Грузовик с водородным топливным элементом, ориентировочные показатели

[altcon.livejournal.com]

     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.

Comments

[http://users.livejournal.com/_dmitrii/]

Я не про цифры, я про использование дизельного отопителя, когда ТС уверяет нас про какой-то водородный прицеп

[analogthing.livejournal.com]

Не подготовились...
Ну давайте я Вам расскажу. Для отопления капитальных сооружений принято считать необходимую мощность (на пальцах) примерно 1.0 кВт на 10 м3 объема. Умножим на 2, допустим, на мобильное применение. Больше не надо, пожалуй. Возьмем объем салона ЛиАЗ-6274 по максимуму - 2,5*2,5*11,9 м= 74,4 м3. То есть, нам нужен примерно десятикиловаттный отопитель. Прокормить такую печку - а у нее КПД 0,95-0,98 нам обойдется... всего 1 литр дизтоплива в час. Один (!) литр (!).

[http://users.livejournal.com/_dmitrii/]

Вы из мухи наковыряли себе слона. Зачем, не очень понятно.
Но если уж ковыряете, так хоть грамотно это делайте. Сравните для начала энергоэффективность капитального сооружения с хотя бы 15-20 см бетона (обычная панелька) и салона автобуса. Ну да ладно...
В этом лиазе используется не мифический "примерно десятикиловаттный отопитель", а Webasto Thermo 350 на 35 кВт. И расход у него не "всего 1 литр", а 3.7л/час

И что же такое 3.7л/ч давайте посчитаем - средняя скорость движения ОТ в Москве - меньше 20 км/ч (вот тут 16, но это старые данные https://tass.ru/moskva/5929571), т.е. 19 л/100 км только на отопление. 50% от расхода топлива обычного городского дизельного автобуса.

[analogthing.livejournal.com]

Это Ваш слон же. Ну и да, Вы *2 проглядели, а я прикинул, не глядя, правильно для "некапитальных сооружений". В порядке цифр не ошибся даже без подглядываний.

Вы не в курсе выделенок в Мск? Бывает.

[http://users.livejournal.com/_dmitrii/]

Да, в порядке цифр вы не ошиблись. Всего в 4 раза. Мелочь конечно, не обращайте внимание

И вы видимо не в курсе что ОТ часто останавливается... Мелочь-2, не обращайте внимание.

Поскольку ни вы, ни ваш коллега приведенных ссылок не читаете (ну да, вы же не читатели, а писатели), привожу вам цитату:

"Средняя скорость движения общественного транспорта (с учетом простоя на остановках) по сравнению с прошлым ноябрем выросла примерно на 2% - до 15,7 км/ч.
Это 2018 г. Предположим что она продолжает расти теми же темпами, получим 16 км/ч. В моих расчетах было использовано 20 км/ч.
Удачи.

[analogthing.livejournal.com]

Вы продолжаете упорствовать в глупостях? Да радибо.)

Для подумать: Термотоп ЛиАЗа на 35 кВт неожиданно...жидкостный. А как может получиться, что в реальных условиях такой же турбокотел (каким он является конструктивно) в системе отопления дома расходует 10 кВт*ч энергии (1 литр ДТ)? Это посильный вопрос?

[http://users.livejournal.com/_dmitrii/]

Хосподи, да успокойтесь уже, ради бога.
Ваш уровень понятен, продолжение разговора излишне. Фактурой вы не владеете, а разбираться в ваших домодачных фантазиях нет ни времени ни желания.

[analogthing.livejournal.com]

Да ты - труЪ инженер, Вась!)))

[http://users.livejournal.com/_dmitrii/]

Слив засчитан

[wazawai-n2.livejournal.com]

> Прокормить такую печку - а у нее КПД 0,95-0,98

Зачем врать? Это ведь легко проверяется.

[analogthing.livejournal.com]

Вам чисто возмутиться? Вон рядом такой же, в трех соснах. 3,7 л ДТ = 37 кВтч,
35/37=0,95 (данные производителя для максимальной мощности)

[zel-dol.livejournal.com]

Про прицепы как range extender , в холодных городах Китая они еще греют салон.
https://www.greencarcongress.com/2020/02/20200207-elringklinger.html

[altcon.livejournal.com]

Да, видел похожий маленький прицеп, но без корпуса, там только баллоны большие все закрывают, а топливный элемент небольшой и он тепло в салон автобуса подает по шлангам.

[http://users.livejournal.com/_dmitrii/]

Что-то сразу старый анекдот вспомнился, про советские электронные наручные часы и два чемодана батареек для них...
Для города это нежизнеспособно, но на трассе наверное рабочее решение.
Вопросы стоимости решения не поднимаю, а то опять домодачные эксперты набегут.

[zel-dol.livejournal.com]

На трассе точно можно было бы цеплять, впрочем как и прицеп с батареями. Сейчас ведь есть вариант полуприцепа с электрической второй осью тележки для дизельных авто. Правда полуприцеп и прицеп не должны за разрешенный габарит вылезать.