Environmentální dopady dopravního průmyslu byly v popředí diskurzu o mobilitě v posledním desetiletí. Vzhledem k tomu, že 27 % emisí skleníkových plynů pochází z dopravy a značné procento celkových příjmů domácností s nízkými příjmy jde do dopravy (v některých případech přes 30 %), je potřeba výrazně snížit množství emisí z vozidel zoufalá. Jedním bodem programu je například potřeba snížit počet vozidel pro jednu osobu (SOV). To platí, i když jsou SOV elektrické. Elektromobily (EV) se stále potřebují nabíjet a elektřina je obvykle poháněna fosilními palivy. Baterie, které napájejí elektromobily, lithium-iontové baterie, také vyžadují velké množství kobaltu, který se z velké části těží v Kongu. Pracovní podmínky konžských horníků jsou hrozné, protože mnoho horníků uvádí špatné nebo opožděné výplaty, nebezpečné pracovní podmínky, fyzické týrání, zastrašování a diskriminaci. V mnoha ohledech jsou elektrická vozidla stále ironicky poháněna neudržitelně a neeticky, ale nabízejí uživateli pocit morálního pohodlí.
Ve spravedlnosti však elektrifikace nabízí několik výhod, včetně lepší spotřeby paliva, federálních daňových kreditů a nižších nákladů na používání (za předpokladu, že zvýšený účet za elektřinu je levnější než plyn, což je téměř jistě pravda v létě 2022). To je důvod, proč je rozhovor o vozidlech s nízkými a nulovými emisemi tak komplikovaný; při vývoji nových technologií je třeba dodržet křehkou rovnováhu a doufat, že tyto technologie nezanechají společnost s řadou překážek větších než předchozí technologie. Tento blog prozkoumá některé výhody a nevýhody elektromobilů a vozidel s vodíkovými palivovými články jako alternativy k tradičním spalovacím motorům (ICE).
Vodík je chemický prvek. Je velmi hořlavý a při spalování ve vodíkovém palivovém článku je čistým zdrojem energie a uvolňuje pouze vodu. Vodík na Zemi neexistuje v čisté formě a nachází se pouze v kombinaci s jinými prvky, což znamená, že vodík musí být extrahován z vody výrobním procesem v laboratoři. Přestože vodík sám o sobě je čistá molekula, drtivá většina vodíku vyrobeného ve Spojených státech se vyrábí v laboratoři poháněné neobnovitelnými zdroji. Dva nejběžnější procesy pro výrobu vodíku ve Spojených státech jsou zplyňování a elektrolýza. Zplyňování, také známé jako reformování zemního plynu, je, když se syntetický plyn vyrábí reakcí zemního plynu s vysokoteplotní párou (oxid uhelnatý reaguje s vodou za vzniku dalšího vodíku). Elektrolýza je, když elektrický proud štěpí vodu na kyslík a vodík. Přebytek obnovitelné energie lze použít k napájení procesu elektrolýzy, což z něj činí zcela „zelený vodík“, ale při měření vlivu vodíkových palivových článků na životní prostředí je třeba vzít v úvahu výrobu vodíku zplyňováním.
Tento proces není efektivní. V době, kdy se vodík vyrábí, stlačuje, skladuje, expeduje a nakonec vloží do vozidla s vodíkovými palivovými články, ztrácí vodík 70 % své účinnosti. V mnoha ohledech může být tato neefektivnost ospravedlněna, protože vodík je materiál s extrémně vysokou energetickou hustotou, což znamená, že počet kilometrů, které může vozidlo ujet, je velmi vysoký na jednotku. To může být potenciální přínos pro spotřebitele s obavami z dojezdu, kteří se obávají, že elektrické vozidlo zemře rychle nebo v nevhodnou dobu.
Dalším aspektem je únik vodíku. Vodíkové palivo by zabránilo emisím oxidu uhličitého do atmosféry z tradičních ICE (což je významný přínos tváří v tvář klimatické krizi), ale únik vodíku bude mít stále atmosférické důsledky. Únik vodíku bude mírně přispívat ke změně klimatu, avšak ne zdaleka tak silně jako pokračující spalování fosilních paliv v ICE.
Přestože vodíkové palivo má mnoho kladů, vozidla s vodíkovými palivovými články jsou stále drahá a infrastruktura pro doplňování paliva je velmi malá. Pouze Toyota, Hyundai a Honda vyrobily vodíkové palivové články pro maloobchodní trh ve Spojených státech a Honda ukončila svůj vůz s vodíkovými palivovými články v roce 2021. Dnes je ve Spojených státech pouze 45 čerpacích stanic na vodík a 43 z nich je v Kalifornii. . Oba modely Toyota a Hyundai stojí přibližně 60,000 XNUMX dolarů, což je téměř dvojnásobek počátečních nákladů na EV.
Vodíkové palivové články se mohou stát dostupnějšími a dostupnějšími. Během posledních několika let se nabíjecí stanice pro elektromobily staly běžnějšími a náklady na počáteční nákup elektromobilu se snížily, protože počet kilometrů na jedno nabití se zvýšil. Je možné, že vodíkové čerpací stanice mohou následovat příklad nabíjecích stanic pro elektromobily, avšak jen málo jiných států než Kalifornie má legislativu nebo dokonce veřejné připomínky k takovým politickým iniciativám. Zelený vodík jistě naznačuje, že potenciál existuje, není však jasné, kolik času a peněz je zapotřebí k uskladnění obnovitelné energie (pro elektrolýzu) a kapalného vodíku (z elektrolýzy), protože stávající technologie se ani zdaleka neblíží k tomu, aby udržela 276 milionů vozidel v provozu. silnice ve Spojených státech. Protože tento proces způsobuje ztrátu účinnosti vodíku, vědci a tvůrci politik se musí rozhodnout, zda je použití obnovitelné energie k výrobě zeleného vodíku skutečně efektivnější než jiná alternativní využití, jako je napájení továren s vysokými emisemi nebo energetických sítí v marginalizovaných komunitách s nízkými příjmy. . (V tuto chvíli si možná říkáte „ale zní to, jako by zde chyběla infrastruktura, technologie a politická vůle využívat obnovitelné energie i pro tyto projekty“ a pokud si myslíte, že pak máte pravdu).
To nás přivádí ke konečné otázce, kterou tento článek klade: mohlo by být vodíkové palivo etičtější a udržitelnější alternativou k EV, a pokud ano, je implementace praktická? Přestože se elektromobily staly dostupnějšími, tento přechod trval přibližně deset let a plné nabití baterie stále trvá až několik hodin. Mezi vysokou cenou a nedostatkem infrastruktury mimo několik kalifornských okresů mají vodíkové palivové články před sebou ještě dlouhou cestu, než se stanou praktickou alternativou k EV pro většinu vozidel v osobním vlastnictví. Nejtěžší částí této otázky je rozhodnutí, zda je vodík etičtější nebo udržitelnější než elektromobily.
Nejzjevnějším dopadem vodíkových palivových článků na sociální spravedlnost může být to, že na rozdíl od elektromobilů nebude zvýšená poptávka po konžském kobaltu těženém nucenou prací, protože neexistuje zvýšená poptávka po bateriích. Jak však již bylo uvedeno v tomto příspěvku na blogu, všechny inovace mají nepředvídatelné důsledky a my musíme učinit vypočítavá rozhodnutí o tom, zda jsou nedostatky nové technologie v souhrnu méně škodlivé než soubor problémů, které technologie řeší. Existuje jen málo dostupných informací o etice vodíkových palivových článků ve velkém měřítku; Jednoduše nemohu spekulovat, zda masová výroba vodíkových palivových článků má svůj ekvivalent k těžbě kobaltu. Existují však dva důležité body týkající se neznámých lidských důsledků: za prvé, nemůžeme dopustit, aby dokonalost byla nepřítelem pokroku, nebo určitě nesplníme vysoké cíle environmentální spravedlnosti stanovené COP26 a podobnými akčními plány, a za druhé, splnění těchto cílů. cíle budou vyžadovat mnohem více než vodíkové palivové články. Měli bychom monitorovat pracovní, přístupové a environmentální dopady výroby vodíku, zatímco pokračujeme ve výzkumu, ale dopravní revoluce vyžaduje více.
Ačkoli vodíkové palivové články mohou být součástí konečného řešení, tento blog začal kritikou význačnosti SOV. Neexistuje žádná kouzelná kulka, která by napravila etické a udržitelné problémy způsobené dopravním průmyslem. Přestože vodíkové palivo může mít potenciál eliminovat některé problémy, které přetrvávají, když se EV stávají stále populárnějšími, podpora spolujízdy a veřejné dopravy jsou také důležitou součástí této rovnice, protože si nemůžeme dovolit mít 276 milionů vozidel na silnicích, zatímco se stále budeme vrtat. s udržitelnějšími alternativami. Neměli bychom opustit náš výzkum vodíkových palivových článků, ale spíše bychom měli přijmout, že to může být jedna součást komplexního řešení. I když se vodíkové palivo ukáže jako etičtější a udržitelnější alternativa k lithium-iontové baterii, čas se krátí, pokud chceme splnit mezinárodní cíle stanovené COP26.
Jaké jsou tedy právní nástroje, které můžeme použít, abychom se posunuli vpřed? Za prvé, federální a státní daňové úlevy mohou být mocné. Zákon o nouzové ekonomické stabilizaci z roku 2008 začal poskytovat daňové pobídky ke snížení nákladů na projekty vodíkových palivových článků. Existuje také řada grantů dostupných prostřednictvím vládních agentur, včetně ministerstva dopravy, aby se usnadnily koridory pro alternativní paliva, které kromě nabíjecích stanic pro elektromobily poskytují lepší přístup k vodíkovým čerpacím stanicím. Existují také desítky potenciálních federálních a státních grantů na další financování výzkumu vodíku, což může zlepšit skladování nebo snížit náklady přenesené na spotřebitele.
Je třeba mít křehkou rovnováhu. Dopravní sektor nemůže dát všechna svá vejce do koše s vodíkovými palivovými články, ale investovat nějaký čas a peníze do zahrnutí vodíku jako jednoho z mnoha nástrojů k zajištění udržitelné a etické dopravy se vyplatí.
Vozidla s vodíkovými palivovými články, běžněji známá jako FCEV, dávají tradičním elektromobilům za své peníze. Oba typy jsou celosvětově stále všudypřítomnější, přičemž mnoho zemí si v příštích několika desetiletích klade za cíl eliminovat spalovací motory (ICE). Není však jasné, zda jsou bezpečnější FCEV nebo EV.
Srovnání: FCEV vs. EV
Podle amerického Úřadu pro energetické informace (EIA) se počet elektromobilů vyjíždějících na silnice pravděpodobně zvýší a vyvrcholí v roce 2038. Předpokládá se, že do roku 672 bude v provozu přibližně 2050 milionů elektromobilů.
U FCEV je to docela jiný obrázek. Několik výrobců zkoumá možnosti výroby cenově dostupných, účinných a bezpečných FCEV. Tato vozidla jsou však k dispozici pouze v některých oblastech země, například v Kalifornii, kde se nacházejí vodíkové čerpací stanice.
FCEV a EV mají určité podobnosti – oba používají podobné pohonné systémy a produkují nulové výfukové emise, což z nich činí ekologičtější alternativu k vozidlům ICE. Namísto využití akumulované energie z baterie jako v EV jsou FCEV poháněna čistým vodíkovým plynem uloženým v nádrži.
Jednou z výhod, které mají FCEV oproti EV je, že řidiči mohou natankovat za méně než čtyři minuty a FCEV mají dojezd 300 mil, což je mnohem větší než EV. Jaký typ vozidla je však pro řidiče a cestující bezpečnější?
Bezpečnostní obavy s FCEV
Podle zprávy Mezinárodního konsorcia pro požární bezpečnost, zdraví a životní prostředí existují dva hlavní problémy s používáním vodíkových palivových článků ve vozidlech: nebezpečí úrazu elektrickým proudem a hořlavost vodíku.
Palivové články pohánějí vozidla prostřednictvím elektrochemického reakčního procesu, při kterém se plynný vodík a kyslík spojují za vzniku vody a elektrické energie. Vzhledem k tomu, že moderní auta fungují na tak vysokých elektrických proudech, je nebezpečí, že někdo utrpí úraz elektrickým proudem, velké.
Plynný vodík je také vysoce hořlavý a může způsobit výbuch nebo požár, pokud se s ním nezachází správně. Stejně tak však platí i palivo používané k pohonu konvenčních vozidel ICE. Výrobci by proto mohli navrhovat FCEV tak, aby byla stejně bezpečná jako tradiční auta nebo EV. Všechna paliva mají určitý stupeň hořlavosti, podle U.S. DOE.
Bezpečnostní obavy u EV
Elektromobily jsou stejně bezpečné jako konvenční vozidla, s výjimkou případů, kdy jsou umístěny ve špatných povětrnostních podmínkách. Například hurikán Ian na Floridě upozornil na nebezpečí spojená s EV, když došlo v oblasti Fort Myers k významným záplavám.
Lze použít různé strategie zmírnění povodní, jako je parkování ve vysoké budově, aby se zabránilo škodám způsobeným záplavami. Stále je to však problém mnoha majitelů EV a potenciálních kupců. Zaplavení může u elektromobilů způsobit tepelný únik, když se lithium-iontová baterie dostane do nekontrolovatelného stavu samozahřívání.
Jakmile začala obnova po hurikánu Ian, někteří majitelé EV zaznamenali přehřátí baterií vozidel a jejich vzplanutí. Hasiči strávili hodiny snahou dostat požáry zažehnuté bateriemi elektromobilů pod kontrolu.
FCEV vs. EV: Které jsou bezpečnější?
FCEV jsou stále v plenkách, takže je těžké vědět, zda jsou bezpečnější než EV. Zdá se, že každý z nich má jedinečné bezpečnostní problémy, které je třeba vyřešit před širokým přijetím.
Přečtěte si nejaktuálnější novinky z průmyslu palivových článků a vodíku na FuelCellsWorks
Jedna věc je jistá, že vodíkové palivové články se stanou populárnějšími v energetickém průmyslu, takže se na trh pravděpodobně dostane více FCEV. EV a FCEV by mohla být vozidly budoucnosti.
Jane Marshová, přispěvatelka
Jane Marsh je šéfredaktorkou Environment.co. Jane pokrývá témata související s klimatickou politikou, udržitelností, zelenými technologiemi, obnovitelnými zdroji energie a dalšími.
Názory a názory vyjádřené v tomto dokumentu jsou názory autorů a nemusí nutně odrážet oficiální politiku nebo postavení společnosti Fuel Cells Works, jejích ředitelů, partnerů, zaměstnanců, přispěvatelů nebo dodavatelů. Jakýkoli obsah poskytovaný našimi přispěvateli nebo autory je jejich vlastního názoru a není určen k očerňování jakéhokoli náboženství, etnické skupiny, klubu, organizace, společnosti, jednotlivce nebo kohokoli nebo čehokoli.
