Vandenilis, kaip energijos šaltinis transporto priemonėse, tampa vis aktualesne tema, siūlančia potencialą mažinti taršą ir gerinti transporto ekonomiją. Kuro elementais varomi automobiliai techniniu požiūriu yra elektrinės transporto priemonės, kurios pačios gamina elektros energiją iš deguonies ir vandenilio. Ši technologija, nors ir dar ne visiškai paplitusi, jau dabar demonstruoja savo galimybes tiek lengvajame, tiek sunkiajame transporte.
Vandenilinių automobilių technologijos ir privalumai
Vandenilinių automobilių pagrindas - kuro elementai, kurie gamina elektros energiją vykdydami elektrocheminę reakciją tarp vandenilio ir deguonies. Šios reakcijos vienintelis šalutinis produktas yra vanduo, todėl vandeniliu varomi automobiliai yra visiškai netaršūs. Priešingai nei įprastiems elektromobiliams, kuriems reikia išorinio įkrovimo, vandeniliniai automobiliai patys gamina elektrą, o vandenilį galima pasipildyti vos per kelias minutes, panašiai kaip benzinu ar dyzelinu.
„Hyundai H2 XCIENT Fuel Cell“ sunkvežimis yra puikus pavyzdys, kaip vandenilio technologija pritaikoma sunkiajam transportui. Šis keturašis vilkikas su priekaba nuvažiuoja apie 400 km su viena degalų įkrova, o septyniuose vandenilio bakuose telpa 32,09 kg suslėgto vandenilio. „Hyundai“ vandenilio bakai pagaminti iš anglies pluoštu sustiprinto plastiko, o jų vidinį paviršių dengia plonas poliamido (nailono) įdėklas, kas rodo dideles inžinierių pastangas kuriant patikimą aukšto slėgio vandenilio talpyklą.
Naujasis „Toyota Mirai“ yra antros kartos vandenilio kuro celes turintis elektrinis „Toyota“ automobilis. Dėl efektyvesnės kuro celių sistemos ir talpesnio degalų bako, kartu su pagerėjusiu aerodinaminiu koeficientu, šis modelis gali nuvažiuoti iki 650 km. Be to, vandenilis suteikia puikią galimybę sukurti geresnę visuomenę, mat yra patikimas transportavimo ir energijos saugojimo šaltinis.
BMW taip pat žengia į vandenilio technologijų sritį, pristatydama „iX5 Hydrogen“ automobilį. Šis modelis išsiskiria puikia dinamika ir manevringumu, pažangia vandenilinės varos sistema, galimybe nuvažiuoti iki 504 km ir vos 3-4 minučių degalų papildymo laiku. Automobilis galės pasiekti didesnį nei 180 km/h greitį. BMW vandenilinių technologijų centre Miunchene degalų elementus tiekia „Toyota Motor Corporation“. Kompanijai pavyko sukurti galingiausią pasaulyje lengvojo automobilio kuro elementų sistemą ir specialų akumuliatorių, kurie užtikrina nuolatinį didelį automobilio greitį ir bendrą 295 kW (401 AG) elektrinę galią.
Vandenilio gamyba ir iššūkiai
Vandenilis yra pats gausiausias cheminis elementas visatoje, tačiau grynas jis gamtoje praktiškai neegzistuoja, todėl jį reikia gaminti skaidant cheminius junginius, o tai reikalauja didelių energijos sąnaudų. Vandenilio gamyba dažnai skirstoma į kategorijas pagal spalvinius kodus:
- Pilkasis vandenilis - gaminamas iš gamtinių dujų, išskiriant CO₂.
- Mėlynas vandenilis - gaminamas iš gamtinių dujų, naudojant anglies dioksido surinkimą ir saugojimą (CCS).
- Žaliasis vandenilis - gaminamas naudojant atsinaujinančius energijos šaltinius elektrolizei, neišmetant CO₂.
Nors žaliasis vandenilis laikomas perspektyviausia ir tvariausia alternatyva, jo gamyba šiuo metu yra brangi ir energetiškai neefektyvi. Viso vandenilio gavybos, perdavimo ir panaudojimo kuro elementuose proceso efektyvumas siekia tik iki 30%, kai tuo tarpu elektromobiliui įkrauti panaudojus tą pačią energiją, efektyvumas gali būti didesnis nei 80%.
Infrastruktūros plėtra ir ateities perspektyvos
Viena didžiausių kliūčių vandenilinių automobilių plėtrai yra nepakankamai išvystyta infrastruktūra. Vandenilio degalinės yra brangios ir jų tinklas pasaulyje vis dar labai ribotas. Pavyzdžiui, 2023 m. pabaigoje pasaulyje veikė 921 vandenilio degalų papildymo stotelė, daugiausia jų Rytų Azijoje, Vidurio Europoje ir JAV. Europoje jų buvo 265, daugiausia Vokietijoje.
Lietuvoje vandenilinių automobilių plėtra taip pat susiduria su infrastruktūros iššūkiais. Nors Kaune jau rieda vandeniliu varomi autobusai, o Vilniaus valdžia planuoja pirkti tokius autobusus ir gaminti žaliąjį vandenilį, lengvųjų automobilių vandenilio papildymo stotelių Lietuvoje kol kas nėra. Artimiausia stotelė yra Rygoje.
Nepaisant iššūkių, vandenilis laikomas viena iš transporto ateities krypčių. Tikimasi, kad iki 2026 m. pasaulinė vandenilio kuro elementų rinka pasieks 13,7 mlrd. Taip pat svarbu paminėti, kad vandenilinius automobilius BMW planuoja pasiūlyti antrojoje šio dešimtmečio pusėje. Tai rodo, kad gamintojai vis aktyviau investuoja į šią technologiją.
Vandens elektrolizės proceso efektyvumo gerinimas ir investicijos į atsinaujinančią energetiką gali padėti sumažinti vandenilio gamybos kaštus ir padidinti jo prieinamumą. Nors elektromobiliai šiuo metu dominuoja rinkoje, vandenilinių transporto priemonių potencialas, ypač sunkiajame transporte ir ilgų distancijų kelionėms, išlieka didelis.
Istorinė perspektyva
Vandenilio variklio istorija siekia kelis šimtus metų. Pirmasis vidaus degimo variklis 1806 m. buvo varomas ne benzinu, o vandenilio ir deguonies mišiniu. Šveicarų inžinierius Fransua Izaokas de Rivazas sukūrė pirmąjį vandeniliu varomą automobilį, tačiau jis patyrė nesėkmę. 1860 m. belgų išradėjas Etjenas Lenuaras sukūrė triratį „Hippomobile“ - pirmąjį veikiantį vandenilinį automobilį. Nors eksperimentai su vandeniliu varomomis transporto priemonėmis tęsėsi visą XX a., automobilių pramonėje dominavo benzinu varomas vidaus degimo variklis.
1998 m. Islandija paskelbė apie savo planą sukurti vandenilio ekonomiką, o 1999 m. Vokietijoje atidaryta pirmoji komercinė vandenilio stotis. Nuo 2018 m. Norvegijoje, Kinijoje ir Jungtinėje Karalystėje pradėti naudoti kuro elementais varomi autobusai ir kitos vandeniliu varomos transporto priemonės.
Vandenilio panaudojimas įvairiose srityse
Vandenilis gali būti naudojamas ne tik lengvuosiuose automobiliuose, bet ir sunkvežimiuose, autobusuose, traukiniuose, laivuose ir net raketose. Didžiosios raketos naudoja suskystintą vandenilį kaip kurą, o suskystintą deguonį kaip katalizatoriu, dėl greito ir efektyvaus išpurškimo greičio. Pramoniniuose krautuvuose vandenilio vidaus degimo varikliai tapo geriausiu sprendimu dėl trumpo įkrovimo laiko.
„Energy Observer“ laivas yra pirmasis, kuriame pritaikyta „Toyota“ vandenilio kuro celių technologija. Šis energetiškai nepriklausomas laivas yra nulinės taršos ir tarnauja kaip komunikacijos priemonė bei energetinio virsmo tyrimų laboratorija.
Vandenilio technologijos taip pat yra svarbios kuriant geresnę visuomenę, nes vandenilis yra patikimas transportavimo ir energijos saugojimo šaltinis. Tai gali padėti sumažinti priklausomybę nuo iškastinio kuro ir skatinti perėjimą prie mažo anglies dioksido kiekio technologijų ekonomikos.
tags: #automobilio #ekonomiskumo #gerinimas #naudojant #vandenili