Πηγή:afdc.energy.gov
Το υδρογόνο (H2) είναι ένα εναλλακτικό καύσιμο που μπορεί να παραχθεί από διάφορους οικιακούς πόρους. Αν και η αγορά για το υδρογόνο ως καύσιμο μεταφοράς είναι στα σπάργανα, η κυβέρνηση και η βιομηχανία εργάζονται για την καθαρή, οικονομική και ασφαλή παραγωγή και διανομή υδρογόνου για ευρεία χρήση σε ηλεκτρικά οχήματα κυψελών καυσίμου (FCEV). Τα ελαφρά FCEV είναι πλέον διαθέσιμα σε περιορισμένες ποσότητες στην καταναλωτική αγορά σε τοπικές περιοχές στο εσωτερικό και σε όλο τον κόσμο. Η αγορά αναπτύσσεται επίσης για λεωφορεία, εξοπλισμό χειρισμού υλικών (όπως περονοφόρα ανυψωτικά), εξοπλισμό υποστήριξης εδάφους, φορτηγά μεσαίου και βαρέως τύπου, πλοία πλοίων και σταθερές εφαρμογές. Για περισσότερες πληροφορίες, δείτε τις ιδιότητες καυσίμου και το Κέντρο πόρων ανάλυσης υδρογόνου.
Το υδρογόνο είναι άφθονο στο περιβάλλον μας. Αποθηκεύεται σε νερό (H2O), υδρογονάνθρακες (όπως μεθάνιο, CH4) και άλλη οργανική ύλη. Μια πρόκληση της χρήσης του υδρογόνου ως καυσίμου είναι η αποτελεσματική εξαγωγή του από αυτές τις ενώσεις.
Επί του παρόντος, η αναμόρφωση ατμού - συνδυάζοντας ατμό υψηλής θερμοκρασίας με φυσικό αέριο για την εξαγωγή υδρογόνου - αντιπροσωπεύει το μεγαλύτερο μέρος του υδρογόνου που παράγεται στις Ηνωμένες Πολιτείες. Το υδρογόνο μπορεί επίσης να παραχθεί από το νερό μέσω ηλεκτρόλυσης. Αυτό είναι πιο ενεργοβόρο, αλλά μπορεί να γίνει με χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, όπως η αιολική ή η ηλιακή, και αποφεύγοντας τις επιβλαβείς εκπομπές που σχετίζονται με άλλα είδη παραγωγής ενέργειας.
Σχεδόν όλο το υδρογόνο που παράγεται στις Ηνωμένες Πολιτείες κάθε χρόνο χρησιμοποιείται για τη διύλιση του πετρελαίου, την επεξεργασία μετάλλων, την παραγωγή λιπασμάτων και την επεξεργασία τροφίμων.
Αν και η παραγωγή υδρογόνου μπορεί να δημιουργήσει εκπομπές που επηρεάζουν την ποιότητα του αέρα, ανάλογα με την πηγή, ένα FCEV που λειτουργεί με υδρογόνο εκπέμπει μόνο υδρατμούς και ζεστό αέρα ως καυσαέριο και θεωρείται όχημα μηδενικών εκπομπών. Μεγάλες προσπάθειες έρευνας και ανάπτυξης στοχεύουν στο να καταστούν αυτά τα οχήματα και η υποδομή τους πρακτικά για ευρεία χρήση. Αυτό οδήγησε στην κυκλοφορία οχημάτων ελαφριάς παραγωγής στους καταναλωτές λιανικής, καθώς και στην αρχική εφαρμογή λεωφορείων και φορτηγών μεσαίου και βαρέως τύπου στην Καλιφόρνια και στη διαθεσιμότητα του στόλου στις βορειοανατολικές πολιτείες.
Μάθετε περισσότερα για το υδρογόνο και τις κυψέλες καυσίμου από το Hydrogen and Fuel Cell Technologies Office.
Το υδρογόνο ως εναλλακτικό καύσιμο
Το υδρογόνο θεωρείται εναλλακτικό καύσιμο σύμφωνα με τον νόμο ενεργειακής πολιτικής του 1992. Το ενδιαφέρον για το υδρογόνο ως εναλλακτικό καύσιμο μεταφοράς πηγάζει από την ικανότητά του να τροφοδοτεί κυψέλες καυσίμου σε οχήματα μηδενικών εκπομπών, τις δυνατότητές του για εγχώρια παραγωγή και τον γρήγορο χρόνο πλήρωσης της κυψέλης καυσίμου και υψηλή απόδοση. Στην πραγματικότητα, μια κυψέλη καυσίμου σε συνδυασμό με έναν ηλεκτροκινητήρα είναι δύο έως τρεις φορές πιο αποτελεσματική από έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης που λειτουργεί με βενζίνη. Το υδρογόνο μπορεί επίσης να χρησιμεύσει ως καύσιμο για κινητήρες εσωτερικής καύσης. Ωστόσο, σε αντίθεση με τα FCEV, αυτά παράγουν εκπομπές από την εξάτμιση και είναι λιγότερο αποδοτικά. Μάθετε περισσότερα για τις κυψέλες καυσίμου.
Η ενέργεια σε 2,2 λίβρες (1 κιλό) αερίου υδρογόνου είναι περίπου η ίδια με την ενέργεια σε 1 γαλόνι (6,2 λίβρες, 2,8 κιλά) βενζίνης. Επειδή το υδρογόνο έχει χαμηλή ογκομετρική πυκνότητα ενέργειας, αποθηκεύεται σε ένα όχημα ως συμπιεσμένο αέριο για να επιτευχθεί η εμβέλεια οδήγησης των συμβατικών οχημάτων. Οι περισσότερες τρέχουσες εφαρμογές χρησιμοποιούν δεξαμενές υψηλής πίεσης ικανές να αποθηκεύουν υδρογόνο σε 5,{10}} ή 10,000 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα (psi). Για παράδειγμα, τα FCEV που παράγονται από κατασκευαστές αυτοκινήτων και διατίθενται σε αντιπροσωπείες έχουν δεξαμενές 10,{14}} psi. Οι διανομείς λιανικής πώλησης, οι οποίοι βρίσκονται ως επί το πλείστον σε πρατήρια βενζίνης, μπορούν να γεμίσουν αυτές τις δεξαμενές σε περίπου 5 λεπτά. Τα ηλεκτρικά λεωφορεία κυψελών καυσίμου χρησιμοποιούν αυτήν τη στιγμή 5,{18}} δεξαμενές psi που χρειάζονται 10–15 λεπτά για να γεμίσουν. Άλλοι τρόποι αποθήκευσης υδρογόνου βρίσκονται υπό ανάπτυξη, συμπεριλαμβανομένης της χημικής σύνδεσης υδρογόνου με ένα υλικό όπως το υδρίδιο μετάλλου ή τα ροφητικά υλικά χαμηλής θερμοκρασίας. Μάθετε περισσότερα για την αποθήκευση υδρογόνου.
Δεδομένα από σταθμούς λιανικής ανεφοδιασμού υδρογόνου, που συλλέγονται και αναλύονται από το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας, δείχνουν ότι ο μέσος χρόνος που δαπανάται για καύσιμο ένα FCEV είναι λιγότερο από 4 λεπτά.
Η Καλιφόρνια οδηγεί το έθνος στην κατασκευή σταθμών ανεφοδιασμού υδρογόνου για FCEV. Από τα μέσα-2021, 47 σταθμοί λιανικής πώλησης υδρογόνου ήταν ανοιχτοί στο κοινό στην Καλιφόρνια, καθώς και ένας στη Χαβάη και 55 ακόμη ήταν σε διάφορα στάδια κατασκευής ή σχεδιασμού στην Καλιφόρνια. Αυτοί οι σταθμοί εξυπηρετούν πάνω από 8,{4}} FCEV. Η Καλιφόρνια συνεχίζει να παρέχει χρηματοδότηση για την κατασκευή υποδομών υδρογόνου μέσω του Προγράμματός της για Καθαρές Μεταφορές. Η Επιτροπή Ενέργειας της Καλιφόρνια έχει εξουσιοδοτηθεί να χορηγεί έως και 20 εκατομμύρια δολάρια ετησίως έως το 2023 και επενδύει σε αρχικούς 100 δημόσιους σταθμούς για να υποστηρίξει και να ενθαρρύνει αυτά τα οχήματα μηδενικών εκπομπών. Επιπλέον, προγραμματίζονται 14 πρατήρια λιανικής για τις βορειοανατολικές πολιτείες, με ορισμένα από αυτά να εξυπηρετούν ήδη πελάτες του στόλου.
Οι κατασκευαστές οχημάτων προσφέρουν FCEV μόνο σε καταναλωτές που ζουν σε περιοχές όπου υπάρχουν σταθμοί υδρογόνου. Οι σταθμοί μη λιανικής στην Καλιφόρνια και σε ολόκληρη τη χώρα συνεχίζουν επίσης να εξυπηρετούν στόλους FCEV, συμπεριλαμβανομένων των λεωφορείων. Πολλά κέντρα διανομής χρησιμοποιούν υδρογόνο για να τροφοδοτούν οχήματα χειρισμού υλικών στην κανονική τους λειτουργία. Επιπλέον, έχουν γίνει αρκετές ανακοινώσεις σχετικά με την παραγωγή βαρέων επαγγελματικών οχημάτων, όπως φορτηγών γραμμής, που θα απαιτούν πρατήρια ανεφοδιασμού με πολύ μεγαλύτερη χωρητικότητα από τα υπάρχοντα ελαφρά. Βρείτε σταθμούς ανεφοδιασμού υδρογόνου στις Ηνωμένες Πολιτείες.
