Kuro elementais varomi automobiliai techniniu požiūriu yra elektrinės transporto priemonės, kurios pačios gamina elektros energiją iš deguonies ir vandenilio. Ši technologija, nors ir dar nepasiekusi masinio populiarumo, žada revoliuciją transporto sektoriuje, siūlydama ekologišką alternatyvą tradiciniams vidaus degimo varikliams.
Kaip veikia vandenilio automobilis?
Vandeniliu varomi automobiliai, kitaip nei įprasti elektromobiliai, naudoja ne tik baterijose laikomą elektrą, bet ir vandenilį, kuris yra pagrindinis energijos šaltinis. Kuro elementų sistema automobilyje gamina elektros energiją, kuria maitinami elektros motorai. Šis procesas vyksta per elektrocheminę reakciją, kai vandenilis jungiasi su deguonimi. Varikliui varyti reikalingą elektrą gaminančios kuro elementų sistemos dar vadinamos „tretiniu akumuliatoriumi“.
Vienas esminių šios technologijos privalumų - vandenilis yra labiausiai paplitusi medžiaga visatoje. Vandenilį nebrangiai galima gauti iš gamtinių dujų, tačiau šis procesas išskiria CO2, todėl tenka spręsti šių dujų saugojimo problemą. Alternatyvus, ekologiškesnis, tačiau brangesnis elektrolizės būdas leidžia gauti vandenilį be papildomų teršalų.
Lyginant su energijos kaupimu baterijose, ryškus vandenilio kuro elementų technologijos pranašumas yra gerokai greitesnis atsargų papildymas. Net ir naudojant sparčiojo įkrovimo stoteles, įkrauti elektromobilio bateriją užtrunka maždaug 30 minučių, o vandenilio bakus galima užpildyti per 3-4 minutes. Pavyzdžiui, „Hyundai NEXO“ užpildomas vandeniliu per penkias minutes.
Istorija ir dabartis
Pirmuoju serijinės gamybos automobiliu su vandenilio kuro elementais tapo dar 2013 metais debiutavęs „Hyundai ix35 FCEV“. Vėliau, 2018 metais, „Hyundai“ pristatė naująjį „Nexo“, pakeitusį pirmąjį ix35 FCEV. 2021 metais „Toyota“ pristatė antrosios kartos „Mirai“. Nepriklausomus projektus tęsė „Mercedes-Benz“, BMW ir „Volkswagen“, tačiau iki šiol Vokietijos gamintojai apsiriboja prototipais.
„Hyundai H2 XCIENT Fuel Cell“ sunkvežimyje panaudota naujausia vandenilio technologija sunkiajam transportui. Šis keturašis 18 tonų vilkikas su priekaba nuvažiuoja apie 400 km su viena degalų įkrova. Septyniuose sunkvežimio vandenilio bakuose iš viso telpa 32,09 kg suslėgto vandenilio.
Pasak „Carvertical“ atstovo, įprastas elektromobilis naudoja baterijose laikomą elektrą, kuria aprūpina elektros motorus. Vandeniliu varomi automobiliai neturi baterijų ir tam, kad elektros motorus aprūpintų elektra, naudoja vandenilį, kuris, cheminės reakcijos metu, gamina motorui reikalingą elektrą. Elektromobilius reikia įkrauti, o vandeniliu varomus automobilius - pripildyti vandeniliu.
Privalumai ir trūkumai
Privalumai:
- Greitas degalų papildymas: Vandenilio bakų papildymas trunka vos kelias minutes, palyginti su elektromobilių įkrovimu.
- Didelis nuvažiuojamas atstumas: Kuro elementais varomi automobiliai gali nuvažiuoti didelius atstumus. Pavyzdžiui, „Toyota Mirai“ su pilnu baku gali įveikti apie 650 km.
- Nulinės emisijos: Eksploatacijos metu vandeniliu varomi automobiliai neišskiria jokių kenksmingų medžiagų, tik vandenį.
- Mažiau judančių detalių: Kaip ir elektromobiliai, vandeniliu varomi automobiliai neturi vidaus degimo variklių bei klasikinių pavarų dėžių, todėl jų eksploatacija yra paprastesnė ir pigesnė.
Trūkumai:
- Infrastruktūros trūkumas: Vandenilio užpildymo stotelių tinklas vis dar labai ribotas, ypač Lietuvoje.
- Kaina: Vandeniliu varomi automobiliai yra brangesni nei tradiciniai automobiliai ar net dauguma elektromobilių.
- Vandenilio gamybos iššūkiai: Nors vandenilis yra gausus, jo gamyba gali būti brangi ir neekologiška, priklausomai nuo pasirinkto metodo.
- Efektyvumo skirtumai: Nors ir gaminama elektra, vandenilio kuro celės procesas pasižymi maždaug 60% efektyvumu, lyginant su įprastais elektromobiliais, kur energijos perdavimo į ratus efektyvumas siekia daugiau nei 95%.
Vandenilio ateitis Lietuvoje ir pasaulyje
Docentas Jonas Vanagas iš „Vilnius Tech“ ir Kauno technologijos universiteto įsitikinęs, kad automobiliai, kurių elektros motorams tiekiama energija gaunama kuro celėse, netolimoje ateityje gali rimtai konkuruoti su baterijose saugoma energija varomais elektromobiliais. Didžiausias vandenilio kuro elementais varomų automobilių trūkumas kol kas yra kaina. Modelis su vandenilio technologija atsieis mažiausiai 60 tūkst. eurų.
Didžiausias vandenilio užpildymo stotelių tinklas kuriamas Kalifornijos valstijoje (JAV). Prognozuojama, kad iki 2026 metų vandenilio užpildymo stotelės įrengimas kainuos 300-500 tūkst. eurų, o tai jau panašu į įprastos degalinės įrengimo kainą. Tuo pat metu mažėja ir vandenilio kaina - prieš 10 metų vienas kilogramas kainavo apie 16 eurų, o dabar - maždaug 6 eurus.
Lietuvoje situacija sudėtingesnė. Anot „Carvertical“ atstovo Mato Buzelio, Lietuvoje visiškai nėra tokiems automobiliams reikalingos infrastruktūros - artimiausia vieta, kur galima papildyti vandenilio atsargas, yra Rygoje. Todėl ir vandeniliu varomų automobilių Lietuvoje beveik nėra - registruotas vos vienas.
„Ignitis grupės“ inovacijų vadovas Paulius Kozlovas sako, kad vandenilio gamyba, gaminant elektrolizės būdu, neišskiria pavojingų ar kenksmingų medžiagų. Vandenilio transportavimo klausimui spręsti Europa planuoja įrenginėti vandenilio produktotiekius, panašius tinklus, kaip ir dabartinė dujų infrastruktūra. „Jeigu reiktų spėti, sakyčiau, kad abi technologijos, tiek baterijų, tiek vandenilio, ras savo vietą“, - aiškina P. Kozlovas.
„Bosch“ yra viena iš nedaugelio bendrovių, galinčių masiškai gaminti tokią sudėtingą technologiją, kaip kuro celės. Bendrovė vykdo veiklą visoje vandenilio pramonės vertės grandinėje, kuria jo gamybos ir panaudos technologijas. Iki 2030 m. „Bosch“ planuoja pasiekti maždaug 5 mlrd. eurų su vandeniliu susijusių technologijų pardavimo apyvartą.
Kaip veikia vandenilinis automobilis | Ateities technologijos
Nors tvarumo atžvilgiu vandenilinis elektromobilis - naudingesnis, be tinkamos infrastruktūros jo sėkmė - abejotina. Vandenilinių elektromobilių sėkmė tiesiogiai priklauso nuo žaliosios generacijos vystymosi apimčių. Jeigu Lietuvoje ir Europoje žalioji generacija vystysis sparčiai, bus nemažai valandų metuose, kuomet elektros energijos kaina bus nulinė ar net neigiama, jų generuojamą energiją galėtume panaudoti vandenilio gamybai.
tags: #kas #yra #kuro #celes #automobilis