Czy samochód z ogniwami paliwowymi w waszej przyszłości?

Na arenie samochodów elektrycznych jest nowy zawodnik, na którym liczni gracze, w tym Toyota i Honda, obstawiają duże zakłady. To pojazd elektryczny z ogniwami paliwowymi lub FCEV.

FCEV wykorzystują wodór, tlen i katalizator do produkcji energii elektrycznej na pokładzie, eliminując ciężkie, nieporęczne i drogie zestawy akumulatorów, na których opierają się samochody z baterią elektryczną.

Zbiornik z ogniwami paliwowymi można napełnić sprężonym gazem wodorowym w ciągu kilku minut, podobnie jak w przypadku konwencjonalnego samochodu. Jest to o wiele szybsze niż godziny, które bateria elektryczna może wydawać na przyczepkę do elektrycznego przewodu ładującego, a FCEV mogą podróżować 250 lub więcej mil między kolejnymi tankowaniami, mogą więc uchylić się od lęku przed zasięgiem, który osłabił entuzjazm konsumentów w zakresie energii elektrycznej.

Ale do tej pory na rynku detalicznym są tylko dwa modele, z których trzecia ma zostać uruchomiona pod koniec 2016 r., A sprzedaż ogranicza się do większych obszarów Los Angeles i San Francisco / Doliny Krzemowej w Kalifornii, które są domem dla prawie wszystkich niewielka liczba stacji benzynowych w kraju.

Samochody z ogniwami paliwowymi nie są tanie. Zgłoszono, że modele prototypowe kosztowały producentów 1 milion dolarów. Od tego czasu koszty znacznie spadły, ale na razie FCEV są ograniczone do kupujących o wyższych dochodach.

Jednak prawie każdy znaczący producent samochodów rozwija technologię ogniw paliwowych, a do 2020 r. Oczekuje się, że na całym świecie pojawi się prawie tuzin modeli.

Może być w przyszłości, więc spójrzmy na to, co tam jest, na plusy i minusy samochodu napędzanego ogniwami paliwowymi.

Pojazdy

Firma Hyundai Tucson FCEV, która jako pierwsza wprowadziła na rynek, jako pierwsza wprowadziła ją na rynek, a od czasu jej wprowadzenia w połowie 2014 r. W USA odwiedziła 125 osób. Kompaktowy SUV dzierżawi 499 USD miesięcznie przez trzy lata, co obejmuje bezpłatne paliwo, bezpłatną konserwację i ubezpieczenie. Klienci Hyundai Tucson FCEV mogą również kwalifikować się do 5000 USD z Kalifornijskiego Projektu Obniżki Pojazdu Czystego.

W tym roku wprowadzono na rynek mały sedan Toyoty Mirai FCEV. Toyota wynajmuje Mirai za 499 USD miesięcznie przez trzy lata, z bezpłatnym paliwem i konserwacją.

Podczas gdy 80% z 270 Mirais wysłanych do dealerów do tej pory zostało wynajętych, możesz także kupić. Toyota wycenia go na 57 500 $ przed 20,500 $ w potencjalnych zachętach.

Przedstawiciele Toyoty stwierdzili, że ponieważ systemy ogniw paliwowych są łatwiejsze do skalowania niż systemy bateryjno-elektryczne, spodziewają się, że będą korzystać z technologii w innych modelach w przyszłości, w tym większych pojazdów niż obecnie mogą być zaprojektowane z wykorzystaniem technologii akumulatorów.

W przyszłym

Następny samochód elektryczny z ogniwami paliwowymi, który trafi na rynek, to Clarity Fuel Cell firmy Honda, średniej wielkości sedan przeznaczony pod koniec 2016 r. Firma ogłosiła, że ​​jej celem będzie miesięczny koszt dzierżawy wynoszący nieco poniżej 500 USD, w oparciu o prognozowaną cenę około 60 000 USD przed zachętami. Honda nie powiedziała, czy będzie sprzedawać również samochody (hybrydowe wersje hybrydowe baterii i wtyczek będą dostępne później).

Ford, Nissan i Daimler - który produkuje samochody Mercedes-Benz - wspólnie opracowują technologię ogniw paliwowych. BMW współpracuje z Toyotą we własnym FCEV, a General Motors współpracuje z Hondą. Uważa się, że Volkswagen, Audi i wielu chińskich producentów samochodów rozwija samochody elektryczne z ogniwami paliwowymi. Pojazdy z tych samochodów oczekiwane są do 2020 roku.

Stacje paliw

Od połowy 2016 r. W Stanach Zjednoczonych było tylko 23 publicznie dostępnych stacji tankowania wodoru, w tym 20 w Kalifornii. Właśnie dlatego Hyundai, Toyota i Honda ograniczają sprzedaż do tego stanu właśnie teraz. Tuzin stacji wodorowych jest planowanych na północny wschód, od Bostonu po Nowy Jork, a pierwsze cztery mają zostać otwarte w 2017 roku.

Plan Kalifornii dotyczący "autostrady wodorowej" wymaga, aby do 2020 roku co najmniej 60 stacji wodorowych zostało otwartych w stanie, z czego 50 zaplanowano do końca 2017 roku. Niedawno otwarta stacja wodorowa w połowie drogi między Los Angeles i San Francisco zezwala obecnie na pojazdy z ogniwami paliwowymi podróżować między tymi dwoma obszarami.

Technologia

Pojazdy z ogniwami paliwowymi mogą brzmieć futurystycznie, ale ich technologia bazowa ma ponad 175 lat. NASA używa ogniw paliwowych do produkcji energii elektrycznej na statkach kosmicznych od prawie pół wieku, a pierwszy nowoczesny pojazd z ogniwami paliwowymi - ciągnik rolniczy - został wprowadzony w 1959 roku.

Ogniwo paliwowe, od którego wzięli swoją nazwę, to generator termochemiczny, który przepuszcza sprężony wodór przez katalizator, taki jak platyna, i ekstrahuje elektrony wodoru, aby zapewnić moc silnika elektrycznego samochodu. System następnie łączy cząsteczki wodoru z tlenem z powietrza, aby je ochłodzić i wyrzuca "wydech" jako strumień pary wodnej.

Wodór

Wodór, który to umożliwia, nie jest technicznie paliwem. Po prostu przenosi elektrony, które są surowcem do energii elektrycznej, która napędza pojazd. W przypadku motoryzacji jest on sprężany do 10 000 funtów na cal kwadratowy i mierzony wagowo. Kilogram (2,2 funta) tego skompresowanego wodoru przenosi w przybliżeniu taką samą ilość energii jak galon benzyny.

Ponieważ systemy zasilania ogniwami paliwowymi są stosunkowo energooszczędne, Toyota Mirai może przejechać ponad 300 mil między dolewkami swojego 5-kilogramowego układu paliwowego. Cięższy Hyundai Tucson dostarcza 265 mil na 5,5 kg wodoru, a zasięg zbliżającej się Hondy Clarity został określony jako "ponad 300 mil" ze zbiornikiem paliwa podobnym do rozmiaru Toyoty.

Ponieważ użycie wodoru jako paliwa samochodowego jest tak nowe, trudno jest go porównać z kosztem benzyny. Toyota oblicza swój obecny koszt na 14 USD za kilogram. Mirai może przejechać ponad 300 mil na swoim 5 kg. Większe wykorzystanie wodoru w samochodach obniżyłoby cenę, podobnie jak w przypadku każdego paliwa.

Podczas gdy wodór jest wysoce łatwopalny, testy przeprowadzone przez różnych producentów zbiorników wodoru i naukowców z University of Miami (Floryda) wykazały, że w wypadkach, które naruszają zbiorniki wodoru, gaz ucieka w górę, co oznacza, że ​​wszelkie płomienie będą kierowane w górę i z dala od pojazd. Z drugiej strony opary benzyny są cięższe od powietrza i gromadzą się wokół samochodu w stężeniach, które mogą być wybuchowe. Ponieważ wodór jest 14 razy lżejszy od powietrza, szybko się rozprasza, chyba że znajduje się w ograniczonej przestrzeni, takiej jak garaż.

Oddziaływania na środowisko

Niektórzy przeciwnicy samochodów napędzanych ogniwami paliwowymi twierdzą, że podczas gdy pojazdy nie mają emisji z rury wydechowej, nie ma korzyści dla środowiska dla FCEV z powodu gazów cieplarnianych wytwarzanych przez produkcję wodoru, co jest niezwykle energochłonne.

Jednak większość rządowych badań pokazuje, że na skalę światową pojazdy elektryczne z ogniwami paliwowymi są bardziej wydajne i mniej szkodliwe dla środowiska niż pojazdy napędzane benzyną i olejem napędowym, w pełni porównując wpływ produkcji i użytkowania paliwa.

O ile ich wodór nie jest produkowany z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii, samochody z ogniwami paliwowymi są mniej energooszczędne niż pojazdy z akumulatorem elektrycznym. Zwolennicy twierdzą jednak, że ich większy zasięg sprawia, że ​​są bardziej przyjazni dla konsumentów.

Toyota Mirai na stacji tankowania wodoru: zdjęcie za pośrednictwem Toyoty.

John O'Dell jest długoletnim pisarzem motoryzacyjnym, który omawia samochody napędzane alternatywnymi paliwami dla Los Angeles Times i Edmunds.com. Teraz prowadzi stronę The Green Car Guy. Email: [email protected].