Hydrogenbiler forklarte: brenselceller, effektivitet og nullutslipp
Utrulling av kjøretøyene blir hemmet av mangel på teknisk infrastruktur
Toyota Mirai 2019
FREDERIC J. BROWN/AFP via Getty Images
Da forretningssekretær Kwasi Kwarteng avduket Storbritannias første hydrogenstrategi i forrige måned, sa han at drivstoffet hadde potensialet til å transformere måten vi driver livene våre på.
En slik transformasjon ser man allerede innen bilkjøring. Fra så langt tilbake som Andre verdenskrig , har teknikere brukt hydrogengass til å drive kjøretøy som et renere alternativ til bensin.
Interessen og investeringene i hydrogenteknologi for bruk i biler har økt betraktelig siden 1990-tallet. Og med at regjeringen har bekreftet at salg av nye bensin- og dieselbiler vil bli forbudt i Storbritannia fra 2030, er ytterligere finansiering satt til å strømme inn.
Teknologien
Hydrogendrevne biler inneholder ikke forbrenningsmotorer. I stedet er nøkkelen til en hydrogenbil brenselcellen, sa Kjører elektrisk .
Gassen kommer inn i brenselcellen fra en tank og blandes med oksygen for å lage vann i en kjemisk reaksjon som genererer elektrisitet som brukes til å drive motorene som driver hjulene, forklarte Hydrogen Hub , et industriledet fellesskap av interessenter i forsyningskjeden for hydrogen og brenselceller. Hydrogentanker fylles på i en prosess som er stort sett den samme som med en bensin- eller dieselbil, la gruppen til.
Hydrogen vs elbiler
Karbonfotavtrykkene til hydrogendrevne og elektriske kjøretøy er like, men førstnevnte kan reise mye lenger uten å måtte fylle drivstoff - og når de gjør det, tar prosessen minutter i stedet for timer, sa Driving Electric.
Likevel, skeptikernes første argument mot hydrogenbiler er effektivitet, sa Auto Express. For å lage hydrogen som skal brukes i kraftceller, omdannes elektrisitet til gassen, vanligvis via elektrolyse – en prosess der omtrent 25 % av energikilden går tapt, ifølge Tom Baxter, lektor i kjemiteknikk ved Aberdeen University.
Det resulterende hydrogenet blir deretter komprimert, kjølt og transportert til en drivstoffstasjon for hydrogen, som taper omtrent ytterligere 10 %, forklarte Baxter i en artikkel om Samtalen . Og en gang inne i kjøretøyet går ytterligere 25 % av energikilden tapt ved å konvertere hydrogenet tilbake til elektrisitet og bruke det til å drive motoren, skrev han.
I følge Baxters beregninger brukes til slutt bare 38 % av den opprinnelige energien, eller 38 watt av 100, i denne ledning til gass til ledning. Til sammenligning er elbiler nesten dobbelt så effektive, og bruker omtrent 80 av hver 100 watt av den opprinnelige energien.
Sjefene for bilindustrien har også stilt opp for å helle kaldt vann på håp om masseutrulling av hydrogenbrenselcellekjøretøyer, sa Financial Times . Volkswagen, verdens nest største i salg, har nesten forlatt sine hydrogenplaner, rapporterte avisen. Og den tyske rivalen Mercedes skrinlagt i det stille sitt siste brenselcelleprosjekt for personbiler i fjor, mens BMW bare har et grep om teknologien.
Toyota og Hyundai fortsetter imidlertid å investere tungt i teknologien, og sistnevnte har som mål å kutte kostnadene for nøkkelkomponentene til brenselcellebiler med mer enn halvparten innen 2030.
Investeringsdrift
Til tross for de ulike ulempene involvert, for virkelig bærekraftig mobilitet, er hydrogen et drivstoff som ikke kan ignoreres, sa Auto Express. Hydrogenbiler produserer null karbonutslipp fra eksosene.
Likevel er hydrogens legitimasjon som en ren energikilde fortsatt et problem, sa FT, som påpekte at ikke alt hydrogen er skapt like.
Grønt hydrogen lages ved bruk av elektrisitet fra fornybare energikilder, mens blått hydrogen bruker naturgass, med eventuelle karbonutslipp fanget og lagret eller gjenbrukt.
På den mer skadelige enden av spekteret bruker grå hydrogen naturgass, men uten at utslipp fanges opp, og brunt hydrogen kommer fra termisk kull. Begge er relativt mer kostnadseffektive, men har større miljøpåvirkning.
Det er ikke dermed sagt at elektriske kjøretøyer nødvendigvis klarer seg bedre på utslippsfronten. Litium-ion batteriproduksjon er svært energikrevende, sa Jon Hunt, Toyotas leder for kommersialisering av hydrogen brenselcellekjøretøy, til Auto Express.
Etter Hunts estimater vil et typisk batteri på 100 kWh gi en potensiell rekkevidde på 250 miles, og for å produsere det batteriet vil det ta rundt 20 tonn CO2.
Et typisk batteri varer i 150 000 miles, så det tilsvarer rundt 83g/km CO2. Så, når du tar hensyn til lading over den samme avstanden, vil den samme batteribilen levere 124g/km CO2 i løpet av levetiden, sa han. Til sammenligning, ifølge Hunt, kan en hydrogenbils utslipp være så lave som 60g/km.
Status
Salget av hydrogenbiler er i dag mye lavere enn elbiler, delvis fordi infrastrukturen for å støtte utbredt bruk ennå ikke eksisterer.
Hydrogenbiler må fylles på spesialiserte stasjoner, hvorav det bare var 11 som opererer i Storbritannia, ifølge siste data fra offentlige rådgivere UK H2 Mobilitet . Det kan sammenlignes med mer enn 42 000 elektriske ladepunktskontakter registrert av EDF energi .
Så investeringer i hydrogeninfrastruktur vil være en viktig del av regjeringens hydrogenstrategi.
Et annet problem med hydrogenbiler er kostnadene. Et Hyundai Nexo hydrogenkjøretøy koster mer enn £68 000, mens Toyota Mirai er mer enn £54.000.
Gjennomsnittskostnaden for en elbil i Storbritannia er £44.000, med noen prislapper så lave som £17.350, ifølge finansnettstedet NimbleFins .
Hydrogenbiler er i dag også relativt dyre å fylle drivstoff.
Men med bilgiganter inkludert Toyota som jobber for å redusere produksjonskostnadene for hydrogenbiler, håper fans av teknologien at en rimeligere generasjon av nye kjøretøy er rett på vei.
Kjøreopplevelse
Toyotas Mirai er lydløs og slank å kjøre, sa The Guardian Australia Matilda Boseley. Faktisk, så lenge du bor i nærheten av en bensinstasjon, er opplevelsen fantastisk.
Det kan være en stor omstilling for sjåfører i Storbritannia for øyeblikket. Imidlertid skrev Skotten Alastair Dalton, som kjørte langs en Aberdeen-omkjøringsvei i samme kjøretøy, tok det mange mil å lage et bulk i drivstoffmåleren.
Og da han måtte stoppe for å fylle drivstoff, var prosessen enkel og rask - selv om kostnadene for drivstoff kom som en overraskelse.
