Tom Baxter nepracuje, nekonzultuje, nevlastní akcie ani nepřijímá finanční prostředky od žádné společnosti nebo organizace, která by měla prospěch z tohoto článku, a nezveřejnil žádné relevantní vztahy kromě svého akademického jmenování.
Partneři
University of Aberdeen poskytuje finanční prostředky jako zakládající partner The Conversation UK.
O vodíku se dlouho mluví jako o budoucnosti osobních automobilů. Elektrické vozidlo s vodíkovými palivovými články (FCEV), které jednoduše běží na stlačený vodík z čerpací stanice, produkuje nulové emise uhlíku z výfuku. Lze jej naplnit stejně rychle jako ekvivalent fosilních paliv a nabízí podobnou dojezdovou vzdálenost jako benzín. Má podporu v těžké váze, například Toyota uvedla na trh druhou generaci Mirai později v roce 2020.
Kanadská asociace vodíku a palivových článků nedávno vydala zprávu opěvující vodíková vozidla. Mimo jiné uvedl, že uhlíková stopa je o řád lepší než u elektromobilů: 2.7 g oxidu uhličitého na kilometr oproti 20.9 g.
Přesto si myslím, že vodíkové palivové články jsou chybný koncept. Myslím si, že vodík bude hrát významnou roli při dosahování čistých nulových emisí uhlíku tím, že nahradí zemní plyn v průmyslovém a domácím vytápění. Ale snažím se pochopit, jak vodík může konkurovat elektrickým vozidlům, a tento názor byl posílen dvěma nedávnými prohlášeními
Zpráva agentury BloombergNEF dospěla k závěru:
Zdá se, že velká část trhu s automobily, autobusy a lehkými nákladními vozy přijme [technologii elektrické baterie], což je levnější řešení než palivové články.
Volkswagen mezitím učinil prohlášení srovnávající energetickou účinnost technologií. „Závěr je jasný,“ uvedla společnost. “V případě osobního vozu mluví vše ve prospěch baterie a prakticky nic ve prospěch vodíku.”
Problém s účinností vodíku
Důvod, proč je vodík neefektivní, je ten, že energie se musí přesouvat z drátu na plyn, aby poháněla auto. To se někdy nazývá energetický vektorový přechod.
Vezměme 100 wattů elektřiny vyrobené z obnovitelného zdroje, jako je větrná turbína. K pohonu FCEV se tato energie musí přeměnit na vodík, případně jejím průchodem vodou (proces elektrolýzy). To je přibližně 75% energetická účinnost, takže přibližně jedna čtvrtina elektřiny je automaticky ztracena.
Vyrobený vodík se musí stlačit, zchladit a dopravit do vodíkové stanice, což je proces, který má účinnost kolem 90 %. Jakmile se dostanete do vozidla, vodík se musí přeměnit na elektřinu, což je 60% účinnost. Konečně elektřina použitá v motoru k pohybu vozidla je přibližně 95% účinná. Dohromady se spotřebuje pouze 38 % původní elektřiny – 38 wattů ze 100.
U elektrických vozidel běží energie po drátech od zdroje až po auto. Stejných 100 wattů energie ze stejné turbíny ztrácí při této cestě sítí asi 5 % účinnosti (v případě vodíku předpokládám, že konverze proběhne na místě ve větrné farmě).
Dalších 10 % energie ztratíte nabíjením a vybíjením lithium-iontové baterie a dalších 5 % používáním elektřiny k pohybu vozidla. Takže jste na 80 wattech – jak ukazuje obrázek protější.
Jinými slovy, vodíkový palivový článek vyžaduje dvojnásobné množství energie. Abychom citovali BMW: „Celková účinnost v energetickém řetězci mezi pohonem a pohonem vozidla je proto pouze poloviční než u [elektrického vozidla].
Vyměňte obchody
Na silnicích jezdí kolem 5 milionů elektrických vozidel a prodeje výrazně rostou. To je v nejlepším případě jen asi 0.5 % z celosvětového součtu, i když stále v jiné lize než vodík, který do konce roku 7,500 dosáhl celosvětově asi 2019 XNUMX prodaných vozů.
Vodík má stále velmi málo čerpacích stanic a jejich výstavba nebude během pandemie koronaviru prioritou, přesto nadšenci z dlouhodobého hlediska poukazují na několik výhod oproti elektrickým vozidlům: řidiči mohou tankovat mnohem rychleji a ujet mnohem dále na „nádrž“ . Stejně jako já se mnoho lidí z těchto důvodů zdráhá koupit elektromobil.
Čína s prodejem elektromobilů více než milion ročně ukazuje, jak lze tyto problémy řešit. Infrastruktura je budována pro vlastníky, aby mohli vjet na nádvoří a rychle vyměnit baterie. NIO, výrobce automobilů se sídlem v Šanghaji, požaduje na těchto stanicích tříminutový výměnný čas.
Čína jich plánuje postavit velké množství. BJEV, dceřiná společnost výrobce motorů BAIC pro elektromobily, investuje 1.3 miliardy eur (1.2 miliardy liber) do vybudování 3,000 XNUMX nabíjecích stanic baterií po celé zemi v příštích několika letech.
Nejen, že se jedná o odpověď na „strach z dojezdu“ potenciálních majitelů elektromobilů, ale také o jejich vysoké náklady. Baterie tvoří asi 25 % průměrné prodejní ceny elektromobilů, což je stále o něco více než u benzínových nebo naftových ekvivalentů.
Použitím konceptu swap bylo možné baterii pronajmout, přičemž část nákladů na výměnu je poplatek za pronájem. To by snížilo pořizovací náklady a motivovalo veřejnost k využívání. Výměnné baterie lze také nabíjet pomocí přebytečné elektřiny z obnovitelných zdrojů, což je obrovské ekologické pozitivum.
Je pravda, že tento koncept by vyžadoval určitý stupeň standardizace v technologii baterií, který se nemusí líbit evropským výrobcům automobilů. Skutečnost, že technologie baterií by mohla brzy umožnit pohánět auta na milion mil, by mohla zatraktivnit obchodní model.
Nemusí být funkční s těžšími vozidly, jako jsou dodávky nebo nákladní automobily, protože potřebují velmi velké baterie. Zde může být vodík skutečně na vrcholu – jak předpověděl BloombergNEF ve své nedávné zprávě.
Konečně pár slov k tvrzením o emisích uhlíku z té zprávy Kanadské asociace vodíku a palivových článků, o které jsem se zmínil dříve. Zkontroloval jsem zdroj statistik, který odhalil, že porovnávají vodík vyrobený z čistě obnovitelné elektřiny s elektrickými vozidly poháněnými elektřinou z fosilních paliv.
Pokud by oba byly nabíjeny pomocí obnovitelné elektřiny, uhlíková stopa by byla podobná. Původní zpráva byla financována průmyslovým konsorciem H2 Mobility, takže je dobrým příkladem toho, že je třeba být s informacemi v této oblasti opatrný.
- Vodíková auta
- Elektrická auta
- vodík palivový článek
