Voda i električna energija nastaju kao nusprodukti kemijske interakcije između plinovitog vodika i kisika unutar gorive ćelije, koja pokreće vodikove gorive ćelije.
Iako su mnogi vjerovali da će energija vodika izazvati a revolucija čiste energije 1990-ih i ranih 2000-ih, novi svijet vodikove energije nikada nije ostvaren. Infrastruktura je značajna prepreka većini novih izvora energije.
Visoki troškovi proizvodnje, loša proizvodnja i proizvodna učinkovitost te izazovne potrebe skladištenja i transporta spriječili su vodikove gorivne ćelije od široke upotrebe u automobilima široke potrošnje.
Za one koji si mogu priuštiti potrebnu infrastrukturu za podršku, vodikove gorive ćelije imaju više smisla za industrijske primjene. U ovom će se članku raspravljati o prednostima i nedostacima korištenja vodikovih gorivih ćelija za napajanje opreme za rukovanje materijalom.
Pregled sadržaja
Prednosti i nedostaci vodikovog goriva
| S / br. | Prednosti vodikovog goriva | Nedostaci vodikovog goriva |
| 1. | Svestranost upotrebe Vodikove gorive ćelije moći će opskrbljivati energijom za razne stacionarne i mobilne primjene kako se tehnologija bude razvijala. Vozila pogonjena vodikom samo su jedan primjer; manji proizvodi poput kućanskih potrepština i većih sustava grijanja također bi mogli koristiti vodik. Za razliku od napajanja temeljenog na baterijama, koje skalira snagu linearno s masom, kapacitet pohrane energije (tj. spremnik goriva) i veličina motora su razdvojeni u ICE agregatima, nudeći značajnu slobodu dizajna. | Ekstrakcija vodika Najrasprostranjeniji element u svemiru, vodik, inertni je plin koji se treba izdvojiti iz ugljika fosilna goriva ili se dobiva iz vode elektrolizom. Ove dvije operacije zahtijevaju značajnu količinu energije da bi se izvršile. Osim što je skupa, ta energija može biti veća od one dobivene iz samog vodika. Nadalje, ovo vađenje obično zahtijeva korištenje fosilnih goriva, što ugrožava ekološke vjerodajnice vodika u nedostatku CCS. |
| 2. | Duga vremena korištenja Veću učinkovitost vremena korištenja omogućuju vodikove gorivne ćelije. Vozilo na vodik može prijeći 300 milja, što je ista udaljenost kao i vozilo na fosilna goriva. To je bolje od onoga što već pružaju električna vozila (EV), koja se sve više i više razvijaju s pogonskim jedinicama na gorive ćelije kao "proširiteljima dometa". Osim toga, vanjska temperatura malo utječe na vodikove gorivne ćelije i one se ne razgrađuju u hladnim klimatskim uvjetima. Prednost se pojačava u kombinaciji s brzim razdobljima punjenja. | Ulaganje je potrebno Potrebna su ulaganja za razvoj vodikovih gorivih ćelija do te mjere da postanu istinski praktičan izvor energije. Da bi se tehnologija unaprijedila i sazrijela, također se mora pokazati politička volja da se potrebno vrijeme i resursi posvete razvoju. Pojednostavljeno rečeno, svjetska poteškoća u razvoju sveprisutne i održive energije vodika sastoji se u pronalaženju kako najekonomičnije stvoriti lanac "ponude i potražnje" dio po dio. |
| 3. | Veća snaga i energetska učinkovitost u usporedbi s fosilnim gorivima Tehnologija vodikovih gorivih ćelija pruža vrlo gust i učinkovit izvor energije. Od svih uobičajenih goriva, vodik ima najveći energetski sadržaj. Plinoviti i tekući vodik pod visokim pritiskom ima volumetrijsku gustoću energije koja je usporediva s prirodnim plinom i oko tri puta veću gustoću gravimetrijske energije (oko 120 MJ/kg) od LNG-a i dizela. | Trošak sirovina Budući da su plemeniti metali poput iridija i platine često potrebni kao katalizatori u nekim vrstama vodenih elektrolizatora i gorivih ćelija, početna cijena gorivih ćelija može biti visoka. Neki ljudi su se suzdržali od ulaganja u tehnologiju vodikovih gorivih ćelija zbog njene pretjerane cijene. Kako bi vodikove gorivne ćelije postale praktičan izvor goriva za sve, ti se troškovi moraju smanjiti. |
| 4. | Visoko učinkovit u usporedbi s drugim izvorima energije U usporedbi s mnogim drugim izvorima energije, uključujući mnoge opcije zelene energije, vodikove gorivne ćelije su učinkovitije. Uz ovu učinkovitost goriva, može se proizvesti više energije za svaku funtu utrošenog goriva. Na primjer, učinkovitost proizvodnje električne energije pomoću konvencionalnih elektrana na izgaranje kreće se od 33-35%, dok vodikove gorivne ćelije mogu postići do 65%. Slično tome, vodikove gorivne ćelije u automobilima smanjuju potrošnju goriva za 50% dok koriste 40-60% energije sadržane u gorivu. | Regulatorna pitanja Prepreke također okružuju pravna pitanja o strukturi koja specificira modele komercijalne primjene. U nedostatku dobro definiranih regulatornih okvira koji olakšavaju razumijevanje temelja troškova i prihoda, komercijalni pothvati mogu naići na poteškoće u donošenju odluke o financijskom ulaganju (FID). |
| 5. | Pogodno za teški prijevoz i vlakove Budući da je pogon na vodik još uvijek relativno nov, teški prijevoz i željeznice dvije su industrije za koje bi bilo praktično odmah ih upotrijebiti. Kad bi se električne baterije koristile umjesto motora s unutarnjim izgaranjem u ovim vozilima, baterije bi trebale biti vrlo velike, teške i trebati im jako dugo vremena da se pune. S druge strane, vodik predstavlja prednosti kompaktnijeg pogonskog sustava, brzog punjenja gorivom i dugog dometa vožnje. Može se puniti na pristaništima duž autocesta koje flote teretnih vozila najviše koriste, bez potrebe za izgradnjom kapilarne distribucijske mreže, ili na svim glavnim željezničkim postajama. | Ukupni trošak Trenutno su vodikove gorivne ćelije skuplje po jedinici snage od ostalih izvora energije, kao npr solarni paneli. Iako je vodik učinkovitiji kada se jednom stvori, cijena sada predstavlja prepreku njegovoj širokoj upotrebi. To se može promijeniti kako tehnologija napreduje. Rasprostranjeno usvajanje trenutačno je malo vjerojatno zbog utjecaja ovog troška na buduće troškove, kao što su troškovi automobila koji rade na vodik. Korištenje vodikovih gorivih ćelija skuplje je od korištenja drugih izvora energije zbog složenosti procesa proizvodnje vodikovog goriva. Upravitelji voznih parkova moraju osigurati da znatne uštede rada u odnosu na olovnu kiselinu nadoknade troškove infrastrukture i vodikovog goriva kada odlučuju koji će izvor energije uključiti u opremu za rukovanje materijalima. |
| 6. | Koristi se za napajanje svemirskih brodova Snaga i učinkovitost vodikove energije čine je savršenim gorivom za svemirske letjelice. Zbog svoje goleme snage, svemirski brodovi mogu se brzo lansirati u istraživačke misije. To je također najsigurniji izvor energije za korištenje za zadatak koji zahtijeva puno energije. U stvari, vodikova energija je tri puta snažnija od goriva dobivenog iz fosilnih goriva poput benzina. U idealnom slučaju, to znači korištenje manje vodika za dovršenje ogromnog zadatka. Osim toga, pruža pogonsku snagu za vozila, brodove, automobile i aplikacije na gorive ćelije koje su stacionarne ili prijenosne. Činjenica da je skladištenje vodika u kriogenim ili visokotlačnim spremnicima u biti nemoguće je nedostatak korištenja vodika u automobilima. | Skladištenje vodika Vodik zahtijeva sofisticiranije skladištenje i transport od fosilnih goriva. Ovo sugerira da korištenje vodikovih gorivih ćelija kao izvora energije može dovesti do dodatnih troškova. Iako se vodik može držati u tekućem obliku na niskim temperaturama ili kao plin u visokotlačnim spremnicima, može se držati samo u plinovitom obliku za upotrebu u gorivnim ćelijama kamiona. Energija se gubi tijekom procesa skladištenja vodika korištenjem bilo koje metode. Oko 13% ukupne energije vodika mora se upotrijebiti za njegovu kompresiju; i pretvoriti ga u tekućinu da izgubi približno 40% svoje energije. Metali mogu korodirati ako vodikov plin uspije pobjeći iz svog ograničenja. To posljedično može uzrokovati da ti zaraženi metali postanu krti i vjerojatnije je da će se slomiti. Poduzeća koja trenutno koriste vodikovu energiju imaju dvije mogućnosti: ako im trebaju veće količine goriva, moraju izgraditi postrojenje ili im se plin vodik može isporučivati putem prikolica za cijevi. |
| 7. | Brzo vrijeme punjenja U usporedbi s električnim vozilima na baterije, vrijeme punjenja pogonskih jedinica s vodikovim gorivim ćelijama znatno je brže. Usporediv je s tradicionalnim automobilima s motorom s unutarnjim izgaranjem (ICE). Vodikove gorivne ćelije mogu se ponovno napuniti za manje od pet minuta, ali električna vozila trebaju mnogo sati da se potpuno napune. Zbog svog brzog vremena punjenja, automobili na vodik nude istu razinu slobode kao i obični automobili. | Infrastruktura Budući da se fosilna goriva koriste dugi niz godina, infrastruktura potrebna za opskrbu tom energijom već postoji. Iako se očekuje da će se punjenje gorivom od početka do kraja koristiti za aplikacije na velikim udaljenostima poput onih za dostavna vozila i teška vozila, široka primjena tehnologije vodikovih gorivih ćelija za automobilske primjene zahtijevat će novu infrastrukturu za punjenje goriva koja će to podržati. |
| 8. | Bez zagađenja bukom Za razliku od drugih obnovljivih izvora energije poput energije vjetra, vodikove gorivne ćelije ne uzrokuju zagađenje bukom. To implicira da su vozila s pogonom na vodik daleko tiša od onih s tradicionalnim motorima s unutarnjim izgaranjem, slično električnim automobilima. | Visoko zapaljivo S obzirom da je vodik vrlo zapaljivo gorivo, zabrinutost za sigurnost je opravdana. Plinovi koji sadrže vodik izgaraju u zraku u koncentracijama između 4 i 75%. |
| 9. | Vodik je fleksibilan i čist izvor energije koji može pomoći u energetskim planovima bez ugljika Budući da je sve što se proizvodi tijekom rada vodikove gorive ćelije toplina i voda, to je suštinski čist izvor energije. Proizvodnja vodika ne zahtijeva puno zemlje, za razliku od hidroenergije ili biogoriva. NASA je istraživala korištenje vodika kao resursa i čak je koristila vodu koja nastaje kao nusproizvod za opskrbu astronauta pitkom vodom. To pokazuje da su vodikove gorivne ćelije izvrsna alternativa ugljenu, prirodnom plinu i nuklearnoj energiji budući da su netoksični izvori goriva koje je također lakše nabaviti. Usklađujući svoje nestalne načine opskrbe sa zahtjevnim potrebama krajnjih korisnika, proizvodnja, skladištenje i korištenje vodika igrat će ključnu ulogu u promicanju daljnjeg razvoja obnovljivih izvora energije i sprječavanju potrebe za velikim početnim ulaganjima u nadogradnju mrežne infrastrukture. | Energija vodika ne može održati populaciju Iako vodika ima u izobilju, njegova široka uporaba ograničena je troškovima njegove ekstrakcije. Shvaćate da je teško promijeniti postojeće stanje. Planet još uvijek pokreće energija fosilnih goriva. Osim toga, ne postoji okvir koji bi jamčio pristupačnu i održivu vodikovu energiju za tipične vlasnike automobila u budućnosti. Čak i kad bi vodik upravo sada postao široko dostupan, trebale bi godine da zamijeni druge izvore energije budući da bi se automobili i benzinske postaje morali modificirati kako bi zadovoljili propise za vodik. To bi koštalo značajnu količinu novca. Budući da je vodikova energija široko dostupna, a njezini se učinci uglavnom zanemaruju, vodik je doista obnovljiv izvor. Međutim, za odvajanje vodika od kisika, poduzeća koja ga proizvode trebat će dodatne neobnovljive izvore energije, poput fosilnih goriva poput ugljena, prirodnog plina i nafte. Usvajanje vodikove energije moglo bi nam pomoći da smanjimo naše pretjerano oslanjanje na fosilna goriva, ali bilo bi teško eliminirati ga iz sustava. |
| 10. | Nema vizualnog zagađenja Dok neki izvori energije s niskim udjelom ugljika, uključujući energiju vjetra i biogoriva elektrane, može biti neugledno, vodikove gorivne ćelije zahtijevaju manje površine, tako da je i manje vizualno onečišćenje. | |
| 11. | Obnovljiv i lako dostupan Vodik je najzastupljeniji element u svemiru obilan i obnovljiv, što ga čini idealnim za naše buduće zahtjeve za kombiniranu opskrbu toplinom i energijom s nultom emisijom ugljika. čak i uz poteškoće uključene u njegovo vađenje iz vode. | |
| 12. | Idealno za korištenje u udaljenim područjima Vodik proizveden lokalno i pohranjen mogao bi se pokazati održivom zamjenom za električnu energiju i grijanje temeljeno na dizelskom gorivu u udaljenim mjestima, pod uvjetom da lokalni uvjeti to dopuštaju. To ne samo da bi smanjilo potrebu za prijevozom goriva, već bi također poboljšalo kvalitetu života ljudi koji žive u udaljenim područjima osiguravajući gorivo koje ne sadrži zagađivače i koje se dobiva iz lako dostupnog prirodnog resursa. | |
| 13. | Gotovo nula emisija Budući da vodikove gorive ćelije ne oslobađaju staklenički plinovi u atmosferu poput izvora fosilnih goriva, onečišćenje se smanjuje i kvaliteta zraka se poboljšava. | |
| 14. | Demokratizacija opskrbe električnom energijom Oslanjanje zemlje na fosilna goriva može se smanjiti upotrebom vodikovih gorivih ćelija, što će pridonijeti globalnoj demokratizaciji energije i izvora energije. Mnoge nacije koje sada ovise o dostupnosti fosilnih goriva dobit će od ove poboljšane neovisnosti. Naravno, kada se zalihe smanje, to će spriječiti i problem rasta cijena fosilnih goriva. | |
| 15. | Smanjuje ugljični otisak Vodikove gorive ćelije imaju gotovo nultu emisiju, što znači da kada su u upotrebi, nemaju Ugljični otisak. |
Zaključak
Ukratko, energija vodika nudi nekoliko prednosti i nedostataka. Vodik može biti čisti, obnovljivi izvor energije, ali prije njegove široke upotrebe potrebno je smanjiti troškove njegove proizvodnje i skladištenja.
U sadašnjem obliku energija vodika nije praktična zbog visokih troškova i nedostatka infrastrukture.
Unatoč tome, ovo područje dobiva sve veću pozornost, a sredstva se dodjeljuju za rješavanje njegovih poteškoća. Na primjer, Europska unija financira slične inicijative s 5.2 milijarde USD, a Sjedinjene Države upravo su obećale 52.5 milijuna USD za razvoj vodika.
Vlade diljem svijeta mogle bi koristiti vodik kao održiv i pristupačan izvor energije u budućnosti ako tako odluče.
Preporuke
- Moć obrazovanja za okoliš: Osnaživanje učenika da zaštite naš planet
. - Stipendije za studije okoliša: Osnaživanje studenata da učine razliku
. - 20 činjenica o hidroenergiji koje niste znali
. - 10 negativnih učinaka elektrana na okoliš
. - Vozila s pogonom na vodik: Upoznajte prednosti i nedostatke
Ekolog vođen strašću u srcu. Vodeći pisac sadržaja u EnvironmentGo.
Nastojim educirati javnost o okolišu i njegovim problemima.
Uvijek se radilo o prirodi, trebamo je čuvati, a ne uništavati.