Вантажівки та автобуси на водневих паливних елементах все ще з’являються, і їм все ще потрібен більше зеленого водню.

Підтримайте роботу CleanTechnica через підписку на Substack, Patreon або Stripe. Допоможіть нам створювати якісний оригінальний контент щотижня, незважаючи на виклики у вигляді штучного інтелекту для збору контенту, антисоціальних мереж, інфляції та інших перешкод.

Враховуючи постійні покращення в батареях електромобілів, дивно, що деякі учасники ринку з нульовими викидами все ще підтримують електрифікацію транспорту за допомогою водневих паливних елементів. Вони справді це роблять, і поки вони продовжують цю підтримку, це створює ще одну причину для того, щоб зелений водень витіснив викопне паливо з глобальної ланцюга постачання водню.

Шлях до зеленого водню через біомасу

Усе більше погодженості щодо зеленого водню полягає у тому, що дрібномасштабні застосування — включаючи легкові автомобілі та системи опалення будинків — є марною тратою ресурсів. Проте роль водню у сучасних індустріалізованих економіках виходить за межі транспортного та будівельного секторів. Рafinування нафти, виробництво сталі, виробництво добрив та хімікатів належать до промислових, менш дрібномасштабних сфер використання, де більш сталий водень міг би — і повинен — замінити традиційний водень, який отримують з природного газу, а також у меншій мірі з вугілля.

Електроліз привертає більшу частину фінансування з приватного та державного секторів для створення так званого зеленого водню, що передбачає використання відновлюваних джерел енергії для отримання водню з води. Хоча високі витрати ускладнюють поширення технології водного електролізу, ситуація покращується завдяки зусиллям інноваторів у цій галузі щодо зниження вартості електролізерів.

Нові можливості для масштабного використання відновлюваних джерел енергії також сприяють розвитку технології водного електролізу. Крім того, стартапи зосереджуються на нішевих застосуваннях, де основним фактором є наявність палива, а не його ціна (детальніше про зелений водень можна дізнатися тут).

Інші шляхи отримання зеленого водню отримали менше уваги, а саме перетворення біомаси на водень та пластикових відходів на водень. Проте діяльність у цих сферах також продовжує розвиватися.

У сфері біомаси, наприклад, у жовтні минулого року дослідницька група з Університету Єль описала кліматичні переваги використання Bio-H2 як доповнення до електролізу води, зазначивши нестачу прісної води серед факторів, які обмежують залежність лише від електролізерів.

Рішення з водоростями

Інноватори у галузі перетворення біомаси на водень розглядають сільськогосподарські та лісові відходи, а також харчові відходи та муніципальні стічні води; також важливу роль відіграють тваринні відходи та інші побічні продукти тваринництва.

Однією з галузей, яка залишилась майже недослідженою, є потенціал водоростей як економічного джерела зеленого водню, оскільки дослідників складнощі створює вміст солоної води у морських водоростях.

Багатонаціональна команда з Колумбійського університету в Нью-Йорку та Університету жінок Евха в Кореї вирішила розібратися з цією проблемою. Їхнє дослідження, опубліковане в журналі Nature, присвятоване перетворенню коричневих водоростей у процесі з нульовим викидом вуглецю, при цьому існує можливість отримання вуглецево-негативного ефекту завдяки потенціалу утримання карбонатних побічних продуктів.

Обґрунтовуючи переваги біомаси, вирощеної у морі, команда зазначає, що швидкість утримання вуглецю водоростями значно перевищує швидкість інших видів біомаси, що вирощуються на суші, зазначаючи показник у сім разів вище. Іншими перевагами є швидкість росту, яка дозволяє збирати врожай до шести разів на рік без необхідності в добривах, а також можливість використання простору поза межами суші для вирощування.

Дослідники піддали свої водорості спеціальній лужній термічній обробці (ATT), про яку тут детально розповідається. «Результати показують, що біомаса, піддана обробці ATT, може виробляти більше H2, ніж комбінований процес газифікації та реакцій зміщення водню-газу», — роблять висновок дослідники для простого читача.

«Це дуже обнадійливий результат, враховуючи можливу криву навчання під час розробки технології ATT для біомаси, яка все ще знаходиться на ранній стадії розвитку», — додають вони.

Рішення проблеми пластикових відходів

Пластикові відходи — ще один аспект, який час від часу згадується у літературі про зелений водень, хоча це скоріше інструмент управління відходами з використанням фосилійних ресурсів, ніж рішення проблеми відновлюваних джерел.

Одним із нещодавніх досліджень є робота багатоуніверситетської команди з Кореї за участю Університету Каліфорнії. Їхнє дослідження, опубліковане 6 липня в журналі PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), обґрунтовує використання ATT як ефективної альтернативи для переробки пластику, яка забезпечує отримання водню високої чистоти.

«Незважаючи на все більший акцент на переробці, наразі лише 9% пластикових відходів переробляється, тоді як 79% накопичується на сміттєзвалищах, а 12% спалюється», — зазначає команда, пояснюючи (м’яко кажучи) недоліки сучасної глобальної промисловості з переробки пластику.

«Традиційні практики управління відходами не лише не допомагають належним чином вирішити проблему кризи пластикових відходів, а й сприяють вторинному забрудненню навколишнього середовища, зокрема через вивільнення мікропластику, дрібних частинок, SOx, NOx, діоксинів та CO2», — додають вони на всяк випадок.

Більше зеленого водню для автобусів на паливних елементах

Хоча біомаса та пластикові відходи ще не потрапили на масовий ринок, аргументи на користь водної електролізу стають все сильнішими з кожним днем, коли президент США Дональд Трамп не може зупинити, не кажучи вже про усунення, шкоди, завданої своєю війною в Ірані глобальним ринкам палива. Проєкт Ornuba в Іспанії є одним із прикладів того, як промислові застосування — у цьому випадку зелений аміак — підтримують проєкти з використанням зеленого водню, які ґрунтуються на місцевих ресурсах та захищені від непередбачуваностей геополітики Трампа.

Сценарії використання у транспортній галузі також розглядаються, хоча зацікавлені сторони є набагато обережнішими, ніж у попередні роки. Сьогодні увага зосереджується на певних сценаріях, де поєднання державної політики та браку — уявного чи реального — аналогічних альтернатив на батарейних основах створює можливості для впровадження цих технологій.

Наприклад, у Іспанії компанія Bosch постачає свої блоки живлення на паливних елементах для тестування автобусів виробника Irizar, зосереджуючись на довших маршрутах у Мадриді. За словами Bosch, цей автобус може проїхати понад 1 000 кілометрів без дозаправки, яка триває приблизно 10–15 хвилин. Компанія також пропонує потужнішу систему для вантажних туристичних автобусів та вантажівок.

Bosch також бере участь у розвитку цієї галузі в Німеччині, де компанія MAN нещодавно розпочала дорожні випробування електричних вантажівок, які використовують як паливні елементи, так і акумулятори, прагнучи до дальності поїздки 450–500 кілометрів. MAN належить до тих, хто проявляє обережність у сфері паливних елементів. Компанія очікує, що транспортні засоби на акумуляторах стануть домінуючими у секторі дорожньої вантажоперевезення, проте все ще залишиться певне місце для транспорту на водневих паливних елементах. «Технології водню… можуть відігравати важливу допоміжну роль у певних застосуваннях – наприклад, на дуже довгих транспортних маршрутах або в регіонах із недостатньою інфраструктурою для зарядки», — зазначає MAN.

Ballard ще один учасник, який активно діє в Німеччині. Минулого березня Ballard повідомила, що її технологія живить 410 з приблизно 500 автобусів на паливних елементах, які експлуатуються в країні.

Тим часом у США

Тут, у США, деякі зацікавлені сторони у технологіях паливних елементів не чекають, поки висохне фарба. Компанія Bosch знову демонструє свою активність через підрозділ Bosch RexRoth, який постачає сучасну систему насосів для майбутньої станції заправки воднем у Каліфорнії. Цю станцію будує SamTrans – транспортний департамент округу Сан-Матео. Її називають найбільшою станцією такого типу; вона зможе обслуговувати до 175 автобусів на паливних елементах. „Система Bosch Rexroth може подавати до 1 200 кг водню на годину, що дозволить обслуговувати ще більшу кількість автобусів“, — додає Bosch.

У окрузі Орендж Каунті компанія Clean Energy Fuels Corp. отримала контракт на суму 27,5 мільйона доларів від OCTA – органу управління транспортом округу Орендж Каунті – на будівництво станції заправки воднем біля автобусного депо у Гарден-Гроув. „Наразі OCTA має 10 автобусів на водневих паливних елементах у експлуатації та планує додати ще 40 до моменту завершення будівництва цієї станції“, — зазначає CEFC.

Жоден із цих об’єктів не принесе значної полегшення окремим власникам транспортних засобів на водневих паливних елементах у Каліфорнії, які страждають від нестачі функціональних станцій заправки воднем, але це вже зовсім інша проблема. Слідкуйте за американською компанією Hyroad Energy, яка нещодавно відкрила нову станцію заправки воднем для комерційних вантажних автопарків у Санта-Фе-Спрінгс.