Κάποια μέρα σύντομα, θα μπορούσατε να μπείτε σε ένα αυτοκίνητο που παράγει μηδενικές εκπομπές άνθρακα ή αέρια θερμοκηπίου. Θα μπορούσατε να κινείστε στον αυτοκινητόδρομο δίπλα σε φιλικά προς το περιβάλλον λεωφορεία, φορτηγά παράδοσης και ημιφορτηγά. Ακόμη και το γραφείο σας θα μπορούσε να είναι εξοπλισμένο με εφεδρικές γεννήτριες έκτακτης ανάγκης που δεν λειτουργούν με ορυκτά καύσιμα, αλλά με τεχνολογία κυψελών καυσίμου υδρογόνου.
Αυτά τα τεχνολογικά θαύματα δεν είναι απλώς ένα αισιόδοξο όραμα για το μέλλον, είναι όλα πραγματικά διαθέσιμα αυτήν τη στιγμή.
Σήμερα, ο κόσμος έχει εγκλωβιστεί σε έναν αγώνα δρόμου προς το μέλλον της καθαρής ενέργειας. Ο τελικός νικητής παραμένει άγνωστος, αλλά το υδρογόνο έχει αναδειχθεί ως σαφέστατος πρωτοπόρος, προσφέροντας ευέλικτες επιλογές για παραγωγή, διανομή και εφαρμογή ενέργειας.
Τί είναι μια κυψέλη καυσίμου υδρογόνου?
Οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου συνδυάζουν υδρογόνο και οξυγόνο, δημιουργώντας μονάχα καθαρό νερό ως καυσαέριο. Με τη μετατροπή της χημικής ενέργειας που αποθηκεύεται στα αέρια σε ηλεκτρική ενέργεια, η ενέργεια μπορεί να αξιοποιηθεί για την τροφοδοσία ηλεκτροκινητήρων, μπαταριών προσωρινής αποθήκευσης ή μια ποικιλία άλλων τελικών εφαρμογών.
Τα ηλεκτρικά οχήματα με κυψέλες καυσίμου υδρογόνου (HFCEV) μπορεί να μην έχουν λάβει τη δημόσια διαφήμιση των ηλεκτρικών οχημάτων με μπαταρία (BEV), αλλά η τεχνολογία δεν είναι μόνο για προσωπική χρήση. Στην πραγματικότητα, οι τρέχουσες προκλήσεις αποθήκευσης και υλικοτεχνικής υποστήριξης σημαίνουν επί του παρόντος ότι το υδρογόνο είναι συχνά πιο κατάλληλο για εμπορικές εφαρμογές μεγαλύτερης κλίμακας, όπως τα βαρέα φορτηγά.
Το καύσιμο υδρογόνου είναι άμεσα διαθέσιμο και παράγεται αποτελεσματικά ως υποπροϊόν πετρελαίου ή μέσω ηλεκτρόλυσης χρησιμοποιώντας ενέργεια που παράγεται από ανανεώσιμες πηγές. Ως υγρό ή υπό πίεση αέριο, είναι σχετικά εύκολο στη μεταφορά και τον γρήγορο ανεφοδιασμό, παρακάμπτοντας τους μεγάλους χρόνους φόρτισης που απαιτούνται από τις σημερινές μπαταρίες.
Ειδικά καθώς η παραγωγή υδρογόνου συνεχίζει να κινείται προς ανανεώσιμες πηγές, οι ηλεκτρολύτες και οι κυψέλες καυσίμου αντιπροσωπεύουν μια πολλά υποσχόμενη επιλογή για ισχυρή, αποτελεσματική, 100% καθαρή αποθήκευση και διανομή ενέργειας σε όλο τον κόσμο.
10 Βιομηχανικές εφαρμογές των κυψελών καυσίμου υδρογόνου.
Ας ρίξουμε μια ματιά σε 10 εφαρμογές για κυψέλες καυσίμου υδρογόνου — μερικές από τις οποίες ίσως δεν γνωρίζετε!
- Αποθήκες Logistics
Δεκάδες εταιρείες με μεγάλες ανάγκες αποθήκης και διανομής στρέφονται σε κυψέλες καυσίμου υδρογόνου για να τροφοδοτούν φορτηγά, περονοφόρα ανυψωτικά, γρύλους παλετών και πολλά άλλα. - Παγκόσμια Διανομή
Οι κυψέλες καυσίμου διαθέτουν τόσο την εμβέλεια όσο και την ισχύ που απαιτείται για φορτηγά μεγάλων αποστάσεων και τοπική διανομή. Εταιρείες όπως η Nikola, η Hyundai, η Toyota, η Kenworth και η UPS κατασκευάζουν ήδη ημιφορτηγά και φορτηγά με υδρογόνο. - Λεωφορεία
Η ενέργεια υδρογόνου εξετάζεται για άλλες εφαρμογές δημόσιων μεταφορών, συμπεριλαμβανομένων των λεωφορείων κυψελών καυσίμου υδρογόνου. Πολλές μεγάλες πόλεις, όπως το Σικάγο, το Βανκούβερ, το Λονδίνο και το Πεκίνο έχουν πειραματιστεί με λεωφορεία που κινούνται με υδρογόνο. - Τρένα
Τρένα με κυψέλες καυσίμου υδρογόνου έχουν πλέον εμφανιστεί στη Γερμανία και τα επόμενα πέντε χρόνια αναμένεται να έρθουν και άλλα μοντέλα στη Μεγάλη Βρετανία, τη Γαλλία, την Ιταλία, την Ιαπωνία, τη Νότια Κορέα και τις Ηνωμένες Πολιτείες. - Προσωπικά Οχήματα
Εννέα από τους μεγάλους κατασκευαστές αυτοκινήτων αναπτύσσουν ηλεκτρικά οχήματα κυψελών καυσίμου υδρογόνου (HFCEV) για προσωπική χρήση. Στα αξιοσημείωτα μοντέλα περιλαμβάνονται τα Toyota Mirai, Honda Clarity, Hyundai Nexo και BMW I Hydrogen Next. - Αεροπλάνα
Αρκετά πειραματικά έργα όπως τα πρωτότυπα Pathfinder και Helios έχουν διερευνήσει την εφαρμογή κυψελών καυσίμου υδρογόνου στην αεροδιαστημική. Αυτά τα μη επανδρωμένα οχήματα μεγάλης εμβέλειας χρησιμοποίησαν ένα υβριδικό σύστημα με κυψέλες καυσίμου υδρογόνου που αναπληρώθηκαν με ηλεκτρική ενέργεια από ηλιακές συστοιχίες, επιτρέποντας θεωρητικά αδιάκοπη συνεχή πτήση την ημέρα αλλά και τη νύχτα. - Δημιουργία εφεδρικής ενέργειας
Σε τοπικό επίπεδο, οι σταθερές κυψέλες καυσίμου χρησιμοποιούνται ως μέρος συστημάτων αδιάλειπτης τροφοδοσίας (UPS), όπου ο συνεχής χρόνος λειτουργίας είναι κρίσιμος. Τόσο τα νοσοκομεία όσο και τα κέντρα δεδομένων αναζητούν ολοένα και περισσότερο υδρογόνο για να καλύψουν τις ανάγκες αδιάλειπτης παροχής ρεύματος. Πρόσφατα, η Microsoft έγινε πρωτοσέλιδο με μια επιτυχημένη δοκιμή των νέων εφεδρικών της γεννητριών υδρογόνου, που λειτουργούσαν τους διακομιστές ενός κέντρου δεδομένων μόνο με υδρογόνο για δύο ημέρες. - Παραγωγή κινητής ενέργειας
Το υδρογόνο προσφέρει ευέλικτες επιλογές για φορητή παραγωγή ενέργειας. Στην πραγματικότητα, μερικές από τις πρώτες κυψέλες καυσίμου υδρογόνου αναπτύχθηκαν από τη NASA για να παρέχουν ηλεκτρική ενέργεια για πυραύλους και λεωφορεία στο διάστημα. - Μη επανδρωμένα οχήματα Arial (UAV)
Από την παράδοση δεμάτων έως τις επιχειρήσεις έρευνας και διάσωσης, πολλές νέες εφαρμογές UAV (δηλαδή drones) περιορίζονται σημαντικά από την ισχύ και την εμβέλεια που παρέχουν οι παραδοσιακές μπαταρίες. Τόσο η στρατιωτική όσο και η ιδιωτική βιομηχανία σχεδιάζουν να ξεπεράσουν αυτές τις προκλήσεις με κυψέλες καυσίμου υδρογόνου που διαθέτουν έως και τριπλάσια εμβέλεια από συστήματα που βασίζονται σε μπαταρίες. Οι κυψέλες καυσίμου έχουν επίσης υψηλότερο λόγο ενέργειας προς μάζα και μπορούν να ανεφοδιαστούν σε λίγα λεπτά. - Σκάφη και Υποβρύχια
Οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου έχουν βρει το δρόμο τους σε μια σειρά από θαλάσσιες εφαρμογές. Ορισμένα σκάφη όπως το Energy Observer χρησιμοποιούν ακόμη και ηλιακά πάνελ και ανεμογεννήτριες για να παράγουν το δικό τους υδρογόνο για ένα σύστημα κυψελών καυσίμου. Για στρατιωτικά υποβρύχια stealth όπως το γερμανικό Type 212, οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου προσφέρουν μια εναλλακτική λύση στην πυρηνική ενέργεια με μεγάλη εμβέλεια, αθόρυβη πλεύση και χαμηλή θερμότητα καυσαερίων.
Προκλήσεις για την ασφάλεια που προκύπτουν από την χρήση των συστημάτων υδρογόνου
Προτού το υδρογόνο μπορέσει να χρησιμοποιηθεί ευρέως ως εναλλακτικό καύσιμο, πρέπει να ξεπεράσει πολλά βασικά εμπόδια.
Ακραίες συνθήκες: Το υδρογόνο έχει σχετικά χαμηλή ενεργειακή πυκνότητα, που σημαίνει ότι πρέπει να αποθηκευτεί σε μεγάλες ποσότητες για οποιαδήποτε πρακτική εφαρμογή ως καύσιμο. Για να αντισταθμιστεί, οι σύγχρονες εφαρμογές μεταφοράς πιέζουν τα όρια της τεχνολογίας με υψηλότερες πιέσεις και ακραίες κρυογονικές θερμοκρασίες.
Κοινή αντίληψη: Αξιοσημείωτα περιστατικά όπως το γνωστό αερόπλοιο Hindenburg (αν και το υδρογόνο δεν ήταν στην πραγματικότητα ο κύριος συντελεστής του συμβάντος) έχουν αφήσει το στίγμα τους στη βιομηχανία. Αν και οι σημερινές εφαρμογές υδρογόνου είναι πολύ διαφορετικές, η βιομηχανία θα πρέπει να εργαστεί επιμελώς για να διορθώσει την αντίληψη του κοινού και να ενημερώσει πολλούς τοπικούς κανονισμούς που περιορίζουν τη χρήση του υδρογόνου.
Υποδομή: Οι πόλεις, οι αυτοκινητόδρομοι, τα αεροδρόμια κ.α. θα απαιτήσουν σημαντικές αλλαγές υποδομής για την αποθήκευση, τη μεταφορά και τον ανεφοδιασμό υδρογόνου. Ο χειρισμός του υδρογόνου σε τόσο μεγάλη κλίμακα αντιπροσωπεύει υλικοτεχνικές προκλήσεις και κινδύνους πυρκαγιάς/έκρηξης.
H Παγκόσμια Συνέλευση Υγείας (World Health Assembly) υποστηρίζει την τεχνολογία κυψελών καυσίμου υδρογόνου
Για δεκαετίες, η WHA συνεργάστηκε με τη βιομηχανία για να ξεπεράσει τις προκλήσεις ασφάλειας που σχετίζονται με το υδρογόνο. Οι επιστήμονες και οι μηχανικοί μας είναι καλά εξοικειωμένοι με τους μοναδικούς κινδύνους του υδρογόνου, καθώς συμμετείχαν στη δημιουργία πολλαπλών παγκόσμιων προτύπων.
Πολλοί από τους ιδρυτές μηχανικούς της WHA ξεκίνησαν τη σταδιοδρομία τους στη NASA και ο κύριος χημικός του WHA, Δρ. Harold Beeson υπηρέτησε στην ομάδα που ανέπτυξε το Πρότυπο της NASA για Συστήματα Υδρογόνου και Υδρογόνου. Αυτός ο Οδηγός αργότερα προσαρμόστηκε στο AIAA Guide to Safety of Hydrogen and Hydrogen Systems (Οδηγός Για την Ασφάλεια του Υδρογόνου και των Συστημάτων Υδρογόνου).
Η Μηχανολόγος και Εγκληματολόγος Μηχανικός της WHA, Δρ. Dani Murphy, φέρνει επίσης πλούσια εμπειρία από το NREL (Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας) όπου συμμετείχε στην έρευνα για κυψέλες καυσίμου υδρογόνου και υποδομές, συμπεριλαμβανομένου του σχεδιασμού και της ασφάλειας του σταθμού αρχειοθέτησης.
Η WHA έχει συνεργαστεί τόσο με κυβερνητικούς όσο και με ιδιωτικούς οργανισμούς για να παρέχει ανάλυση αστοχιών, ανάλυση κινδύνου και υποστήριξη σχεδιασμού, προσαρμοσμένες δοκιμές και τεχνική εκπαίδευση για το υδρογόνο.
