Paliwa przyszłości – na jakie rozwiązania postawi świat?

292

Do 2050 roku emisja dwutlenku węgla ma zostać obniżona o 90%. 15 lat wcześniej Unia Europejska planuje zakazać sprzedaży nowych samochodów z silnikami spalinowymi. Wiemy więc, że ludzkość potrzebuje zamiennika dla ropy naftowej. Co może zostać paliwem przyszłości? Na to pytanie spróbujemy odpowiedzieć poniżej. Na tę chwilę najpoważniejszym kandydatem wydaje się:

Wodór

Wodór uznawany jest za najpowszechniej występujący pierwiastek we wszechświecie. Otacza nas zewsząd, choć z reguły nie w postaci czystej, ale w formie najróżniejszych związków chemicznych. W efekcie można pozyskiwać go z różnych surowców i na wiele sposobów, jest świetnym nośnikiem energii, a jako paliwo samochodowe ma neutralny wpływ na środowisko; produktem jego spalania jest tylko para wodna.

Pozyskiwanie wodoru

Dziś połowa wytwarzanego na świecie wodoru powstaje z pomocą reformingu parowego metanu, czyli reakcji katalitycznej z parą wodną, która odbywa się przy temperaturze około 800 stopni Celsjusza. Duży udział ma również pozyskiwanie z ropy naftowej, węgla, czy elektroliza. Wodór można też produkować w technologii plazmowej, fotofermentacji, biofotolizy wody i jeszcze na kilka innych sposobów, a wiele koncernów wciąż pracuje nad rozwojem najbardziej opłacalnej metody, która upowszechni zastosowanie tego pierwiastka.

Wodór w transporcie

Wodór w transporcie może mieć wiele zastosowań. Samochody elektryczne będą rozwijane, a energia do ich napędzenia pochodzić może właśnie z wodoru, który będzie ją magazynował na stacjach ładowania. W zasadzie wszystkie środki transportu długodystansowego mogą w przyszłości korzystać z ogniw paliwowych.

Autobusy na wodór

Już dziś na przykład w Japonii, w Niemczech, we Włoszech, w Holandii czy na Łotwie powszechnie używane są autobusy na wodór. Najpopularniejszy model pojazdu tego typu pochodzi z Polski – to Solaris Urbino 12 hydrogen. Autobus można szybko zatankować, a jego zasięg wynosi około 350 kilometrów.

Samoloty na wodór

Wodór ma jednak szersze zastosowanie. Może służyć do napędzania statków, pociągów i samolotów, a nawet rakiet i statków kosmicznych. Brytyjsko-amerykańska firma ZeroAvia pracuje obecnie nad wykorzystaniem ogniw paliwowych w niewielkich samolotach zdolnych pomieścić do 20 pasażerów i mających zasięg do 800 kilometrów na jednym tankowaniu.

Samochody napędzane wodorem

Projekty Hyundaia

W 2013 roku Hyundai wprowadził model ix35 Fuel Cell. Był to zwykły SUV Hyundaia, który tylko dostosowano do wodorowych ogniw paliwowych. Ostatnim komercyjnym koreańskim autem na wodór, jest Hyundai Nexo, SUV, który został zaprojektowany od nowa jako auto wodorowe.

Toyota Mirai

W 2014 roku natomiast Toyota wprowadziła na rynek model Mirai – swoje pierwsze auto napędzane wodorowymi ogniwami paliwowymi. Pod maską pracuje silnik elektryczny, a prąd do niego powstaje w wyniku reakcji chemicznej wodoru z tlenem. Mirai od początku projektowany był jako auto wodorowe, dlatego jego sylwetka może budzić mieszane uczucia. Mirai wygląda futurystycznie, co nie każdemu może przypaść do gustu. Nie zmienia to jednak faktu, że do dziś sprzedał się w liczbie ponad 10 tysięcy egzemplarzy i otrzymał mnóstwo nagród, w tym “innowacji dekady”, którą w 2015 roku przyznało Center of Automotive Management (CAM) z siedzibą w Niemczech.

Jak działa auto na wodór? tankowanie auta na wodór

Na przykładzie Toyoty Mirai, warto przybliżyć budowę samochodu z wodorowymi ogniwami paliwowymi. Źródłem systemu jest silnik elektryczny o mocy 154 koni mechanicznych i momencie obrotowym 335 niutonometrów. Silnik podczas hamowania działa jak generator energii, która jest magazynowana w akumulatorze. Pod przednimi fotelami mieszczą się ogniwa paliwowe, wytwarzające z wodoru i powietrza prąd. Za podwyższenie napięcia z ogniw do 650V odpowiada przetwornica napięcia.

Jej zastosowanie pozwoliło na zmniejszenie ilości ogniw, a co za tym idzie zmniejszenie masy całego układu. Toyota Mirai ma dwa zbiorniki, zdolne łącznie zmagazynować 122,4 litra wodoru. Zbudowane są z kompozytów i mają trójwarstwowe ścianki wzmocnione włóknem węglowym i włóknem szklanym. To bezpieczna technologia, która w żaden sposób nie zagraża pasażerom. W tylnej części nadwozia znajduje się akumulator niklowo-metalowo-wodorkowy, pomagający podczas przyspieszania i magazynujący energię.

Przyszłość wodoru jako paliwa

Wodór może stanowić ważne źródło energii, zarówno w transporcie, przemyśle, jak i w wielu innych dziedzinach. Już teraz istnieją budynki w całości zasilane przez wodór. Samochody napędzane wodorem mają w przyszłości stanowić sporą część pojazdów na naszych drogach. Jednak, aby tak się stało, musimy jeszcze poczekać na rozwój technologii. W prace nad zwiększeniem możliwością wodoru trwają, a zaangażowane są w nie takie koncerny jak: Shell, Total, Daimler, Hyundai, Honda, Toyota, Audi czy BMW. Na początku grudnia 2019 roku Hydrogen Council wspólnie z Europejskim Bankiem Inwestycyjnym podpisał umowę o współpracy w zakresie rozwoju innowacyjnych programów finansowania projektów związanych z wodorem, aby przeciwdziałać zmianom klimatu.

LNG

Podstawowe informacje

LNG – z angielskiego liquefied natural gas, czyli skroplony gaz ziemny, to kolejne paliwo przyszłości. Jest to głównie metan z niewielkimi ilościami innych węglowodorów. Podczas Tankowanie pojazdu na LNG skraplania metanu do LNG, objętość redukuje się około 600 razy, co znacznie obniża koszty związane z transportowaniem i magazynowaniem tego gazu. Warto dodać, że w przestrzeni otwartej LNG i jego opary nie mają właściwości wybuchowych.

Dziś LNG uchodzi za najbardziej perspektywiczne paliwo dla transportu wodnego. Walor środowiskowy LNG wiąże się głównie z niższą emisją gazów cieplarnianych. Za zmianą w kierunku wykorzystywania LNG stoi także ekonomia. Okazuje się, że LNG jest tańszym paliwem dla żeglugi morskiej niż olej napędowy, nie wspominając już o oleju o niskiej zawartości siarki.

Przyszłość LNG jako paliwa

Czy w efekcie LNG może stać się paliwem przyszłości, i to już tej niedalekiej? Jak najbardziej. Jednak trzeba zdawać sobie sprawę, iż infrastruktura LNG, w przeciwieństwie do infrastruktury większości innych paliw transportowych, wymaga zintegrowanego wysiłku przez dostawców LNG, właścicieli i operatorów stacji oraz potencjalnych właścicieli pojazdów LNG. Opłacalny i zrównoważony rozwój infrastruktury LNG wymaga starannego wyboru lokalizacji stacji oraz możliwości i maksymalnego wykorzystania standardowych projektów.

W przeciwieństwie do konwencjonalnych stacji tankowania, stacje LNG muszą uwzględniać różne unikalne wymagania projektowe i funkcjonalność, w tym zbiorniki ciężarówek do rozładunku, klimatyzacji paliwa kriogenicznego, przechowywania płynów i ich przetwarzania, zarządzania parą i odpowietrzaniem, zgodności ze standardami oraz potrzebami specjalnych pomiarów i dozowania. Nowa technologia do produkcji LNG rozwija się i przewiduje magazynowanie oraz dystrybucję w cieplejszych temperaturach, co wprowadza nadchodzące możliwości obniżenia kosztów infrastruktury LNG.

Projektanci stacji LNG opracowali już znormalizowane wzory takich stacji. Jednak większość aktualnie funkcjonujących stacji to niestandardowe projekty, opracowane w celu dostosowania się do specyficznych wymagań infrastrukturalnych.

Biopaliwo trzeciej generacji

Za innowacyjne uchodzi także biopaliwo trzeciej generacji, które pochodzi z alg. Te Grafika przedstawiająca ekologiczne auto i dystrybutor biopaliwa wodorosty w przyszłości mogą rozwiązać problem zanieczyszczeń powietrza poprzez dostarczanie czystej energii odnawialnej w formie ciekłej, zastępując ropę. Dlaczego akurat algi? Ponieważ charakteryzują się bardzo szybkim i wydajnym wzrostem. Z jednostki powierzchni można uzyskać do 30 razy więcej energii niż z biopaliw poprzednich generacji.

Kolejną zaletą biopaliwa z alg jest fakt, że ich produkcja będzie dodatkowo wspierać rolnictwo, i to w naprawdę dużym stopniu. Co więcej, rośliny te nie są zbyt wymagające, jeśli chodzi o tereny upraw. Aby je wyhodować, można wykorzystać nieużytki, a nawet pustynie, które zapewniają dostęp energii słonecznej. Algi podczas wzrostu pobierają z powietrza dwutlenek węgla i uwalniają tlen. Atut ten można wykorzystać przy działających elektrowniach konwencjonalnych – po spaleniu paliwa dwutlenek węgla można odprowadzać do zbiornika z algami. Mogą one rosnąć również w zanieczyszczonej wodzie, w tym ściekach, które przy okazji oczyszczają.

Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments