Køre biler på brint: Et kig på Indiens nationale brintmission

Indien har annonceret en national brintmission, der vil udarbejde en køreplan for brugen af ​​brint som energikilde. Initiativet har potentiale til at transformere transport.

Toyotas fornyede Mirai-brintbrændselscellebil, der viser teknikken under motorhjelmen, udstillet ved lanceringen i Tokyo i december 2020. (Foto: Reuters)

Traditionelt en langsom bevægelse inden for frontier electric vehicle (EV) teknologier, har Indien gjort en ukarakteristisk tidlig indtræden i kapløbet om at udnytte energipotentialet af det mest udbredte element i universet, brint. Mindre end fire måneder efter, at USA's energiministerium annoncerede en investering på op til 0 millioner i brintproduktion og brændselscelleteknologi, forskning og udvikling, har Indien annonceret en national brintmission.

Forslaget i budgettet vil blive fulgt op med et missionsudkast i løbet af de næste par måneder - en køreplan for brugen af ​​brint som energikilde, med specifikt fokus på grøn brint, der matcher Indiens voksende vedvarende kapacitet med brintøkonomien, oplyste regeringsembedsmænd. .

Og mens foreslåede slutbrugssektorer omfatter stål og kemikalier, er den største industri, som brint har potentialet til at transformere, transport - som bidrager med en tredjedel af alle drivhusgasemissioner, og hvor brint ses som en direkte erstatning for fossile brændstoffer, med specifikke fordele i forhold til traditionelle elbiler.

En håndfuld mobilitetsforbundne piloter er allerede i gang.

I oktober blev Delhi den første indiske by til at drive busser, der kører på komprimeret naturgas med brintspyd (H-CNG) i et seks måneders pilotprojekt. Busserne vil køre på en ny teknologi patenteret af Indian Oil Corp til at producere H-CNG - 18 procent brint i CNG - direkte fra naturgas uden at ty til konventionel blanding.

Power major NTPC Ltd driver et pilotprojekt til at køre 10 brintbrændselscelle-baserede elektriske busser og brændselscelle-elbiler i Leh og Delhi, og overvejer at etablere et grønt brintproduktionsanlæg i Andhra Pradesh.

IOC planlægger også at oprette en dedikeret enhed til at producere brint til at køre busser på sit R&D-center i Faridabad.

Som en understøttende lovgivningsramme udsendte ministeriet for vejtransport og motorveje i slutningen af ​​sidste år en meddelelse, der foreslog ændringer til de centrale motorkøretøjsregler, 1989, for at inkludere sikkerhedsevalueringsstandarder for brintbrændselscelle-baserede køretøjer.

Hvorfor brint - og dets typer

Brints potentiale som en ren brændstofkilde har en historie, der strækker sig over næsten 150 år. I 1874 fremlagde science fiction-forfatteren Jules Verne en forudseende vision i Den mystiske ø - om en verden, hvor vand en dag vil blive brugt som brændstof, at brint og ilt, der udgør det, brugt enkeltvis eller sammen, vil levere en uudtømmelig kilde til varme og lys, af en intensitet, som kul ikke er i stand til.

I 1937 brugte det tyske passagerluftskib LZ129 Hindenburg brintbrændstof til at flyve over Atlanten, kun for at eksplodere, mens det lagde til ved Naval Air Station Lakehurst i New Jersey, og dræbte 36 mennesker. I slutningen af ​​1960'erne hjalp brintbrændselsceller med at drive NASAs Apollo-missioner til månen.

Efter 1970'ernes olieprischok blev muligheden for, at brint erstattede fossile brændstoffer, alvorligt overvejet. Tre bilproducenter - Japans Honda og Toyota, og Sydkoreas Hyundai - har siden bevæget sig afgørende i retning af kommercialisering af teknologien, om end i begrænset skala.

Det mest almindelige element i naturen findes ikke frit. Hydrogen eksisterer kun kombineret med andre grundstoffer og skal udvindes fra naturligt forekommende forbindelser som vand (som er en kombination af to brintatomer og et oxygenatom). Selvom brint er et rent molekyle, er processen med at udvinde det energikrævende.

Kilderne og processerne, hvorved brint er afledt, er kategoriseret efter farvefaner. Brint fremstillet af fossile brændstoffer kaldes grå brint; dette udgør hovedparten af ​​den brint, der produceres i dag. Brint genereret fra fossile brændstoffer med kulstoffangst og -lagringsmuligheder kaldes blå brint; brint genereret udelukkende fra vedvarende energikilder kaldes grøn brint. I den sidste proces bruges elektricitet genereret fra vedvarende energi til at spalte vand til brint og ilt.

Sagen for grøn brint

Grøn brint har særlige fordele. For det første er det et rent brændende molekyle, som kan dekarbonisere en række sektorer, herunder jern og stål, kemikalier og transport. For det andet kan vedvarende energi, der ikke kan lagres eller bruges af nettet, kanaliseres til at producere brint.

Det er, hvad regeringens brintenergimission, der skal lanceres i 2021-22, sigter mod. Indiens elektricitetsnet er overvejende kulbaseret og vil fortsat være det, hvilket negerer sikkerhedsfordelene fra en storstilet EV-push - da kul skal brændes for at generere den elektricitet, der vil drive disse køretøjer. I flere lande, der er gået ind for et EV-push, produceres meget af elektriciteten fra vedvarende energi - i Norge er det for eksempel 99 procent fra vandkraft. Eksperter mener, at brintkøretøjer kan være særligt effektive i langdistance-trucking og andre svære at elektrificere sektorer såsom skibsfart og langdistanceflyvninger. Brug af tunge batterier i disse applikationer ville være kontraproduktivt, især for lande som Indien, hvor elnettet overvejende er kulfyret.

Sådan fungerer brintbrændselsceller

Især Sydkorea og Japan er fokuseret på at flytte deres bilmarkeder til brint og brændselscellens potentiale. Hvad er en brændselscelle?

Brint er en energibærer, ikke en energikilde. Brintbrændstof skal omdannes til elektricitet af en enhed kaldet en brændselscellestak, før den kan bruges til at drive en bil eller lastbil. En brændselscelle omdanner kemisk energi til elektrisk energi ved hjælp af oxidationsmidler gennem en oxidations-reduktionsreaktion. Brændselscelle-baserede køretøjer kombinerer oftest brint og ilt for at producere elektricitet til at drive elmotoren om bord. Da brændselscellekøretøjer bruger elektricitet til at køre, betragtes de som elektriske køretøjer.

Inde i hver enkelt brændselscelle trækkes brint fra en indbygget tryktank og bringes til at reagere med en katalysator, normalt lavet af platin. Når brinten passerer gennem katalysatoren, fjernes det for dets elektroner, som tvinges til at bevæge sig langs et eksternt kredsløb og producerer en elektrisk strøm. Denne strøm bruges af elmotoren til at drive køretøjet, hvor det eneste biprodukt er vanddamp.

Brintbrændselscellebiler har et næsten nul CO2-fodaftryk. Brint er omkring to til tre gange så effektivt som at brænde benzin, fordi en elektrisk kemisk reaktion er meget mere effektiv end forbrænding.

DELTAG NU :Express Explained Telegram Channel

FCEV'er og andre EV'er

Elektriske køretøjer (EV'er) er typisk inddelt i fire brede kategorier:

* Konventionelle hybride elektriske køretøjer eller HEV'er såsom Toyota Camry kombinerer et konventionelt forbrændingsmotorsystem med et elektrisk fremdriftssystem, hvilket resulterer i en hybridkøretøjs drivlinje, der væsentligt sænker brændstofforbruget. Det indbyggede batteri i en konventionel hybrid oplades, når IC-motoren driver drivlinjen.

* Plug-in hybridbiler eller PHEV'er som Chevrolet Volt har også en hybrid drivlinje, der bruger en IC-motor og elektrisk kraft til drivkraft, understøttet af genopladelige batterier, som kan tilsluttes en strømkilde.

nettoværdi af Shania Twain

* Batteridrevne elektriske køretøjer eller BEV'er såsom Nissan Leaf eller Tesla Model S har ingen IC-motor eller brændstoftank og kører på et fuldt elektrisk drivsystem, der drives af genopladelige batterier.

* Brændselscelle elektriske køretøjer eller FCEV'er såsom Toyotas Mirai, Honda's Clarity og Hyundais Nexo bruger brintgas til at drive en indbygget elektrisk motor. FCEV'er kombinerer brint og ilt for at producere elektricitet, som driver motoren. Da de udelukkende drives af elektricitet, betragtes FCEV'er som elbiler, men i modsætning til BEV'er er deres rækkevidde og tankningsprocesser sammenlignelige med konventionelle biler og lastbiler.

Den største forskel mellem en BEV og en brint FCEV er, at sidstnævnte muliggør en tankningstid på kun fem minutter, sammenlignet med 30-45 minutters opladning for en BEV. Forbrugerne får også omkring fem gange bedre energiopbevaring per volumen- og vægtenhed, hvilket frigør en masse plads til andre ting, samtidig med at rytteren kan komme længere.

Problemet med kritisk masse

Trods løftet er brintteknologien endnu ikke opskaleret. Teslas administrerende direktør Elon Musk har kaldt brændselscelleteknologien forbløffende dum.

På verdensplan var der under 25.000 brintbrændselscellekøretøjer på vejen ved udgangen af ​​2020; til sammenligning var antallet af elbiler 8 mio.

En stor barriere for vedtagelsen af ​​brintbrændselscellekøretøjer har været mangel på tankstationsinfrastruktur - brændselscellebiler tanker på samme måde som konventionelle biler, men kan ikke bruge den samme station. Der er færre end 500 operationelle brintstationer i verden i dag, for det meste i Europa, efterfulgt af Japan og Sydkorea. Der er nogle i Nordamerika.

Sikkerhed ses som en bekymring. Brint sættes under tryk og opbevares i en kryogen tank, derfra føres det til en celle med lavere tryk og gennemgår en elektrokemisk reaktion for at generere elektricitet. Hyundai og Toyota siger, at sikkerheden og pålideligheden af ​​brintbrændstoftanke svarer til den for standard CNG-motorer.

At skalere teknologien op og opnå kritisk masse er fortsat den store udfordring. Flere køretøjer på vejen og mere understøttende infrastruktur kan sænke omkostningerne. Indiens foreslåede mission ses som et skridt i den retning.

Del Med Dine Venner: