Ջրածնի լիցքավորման կայանների հասկացողություն. Համապարփակ ուղեցույց

Ջրածնային վառելիքը դարձել է ընդունելի փոխարինող, քանի որ աշխարհը անցնում է էներգիայի ավելի մաքուր աղբյուրների: Այս հոդվածը խոսում է ջրածնային լիցքավորման կայանների, դրանց առջև ծառացած մարտահրավերների և տրանսպորտում դրանց հավանական օգտագործման մասին:

Ի՞նչ է ջրածնի լիցքավորման կայանը։

Էլեկտրական մեքենաների վառելիքային մարտկոցները կարող են ջրածնային վառելիք ստանալ հատուկ վայրերից, որոնք կոչվում են ջրածնային լիցքավորման կայաններ (HRS): Չնայած դրանք նախատեսված են ջրածնի հետ աշխատելու համար, որը գազ է, որը պահանջում է հատուկ անվտանգության միջոցառումներ և հատուկ սարքավորումներ, այս կայանները գեղագիտականորեն նման են սովորական բենզալցակայաններին:

Ջրածնի արտադրության կամ մատակարարման համակարգը, սառեցման և պահեստավորման բաքերը և դիսպենսերները ջրածնի վերալիցքավորման կայանի երեք հիմնական մասերն են: Ջրածինը կարող է մատակարարվել օբյեկտ խողովակներով կամ խողովակաձև կցորդներով, կամ այն ​​կարող է արտադրվել տեղում՝ օգտագործելով մեթանի ռեֆորմինգ գոլորշու կամ էլեկտրոլիզի միջոցով:

Ջրածնային լիցքավորման կայանի հիմնական բաղադրիչները.

լ Սարքավորումներ ջրածնի արտադրության կամ անոթներ տեղափոխման համար

լ սեղմող միավորներ՝ ջրածնի բալոնների ճնշումը մեծացնելու համար, որոնք կուտակում են չափազանց բարձր ճնշման ջրածին

l Դիսպենսերներ՝ հատուկ FCEV ծայրակալներով

անվտանգության գործառույթներ, ինչպիսիք են արտահոսքի հայտնաբերումը և արտակարգ իրավիճակներում անջատումը

Ո՞րն է ջրածնային վառելիքի ամենամեծ խնդիրը։

Սարքավորումներ ջրածնի արտադրության կամ տեղափոխման համար նախատեսված անոթներ՝ սեղմող սարքեր, որոնք նախատեսված են չափազանց բարձր ճնշման ջրածնի պահեստավորման համար նախատեսված ջրածնի բալոնների ճնշումը մեծացնելու համար։dիսպենսերներ՝ հատուկ FCEV ծայրակալներով, անվտանգության գործառույթներով, ինչպիսիք են արտահոսքի հայտնաբերումը և արտակարգ իրավիճակներում անջատումը.Արտադրության արժեքը և էներգաարդյունավետությունը ջրածնային վառելիքի առջև ծառացած հիմնական խնդիրներն են: Այսօր ջրածնի մեծ մասը արտադրելու համար օգտագործվում է գոլորշու մեթանի ռեֆորմինգ, որն օգտագործում է բնական գազ և առաջացնում է ածխածնի արտանետումներ: Չնայած վերականգնվող էներգիայով էլեկտրոլիզի միջոցով ստացված «կանաչ ջրածինը» ավելի մաքուր է, արժեքը դեռևս շատ ավելի բարձր է:

Սրանք ավելի կարևոր մարտահրավերներ են. Փոխադրումը և պահեստավորումը. Քանի որ ջրածինը իր ծավալի համար ունի փոքր քանակությամբ էներգիա, այն կարող է խտացվել կամ սառեցվել միայն բարձր մթնոլորտային ճնշման տակ, ինչը բարդություն և ծախսեր է առաջացնում։

Հարմարությունների բարելավում. մեծ թվով լիցքավորման կայաններ կառուցելը պահանջում է մեծ ռեսուրսներ։

Հզորության կորուստ. Արտադրության, վերականգնման և փոխանակման ընթացքում էներգիայի կորստի պատճառով ջրածնից պատրաստված վառելիքային բջիջները «հորատանցքից մինչև անիվ» աշխատանքի ավելի ցածր արդյունավետություն ունեն, քան մարտկոցներով հագեցած էլեկտրական մեքենաները։

Այս դժվարություններին չնայած՝ կառավարության աջակցությունը և շարունակական հետազոտությունները խթանում են տեխնոլոգիական զարգացումները, որոնք կարող են բարձրացնել ջրածնի տնտեսական իրագործելիությունը։

Արդյո՞ք ջրածնային վառելիքը ավելի լավ է, քան էլեկտրականը։

Մարտկոցներով աշխատող էլեկտրական մեքենաների (BEV) և ջրածնային վառելիքային բջիջներով աշխատող մեքենաների միջև ընտրությունը դժվար է, քանի որ օգտագործման խնդրից կախված՝ տեխնոլոգիայի յուրաքանչյուր տեսակ առաջարկում է որոշակի առավելություններ։

Մարտկոցներով էլեկտրական մեքենաներն ավելի օգտակար են առօրյա տրանսպորտի և քաղաքներում օգտագործման համար, մինչդեռ ջրածնային շարժիչով մեքենաները լավ են աշխատում այն ​​​​կիրառությունների համար, որոնք պահանջում են երկար հեռավորություններ և արագ վառելիքով լիցքավորում, ինչպիսիք են ավտոբուսները և բեռնատարները։

Քանի՞ ջրածնի լիցքավորման կայան կա աշխարհում։

2026 թվականի դրությամբ ամբողջ աշխարհում գործում էր ավելի քան 1000 ջրածնային լիցքավորման կայան, և հաջորդ տարիներին նախատեսվում է դրանց մեծ աճ։ Կան մի քանի կոնկրետ ոլորտներ, որտեղջրածնի լիցքավորման կայանէտեղափոխվել է:

Ավելի քան fi-ովհինգ հարյուրավորկայաններով, Ասիան գրավում է շուկան, որը հիմնականում բաղկացած է Հարավային Կորեայից (ավելի քան 100 կայան) և Ճապոնիայից (ավելի քան 160 կայան): Չինաստանիշուկաարագ զարգանում է, քանի որ կառավարությունն ունի հավակնոտ նպատակներ։

Գրեթե 100 կայանով Գերմանիան առաջ է Եվրոպայից՝ պարծենալով մոտ երկու հարյուր կայանով։ Մինչև 2030 թվականը Եվրամիությունը նախատեսում է կայանների թիվը հասցնել հազարի։

Ավելի քան 80 կայաններ ունեն կետեր Հյուսիսային Ամերիկայում, հիմնականում Կալիֆոռնիայից, ևս մի քանիսը Կանադայում և Միացյալ Նահանգների հյուսիսարևելյան շրջանում։

Կանխատեսումների համաձայն, որոնք ենթադրում են, որ մինչև 2030 թվականը աշխարհում կարող է լինել ավելի քան 5000 կայան, ամենուրեք նահանգներ ներկայացրել են քաղաքականություն, որը նախատեսված է ջրածնային կայանների կառուցմանը նպաստելու համար։

Ինչո՞ւ է ջրածնային վառելիքը բենզինից լավը։

Նավթից պատրաստված ավանդական վառելիքի համեմատ, ջրածնային վառելիքն ունի մի շարք առավելություններ.

Զրոյական օդի աղտոտվածություն. ջրածնով աշխատող վառելիքային բջիջները խուսափում են վնասակար արտանետումներից, որոնք նպաստում են օդի աղտոտմանը և ջերմաստիճանի բարձրացմանը՝ որպես կողմնակի ազդեցություն արտադրելով միայն ջրային գոլորշի։

Կանաչ էներգիայի պահանջարկ. Մաքուր էներգիայի ցիկլ կարող է ստեղծվել ջրածին ստեղծելով՝ օգտագործելով բնական աղբյուրներ, ինչպիսիք են արևի լույսը և քամու էներգիան։

Էներգետիկ անվտանգություն. մի շարք աղբյուրներից ջրածնի ազգային արտադրությունը նվազեցնում է օտարերկրյա նավթից կախվածությունը։

Ավելի բարձր արդյունավետություն. Բենզինով աշխատող շարժիչներով մեքենաների համեմատ, վառելիքային բջիջներով մեքենաները մոտավորապես երկու-երեք անգամ ավելի արդյունավետ են։

Հանգիստ աշխատանք. Քանի որ ջրածնային մեքենաները արդյունավետ են աշխատում, դրանք նվազեցնում են քաղաքներում աղմուկի աղտոտվածությունը։

Ջրածնի «կանաչ» օգուտները այն դարձնում են գրավիչ տարբերակ վառելիքը փոխարինելու համար՝ ավելի մաքուր տրանսպորտի անցնելու գործում, սակայն արտադրության և տեղափոխման հետ կապված խնդիրներ դեռևս առկա են։

Որքա՞ն ժամանակ է պահանջվում ջրածնի լիցքավորման կայան կառուցելու համար։

Ջրածնային լիցքավորման կայանի կառուցման ժամանակացույցը մեծապես կախված է մի շարք գործոններից, ինչպիսիք են կայանի չափսերը, շահագործման վայրը, թույլտվության կանոնները և այն, թե արդյոք ջրածինը մատակարարվում կամ արտադրվում է տեղում։

Նախապես պատրաստված և կրճատված դիզայնի բաղադրիչներ ունեցող ավելի քիչ կայանների համար բնորոշ ժամանակացույցերը վեց և տասներկու ամսվա ընթացքում են։

Ավելի մեծ և ավելի բարդ կայանների համար, որոնք ունեն տեղում արտադրական օբյեկտներ, դա տևում է 12-ից 24 ամիս։

Հետևյալ գործոնները կարևոր գործոններ են, որոնք ազդում են շինարարության ժամանակի վրա՝ տեղանքի ընտրություն և պլանավորում

Անհրաժեշտ հաստատումներ և թույլտվություններ

Սարքավորումների որոնում և տրամադրում

Կառուցում և տեղադրում

Կարգավորում և անվտանգության գնահատումներ

Ջրածնային էլեկտրակայանների տեղակայումն այժմ ավելի արդյունավետ է մոդուլային կայանների նախագծման նոր առաջընթացների շնորհիվ, որոնք ունեն սեղմված նախագծային ժամանակացույցեր։

Որքա՞ն էլեկտրաէներգիա է ստացվում 1 կգ ջրածնից։

Վառելիքային բջիջների համակարգի աշխատանքը կախված է մեկ կիլոգրամ ջրածնով արտադրվող էլեկտրաէներգիայի քանակից։ Ամենօրյա կիրառություններում՝

Մեկ կիլոգրամ ջրածինը կարող է վառելիքային բջիջներով աշխատող տիպիկ տրանսպորտային միջոցը ապահովել մոտ 60-70 մղոն ընթացքի մեջ։

Մեկ կիլոգրամ ջրածինը պարունակում է գրեթե 33.6 կՎտժ էներգիա։

Մեկ կիլոգրամ ջրածինը կարող է առաջացնել մոտ 15-20 կՎտժ էլեկտրաէներգիա, որը կարելի է օգտագործել վառելիքային բջիջների հուսալիությունը (սովորաբար 40-60%) հաշվի առնելուց հետո։

Համատեքստում պատկերացնելու համար, սովորական ամերիկյան տնային տնտեսությունը օրական օգտագործում է մոտ երեսուն կՎտժ էլեկտրաէներգիա, ինչը ցույց է տալիս, որ հաջող փոխակերպման դեպքում 2 կգ ջրածինը կարող է մեկ օրով բավարարել բնակարանի կարիքները։

Էներգիայի փոխակերպման արդյունավետություն՝

Ջրածնային վառելիքային բջիջներով աշխատող տրանսպորտային միջոցները սովորաբար ունեն 25-35% արդյունավետություն, մինչդեռ մարտկոցային էլեկտրական մեքենաները սովորաբար ունեն 70-90% արդյունավետություն։ Այս տարբերության հիմնական պատճառներն են ջրածնի արտադրության, դեկոմպրեսիայի, տրանսպորտի և վառելիքային բջիջների փոխակերպման ժամանակ էներգիայի կորուստը։