engineering_ru | Грузовик с водородным топливным элементом, ориентировочные показатели

     Как известно, многие страны предпринимают значительные усилия по уменьшению выбросов углекислого газа, а транспорт, работающий на ископаемом топливе, является одним из источников эмиссии - как СО2, так и оксидов азота. Чисто электрические грузовики и автобусы давно производятся малыми сериями.   Ожидается крупносерийный выпуск седельного тягача компании Tesla.
    Критики отмечают недостаток магистрального грузовика с аккумуляторами повышенным весом, вследствие чего снижается полезная нагрузка автомобиля. Стоит отметить, что для легковых электромобилей уже появились станции быстрой автоматизированной замены батарей, не исключено, что это может быть в перспективе реализовано для грузовиков.
   В качестве альтернатив   предлагается использование водородного     Топливного Элемента, что позволило бы увеличить пробег между подзарядками, если они вообще понадобятся, уменьшить емкость батареи, а также в перспективе использовать возобновляемую энергию для получения водорода посредством электролиза воды.

Седельный тягач с водородным топливным элементом и баллонами за кабиной

Недавно были опубликованы прогнозные расчеты сравнительного стоимостного анализа грузового электротранспорта с водородным топливным элементом

https://www.fch.europa.eu/publications/study-fuel-cells-hydrogen-trucks

На переднем плане топливные элементы

Двухступенчатый электромотор грузовика

Как альтернатива водородному грузовику в работе также рассматривался вариант с аккумуляторами большой емкости (пробег между подзарядками сопоставим с водородным тягачом), а также вариант с токоприемниками.

Седельный тягач с токоприемником

Авторы работы приводят нижеследующие цены, основанные на серийном выпуске, для магистрального грузовика мощностью 330 КВт. Приведены цифры для планового гипотетического выпуска в 2023, 2027 и в 2030 годах.
За основу взят седельный тягач мощностью 330 КВт, без двигателя он бы стоил 63000 Евро. Далее можно прибавить стоимость либо дизеля, либо топливного элемента, для которого нужно добавить буферный аккумулятор, электромотор и выбрать один из вариантов запаса водорода — в сжатом или жидком виде ( указан также удельный вес средства хранения). Максимальная мощность обеспечивается аккумуляторами, при полной зарядке их хватает примерно на 100 км, мощность топливного элемента принята на уровне 240 КВт. Запас водорода обеспечивает пробег 560 км, приводится также удельный вес средств хранения водорода. грузовика мощностью 330 КВт. Приведены цифры для планового гипотетического выпуска в 2023, 2027 и в 2030 годах.

Расход водорода — 8 кг на 100 км в 2023 году и 7,6 кг в 2027 году.

Таблица с ценами в Евро

В печати уже сообщалось, что в Китае для автобусов цена батарей снизилась ниже 100 долларов за КВт час (прим. автора блога).   По прогнозу авторов обзора общая стоимость владения при пробеге 140 тыс. км в год дизельного и альтернативного грузовика практически сравняется к 2027 году, а в 2030 последний будут предпочтительнее по полной стоимости владения. При этом авторы принимают стоимость диз.топлива за 1,27 Евро за литр в 2023 году      и 1,37 Евро за литр в 2030 г., а стоимость электролизного водорода за 6,90 Евро в 2023 г. и 4,50 Евро за кг в 2030 г.
    Понятно, что возникает вопрос об удобстве и экономике эксплуатации водородного грузовика, а здесь пока неясны ценовые перспективы электролизного водорода. Вполне возможно, что около крупной ГЭС и при значительном потреблении водорода стоимость будет определяться амортизацией электролизеров и компрессоров сжатия водорода.
   Но давайте посмотрим, что уже в мире есть сейчас из водородной инфраструктуры. Во первых, это установки по выпуску водорода на основе природного газа (газификацию угля оставим пока в стороне, хотя вместо угля можно газифицировать и нефтяные остатки — гудрон, асфальт или нефтяной кокс. ) Главные потребители водорода сегодня - это аммиачные установки, нефтеперерабатывающие заводы. Для первых водород сжимается до давления 300 атм, для вторых до 65 или до 250 атм в зависимости от технологической схемы. В Европе и США имеются газопроводы водорода для снабжения предприятий, поэтому в теории водородные газовые заправки, получая водород при давлении 30-40 атм, могут уменьшить количество ступеней сжатия при компрессии , снижая инвестиционную стоимость оборудования.
    Сегодня ориентировочная себестоимость водорода для крупной установки парового риформинга природного газа около доллара за кг, возможно, что для США и России процентов на 10-20 ниже, поскольку газ относительно дешев.
   Есть планы интеграции электролизного водорода с существующими установками. В Германии компания Leuna разместит на своей площадке электролизеры для известного поставщика газов - компании     Linde общей мощностью 24 МВт, которые будут поставлять в   магистральную и заводскую сеть водород, полученный из возобновляемой энергии, а также сжиженный газ будет распределяться по автозаправочным станциям.
https://www.greencarcongress.com/2021/01/20210114-linde.html
   Как это ни странно звучит, традиционные поставщики топлива сегодня могут производить водород для транспорта экономично и надежно, хотя это и уменьшает продажи жидких топлив. Вполне возможно, что идея поставки водорода под большим давлением для близлежащей к аммиачному заводу или НПЗ водородной заправки покажется вышеупомянутым предприятиям неинтересной. Но существуют приемы, с помощью которых можно заинтересовать таких поставщиков. В США это мог бы быть аналог RIN , когда предприятие покупает сертификат, что энергия поставлена из возобновляемых источников, что способствует снижению выбросов углекислого газа. Водород, пусть даже полученный из природного газа c абсорбцией СО2 способствует снижению выбросов углекислого газа на транспорте
   В работе авторы также рассматривали и менее мощные автомобили, которые могут использоваться как развозные авто или шасси для мусоровозов.
если у читателей будет интерес узнать подробнее, то приведу в отдельном посте. Также можете задавать вопросы по технологиям производства водорода.

Flat | Top-Level Comments Only

From:

lj-frank-bot.livejournal.com

Здравствуйте!
Система категоризации Живого Журнала посчитала, что вашу запись можно отнести к категории: Наука (https://www.livejournal.com/category/nauka?utm_source=frank_comment).
Если вы считаете, что система ошиблась — напишите об этом в ответе на этот комментарий. Ваша обратная связь поможет сделать систему точнее.
Фрэнк,
команда ЖЖ.

From:

altcon.livejournal.com

Транспорт, господин Бот