fost acum realizate aici (vezi și electroliza tehnică a apei) . În prezent există proiecte în care electrolizorul este alimentat direct de turbine eoliene. Turbinele eoliene sunt acum scoase din rețea în zilele cu vânt cu cerere redusă de energie electrică; în schimb, acestea ar putea fi utilizate pentru electroliză pentru a genera hidrogen. În plus față de cantitatea necesară de energie, furnizarea apei necesare este, de asemenea, problematică: „ Pentru a furniza toate aeronavele care realimentează pe aeroportul din Frankfurt cu hidrogen din electroliza apei, ar fi necesară energia de la 25 de centrale mari. În același timp, consumul de apă din Frankfurt s-ar dubla. "
  4. Încercările de a produce hidrogen într-un bioreactor de hidrogen cu alge printr-o variantă de fotosinteză sunt încă în faza de cercetare.

Depozitarea hidrogenului

Rezervor Linde pentru hidrogen lichid, Muzeul Autovision , Altlußheim

Problemele tehnice asociate cu stocarea hidrogenului sunt considerate acum rezolvate. Procedee precum depozitarea hidrogenului sub presiune și lichid și depozitarea în hidruri metalice sunt în uz comercial. Există, de asemenea, alte procese, cum ar fi stocarea în nanotuburi sau ca compus chimic ( N- etil carbazol ), care sunt încă în faza de dezvoltare sau în cercetarea de bază.

Stație de alimentare cu hidrogen

Înființarea infrastructurii de alimentare este o condiție prealabilă pentru utilizarea pe scară largă a motoarelor cu hidrogen. Pentru a menține o rețea la nivel național în Germania, sunt necesare aproximativ 1000 de stații de alimentare cu hidrogen.

În întreaga lume au existat în jur de 274 de stații de alimentare cu hidrogen (din mai 2017). În Germania erau în jur de 30, dintre care doar 7 erau exploatate public. În cooperare cu Linde AG, Grupul Daimler va construi încă 20 de stații de alimentare cu hidrogen pentru a asigura inițial conexiuni continue pe axele nord-sud și est-vest. → Vezi și: Autostrada cu hidrogen

În februarie 2020, în Germania existau 87 de stații de alimentare cu hidrogen; Potrivit Ministerului Federal al Transporturilor, numărul ar trebui să crească la 130 până în 2021. În februarie 2020, în Europa existau 177 de stații de alimentare cu hidrogen gata de utilizat.

O stație de alimentare cu hidrogen costă între 1 și 1,5 milioane EUR.

cerere

Motoare cu rachete

Propulsie cu rachete cu un amestec de hidrogen / oxigen

Amestecurile de hidrogen / oxigen sunt utilizate ca combustibil pentru rachete , de ex. B. pentru principalele motoare ale Space Shuttle sau Delta IV Heavy .

Propulsie marină

Vase de suprafață

O navă de pasageri pentru 100 de pasageri a funcționat pe Hamburg Alster în perioada 2007-2013 , alimentată cu energie electrică (aprox. 100 kW) din pilele de combustibil. Costul celulelor de combustibil a fost de 3 milioane de euro, întreaga navă a costat 5 milioane de euro. A fost dezvoltat ca parte a proiectului Zemships . Oprirea a avut loc din cauza opririi stației de alimentare H 2 din cauza ineficienței.

Norvegianul Viking Lady este folosit ca o navă oceanică alimentată cu hidrogen . Este o navă de aprovizionare pentru platforme de foraj , care în 2009 a fost echipată cu o celulă de combustibil în plus față de acționarea diesel-electrică . La fel ca unitatea convențională, aceasta este acționată cu GNL (gaz natural lichefiat).

Submarine

Clasa 212 Un submarin cu propulsie cu hidrogen

În submarinul de tipul 212 și în cele mai noi bărci ale unităților cu pilă de combustibil din categoria Dolphin sunt utilizate. Cele nouă module cu pilă de combustibil cu membrană electrolitică răcită cu apă au o putere totală de 306 kW. Acestea sunt furnizate cu oxigen din rezervoarele sub presiune și hidrogen din rezervoarele de stocare a hidrurii metalice. Apa rezultată este utilizată ca apă de serviciu. Apa de răcire provenită din celulele de combustibil încălzește rezervorul de hidrură metalică pentru a elimina hidrogenul.

DeepC (în limba engleză: mare adâncime) este un vehicul subacvatic alimentat cu hidrogen, fără pilot. A fost pus în funcțiune în 2004. Proiectul s-a încheiat acum.

Motoare de aeronave

Conducerea vehiculului

În zilele noastre, hidrogenul este încă produs din combustibili fosili și, prin urmare, nu are avantaje de mediu în comparație cu arderea directă a combustibililor fosili. Ca parte a transformării globale către sisteme energetice durabile care utilizează energii regenerabile , așa-numita tranziție energetică , este planificat să se producă hidrogen fie direct prin fotosinteză artificială, fie indirect prin electroliza din energii regenerabile, în special energia eoliană , energia solară și hidroenergia . Acest hidrogen poate fi apoi utilizat fără emisii în acționările cu hidrogen.

Acționările cu hidrogen vor concura cu alte forme de acționare, în viitor, în principal, cu mașinile electrice în transport individual motorizat . Cu toate acestea, trebuie luat în considerare faptul că mașinile alimentate cu hidrogen generat regenerativ sunt, pe de o parte, mai eficiente și mai curate decât vehiculele cu combustibil fosil, dar, pe de altă parte, vehiculele electrice sunt semnificativ mai eficiente decât vehiculele cu hidrogen. Din punct de vedere al eficienței energetice , vehiculele electrice cu baterii sunt, prin urmare, mai sensibile decât vehiculele cu hidrogen, deoarece necesită mult mai puțină energie electrică decât ocolirea prin hidrogen. Cu toate acestea, hidrogenul este necesar pentru aplicațiile în care vehiculele alimentate cu baterii nu pot fi utilizate în mod sensibil, de exemplu în traficul de mărfuri grele, în traficul aerian sau în transportul maritim. Deoarece atât producția de hidrogen, cât și reconversia în energie electrică în celulele de combustibil ale vehiculului cu hidrogen necesită pierderi mari, vehiculele cu hidrogen au nevoie de aproximativ 2,2 ori mai multă energie electrică decât mașinile electrice cu baterie pentru aceeași distanță.

Motor cu combustie interna

Motor cu combustie cu hidrogen cu 12 cilindri la BMW Hydrogen 7

Mazda închiriază hidrogenul RX-8 din martie 2006, devenind primul producător de automobile care oferă un vehicul cu motor cu ardere de hidrogen.

BMW este al doilea producător care a adus la producția de serie un motor cu combustie cu hidrogen pentru autoturisme. Motorul poate funcționa atât pe hidrogen, cât și pe benzină. La Salonul Auto din 2006 din Los Angeles, BMW a prezentat modelul 760h „ Hydrogen 7 ” , care va fi disponibil din noiembrie 2007 . Se bazează pe modelul 760i al seriei BMW 7 și poate fi închiriat de la BMW (vânzarea nu este planificată). Motorul convențional cu 12 cilindri cu combustie din seria 7 a fost modificat pentru arderea hidrogenului și benzinei. Depozitarea are loc sub formă de hidrogen lichid. Cu toate acestea, este necesară multă energie pentru lichefierea hidrogenului (-253 ° C). În plus, o parte din hidrogenul se volatilizează din cauza pierderilor inevitabile de izolație în timpul depozitării dacă nu este asigurat consumul continuu. De exemplu, cu BMW Hydrogen 7, evacuarea gazelor începe după 17 ore de repaus; după 9 zile, conținutul unui rezervor pe jumătate plin s-a evaporat.

Două autobuze cu motoare cu ardere de hidrogen au fost utilizate constant la Berlin pentru Cupa Mondială de fotbal 2006 . Ei au pus acolo înapoi 8.500 de kilometri și a avut în cursul anului 2006 , în Berlin-Spandau serviciul regulat inclus. În 2009, producătorul a anunțat MAN că va renunța la proiect din cauza defectelor crescute.

La sfârșitul anului 2009, Centrul Austriac pentru Hidrogen Austria a prezentat un vehicul concept (Mercedes W211) cu un motor cu ardere sub denumirea HyCar1, care poate fi acționat multivalent cu benzină, hidrogen, gaze naturale sau amestecuri de gaze.

BMW a anunțat la sfârșitul anului 2009 că dezvoltarea ulterioară a motoarelor cu ardere de hidrogen va fi întreruptă. Testul de teren cu limuzine de lux care funcționează pe hidrogen nu va fi continuat. „Nu va exista o nouă flotă de testare a hidrogenului pentru moment”, a declarat membru al Consiliului de Dezvoltare BMW în decembrie 2009. În 2010, BMW a prezentat Seria 1 cu unitate cu pilă de combustibil.

Compania de pornire Keyou a anunțat în 2021 că va oferi un motor cu ardere de hidrogen bazat pe un motor de 7,8 litri de la Deutz, în principal pentru autobuzele urbane. Din punct de vedere al mediului, doar valorile NOx sunt problematice, dar ele ar dispărea cu o tratare specifică a gazelor de eșapament.

HCNG (sau H2CNG) este un amestec de gaz natural comprimat (GNC) și hidrogen . Conținutul de hidrogen este de până la 50% din volum. În principiu, acest combustibil poate fi ars cu orice motor cu gaz natural și reduce costul modificărilor de proiectare pentru motoarele convenționale cu ardere internă.

Vehicule cu celule de combustibil

Mașini cu celule de combustibil

Producătorii de vehicule lucrau deja intens la mașinile cu celule de combustibil încă din 1995. Daimler-Benz a prezentat Necar II (New Electric Car), un vehicul de cercetare anterior și l-a lăudat ca fiind „de departe cea mai ecologică mașină din lume”. Dimpotrivă, producția de hidrogen ca lanț în amonte pentru alimentarea ( bine la rezervor ) în considerația Inclusiv (considerare bună la roată ), dacă echilibrul său ecologic se deteriorează drastic, este chiar denumit „una dintre cele mai ostile mașini climatice din toate”. O evaluare mai recentă a ciclului de viață din 2015 arată condițiile-cadru în care vehiculele cu celule de combustibil devin competitive din punct de vedere ecologic în comparație cu vehiculele electrice cu baterie și vehiculele convenționale cu motoare pe benzină sau diesel.

Compania elvețiană ESORO a prezentat un concept de vehicul în 2008 sub numele „HyCar”.

Mercedes-Benz F-Cell
Mercedes-Benz GLC F-Cell
Hyundai Nexo

Producătorii de vehicule Toyota, Nissan și Honda au declarat că au redus semnificativ costurile de producție pentru vehiculele cu hidrogen. Se intenționează să înceapă producția de serii mari în Japonia din 2015 și să înființeze numeroase stații de alimentare cu hidrogen în regiunile metropolitane japoneze.

În 2013, Hyundai din Coreea a fost primul producător care a început producția în serie a mașinii cu celule de combustibil Hyundai ix35 FCEV din serie mică; Principala piață țintă este Europa. Mașina face parte din programul oficial de vânzări Hyundai Germania sub denumirea de celulă de combustibil ix35 din 2015.

În 2015, Toyota lansează pe piața internațională mașina cu pilă de combustibil produsă în serie sub numele Mirai.

Daimler a dorit să înceapă producția în masă a vehiculelor cu hidrogen în 2014. Pentru a demonstra adecvarea pentru utilizarea de zi cu zi a unității de hidrogen, Daimler a început o circumnavigație a lumii cu mai multe vehicule cu pile de combustie ale Mercedes-Benz B-Class . În 2010, 200 de vehicule de acest tip au fost livrate clienților pe bază de leasing. La sfârșitul anului 2012, a devenit cunoscut faptul că producția de serie de mașini BSZ la prețuri accesibile la Daimler va fi amânată cu câțiva ani.

În aprilie 2011, Opel a anunțat că va produce primele modele din serie cu acționări cu pilă de combustibil din serie din 2015 și va continua dezvoltarea unei infrastructuri cuprinzătoare pentru stațiile de alimentare cu hidrogen în paralel cu lansarea pe piață. În legătură cu eliminarea treptată nucleară, se va lua în considerare utilizarea excesului de energie de la centralele eoliene și solare pentru producerea de hidrogen ecologic . Un prim proiect pilot este planificat cu generatorul de energie eoliană Enertrag . La sfârșitul anului 2012, a devenit cunoscut faptul că dezvoltarea pilelor de combustibil la Opel a fost abandonată.

În noiembrie 2014, Toyota a anunțat producția de serie a mașinii cu pile de combustibil („ Mirai ”), care este disponibilă în Japonia din decembrie. Acest vehicul a fost vândut și în Germania din 2015.

Un model de pre-producție a Mercedes-Benz GLC F-Cell a fost prezentat la IAA 2017 . Vehiculul este disponibil pentru leasing ca model de producție din 2018.

La CES din ianuarie 2018, Hyundai a prezentat Nexo, succesorul celulei de combustibil ix35.

Compania galeză Riversimple a dezvoltat un vehicul cu pilă de combustibil (model Rasa ) care va intra în producția de serie din 2021.

Autobuze cu celule de combustibil

Autobuzele cu celule de combustibil generează energie electrică folosind o celulă de combustibil care acționează motoarele electrice. Majoritatea au o baterie de acționare ca stocare intermediară și pentru recuperarea energiei de frânare recuperate , ceea ce le face parte din autobuzele hibride seriale .

Mercedes-Benz O 530 Citaro BZ cu transmisie cu pilă de combustibil în Brno , Republica Cehă
EvoBus de la Daimler

O serie mică de autobuze urbane alimentate cu hidrogen a fost construită de filiala Daimler EvoBus și pusă la dispoziție pentru testarea la nivel mondial în orașele mari . Deoarece acestea sunt autobuze urbane, problema rețelei de stații de benzină lipsă este eliminată . În oraș, doar o stație de gaze pe este depozitul de operator de autobuz este necesar. În 2004, autobuzele cu hidrogen au fost testate într-un proiect comun de către DaimlerChrysler, Shell și Ministerul islandez al Mediului din Reykjavík . Modelele mai noi sunt fabricate ca autobuze hibride Mercedes-Benz FuelCell .

Autobuze cu celule de combustibil în Hamburg

La Hamburg , trei autobuze urbane alimentate cu celule de combustibil și motoare electrice de la Daimler-Benz au fost în teste practice din 2004 și încă șase din aprilie 2006. Proiectul Hamburger Hochbahn AG și Vattenfall Europe a fost denumit HH2 . Eficiența generală ( bună la roată ) a vehiculelor alimentate cu hidrogen din electricitate verde este, totuși, controversată, deoarece sunt necesare cantități enorme de electricitate pentru a produce și stoca hidrogen. Consumul de energie al autobuzelor cu hidrogen a corespuns unui consum de motorină de 100 de litri la 100 de kilometri. Această a doua generație avansată a fost utilizată până în 2010. A treia versiune îmbunătățită semnificativ a fost utilizată din 2011 până la sfârșitul anului 2018. Acestea erau autobuze hibride seriale, a căror celulă de combustibil funcționa cu o eficiență de până la 60% și care stoca electricitatea în baterii litiu-ion . Acest lucru a făcut posibilă conducerea și recuperarea pur electrică . Cele două motoare cu butuc ale roților au fiecare o putere continuă de 60 kW și puteau furniza până la 240 kW pentru o perioadă scurtă de timp. Consumul de hidrogen ar putea fi redus cu până la 50%, astfel încât eficiența generală să fie îmbunătățită. Patru dintre autobuze sunt utilizate în incinta parcului industrial Frankfurt-Höchst din 2019.

Autobuze cu celule de combustibil în NRW

Pentru Regionalverkehr Köln (RVK), două autobuze articulate Phileas cu pilă de combustibil de la filiala olandeză VDL Advanced Public Transport Systems (ATPS) au fost utilizate în perioada 2011-2016 .

Producătorul belgian de autobuze Van Hool a pus în funcțiune autobuze cu hidrogen la RVK (primăvara 2014: 2 vagoane cu trei axe, din toamna anului 2019: 35 de vagoane cu două axe) și la WSW Wuppertaler Stadtwerke (din 2019). Până la mijlocul anului 2020, 37 de autobuze urmează să fie în funcțiune în regiunea Köln și 10 în Wuppertal. La începutul anului 2020 a urmat o comandă pentru un total de 25 de autobuze cu hidrogen Solaris Urbino 12 .

Autobuze cu celule de combustibil în zona Rin-Main

La Frankfurt, Wiesbaden și Mainz, utilizarea autobuzelor cu hidrogen a eșuat pentru moment, deoarece producătorul polonez Autosan nu poate livra. În ianuarie 2020, comanda comună pentru 11 vehicule a fost anulată. Acestea ar trebui folosite din vara anului 2019. Sistemul de tancuri din Wiesbaden, pentru 2,3 ​​milioane de euro, este aproape neutilizat. Frankfurt vrea acum să comande 22 de autobuze de la un alt producător. Un autobuz cu pile de combustibil funcționează între Darmstadt și Groß-Umstadt din mai 2019 în serviciul regulat al operatorului de autobuz Winzenhöler.

Ursus City Smile

La Hannover Messe 2017, a fost prezentat un nou model de autobuz electric cu celule de combustibil de la producătorul polonez Ursus . Autobuzul urban Ursus City Smile are o autonomie de 450 km datorită extinderii autonomiei și poate fi alimentat complet în aproximativ opt minute. Autobuzul are o lungime de 12 m, are spațiu pentru 76 de pasageri, conduce maximum 85 km / h și, conform producătorului, are un consum de hidrogen de aproximativ 7 kg H 2 la 100 km. Transmisiile electrice ale butucului roții ZAwheel de la Ziehl-Abegg ating o eficiență de 90% și o putere maximă de 364 kW. Celula de combustibil cu o putere maximă de 60 kW a fost furnizată de compania olandeză HyMove. Bateria a venit de la producătorul german BMZ .

Toyota Sora

Autobuzul cu pilă de combustibil Sora de la producătorul japonez Toyota a fost prezentat la Salonul Auto de la Tokyo în 2017 . În 2018, autobuzul a primit aprobarea pentru utilizare în Japonia. Toyota vrea să aibă în funcțiune 200 de vehicule în zona metropolitană Tokyo până în 2020 - cu ocazia Jocurilor Olimpice. Aceeași tehnologie este utilizată și în mașina Toyota Mirai , dar cu două motoare electrice.

Vehicule feroviare cu celule de combustibil

Două roți cu celule de combustibil

Bicicletele și scuterele alimentate cu pile de combustie se află în faza de dezvoltare. Fiind primul scutere cu două roți din celule de combustibil, Suzuki Burgman Fuel Cell Scooter a primit omologarea UE de tip pentru omologare rutieră în 2011. Acum, scuterul urmează să fie testat în Anglia pentru a fi adecvat pentru utilizarea de zi cu zi. Inima vehiculului este o celulă de combustibil răcită cu aer și un rezervor de hidrogen integrat în cadru.

economie

Acest articol sau secțiune trebuie revizuit. Detalii ar trebui să fie date pe pagina de discuții . Vă rugăm să ajutați la îmbunătățirea acestuia , apoi eliminați acest steag.

În schimb, acțiunile care utilizează combustibili fosili au fost mai ieftine decât vehiculele cu hidrogen în 2011. Hidrogenul din energiile regenerabile este utilizat de consumator numai dacă este redus economic pentru o perioadă de tranziție prin măsuri guvernamentale ( promovarea energiilor regenerabile / impozitarea energiilor fosile).

Rentabilitatea vehiculelor cu hidrogen depinde de mai mulți factori (a se vedea tabelul). În plus față de costurile vehiculelor cu hidrogen comparativ cu acționările convenționale, prețul relativ al transportorilor de energie primară fosilă față de hidrogen este un factor important pentru eficiența economică.

Într-un studiu realizat de DENA , care a fost realizat în numele Ministerului Federal al Transporturilor în 2009, prețurile cuprinse între 85 USD / baril și 130 USD / baril sunt menționate ca un punct de rentabilitate pentru rentabilitatea vehiculelor cu pile de combustibil , cu condiția ca prețurile pentru un vehicul cu pilă de combustibil sunt în gama unui vehicul diesel. Conform evaluării producătorilor de automobile cunoscuți , acest lucru ar trebui realizat în jurul anului 2014. Cu toate acestea, începutul producției în serie a vehiculelor cu celule de combustibil este, de asemenea, amânat în mod repetat de către principalii producători auto.

Factori care cresc rentabilitatea hidrogenului Factori care reduc profitabilitatea hidrogenului
Lipsa resurselor din energiile primare fosile duce la creșteri ale prețurilor. Aceasta reduce sau compensează diferența de preț în comparație cu prețul hidrogenului. Noile tehnologii necesită inițial investiții mari, de ex. B. pentru extinderea infrastructurii.
În 2011, potențialul de creștere a eficienței tehnologiilor cu hidrogen nu a fost încă epuizat. Cu tehnologiile de producție și stocare a hidrogenului, dar mai ales cu tehnologia pilelor de combustibil, sunt de așteptat reduceri de costuri și creșteri de eficiență. Potențialul pentru creșterea eficienței tehnologiei convenționale fosile nu a fost încă epuizat în 2011. Creșteri ale eficienței sunt de așteptat mai ales în dezvoltarea în continuare a motoarelor cu combustie și a acționărilor hibride .
Protecția climei tinta german guvernului federal (reducere de 80 la suta in CO 2 emisiilor până în 2050) , necesită investiții importante pentru emisii dăunătoare pentru climă a evita, ceea ce reduce eficiența energetică și crește costurile. Acest lucru crește rentabilitatea hidrogenului neutru din punct de vedere climatic.

Din același motiv, energiile regenerabile sunt promovate de guvernul federal german pentru a le ridica mai rapid la zona de viabilitate economică.

Costurile de urmărire ecologică și socială ale utilizării combustibililor fosili sunt dificil de cuantificat și de obicei nu sunt atribuite eficienței economice într-o analiză economică, ceea ce se pare că reduce eficiența economică a hidrogenului neutru din punct de vedere climatic în comparație cu combustibilii fosili.

exemplu

Vehicul cu celule de combustibil Vehicul cu motor pe benzină
Pentru a putea circula 100 km cu un vehicul cu celule de combustibil Mercedes Clasa B cu un consum de 0,97 kg / 100 km și un preț de 8,099 euro / kg (cu generație convențională din energii primare fosile), se plătește 7,86 euro .

Un Toyota Mirai a consumat în exploatare reală aproximativ 1 kg / 100 km / kg la un preț de 9,50 euro (începând din 2016) și costă astfel la 100 km aproximativ 9 , 50 euro .

Pentru a putea circula 100 km într-un vehicul Mercedes-Benz Clasa B cu motor pe benzină cu un consum de 7 l / 100 km și un preț pe benzină de 1.579 euro ( E10 ), plătiți 11,05 euro .

Un Toyota Prius IV comparabil cu Toyota Mirai costă 7,90 euro cu un consum ridicat de combustibil de 5 litri / 100 km și un preț de 1,579 euro / litru la 100 km .

Aceasta înseamnă că vehiculul cu celule de combustibil este mai economic din punct de vedere al consumului de combustibil decât vehiculul cu motor pe benzină. Acest lucru se aplică prețurilor la combustibil pe care clientul trebuie să le plătească la benzinărie. Trebuie remarcat faptul că uleiul mineral și hidrogenul sunt taxate diferit. Nici o taxă pe energie nu se percepe pe hidrogen .

O problemă cu economia de acționare a celulei de combustibil este costul convertorului catalitic. Dacă un convertor catalitic necesită 60 g de platină, costurile sunt de aproape 2.400 de euro doar pentru platină (pentru comparație: convertorul catalitic într-un vehicul pe benzină necesită doar aproximativ 20 g de platină). Celulele de combustibil care utilizează mai puțină platină sunt în curs de dezvoltare.

Pericol de accident cu vehicule cu hidrogen

→ A se vedea, de asemenea: Instrucțiuni de siguranță

Mașinile alimentate cu hidrogen nu sunt mai periculoase decât vehiculele alimentate cu benzină sau gaz. Datorită densității sale reduse, hidrogenul este un gaz foarte volatil. Se evaporă foarte repede în aer liber. Trebuie asigurată o ventilație suficientă în încăperile închise, deoarece este inflamabilă într-o gamă largă de 4–75% în volum (benzină: 0,6–8% în volum). Amestecurile de oxigen / hidrogen cu o proporție mai mică de 10,5% în volum de hidrogen sunt mai grele decât aerul și se scufundă la sol. Segregarea nu are loc imediat, astfel încât inflamabilitatea este menținută până când limita de 4 procente de volum este scăzută sub. La manipularea hidrogenului, reglementările de siguranță și sistemele de ventilație trebuie să țină cont de acest comportament.

Benzina este un lichid care se evaporă lent. Vaporii inflamabili ai benzinei sunt mai grei decât aerul și rămân pe sol mai mult timp, iar timpul necesar pentru a se aprinde este mai lung.

Dacă hidrogenul este eliberat în încăperi închise, există un risc crescut de explozie, de ex. B. în garaje sau tuneluri. Aici trebuie asigurată o ventilație sporită și, eventual, măsuri suplimentare de siguranță.

Limita de detonare a hidrogenului este la o concentrație de 18% sau mai mult. Benzina explodează mult mai devreme, și anume la o concentrație de 1,1%. Pentru ca o explozie sau un incendiu să se producă, trebuie să se aprindă mai întâi în ambele cazuri un amestec combustibil-aer. În cazul hidrogenului, acest lucru necesită mai puțină energie de 0,02 mJ decât cu benzina (benzină: 0,24 mJ), dar în practică acest lucru nu contează, deoarece energia unei scântei electrice este suficientă pentru a genera, de asemenea, vapori de benzină care se aprind.

Benzina are o temperatură de aprindere semnificativ mai scăzută (220-280 ° C) decât hidrogenul (585 ° C), astfel încât se poate aprinde mai ușor pe suprafețe fierbinți, cum ar fi galeria de evacuare sau convertorul catalitic.

Când este aprins, hidrogenul arde la o rată de combustie mai mare decât benzina. Flacăra se mișcă abrupt în sus cu un diametru mic dacă scurgerea se află în partea superioară a rezervorului.

O flacără cu hidrogen are mai puțină radiație de căldură decât o flacără pe benzină. Prin urmare, este mai puțin cald lângă o flacără de hidrogen decât lângă o flacără pe benzină - avantajul este că obiectele învecinate, cum ar fi B. Scaunele auto nu iau foc cu ușurință. Există, de asemenea, un risc mai mic de arsuri pentru persoanele din apropierea flăcării. Cu toate acestea, flacăra de hidrogen este greu vizibilă. Prin urmare, există riscul de a intra accidental în el.

Rezervoarele sub presiune utilizate astăzi (spre deosebire de rezervoarele de benzină) pot rezista chiar și la accidente grave nedeteriorate. Vehiculele cu hidrogen cu rezervoare sub presiune pot fi parcate cu ușurință în parcări cu mai multe etaje și în garaje subterane. Nu există nicio dispoziție legală care să restricționeze acest lucru. În schimb, vehiculele cu hidrogen lichid nu trebuie parcate în încăperi închise, deoarece degajarea poate provoca acumulări explozive de gaze.

Un exemplu de comportament al hidrogenului a fost prezentat în mai multe accidente care au implicat cisterne încărcate cu hidrogen lichid. Aici a avut loc o explozie sau arderea hidrogenului: nu au existat sau doar persoane ușor rănite și nimeni nu a murit până acum.

Principala problemă cu stocarea hidrogenului este scurgerile. Rezervoarele și conductele de hidrogen trebuie să fie datorate opusului z. B. gazul natural sau propanul / butanul cu un diametru molecular mai mic pot fi sigilate mult mai bine. Unele materiale sunt inadecvate deoarece sunt permeabile la hidrogen. Scurgerile nu numai că duc la pierderi mari de transport, dar creează și un risc de siguranță atunci când se acumulează gaz și se formează un amestec de hidrogen-aer. Acesta este motivul pentru care rezervoarele și liniile de hidrogen sunt fabricate din materiale plastice speciale care previn în mare măsură difuzia . Astfel de sisteme trebuie să fie aprobate de TÜV. Avantajul este că hidrogenul scapă în sus datorită densității sale reduse și, spre deosebire de vaporii de benzină, propanul sau butanul, nu se colectează în depresiuni.

Vezi si

literatură

  • Sven Geitmann: Mașini cu hidrogen - Ce ne va mișca în viitor . Hydrogeit Verlag, Kremmen mai 2006. ISBN 3-937863-07-9

Link-uri web

Dovezi individuale

  1. ↑ Turnul Albastru: 150 m3 H2 pe oră ( Memento de la 1 februarie 2017 în Arhiva Internet )
  2. ↑ Blauer Turm - Landul cere milioane înapoi , WAZ, 4 mai 2012, accesat la 14 august 2012
  3. ↑ Au fost deschise noi stații de alimentare cu hidrogen (începând cu 12 mai 2010)
  4. ↑ Centrala electrică cu hidrogen Prenzlau (începând cu 18 ianuarie 2011)
  5. ↑ Centrală hibridă (PDF; 1,4 MB)
  6. ^ Adio hidrogen , heise.de, 24 mai 2007, accesat la 11 septembrie 2013
  7. ↑ Hidrogen din alge albastre-verzi (începând cu 16 decembrie 2010)
  8. ↑ Daimler și Linde vor să construiască stații de alimentare cu hidrogen , Handelsblatt, începând cu 1 iunie 2011
  9. ↑ Anul acesta se deschide cea de-a 100-a stație de alimentare cu hidrogen . În: auto motor und sport , 20 februarie 2020. Accesat pe 14 iunie 2020.
  10. ↑ Daimler construia mașini cu pile de combustibil ( Memento din 4 iunie 2011 în Arhiva Internet ), Südwest Presse, începând cu 3 iunie 2011
  11. ↑ A se vedea Mark Z. Jacobson și colab., Un plan energetic 100% eolian, apă, lumina soarelui (WWS) pentru statul Washington . În: Energie regenerabilă 86, (2016), 75-88, p. 76, doi: 10.1016 / j.renene.2015.08.003 .
  12. ↑ Markus F. Felgenhauer și colab.: Evaluarea co-beneficiilor vehiculelor cu baterie și celule de combustibil într-o comunitate din California . În: Energie . bandă 114 , 2016, p. 360–368 , doi : 10.1016 / j.energy.2016.08.014 .
  13. ↑ Mazda închiriază hidrogen RX-8 (PDF; 187 kB)
  14. ↑ Mazda RX-8 Hydrogen RE: Viitorul la îndemână , Spiegel, 28 august 2006
  15. ↑ Funcționează cu hidrogen - BMW lansează un Seria 7 pe drum ca prima mașină din seria H2 ( Memento din 2 ianuarie 2007 în Arhiva Internet )
  16. ↑ a b Pe drum în seria hidrogen 7 , heise online, 22 noiembrie 2006, inserat 8 februarie 2012
  17. ^ Primele autobuze cu hidrogen de la MAN pentru Berlin , MAN Truck & Bus, iunie 2006, inserat la 15 februarie 2012
  18. ^ Procesul cu autobuze cu hidrogen a ieșit , Der Tagesspiegel, 8 martie 2009, inserat la 15 februarie 2012
  19. ↑ HyCar 1 - vehicul cu hidrogen în Austria ( Memento din 4 martie 2016 în Arhiva Internet ) (PDF; 141 kB)
  20. ↑ Sfârșitul propulsiei cu hidrogen (începând cu 7 decembrie 2009)
  21. ↑ Vehicul cu celule de combustibil al BMW Group pe o singură bază (începând cu 27 martie 2010)
  22. ↑ alternativă fără emisii; Se întoarce arzătorul cu hidrogen? , n-tv.de; 17 februarie 2021
  23. ↑ Das tamed Knallgas , Zeit online, 17 mai 1996, accesat la 25 iunie 2013
  24. ↑ Hidrogenul nu rezolvă problemele energetice , teoria și practica nr. 1, anul 15, aprilie 2006, PDF, accesat pe 29 septembrie 2014
  25. ↑ Una dintre cele mai ostile mașini climatice vreodată , heise.de, 7 iulie 2014, accesat pe 29 septembrie 2014
  26. ↑ DA Notter și colab.: Evaluarea ciclului de viață al aplicațiilor PEM FC: mobilitate electrică și μ-CHP. Energie și Știința Mediului, 2015 doi: 10.1039 / C5EE01082A
  27. ↑ HyCar - vehicul cu hidrogen în Elveția (PDF; 861 kB)
  28. ↑ piața de masă pentru pile de combustie începe în Japonia , în 2015 ( amintirea originalului din 06 ianuarie 2013 în arhiva web archive.today ) Info: Arhiva link - ul a fost introdus în mod automat și nu a fost încă verificată. Vă rugăm să verificați linkul original și arhivă conform instrucțiunilor și apoi eliminați această notificare. (Începând cu 14 ianuarie 2011) @ 1@ 2Șablon: Webachiv / IABot / www.japanmarkt.de
  29. ↑ [1]  ( pagina nu mai este disponibilă , căutați în arhivele web )  Informații: linkul a fost marcat automat ca defect. Vă rugăm să verificați linkul conform instrucțiunilor și apoi să eliminați această notificare.@ 1@ 2Șablon: Dead Link / www.spiegel.de  
  30. ↑ ix35 Fuel Cell ( Memento din 12 noiembrie 2014 în Arhiva Internet )
  31. ↑ Viitorul costă 80.000 de euro: Așa conduce mașina de producție Toyota cu celule de combustibil , Focus.de
  32. ↑ Daimler și Linde vor să construiască stații de alimentare cu hidrogen (începând cu 1 iunie 2011)
  33. ↑ Mercedes B-Class F-Cell într-un turneu mondial (începând cu 31 ianuarie 2011)
  34. ↑ Mercedes probabil că nu poate păstra programul pilelor de combustibil , FAZ, 21 decembrie 2012, accesat la 25 iunie 2013
  35. ↑ Opel se bazează pe unitatea electrică fără baterie (începând cu 12 aprilie 2011)
  36. ^ Sfârșitul dezvoltării celulei de combustibil la Opel , Motor-Talk, 15 octombrie 2012
  37. ↑ [2]
  38. ↑ IAA 2017: Premiera mondială pentru modelul de pre-producție GLC F-CELL # IAA2017 # MBIAA17 - Mercedes-Benz Passion Blog / Mercedes-Benz, smart, Maybach, AMG . În: Mercedes-Benz Passion Blog / Mercedes-Benz, smart, Maybach, AMG . 12 septembrie 2017 ( mercedes-benz-passion.com [accesat la 9 martie 2018]).
  39. ↑ Testare într-un SUV cu pile de combustie semi-autonome . 27 februarie 2018 ( auto-motor-und-sport.de [accesat la 9 martie 2018]).
  40. ↑ Nou început pentru industria auto (începând cu 25 martie 2019)
  41. ^ Autobuze cu hidrogen ca puteri , Hamburger Abendblatt, 10 februarie 2006, inserat 7 februarie 2012
  42. ↑ Flota de 6 autobuze cu hidrogen , Hy Solutions 2006, adăugată la 15 februarie 2012
  43. ^ Mobilitatea viitorului - călătoria inițială ( amintire din 26 martie 2014 în Arhiva Internet ), Hamburger Hochbahn, 13 februarie 2012
  44. ↑ spiegel.de 13 februarie 2019: Hamburg elimină din nou autobuzele cu hidrogen
  45. ↑ Date tehnice pentru Sauberbus ( amintire din 10 noiembrie 2012 în Arhiva Internet ), Hamburger Hochbahn, inserat la 15 februarie 2012
  46. ↑ De ce autobuzul cu celule de combustibil nu este un autobuz cu hidrogen , postare pe blogul Rycon din 23 august 2011, inserată pe 15 februarie 2012
  47. ↑ Test pe scară largă la Hamburg - noul autobuz cu pile de combustibil de la Mercedes folosește cu 50% mai puțin hidrogen ( amintire din 13 decembrie 2010 în Arhiva Internet ), ATZ online, 19 noiembrie 2009, inserat pe 15 februarie 2012
  48. ↑ Dieter Hanke, Kirsten Krämer: Destination Zero Emission · Portrait Regionalverkehr Köln GmbH . În: Omnibusspiegel , numărul 20-12, Bonn 2020, pp. 10-19
  49. ↑ Stadtwerke Wuppertal și RVK Köln procurează autobuze cu hidrogen Solaris. În: Revista Transport Urban. 13 martie 2020, accesat la 19 iunie 2021 (germană).
  50. ↑ Autobuzul urban cu motorul butucului roții ZAwheel conduce 450 km electric pe eMove 360 ​​°, 27 aprilie 2017, adăugat 4 iulie 2017
  51. ↑ Toyota începe să vândă autobuzul Sora H2 în Japonia. În: electrive.net, 28 martie 2018, accesat 6 aprilie 2018
  52. ↑ Suzuki Burgmann Fuell-Cell-Scooter primește aprobarea UE , Motor-Talk, începând cu 29 martie 2011
  53. ↑ De unde provine hidrogenul, p. 43 (Stare: august 2009 Sursa: Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena))
  54. ↑ Daimler va începe să construiască mașini cu celule de combustibil la scară largă în 2014 , Heise, 3 iunie 2011
  55. ↑ Perspective proaste pentru mașina cu pile de combustibil , Die Welt, 12 ianuarie 2014
  56. ↑ Mercedes-Benz construiește producția de serie pentru celule de combustibil (începând cu 21 martie 2011 Sursa: Elektrofahrzeug-Institut GmbH) ( Memento din 12 septembrie 2013 în Arhiva Internet )
  57. ↑ a b Compararea costului combustibilului (stare: mai 2011 Sursa: Auto & Umwelt Autoportal)
  58. ↑ Reduceți costurile cu 80% (începând cu 28 aprilie 2010)
  59. ↑ Drive for the cell ( Memento din 26 august 2010 în Internet Archive ) (Stare: 21 iunie 2010)
  60. ↑ Nu mai scump decât un hibrid diesel (începând cu 24 ianuarie 2011)
  61. ↑ a b c d e f Media Forum Ziua germană a hidrogenului, Axel Stepken: Hidrogen - la fel de sigur ca benzina (PDF; 704 kB).
  62. ↑ Dr. Henry Portz, experți în incendiu, determină cauza misterioasă a incendiului , ZDF Adventure Knowledge din 11 iulie 2007, inserat pe 9 februarie 2012
  63. ↑ Test spectaculos arată: hidrogenul din mașină nu trebuie să fie mai periculos decât benzina. În: Wissenschaft.de. 3 februarie 2003, accesat la 8 septembrie 2019 .
  64. ↑ Aspecte de siguranță la utilizarea hidrogenului ( Memento din 6 martie 2012 în Arhiva Internet )
  65. ↑ Video: testul de accident al Universității din Miami
  66. ↑ Accidentul unui camion cisternă arată siguranța relativă a hidrogenului din 17 septembrie 2004
  67. ↑ Autocisterna a explodat pe A4  ( pagina nu mai este disponibilă , căutați în arhivele web )  Informații: linkul a fost marcat automat ca defect. Vă rugăm să verificați linkul conform instrucțiunilor și apoi să eliminați această notificare. Începând cu 2 decembrie 2009@ 1@ 2Șablon: Toter Link / www.ruhrnachrichten.de  
  68. ↑ Cerințe pentru materialele plastice pentru rezervoarele de hidrogen de înaltă presiune  ( pagina nu mai este disponibilă , căutați în arhivele web )  Informații: linkul a fost marcat automat ca defect. Vă rugăm să verificați linkul conform instrucțiunilor și apoi să eliminați această notificare. Începând cu 30 iunie 2002@ 1@ 2Șablon: Toter Link / www.h2bz-hessen.de  
  69. ↑ Rezervorul de hidrogen de înaltă performanță primește certificatul TÜV ( Memento din 26 iunie 2012 în Arhiva Internet ) Stare: 30 iunie 2002