סימפוזיון וינה 2020 / האתגרים הגדולים ביותר עבור הנעות מימן ודלקים סינתטיים

  • ייצור החשמל בעולם לא יספיק להעביר את העולם להנעה חשמלית בלבד.
  • יש להתבסס גם על תאי דלק חשמליים, מימן ו-e-fuels.

אוטוניוז, או.טי.אס 03.05.2020 – ניידות עם אפס פליטות באמצעות הנעה חשמלית היא אופציה אפשרית עם סוללות (BEV) או עם תאי דלק ומימן (FCEV). בהשוואה להנעה חשמלית באמצעות סוללה, להנעת תאי הדלק יש יתרון של צפיפות אנרגיה גבוהה יותר, כמו גם העובדה כי זמני תדלוק מימן הם קצרים יותר, לפי AVL List, חברה אוסטרית המפתחת מערכות הנעה.

זה הופך את תא הדלק למעניין לא רק למכוניות, אלא גם לכלי רכב מסחריים, ספנות ורכבות. מטרות שונות חלות בהתאם לתחום היישום: צפיפות הספק גבוהה (4 ק"ו/ל') אך חיי שירות קצרים יותר (5,000 שעות עבודה) מתאים למכוניות נוסעים; המפרט לרכבת הוא 2 ק"ו/ל' ו-30,000 שעות. חיי שירות אלה צפויים גם למשאיות.

משקלי סוגי מערכות הנעה שונות במשאיות לטווח ארוך, היום (משמאל) פוטנציאל לעתיד (מימין) (AVL List)

בשנים האחרונות, על פי AVL List, "המוקד בפיתוח מערכות הנעה לתאי דלק עבר ממכוניות נוסעים לכלי רכב מסחריים." סיבה אחת לכך היא יעדי צריכת דלק חדשים: באיחוד האירופי, משאיות, כאוטובוסים, חייבות להפחית את פליטת CO2 בממוצע של 15% עד 2025 בהשוואה ל-2019, ובשיעור של 30% מ-2030. חריגה ממגבלות אלה תיענש בקנסות כבדים של כמה אלפי יורו לגרם CO2 לכל טונה ק"מ (tkm). זה הופך פתרונות חילופיים לדיזל הדומיננטי, להכרחיים.

בהתאם לטווח הרצוי, להנעת תאי דלק למשאיות יתרונות גדולים על פני סוללה חשמלית: לדוגמה, הוא אינו כבד יותר מהנעת דיזל נוכחית. המשמעות היא שמשקל המטען נשמר במלואו, וזה, בדרך כלל, חשוב מאוד למשאיות. על פי AVL List, לעלות הנעת תאי הדלק יש אפילו פוטנציאל להשתוות לעלות הנעת דיזל בחישוב עלות הבעלות הכוללת (TCO), אם מושג מחיר מימן של כ-4 עד 5 יורו/ק"ג. שיפורים גדולים עדיין נדרשים בתאי דלק ובקירור. בפרויקט HYTRUCK ש-AVL מפתחת בימים אלה, מערכת תאי דלק המותאמת למשאיות, אמורה לנטרל את הניגוד האימננטי המערכתי של יעדים בין צפיפות חשמל גבוהה לחיי השירות.

יונדאי כבר פיתחה כמה דורות של מכוניות נוסעים המונעות בתאי דלק בייצור סידרתי. בנוסף לאוטובוסים, הובאו כעת גם משאיות עם מערכת הנעה זו לבגרות שוק. תפוקת תאי הדלק של כלי הרכב הכבדים היא 190 קילוואט, כפול מהתפוקה של מכונית הנוסעים של יונדאי נקסו המצוידת בתאי דלק. בדרום קוריאה, אוטובוסים ומשאיות עם הנעת תאי דלק כבר נמצאים על הכביש. עד 2025 מתכננת יונדאי לספק לחברה בשוויץ 1,600 משאיות תאי דלק.

מימן במנוע בעירה פנימית

מכמה סיבות, מימן עלול לחוות רנסנס במנוע הבעירה הפנימית (ICE), במיוחד בכלי רכב מסחריים, שבהם עלויות הן הבעיה העיקרית:

ניתן להשתמש במימן במנוע הבעירה הפנימית במהירות וביעילות גבוהות יותר מאשר במערכות הנעה תאי דלק. זה נכון במיוחד במדינות בהן קיימת כבר תשתית מימן טובה, כמו יפן, קוריאה וסין.

מנוע המימן יכול להשתמש באותו מיכל כמו בהנעת תאי דלק, מה שמוזיל את העלויות בצורה ניכרת.

במנוע בעירה פנימית המימן לא צריך להיות בעל רמת הטוהר הגבוהה ביותר הנדרשת לתאי דלק. זה מעניין במיוחד כשמימן מיוצר ממקורות ביוגניים ("מימן ירוק").

שתי הרצאות בסימפוזיון הוקדשו לנושא זה: פרויקט אחד הוצג על ידי בוש, קבוצת הטיר 1, והמכון למנועי בעירה פנימית ותרמודינמיקה באוניברסיטת גראץ לטכנולוגיה. המוקד הוא על הנעת מימן למכוניות נוסעים וכלי רכב מסחריים קלים.

המצגת השנייה היתה של Keyou. החברה הגרמנית מתרכזת בהנעת מימן לכלי רכב מסחריים. הפיתוח נתמך על ידי תקנה של האיחוד האירופי: הוא מגדיר רכב מסחרי כבד ללא פליטה אם הוא פולט פחות מ-1 ג' דו תחמוצת הפחמן/1 קו"ש, עם או ללא מנוע בעירה פנימית. דיפ.-אנג' תומס קורן מ-Keyou אמר: "מכל הקונספטים של הבעירה הפנימית הקיימים, מנועי בעירה פנימית במימן יהיו היחידים שיכולים לעמוד במגבלות הללו."

כולם מסכימים כי עד שנת 2050 יש לייצר מימן נייטרלי CO2 ("מימן ירוק") כדי לעמוד ביעדי האקלים. כיום המימן עדיין מופק ברובו מגז טבעי ("מימן אפור"). לדברי Shell, חברת האנרגיה, האיחוד האירופי חסר אסטרטגיית מימן ספציפית עד כה.

עלות בעלות כוללת של שלושה סוגי מערכות ההנעה (AVl List)

דלקים סינתטיים: האתגר הגדול ביותר הוא לבנות יכולת ייצור בטווח הגיגה-טון

פרופ' ד"ר רוברט שלגל, ממכון מקס פלאנק להמרת אנרגיה כימית במלהיים, חבל הרוהר, היה רוצה לראות יותר פתיחות כאשר שוקלים את מקורות האנרגיה לניידות עתידית. ההתמקדות הנוכחית בניידות חשמליות של סוללות מתעלמת ממספר עובדות:

הזמינות ברחבי העולם של חשמל. אפילו במרכז אירופה, בהתחשב בתנאים כלכליים מציאותיים וקבלה חברתית, יכולות [הייצור של] תחנת הכוח לא יהיו מסוגלות להחליף אפילו את הדרישה העצמית לאנרגיה חשמל מאובנים.

ב-EU28, הביקוש לנפט של ענף התחבורה ב-2017 עלה על סך הביקוש לחשמל. במקביל, אספקת החשמל הייתה קבועה בדיוק כמו הצריכה מזה עשר שנים, רק מקורות האנרגיה השתנו. יש יותר מכל אנרגיית רוח.

ברחבי העולם נוצרות כיום שתי מכוניות בכל שנייה, בסך הכל כ-80 מיליון בשנה. המספר הכולל של כלי רכב ברחבי העולם הוא כשני מיליארד. נדרש זמן להמיר אותם לטכנולוגיה חדשה כסטנדרט.

זה המקום בו דלקים סינטטיים יכולים להשלים את גישת ההנעה החשמלית. הם גם מתאימים מאוד כאמצעי אחסון הדרוש בדחיפות לחשמל מתחדש. שלגל משוכנע כי יהיה צורך לייבא זאת בעתיד לפחות עד לרמת היבוא ​​הנוכחי של אנרגיית מאובנים. של, חברת האנרגיה, משוכנעת גם כי פוטנציאל הייצור המקומי לחשמל מתחדש באירופה לא יספיק. יתר על כן, ניתן לייצר חשמל זה בזול הרבה יותר באזורים מתאימים יותר.

מימן הוא הדלק הראשון המיוצר בשרשרת ייצור הדלק הסינתטי. עם זאת, שלגל רואה כלא מציאותי לבנות מערכת אנרגיה בלעדית על מימן. דלקים סינתטיים, המסונתזים ממימן ו-CO2 ונקראים גם דלקים חשמליים (e-fuels), הם זולים יותר, פחות מסוכנים ומקובלים יותר חברתית כנשאי אנרגיה.

לדלקים סינתטיים יתרון מרכזי נוסף, מסביר מומחה הפליטות ד"ר א. יקוב. הם נוזליים וניתן להשתמש בהם במנועים קיימים. ה-e-fuels מהדור השני מאפשרים הפחתה משמעותית במורכבות המערכת של המנוע ובטיפול לאחר הפליטה. אפילו כתערובת לדלקים מאובנים, כבר נצפתה הפחתה ניכרת בפליטות ו-CO2.

למרות שהיעילות הכוללת של דלקים סינטטיים נמוכה משמעותית מזו של החשמל הישיר, ניתן להשתמש בהם בתשתיות קיימות והפוטנציאל שלהם גדול משמעותית מדרישות האנרגיה בעולם. מסיבות של עצמאות אנרגטית בניידות, סין כבר אינה סומכת רק על הנעות חשמליות, אלא בטווח הרחוק על מתנול מפחם ומימן כנשאי אנרגיה. ד"ר יאקוב: "האתגר הגדול ביותר כאן הוא לבנות מתקני ייצור בקנה מידה של גיגה טון."

תגובה ראשונה

תגובה

כתובת האימייל שלך לא תפורסם


*


error: Alert: Content is protected !!