Грузовики и автобусы на топливных элементах все еще появляются, и им по-прежнему нужен больше зеленого водорода

Поддержите работу CleanTechnica, оформив подписку через Substack, Patreon или Stripe. Помогите нам создавать качественный оригинальный контент каждую неделю, несмотря на трудности, связанные с ИИ для извлечения контента, антисоциальными платформами, инфляцией и другими препятствиями.

Учитывая постоянные улучшения в батареях электромобилей, удивительно, что некоторые заинтересованные стороны в области нулевых выбросов по-прежнему отдают предпочтение электрификации транспорта с использованием водородных топливных элементов. Они действительно так поступают, и пока они продолжают это делать, это дает ещё одну причину для того, чтобы зеленый водород вытеснил ископаемое топливо из глобальной цепочки поставок водорода.

Путь к зеленому водороду через биомассу

Сформирувшееся единодушие относительно зеленого водорода заключается в том, что его применение в конкретных сферах — таких как легковые автомобили и системы отопления домов — является расточительством ресурсов. Тем не менее роль водорода в современных индустриализированных экономиках выходит за рамки транспортного и строительного секторов. Нефтепереработка, производство стали, изготовление удобрений и химикатов относятся к промышленным масштабам применения, где более устойчивые источники водорода могут — и должны — заменить традиционный водород, получаемый из природного газа, а также в меньшей степени — из угля.

Электролиз привлекает основную часть финансирования из частного и государственного секторов для производства так называемого зеленого водорода, при котором для получения водородного газа из воды используется возобновляемая энергия. Хотя высокие затраты препятствовали распространению технологии водного электролиза, ситуация улучшилась благодаря усилиям инноваторов по снижению стоимости электролизеров.

Новые возможности для массового использования возобновляемой энергии также способствуют развитию технологии водного электролиза. Кроме того, стартапы сосредотачиваются на нишевых приложениях, где основным фактором является наличие топлива, а не его цена (подробнее о зеленом водороде см. здесь).

Другие пути получения зеленого водорода привлекают меньше внимания, а именно производство водорода из биомассы и пластиковых отходов. Тем не менее в этих областях также продолжается активная деятельность.

Например, в области биомассы в октябре прошлого года исследовательская группа из Йельского университета описала климатические преимущества использования Bio-H2 в качестве дополнения к процессу электролиза воды, отметив нехватку пресной воды среди факторов, ограничивающих использование исключительно электролизаторов.

Решение с использованием водорослей

Исследователи, работающие над преобразованием биомассы в водород, рассматривают сельскохозяйственные и лесные отходы, а также пищевые отходы и коммунальные сточные воды; также значимую роль играют животноводческие отходы и другие побочные продукты животноводства.

Одной из областей, которая пока почти не исследовалась, является потенциал водорослей как экономичного источника зеленого водорода, поскольку ученых сдерживает высокое содержание соли в морских водорослях.

Многонациональная команда из Колумбийского университета в Нью-Йорке и Университета женщин Эхва в Корее решила заняться решением этой проблемы. Их исследование, опубликованное в журнале Nature, посвящено преобразованию коричневых водорослей с использованием углеродно-нейтрального процесса, при котором возможна углеродная отрицательность благодаря способности водорослей удерживать карбонатные побочные продукты.

Аргументируя преимущества биомассы, выращиваемой в море, команда отмечает, что скорость удержания углерода водорослями значительно превышает скорость удержания углерода другими видами биомассы, выращиваемыми на суше, указывая на уровень в семь раз выше. К другим преимуществам относятся скорость роста, позволяющая собирать урожай до шести раз в год без необходимости в удобрениях, а также возможность использования для выращивания территорий, не предназначенных под сельское хозяйство.

Исследователи подвергли свои водоросли специальной щелочной термической обработке (ATT), о чем здесь подробно рассказано. «Результаты показывают, что биомасса при использовании метода ATT может производить больше водорода, чем при совместном применении процессов газификации и реакций смещения водорода и углерода», — делают вывод ученые для понимания неспециалистами.

«Это очень многообещающий результат, учитывая возможную кривую обучения при разработке технологии ATT на основе биомассы, которая все еще находится на ранней стадии развития», — добавляют они.

Решение проблемы пластиковых отходов

Пластиковые отходы — еще один аспект, который время от времени упоминается в литературе о зеленом водороде, хотя это скорее инструмент управления отходами фоссильного происхождения, чем решение, основанное на возобновляемых источниках.

Недавний вклад внесла межуниверситетская команда из Кореи с участием Университета Калифорнии. Их исследование, опубликованное 6 июля в журнале PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), обосновывает использование метода ATT в качестве эффективной альтернативы для переработки пластика, позволяющей получать водород высокой чистоты.

«Несмотря на растущую акцентированность внимания на переработке, в настоящее время перерабатывается лишь 9% пластиковых отходов: 79% накапливается на свалках, а 12% сжигается», — отмечает команда, объясняя (мягко говоря) недостатки существующего состояния мировой индустрии переработки пластика.

«Традиционные методы управления отходами не только не способны адекватно решить проблему кризиса пластиковых отходов, но и способствуют вторичному загрязнению окружающей среды, включая выделение микропластика, тонких частиц, SOx, NOx, диоксинов и CO2», — добавляют они на всякий случай.

Больше зеленого водорода для автобусов с топливными элементами

Хотя биомасса и пластиковые отходы еще не появились на массовом рынке, аргументы в пользу водного электролиза становятся все более убедительными с каждым днем, когда президент США Дональд Трамп не может остановить, а тем более исправить ущерб, нанесенный глобальным рынкам топлива в результате его войны в Иране. Проект Ornuba в Испании является одним из примеров того, как промышленные решения — в данном случае зеленый аммиак — поддерживают проекты по производству зеленого водорода, использующие местные ресурсы и защищенные от нестабильности трамповской геополитики.

Рассматриваются также сценарии применения в транспортной сфере, однако заинтересованные стороны проявляют гораздо большую осторожность, чем в предыдущие годы. В настоящее время внимание сосредоточено на конкретных случаях использования, когда сочетание государственной политики и недостатка — воспринимаемого или реального — аналогичных батарейных альтернатив создаёт возможности для внедрения таких технологий.

Например, в Испании компания Bosch поставляет свои модули топливных элементов для тестирования автобуса производителя Irizar, преимущественно на длинных маршрутах в Мадриде. По словам Bosch, этот автобус может преодолеть расстояние более 1 000 километров до дозаправки, которая занимает примерно 10–15 минут. Компания также предлагает более мощную систему для тяжёлых туристических автобусов и грузовиков.

Bosch также активно действует в Германии, где компания MAN недавно начала дорожные испытания электрических грузовиков, использующих как топливные элементы, так и аккумуляторы, с целью достижения дальности поездки 450–500 километров. MAN входит в число компаний, проявляющих осторожность в области топливных элементов. Компания ожидает, что автомобили на аккумуляторах будут доминировать в секторе автомобильных грузоперевозок, при этом оставляя некоторое пространство для транспорта на водородных топливных элементах. «Технологии водорода... могут играть важную дополнительную роль в определенных сферах применения — например, на очень длинных транспортных маршрутах или в регионах с недостаточной инфраструктурой зарядки», — отмечает MAN.

Ballard — еще один участник, действующий в Германии. В прошлом марте Ballard сообщила, что ее технологии используются в 410 из примерно 500 автобусов на топливных элементах, эксплуатирующихся в стране.

Тем временем, обратно в США

Здесь, в США, некоторые участники рынка топливных элементов не ждут, пока высохнет краска. Компания Bosch снова демонстрирует свою активность через подразделение Bosch RexRoth, которое поставляет современную систему насосов для будущей заправочной станции водорода в Калифорнии. Это сооружение строится по заказу SamTrans — транспортного управления округа Сан-Матео. Это сооружение считается крупнейшей заправочной станцией такого типа; оно сможет обслуживать до 175 автобусов на топливных элементах. «Система Bosch Rexroth способна подавать до 1 200 кг водорода в час, что позволит обслуживать ещё более крупные парки автобусов», — добавляет Bosch.

В округе Ориндж компания Clean Energy Fuels Corp. получила контракт на сумму 27,5 миллиона долларов от OCTA — органа управления транспортом округа Ориндж — на строительство заправочной станции для водорода у автобусного депо Garden Grove. «В настоящее время у OCTA в эксплуатации находится 10 автобусов с топливными элементами на водороде, и компания планирует добавить ещё 40 к моменту завершения строительства этой заправочной станции», — отмечает CEFC.

Ни одно из этих сооружений не принесёт значительного облегчения владельцам автомобилей с топливными элементами в Калифорнии, которые сталкиваются с нехваткой рабочих заправочных станций для водорода, но это совершенно другая проблема. Следите за американской компанией Hyroad Energy, которая только что открыла новую заправочную станцию для водорода для коммерческих грузовых автопарков в Санта-Фе-Спрингс.