წყალბადზე მომუშავე მანქანები: ინდოეთის წყალბადის ეროვნული მისიის ნახვა

ინდოეთმა გამოაცხადა წყალბადის ეროვნული მისია, რომელიც შეიმუშავებს წყალბადის ენერგიის წყაროდ გამოყენების საგზაო რუკას. ინიციატივას აქვს ტრანსპორტის გარდაქმნის პოტენციალი.

Toyota-ს განახლებული Mirai წყალბადის საწვავის უჯრედის მანქანა, რომელიც აჩვენებს ინჟინერიას ქუდის ქვეშ, გამოფენილი მისი გაშვების ღონისძიებაზე ტოკიოში 2020 წლის დეკემბერში. (ფოტო: Reuters)

ტრადიციულად ნელი მოძრავი სასაზღვრო ელექტრო მანქანების (EV) ტექნოლოგიებში, ინდოეთი არადამახასიათებელი ადრეული შესვლა გახდა რბოლაში, რათა გამოიყენოს სამყაროში ყველაზე უხვი ელემენტის, წყალბადის ენერგეტიკული პოტენციალი. ოთხ თვეზე ნაკლები მას შემდეგ, რაც შეერთებული შტატების ენერგეტიკის დეპარტამენტმა გამოაცხადა 100 მილიონ დოლარამდე ინვესტიცია წყალბადის წარმოებასა და საწვავის უჯრედების ტექნოლოგიების კვლევასა და განვითარებაში, ინდოეთმა გამოაცხადა წყალბადის ეროვნული მისია.

ბიუჯეტის წინადადებას მოჰყვება მისიის პროექტი მომდევნო ორი თვის განმავლობაში - საგზაო რუკა წყალბადის, როგორც ენერგიის წყაროს გამოყენებისთვის, განსაკუთრებული აქცენტით მწვანე წყალბადზე, ინდოეთის მზარდი განახლებადი სიმძლავრე წყალბადის ეკონომიკასთან ერთად, განაცხადეს მთავრობის წარმომადგენლებმა. .

და მიუხედავად იმისა, რომ შემოთავაზებული საბოლოო გამოყენების სექტორები მოიცავს ფოლადსა და ქიმიკატებს, მთავარი ინდუსტრია, რომლის გარდაქმნის პოტენციალი წყალბადს აქვს, არის ტრანსპორტი - რომელიც ხელს უწყობს სათბურის გაზების ემისიების მესამედს და სადაც წყალბადი განიხილება, როგორც წიაღისეული საწვავის პირდაპირი ჩანაცვლება. სპეციფიკური უპირატესობები ტრადიციულ ელექტრომობილებთან შედარებით.

მობილურობასთან დაკავშირებული რამდენიმე პილოტი უკვე მიმდინარეობს.

ოქტომბერში დელი გახდა პირველი ინდოეთის ქალაქი, რომელმაც ექვსთვიანი საპილოტე პროექტის ფარგლებში წყალბადის შეკუმშულ ბუნებრივ აირზე (H-CNG) მომუშავე ავტობუსები გაატარა. ავტობუსები იმუშავებენ ახალი ტექნოლოგიით, რომელიც დაპატენტებულია Indian Oil Corp-ის მიერ H-CNG - 18 პროცენტი წყალბადის CNG-ში წარმოებისთვის - პირდაპირ ბუნებრივი აირით, ჩვეულებრივი შერევის გარეშე.

Power Major NTPC Ltd ახორციელებს პილოტირებას წყალბადის საწვავის უჯრედებზე დაფუძნებული 10 ელექტრო ავტობუსისა და საწვავის უჯრედის ელექტრო მანქანების ლეში და დელიში და განიხილავს მწვანე წყალბადის წარმოების ობიექტის შექმნას ანდრა პრადეშში.

IOC ასევე გეგმავს შექმნას სპეციალური განყოფილება წყალბადის წარმოებისთვის ავტობუსების გასაშვებად მის R&D ცენტრში ფარიდაბადში.

როგორც დამხმარე მარეგულირებელი ჩარჩო, საგზაო ტრანსპორტისა და საავტომობილო გზების სამინისტრომ გასული წლის ბოლოს გამოსცა შეტყობინება, რომელშიც შესთავაზეს ცვლილებების შეტანა ცენტრალური საავტომობილო მანქანების წესებში, 1989 წელს, რათა შეიცავდეს წყალბადის საწვავის უჯრედებზე დაფუძნებული მანქანების უსაფრთხოების შეფასების სტანდარტებს.

რატომ წყალბადი - და მისი ტიპები

წყალბადის, როგორც სუფთა საწვავის წყაროს პოტენციალს თითქმის 150 წლის ისტორია აქვს. 1874 წელს, სამეცნიერო ფანტასტიკის მწერალმა ჟიულ ვერნმა გამოაქვეყნა წინასწარმეტყველური ხედვა საიდუმლო კუნძულზე - სამყაროზე, სადაც წყალი ერთ დღეს საწვავად იქნება გამოყენებული, წყალბადი და ჟანგბადი, რომლებიც მას ქმნიან, ცალკე თუ ერთად გამოყენებული, წარმოადგენენ ამოუწურავ წყაროს. სითბო და სინათლე, რომლის ინტენსივობაც ნახშირს არ შეუძლია.

1937 წელს გერმანულმა სამგზავრო საჰაერო ხომალდმა LZ129 Hindenburg-მა წყალბადის საწვავი გამოიყენა ატლანტის ოკეანის გადაღმა, მაგრამ აფეთქდა ნიუ ჯერსიში, საზღვაო საჰაერო სადგურზე Lakehurst-ში ჩასვლისას, რის შედეგადაც 36 ადამიანი დაიღუპა. 1960-იანი წლების ბოლოს წყალბადის საწვავის უჯრედები დაეხმარნენ NASA-ს აპოლოს მისიების მთვარეზე მომარაგებას.

1970-იანი წლების ნავთობის ფასის შოკების შემდეგ, წყალბადის წიაღისეული საწვავის ჩანაცვლების შესაძლებლობა სერიოზულად განიხილებოდა. სამმა ავტომწარმოებელმა - იაპონურმა Honda-მ და Toyota-მ და სამხრეთ კორეის Hyundai-მა - მას შემდეგ გადამწყვეტი ნაბიჯი გადადგა ტექნოლოგიის კომერციალიზაციის მიმართულებით, თუმცა შეზღუდული მასშტაბით.

ბუნებაში ყველაზე გავრცელებული ელემენტი თავისუფლად არ გვხვდება. წყალბადი არსებობს მხოლოდ სხვა ელემენტებთან ერთად და უნდა იქნას მიღებული ბუნებრივად არსებული ნაერთებიდან, როგორიცაა წყალი (რომელიც არის ორი წყალბადის ატომისა და ერთი ჟანგბადის ატომის კომბინაცია). მიუხედავად იმისა, რომ წყალბადი სუფთა მოლეკულაა, მისი მოპოვების პროცესი ენერგო ინტენსიურია.

წყაროები და პროცესები, რომლებითაც წყალბადი მიიღება, კატეგორიზებულია ფერადი ჩანართებით. წიაღისეული საწვავისგან წარმოებულ წყალბადს ნაცრისფერი წყალბადი ეწოდება; ეს წარმოადგენს დღეს წარმოებული წყალბადის ძირითად ნაწილს. წიაღისეული საწვავისგან წარმოქმნილ წყალბადს ნახშირბადის დაჭერისა და შენახვის ვარიანტებით ეწოდება ლურჯი წყალბადი; წყალბადს, რომელიც წარმოიქმნება მთლიანად განახლებადი ენერგიის წყაროებიდან, ეწოდება მწვანე წყალბადს. ბოლო პროცესში, განახლებადი ენერგიისგან გამომუშავებული ელექტროენერგია გამოიყენება წყლის წყალბადად და ჟანგბადად დასაყოფად.

საქმე მწვანე წყალბადისთვის

მწვანე წყალბადს აქვს განსაკუთრებული უპირატესობები. პირველი, ეს არის სუფთა წვის მოლეკულა, რომელსაც შეუძლია გაანადგუროს მთელი რიგი სექტორები, მათ შორის რკინა და ფოლადი, ქიმიკატები და ტრანსპორტი. მეორეც, განახლებადი ენერგია, რომლის შენახვა ან გამოყენება შეუძლებელია ქსელის მიერ, შეიძლება წყალბადის წარმოებისთვის.

ეს არის ის, რასაც მიზნად ისახავს მთავრობის წყალბადის ენერგიის მისია, რომელიც უნდა დაიწყოს 2021-22 წლებში. ინდოეთის ელექტრო ქსელი ძირითადად ნახშირზეა დაფუძნებული და ასე გაგრძელდება, რითაც უარყოფს გირაოს სარგებელს ფართომასშტაბიანი EV ბიძგისგან - რადგან ქვანახშირი უნდა დაიწვას ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის, რომელიც ამ მანქანებს კვებავს. რამდენიმე ქვეყანაში, რომლებიც წავიდნენ ელექტრომომარაგებაზე, ელექტროენერგიის უმეტესი ნაწილი წარმოიქმნება განახლებადი ენერგიისგან - მაგალითად, ნორვეგიაში, ის 99 პროცენტი ჰიდროელექტროენერგიაზეა. ექსპერტები თვლიან, რომ წყალბადის მანქანები შეიძლება იყოს განსაკუთრებით ეფექტური შორ მანძილზე სატვირთო გადაზიდვებში და სხვა ძნელად ელექტრიფიცირებულ სექტორებში, როგორიცაა გადაზიდვები და შორ მანძილზე საჰაერო მოგზაურობა. ამ პროგრამებში მძიმე ბატარეების გამოყენება კონტრპროდუქტიული იქნება, განსაკუთრებით ისეთი ქვეყნებისთვის, როგორიცაა ინდოეთი, სადაც ელექტროენერგიის ქსელი ძირითადად ნახშირზეა მომუშავე.

როგორ მუშაობს წყალბადის საწვავის უჯრედები

განსაკუთრებით სამხრეთ კორეა და იაპონია, ორიენტირებულია საავტომობილო ბაზრების წყალბადზე და საწვავის უჯრედების პოტენციალის გადატანაზე. რა არის საწვავის უჯრედი?

წყალბადი არის ენერგიის გადამზიდავი და არა ენერგიის წყარო. წყალბადის საწვავი უნდა გარდაიქმნას ელექტროენერგიად მოწყობილობით, რომელსაც ეწოდება საწვავის უჯრედების დასტა, სანამ ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას მანქანის ან სატვირთო მანქანის გამოსაყენებლად. საწვავის უჯრედი გარდაქმნის ქიმიურ ენერგიას ელექტრო ენერგიად ჟანგვის აგენტების გამოყენებით დაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის მეშვეობით. საწვავის უჯრედებზე დაფუძნებული მანქანები ყველაზე ხშირად აერთიანებს წყალბადს და ჟანგბადს ელექტროენერგიის წარმოებისთვის ბორტზე მყოფი ელექტროძრავის გასაძლიერებლად. მას შემდეგ, რაც საწვავის უჯრედების მანქანები იყენებენ ელექტროენერგიას, ისინი განიხილება ელექტრო მანქანები.

თითოეული ცალკეული საწვავის უჯრედის შიგნით წყალბადი ამოღებულია ბორტზე ზეწოლის ქვეშ მყოფი ავზიდან და რეაგირებს კატალიზატორთან, რომელიც ჩვეულებრივ დამზადებულია პლატინისგან. როდესაც წყალბადი გადის კატალიზატორში, მას აშორებენ ელექტრონებს, რომლებიც იძულებულნი არიან იმოძრაონ გარე წრეში და წარმოქმნიან ელექტრო დენს. ამ დენს ელექტროძრავა იყენებს ავტომობილის გასაძლიერებლად, ერთადერთი ქვეპროდუქტი არის წყლის ორთქლი.

წყალბადის საწვავის უჯრედების მანქანებს თითქმის ნულოვანი ნახშირბადის კვალი აქვთ. წყალბადი დაახლოებით ორ-სამჯერ უფრო ეფექტურია, ვიდრე ბენზინის წვა, რადგან ელექტრული ქიმიური რეაქცია ბევრად უფრო ეფექტურია, ვიდრე წვა.

ᲨᲔᲛᲝᲒᲕᲘᲔᲠᲗᲓᲘ ᲔᲮᲚᲐᲕᲔ :Express-მა განმარტა ტელეგრამის არხი

FCEV და სხვა ელექტრომობილები

ელექტრო მანქანები (EVs) ჩვეულებრივ იყოფა ოთხ ფართო კატეგორიად:

* ჩვეულებრივი ჰიბრიდული ელექტრო მანქანები ან HEV, როგორიცაა Toyota Camry, აერთიანებს ჩვეულებრივი შიდა წვის ძრავის სისტემას ელექტროძრავის სისტემასთან, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ავტომობილის ჰიბრიდული წამყვანი სისტემა, რომელიც არსებითად ამცირებს საწვავის მოხმარებას. ბორტ ბატარეა ჩვეულებრივ ჰიბრიდში იტენება, როდესაც IC ძრავა ამუშავებს ძრავას.

* Plug-in ჰიბრიდულ მანქანებს ან PHEV-ებს, როგორიცაა Chevrolet Volt, ასევე აქვთ ჰიბრიდული ამძრავი სისტემა, რომელიც იყენებს IC ძრავას და ელექტროენერგიას მოტივაციისთვის, დამუხტვადი ბატარეებით, რომლებიც შეიძლება ჩაერთონ დენის წყაროში.

* ბატარეით მომუშავე ელექტრო სატრანსპორტო საშუალებებს ან BEV-ებს, როგორიცაა Nissan Leaf ან Tesla Model S, არ აქვთ IC ძრავა ან საწვავის ავზი და მუშაობენ სრულად ელექტროძრავაზე, რომელიც იკვებება მრავალჯერადი დატენვის ბატარეებით.

* საწვავის უჯრედის ელექტრო სატრანსპორტო საშუალებები ან FCEV, როგორიცაა Toyota's Mirai, Honda's Clarity და Hyundai's Nexo, წყალბადის გაზს იყენებენ ბორტ ელექტროძრავის გასაძლიერებლად. FCEV აერთიანებს წყალბადს და ჟანგბადს ელექტროენერგიის წარმოებისთვის, რომელიც ამუშავებს ძრავას. ვინაიდან ისინი მთლიანად ელექტროენერგიით იკვებება, FCEV ითვლება EV-ებად, მაგრამ BEV-ებისგან განსხვავებით, მათი დიაპაზონი და საწვავის შევსების პროცესები შედარებულია ჩვეულებრივ მანქანებთან და სატვირთო მანქანებთან.

მთავარი განსხვავება BEV-სა და წყალბადის FCEV-ს შორის არის ის, რომ ეს უკანასკნელი იძლევა საწვავის შევსების საშუალებას სულ რაღაც ხუთი წუთის განმავლობაში, BEV-ის დატენვის 30-45 წუთთან შედარებით. ასევე, მომხმარებლები იღებენ დაახლოებით ხუთჯერ უკეთეს ენერგიის შენახვას ერთეულის მოცულობასა და წონაზე, რაც ათავისუფლებს უამრავ ადგილს სხვა ნივთებისთვის, ხოლო მხედარს საშუალებას აძლევს უფრო შორს წავიდეს.

კრიტიკული მასის პრობლემა

დაპირების მიუხედავად, წყალბადის ტექნოლოგია ჯერ კიდევ არ არის მასშტაბური. Tesla-ს აღმასრულებელმა დირექტორმა ელონ მასკმა საწვავის უჯრედების ტექნოლოგიას საოცრად სულელური უწოდა.

გლობალურად, 2020 წლის ბოლოს გზაზე იყო 25000-ზე მეტი წყალბადის საწვავის უჯრედის მანქანა; შედარებისთვის, ელექტრომობილების რაოდენობამ 8 მილიონი შეადგინა.

წყალბადის საწვავის უჯრედების მანქანების მიღებისთვის დიდ ბარიერს წარმოადგენდა საწვავის სადგურის ინფრასტრუქტურის ნაკლებობა - საწვავის უჯრედებით მანქანები ავსებენ საწვავს ჩვეულებრივი მანქანების მსგავსად, მაგრამ არ შეუძლიათ იმავე სადგურის გამოყენება. დღეს მსოფლიოში 500-ზე ნაკლები მოქმედი წყალბადის სადგურია, ძირითადად ევროპაში, შემდეგ მოდის იაპონია და სამხრეთ კორეა. არის რამდენიმე ჩრდილოეთ ამერიკაში.

უსაფრთხოება განიხილება, როგორც შეშფოთება. წყალბადი ზეწოლას ახდენს და ინახება კრიოგენურ ავზში, იქიდან იგი მიეწოდება ქვედა წნევის უჯრედს და ელექტროქიმიურ რეაქციაში გადადის ელექტროენერგიის წარმოქმნით. Hyundai და Toyota ამბობენ, რომ წყალბადის საწვავის ავზების უსაფრთხოება და საიმედოობა სტანდარტული CNG ძრავების მსგავსია.

ტექნოლოგიის მასშტაბირება და კრიტიკული მასის მიღწევა დიდ გამოწვევად რჩება. მეტი მანქანა გზაზე და მეტი დამხმარე ინფრასტრუქტურა ამცირებს ხარჯებს. ინდოეთის შემოთავაზებული მისია განიხილება, როგორც ნაბიჯი ამ მიმართულებით.

ᲒᲐᲣᲖᲘᲐᲠᲔᲗ ᲗᲥᲕᲔᲜᲡ ᲛᲔᲒᲝᲑᲠᲔᲑᲡ: