A Honda hidrogén hasznosítási törekvései, amelyek túlmutatnak a személyautók világán

A Honda hidrogén hasznosítási törekvései, amelyek túlmutatnak a személyautók világán

Teherautók, vészhelyzeti áramellátás, űr …, a Honda “hidrogén” hasznosítása nem korlátozódik a személygépkocsikra.

A Honda hidrogén hasznosítási törekvései

A hidrogén mint tiszta energiahordozó egyre nagyobb figyelmet kap. De miért olyan népszerű a hidrogén? A Honda is egy olyan vállalat, amely a hidrogén széles körű felhasználását támogatja, miközben a szén-dioxid-semlegesség elérése érdekében 2040-re “100%-os EV / FCV értékesítési arányt” céloz meg. A Honda erőfeszítései révén a hidrogén hasznosításának különböző lehetőségeit mutatjuk be, amelyek nem korlátozódnak a személyautó mobilitásra.

A legfontosabb ok, amiért a hidrogén mostanában a figyelem középpontjába kerül, az az, hogy energiafelhasználásakor nem bocsát ki CO 2 -t . Mivel a világ a 2050-re megvalósítandó szén-dioxid-semlegesség felé haladva a fosszilis tüzelőanyagoktól független, megújuló energiaforrásokra áll át, a hidrogén nemcsak hogy nem bocsát ki CO 2 -t, de tárolható és szállítható, valamint különböző célokra felhasználható. A hidrogénre mint a végső tiszta energiára egyre nagyobb figyelem irányul. Az olyan régiók számára, amelyek nem kőolajtermelő országok, mint például Japán, a hidrogén, amelyet csak vízzel és villamos energiával lehet előállítani, az energiabiztonság szempontjából is vonzó.

A japán kormány 2017-ben alapvető hidrogénstratégiát indított el, és a világon elsőként lépett a hidrogén hasznosítás társadalmi megvalósítása felé. A Honda az 1990-es évek második fele óta, több mint 20 éve folytat kutatásokat és fejlesztéseket a hidrogén hasznosítására.

A hidrogén energiává alakításának két különböző módja, a “hidrogénmotor” és az “üzemanyagcella”.

De miért lesz a hidrogénből energia? A hidrogént kétféleképpen lehet energiaforrásként felhasználni a mobilitás érdekében: a “hidrogénmotor” és az “üzemanyagcella”, amelyre a Honda összpontosít.

Mi az a hidrogénmotor?

A motor egy olyan mechanizmus, amely üzemanyagot éget el, hogy hőt termeljen, és energiát nyerjen belőle. A hidrogénmotor esetében csak hidrogént használnak üzemanyagként, és az alapvető mechanizmus ugyanaz, mint a benzinmotoré. Ezért egyes autógyártók a belsőégésű motorok jelenlegi technológiáját és alkatrészeit felhasználva a hidrogénmotorokra összpontosítanak.

Mivel a fosszilis tüzelőanyagok szenet tartalmaznak, a benzinmotorok CO2 -t bocsátanak ki, míg a hidrogént égető hidrogénmotorok elsősorban vizet bocsátanak ki. Nem bocsát ki CO2 -t, amikor az autó működik.

A hidrogénmotorokkal kapcsolatban azonban van néhány probléma. A hidrogén a levegő bevitele közben ég el, így a levegőben lévő nitrogén (N) és oxigén (O) nitrogén-oxidokat (NOx) bocsát ki.

Az NOx szmogot és savas esőt okoz, és globális felmelegedési potenciálja 800-szorosa a CO2-nek, így a globális felmelegedés szempontjából problémák merülnek fel. Ezért a hidrogénmotorok teljes körű elterjedéséhez alacsony NOx kibocsátású hidrogénmotorok kifejlesztésére van szükség.

Mi az az üzemanyagcella?

Az üzemanyagcella olyan eszköz, amely hidrogén és oxigén kémiai reakciójával “áramot” termel. Az üzemanyagcellák elve az, hogy amikor a vizet elektromos árammal bontják, hidrogén és oxigén keletkezik, és a fordított reakciót hajtják végre, hogy a hidrogénből és az oxigénből villamos energiát termeljenek.

Az üzemanyagcella angolul Fuel Cell. A számos autógyártó által használt FCV elnevezés az üzemanyagcellás járműre utal.

Az FCV egy olyan autó, amely üzemanyagcellával van felszerelve, és elektromos árammal működik, miközben kémiai reakciót idéz elő a hidrogén és az oxigén között. Mivel nincs égés, természetesen nem termel CO2 -t, és nem bocsát ki NOx-ot, mint a hidrogénmotor, és csak vizet bocsát ki.

Ezenkívül az üzemanyagcella kémiai reakciója során keletkező hő jól hasznosítható az energia.

Nemcsak tiszta energia, hanem energiahatékonyság, stabil ellátás: amíg van hidrogén és oxigén, nincs zaj, mert kémiai reakcióval keletkezik, gyors töltési sebesség a hidrogénellátáshoz stb. Számos előnye van az FCV-nek. van. Ezen túlmenően, mivel hosszabb utazási hatótávolsággal rendelkezik, mint az elektromos járművek, közepes hatótávolságú mobil mobilitásként is vonzza a figyelmet.

Tekintettel az üzemanyagcellák fent leírt különböző előnyeire, a Honda az 1990-es évek második felétől kezdve több mint 20 éve folytat kutatásokat és fejlesztéseket az FCV-k és az üzemanyagcellák területén.

A 2016-ban bemutatott “CLARITY FUEL CELL” esetében a világon először kapott személyautóban helyet az üzemanyagcellás rendszer, úgy hogy öt felnőtt is utazhat benne. Fejlesztéseink során folyamatosan törekszünk az üzemanyagcellák további miniatürizálására és modularizálására, a költségek csökkentésére és a nagy tartósságra.

Miközben a GM-mel közösen folytatjuk az FC személyautók fejlesztését és a nagy járművek FCV kutatását, a Honda az FCV-k kutatásával és fejlesztésével létrehozott különböző előnyökkel rendelkező üzemanyagcellás energiaegységet a személyautókra nem korlátozódó különböző jelenetekben fogja felhasználni. Ezzel a hidrogénalapú társadalom megvalósítására törekszünk.

Hidrogénalapú társadalom

Milyen további felhasználási módjai vannak tehát az üzemanyagcelláknak? Valójában az üzemanyagcellák az FCV-ken kívül várhatóan különböző színtereken is aktív szerepet fognak játszani.

A Honda a személyautókon kívül más járművekben is vizsgálja a felhasználás lehetőségét, például teherautókban, helyhez kötött energiaellátó berendezésekben és űrterületen. Pillantsunk be a jövő hidrogéntársadalmába a Honda törekvéseinek példáján keresztül.

Nagy mobilitás és hosszú távú utazás olyan helyeken, ahol nem áll rendelkezésre elektromos energia.

A hidrogén energiasűrűsége nagyobb, mint az elektromos áramé, és jellemző rá, hogy könnyen tárolható és hosszú ideig szállítható.

Az egyik példa erre a nagyméretű mobilitás, például buszok és teherautók energiája, amelyet az elektromos járművek akkumulátorai nehezen tudnak megvalósítani. A nagy és közepes méretű teherautók, például a haszongépjárművek, amelyek nagyobb hasznos helyet tudnak biztosítani, mint a személygépkocsik, olyan területek, ahol korai kereskedelmi forgalomba kerülés várható, mivel viszonylag nagy méretű üzemanyagcellák telepíthetők.

Honda & Isuzu együttműkődés

A Honda jelenleg együttműködik az Isuzu Motors-szal az üzemanyagcellás nehéz teherautók fejlesztésén. Az Isuzu nehéz teherautó-fejlesztési technológiájának és a Honda üzemanyagcella-fejlesztési technológiájának kombinálásával egy új, tiszta és alacsony zajszintű nehéz teherautó kifejlesztését tűztük ki célul.

Úgy véljük, hogy nagyban hozzájárulhatunk a szén-dioxid-semlegességhez azáltal, hogy csökkentjük a közlekedési ágazatból származó CO 2 -kibocsátást.

Az üzemanyagcellák várhatóan a mobilitás, például a hajók energiaforrásaként is felhasználhatók lesznek, amelyek hosszú ideig olyan helyeken mozognak, ahol áll rendelkezésre áram, például a tengeren. Talán a jövőben egy elektromos vezetékek nélkül, vasúti síneken közlekedő vonat is megvalósulhat üzemanyagcellával.

Használja a hidrogént otthona vagy irodája energiaellátására

Az üzemanyagcellák nemcsak a mobilitás, hanem az otthonok és irodák energiaellátására is használhatók.

Az ENE-FARM nevű háztartási üzemanyagcellák nemcsak villamos energiát termelnek, hanem az üzemanyagcellák által termelt hőt vízmelegítőként is használják. Már a gyakorlatban is alkalmazzák, mint olyan energiatermelő rendszert, amely környezet- és pénztárcabarát.

A Honda hidrogén hasznosítási törekvései

A Honda is elindított egy kezdeményezést az üzemanyagcellák épületekben történő villamosenergia-felhasználására. 2023 elején egy demonstrációs kísérlet keretében a “CLARITY FUEL CELL” tüzelőanyagcellát vészhelyzeti áramforrásként fogjuk újrahasznosítani a Honda adatközpontjában az Egyesült Államokban.

Még ha az erőműből származó áramellátás egy előre nem látható helyzet miatt le is áll, a különböző energiaforrásokkal rendelkező üzemanyagcellákból származó áramellátás nem szűnik meg. Eddig a dízelüzemű áramtermelés volt a vészhelyzeti áramforrások főáramköre, de várhatóan ezt a jövőben felváltják a tiszta, jó minőségű áramot szolgáltatni képes üzemanyagcellák.

A Honda egy hordozható, hidrogéntartállyal rendelkező áramforrást, valamint egy helyhez kötött típust is fejleszt. Azzal, hogy az áramforrás hordozhatóvá válik, több helyen lesz lehetőség hidrogénből származó áramot szolgáltatni.

Hidrogénenergiát az “univerzumba”

A Honda hidrogénnel kapcsolatos erőfeszítései eddig elképzelhetetlen, új helyszínekre is kiterjednek: ez az űrkutatás.

A hidrogén és az oxigén a víz elektromos úton történő bontásával keletkezik.

A Honda a JAXA-val együttműködve olyan keringtetett regeneratív energiarendszert fejleszt, amely saját nagynyomású vízelektrolízis technológiáját használja, hogy a holdfelszínen a légzéshez szükséges oxigént, a holdfelszíni tevékenység során pedig hidrogént és villamos energiát termeljen . . .

A jövőben eljöhet az az idő, amikor a Honda keringtetett megújuló energiarendszere támogatja majd a az életet a Holdon.

A Honda célja, hogy az élet lehetőségeinek bővítéséből származó örömöt “minden embernek” “biztosítsa”, nemcsak a földön, az óceánban és az égben, hanem az űrben is.

A kihívás, hogy az eddig alkalmazott technológia felhasználásával az ember életterét kiterjessze az univerzumra, és az ember lehetőségeit kibővítse. Ráadásul, mivel a keringő, megújuló energiarendszer olyan technológia, amely nagyban hozzájárul a szén-dioxid-semlegességhez a földön, a technológiát az űr végső környezetében fogjuk finomítani, és az eredményeket visszacsatoljuk a földre.

Egy másik ok, amiért hidrogénre van szükség a karbonsemlegesség eléréséhez

Az már magától értetődő, hogy a szén-dioxid-semlegesség eléréséhez növelnünk kell a megújuló energiaellátást.

A problémát azonban az energiatermelő létesítmények, például a napenergia, a szélenergia és a vízenergia instabilitása jelenti. Míg nappal és nyáron többletenergiát termelnek, addig éjszaka és télen általában nem áll rendelkezésre elegendő energia.

Itt jön a képbe a hidrogén. Először is, a hidrogént a felesleges villamos energiából állítják elő, majd tárolják és szállítják. Ezután, amikor a villamos energia nem elegendő, a hidrogénből üzemanyagcellával villamos energiát állítanak elő és szolgáltatnak.

Röviden, a hidrogén lehet az egyik megoldás a megújuló energiaforrások instabilitására.

A hidrogén valóban univerzális?

Eddig bemutattuk a hidrogén és az üzemanyagcellák különböző lehetőségeit. Akkor, ha az összes energiát hidrogénből nyerjük, a karbonsemlegesség megvalósítható, de ez nem olyan egyszerű.

A hidrogénenergia elterjedésének kihívásai

Igaz, hogy a hidrogén nem termel CO2 -t, amikor energia forrásként használják, de a teljes LCA-t (életciklus-értékelés) is meg kell vizsgálnunk ahhoz, hogy megállapítsuk, hogy valóban “ökológiai megoldás”-e a hidrogén.

Milyen gyártási folyamaton ment keresztül az üzemanyagcellában használt hidrogén? Az “elektrolízis módszer” esetében, amely a vizet elektromos árammal bontja, hogy hidrogént és oxigént nyerjen, a fosszilis tüzelőanyagokból előállított villamos energia “szürke hidrogén”, ha a villamos energia pedig megújuló energiából, például napenergia-termelésből és szélenergia-termelésből származik. “zöld hidrogénnek” nevezik, és a CO2 -kibocsátás csökkentéséhez való hozzájárulása más.

A hidrogén kivonható szén vagy földgáz tüzelésével is. Ebben az esetben a hidrogénenergia felhasználásakor nem keletkezik CO2 , de a CO2 a gyártási folyamat során keletkezik .

Másrészt létezik az úgynevezett kék hidrogén is, amely az üvegházhatást nullára csökkenti azáltal, hogy a CO2-t visszanyeri, mielőtt a fosszilis égés során hidrogénre és CO2 -re bomlana, és kibocsátaná a légkörbe.

Mindenesetre a valóban nulla CO2 -egyenleggel rendelkező üzemanyagcella csak a megújuló energiaforrásokból származó villamos energiából előállított hidrogén felhasználásával valósítható meg.

A CO2 -kibocsátás csökkentése és a hidrogén általános népszerűsítése érdekében azonban csökkenteni kell a megújuló energiából származó hidrogén előállításának költségeit. Vannak infrastrukturális kérdések is, mint például a hidrogénállomások.

A teljes körű hidrogénalapú társadalom megvalósításához még mindig vannak olyan akadályok, amelyeket le kell küzdeni.

A szén-dioxid-semlegesség elérésének többoldalú megközelítése

A mobilitás esetében például feltehetjük a kérdést: “Melyik jobb a környezetnek, az EV vagy az FCV?”. Ez azonban minden egyes autótól és energiatermelési folyamattól függ, és azok a színterek is eltérőek, amelyekben mindegyik kifejtheti erejét.

Ezért a Honda válasza nem az “egyik”, hanem a “mindkettő”.

A Honda víziója a szén-dioxid-semlegesség elérése három ciklusban: villamos energia, hidrogén és szén, feltételezve, hogy a villamos energia megújuló energiából származik.

Azokon a helyeken, ahol van elektromos infrastruktúra, vagy ahol mobil akkumulátorokat lehet használni, használjon elektromos termékeket, például elektromos járműveket. A nagy mobilitású, közepes távolságokra történő utazásokhoz, mint például teherautók és hajók, vagy olyan helyeken, ahol nincs elektromos infrastruktúra, használjon hidrogénüzemű FC termékeket. A nagy teljesítményű mobilitás felhasználási helyszínein, például versenyeken és repülőgépeken alternatív üzemanyagokat, például szintetikus üzemanyagokat és hidrogént hasznosító bioüzemanyagokat használnak.

Azokban az esetekben pedig, amikor a CO2 kibocsátása még mindig fennáll, olyan technológiák kutatásán és fejlesztésén dolgozunk, mint például a Honda DREAMO, amely algákat termeszt és megköti a CO2 -t.

Nincs olyan csodafegyver, amely azt mondja, hogy “a szén-dioxid-semlegesség eléréséhez ezt kell tenned”. A CO2 -kibocsátás csökkentésére az elektromos ciklus, a hidrogénciklus és a szénciklus minden egyes szakaszában többoldalú megközelítéssel kell törekedni.

Napjainkban a hidrogén az egyik, de nélkülözhetetlen és fontos elem.

Széchenyi 2020