Kjøre biler på hydrogen: En titt på Indias nasjonale hydrogenmisjon

India har annonsert en nasjonal hydrogenmisjon som skal utarbeide et veikart for bruk av hydrogen som energikilde. Initiativet har potensial til å transformere transport.

Toyotas fornyede Mirai hydrogenbrenselcellebil, som viser konstruksjonen under panseret, utstilt på lanseringsarrangementet i Tokyo i desember 2020. (Foto: Reuters)

Tradisjonelt en sakte på vei innen frontier electric vehicle (EV)-teknologier, har India gjort en ukarakteristisk tidlig inntreden i kappløpet om å utnytte energipotensialet til det mest tallrike elementet i universet, hydrogen. Mindre enn fire måneder etter at USAs energidepartement annonserte en investering på opptil 100 millioner dollar i hydrogenproduksjon og brenselcelleteknologi, forskning og utvikling, har India annonsert en nasjonal hydrogenmisjon.

Forslaget i budsjettet vil bli fulgt opp med et oppdragsutkast i løpet av de neste par månedene - et veikart for bruk av hydrogen som energikilde, med spesifikt fokus på grønt hydrogen, som samsvarer med Indias økende fornybare kapasitet med hydrogenøkonomien, sa myndighetspersoner. .

Og mens foreslåtte sluttbrukssektorer inkluderer stål og kjemikalier, er den største industrien som hydrogen har potensial til å transformere transport – som bidrar med en tredjedel av alle klimagassutslipp, og hvor hydrogen blir sett på som en direkte erstatning for fossilt brensel, med spesifikke fordeler i forhold til tradisjonelle elbiler.

En håndfull mobilitetstilknyttede piloter er allerede i gang.

I oktober ble Delhi den første indiske byen som kjørte busser som kjører på komprimert naturgass med hydrogenspik (H-CNG) i et seks måneders pilotprosjekt. Bussene vil kjøre på en ny teknologi patentert av Indian Oil Corp for å produsere H-CNG - 18 prosent hydrogen i CNG - direkte fra naturgass, uten å ty til konvensjonell blanding.

Power major NTPC Ltd driver en pilot for å kjøre 10 hydrogenbrenselcellebaserte elektriske busser og brenselcelleelektriske biler i Leh og Delhi, og vurderer å sette opp et grønt hydrogenproduksjonsanlegg i Andhra Pradesh.

IOC planlegger også å sette opp en dedikert enhet for å produsere hydrogen for å kjøre busser ved sitt FoU-senter i Faridabad.

Som et støttende regelverk ga departementet for veitransport og motorveier sent i fjor ut en melding som foreslo endringer i Central Motor Vehicles Rules, 1989, for å inkludere sikkerhetsevalueringsstandarder for hydrogen brenselcellebaserte kjøretøyer.

Hvorfor hydrogen - og dets typer

Hydrogens potensial som en ren drivstoffkilde har en historie som strekker seg over nesten 150 år. I 1874 la science fiction-forfatteren Jules Verne frem en forutseende visjon i The Mysterious Island - om en verden der vann en dag vil bli brukt som drivstoff, at hydrogen og oksygen som utgjør det, brukt enkeltvis eller sammen, vil gi en uuttømmelig kilde til varme og lys, av en intensitet som kull ikke er i stand til.

I 1937 brukte det tyske passasjerluftskipet LZ129 Hindenburg hydrogendrivstoff for å fly over Atlanterhavet, bare for å eksplodere mens de la til kai ved Naval Air Station Lakehurst i New Jersey, og drepte 36 mennesker. På slutten av 1960-tallet bidro hydrogenbrenselceller til å drive NASAs Apollo-oppdrag til månen.

Etter oljeprissjokkene på 1970-tallet ble muligheten for at hydrogen erstattet fossilt brensel vurdert på alvor. Tre bilprodusenter - Japans Honda og Toyota, og Sør-Koreas Hyundai - har siden beveget seg avgjørende i retning av kommersialisering av teknologien, om enn i begrenset skala.

Det vanligste elementet i naturen finnes ikke fritt. Hydrogen eksisterer bare kombinert med andre grunnstoffer, og må utvinnes fra naturlig forekommende forbindelser som vann (som er en kombinasjon av to hydrogenatomer og ett oksygenatom). Selv om hydrogen er et rent molekyl, er prosessen med å utvinne det energikrevende.

Kildene og prosessene som hydrogen er avledet ved, er kategorisert etter fargefaner. Hydrogen produsert fra fossilt brensel kalles grå hydrogen; dette utgjør hoveddelen av hydrogenet som produseres i dag. Hydrogen generert fra fossilt brensel med karbonfangst og lagringsmuligheter kalles blått hydrogen; hydrogen generert utelukkende fra fornybare kraftkilder kalles grønt hydrogen. I den siste prosessen brukes elektrisitet fra fornybar energi til å splitte vann til hydrogen og oksygen.

Saken for grønt hydrogen

Grønt hydrogen har spesifikke fordeler. For det første er det et rent brennende molekyl, som kan dekarbonisere en rekke sektorer, inkludert jern og stål, kjemikalier og transport. For det andre kan fornybar energi som ikke kan lagres eller brukes av nettet kanaliseres for å produsere hydrogen.

Dette er hva regjeringens Hydrogen Energy Mission, som skal lanseres i 2021-22, tar sikte på. Indias elektrisitetsnett er overveiende kullbasert og vil fortsette å være det, og dermed negerer sikkerhetsfordelene fra en storstilt EV-push - ettersom kull må brennes for å generere elektrisiteten som skal drive disse kjøretøyene. I flere land som har gått inn for et EV-push, produseres mye av elektrisiteten fra fornybar – i Norge er det for eksempel 99 prosent fra vannkraft. Eksperter mener hydrogenkjøretøyer kan være spesielt effektive i langdistansetransport og andre vanskelige elektrifisere sektorer som skipsfart og langdistansefly. Å bruke tunge batterier i disse applikasjonene ville være kontraproduktivt, spesielt for land som India, hvor elektrisitetsnettet hovedsakelig er kullfyrt.

Hvordan hydrogen brenselceller fungerer

Spesielt Sør-Korea og Japan er fokusert på å flytte bilmarkedene sine til hydrogen, og potensialet til brenselcellen. Hva er en brenselcelle?

Hydrogen er en energibærer, ikke en energikilde. Hydrogenbrensel må omdannes til elektrisitet av en enhet som kalles en brenselcellestabel før den kan brukes til å drive en bil eller lastebil. En brenselcelle konverterer kjemisk energi til elektrisk energi ved hjelp av oksidasjonsmidler gjennom en oksidasjonsreduksjonsreaksjon. Brenselcellebaserte kjøretøyer kombinerer oftest hydrogen og oksygen for å produsere elektrisitet for å drive den elektriske motoren om bord. Siden brenselcellekjøretøyer bruker strøm til å kjøre, regnes de som elektriske kjøretøy.

Inne i hver enkelt brenselcelle blir hydrogen hentet fra en innebygd trykktank og laget for å reagere med en katalysator, vanligvis laget av platina. Når hydrogenet passerer gjennom katalysatoren, blir det strippet for elektronene, som blir tvunget til å bevege seg langs en ekstern krets, og produserer en elektrisk strøm. Denne strømmen brukes av den elektriske motoren for å drive kjøretøyet, med det eneste biproduktet som er vanndamp.

Hydrogen brenselcellebiler har et nesten null karbonavtrykk. Hydrogen er omtrent to til tre ganger så effektivt som å brenne bensin, fordi en elektrisk kjemisk reaksjon er mye mer effektiv enn forbrenning.

BLI MED NÅ :Express Explained Telegram Channel

FCEV-er og andre elbiler

Elektriske kjøretøy (EV) er vanligvis delt inn i fire brede kategorier:

* Konvensjonelle elektriske hybridbiler eller HEV-er som Toyota Camry kombinerer et konvensjonelt forbrenningsmotorsystem med et elektrisk fremdriftssystem, noe som resulterer i en hybridbil-drivlinje som reduserer drivstofforbruket betydelig. Batteriet ombord i en konvensjonell hybrid lades når IC-motoren driver drivverket.

* Plug-in hybridbiler eller PHEV-er som Chevrolet Volt har også en hybrid drivlinje som bruker en IC-motor og elektrisk kraft for drivkraft, støttet av oppladbare batterier som kan kobles til en strømkilde.

shannon leto alder

* Batteridrevne elektriske kjøretøyer eller BEV-er som Nissan Leaf eller Tesla Model S har ingen IC-motor eller drivstofftank, og kjører på en helelektrisk drivlinje drevet av oppladbare batterier.

* Elbiler med brenselceller eller FCEV-er som Toyotas Mirai, Hondas Clarity og Hyundais Nexo bruker hydrogengass til å drive en elektrisk motor om bord. FCEV-er kombinerer hydrogen og oksygen for å produsere elektrisitet, som driver motoren. Siden de drives utelukkende av elektrisitet, regnes FCEV-er som elbiler, men i motsetning til BEV-er, er rekkevidden og fyllingsprosessene deres sammenlignbare med konvensjonelle biler og lastebiler.

Den største forskjellen mellom en BEV og en hydrogen FCEV er at sistnevnte gir en påfyllingstid på bare fem minutter, sammenlignet med 30-45 minutters lading for en BEV. Dessuten får forbrukerne omtrent fem ganger bedre energilagring per volum- og vektenhet, noe som frigjør mye plass til andre ting, samtidig som det lar rytteren gå lenger.

Problemet med kritisk masse

Til tross for løftet, er hydrogenteknologien ennå ikke oppskalert. Tesla-sjef Elon Musk har kalt brenselcelleteknologien forbløffende dum.

Globalt var det under 25 000 hydrogenbrenselcellekjøretøyer på veien ved slutten av 2020; til sammenligning var antallet elbiler 8 millioner.

En stor barriere for bruk av hydrogenbrenselcellekjøretøy har vært mangel på drivstoffstasjonsinfrastruktur - brenselcellebiler fyller drivstoff på samme måte som konvensjonelle biler, men kan ikke bruke samme stasjon. Det er færre enn 500 operative hydrogenstasjoner i verden i dag, de fleste i Europa, etterfulgt av Japan og Sør-Korea. Det er noen i Nord-Amerika.

Sikkerhet blir sett på som en bekymring. Hydrogen settes under trykk og lagres i en kryogen tank, derfra føres det til en lavere trykkcelle og settes gjennom en elektrokjemisk reaksjon for å generere elektrisitet. Hyundai og Toyota sier at sikkerheten og påliteligheten til hydrogentanker er lik den for standard CNG-motorer.

Å skalere opp teknologien og oppnå kritisk masse er fortsatt den store utfordringen. Flere kjøretøy på veien og mer støttende infrastruktur kan redusere kostnadene. Indias foreslåtte oppdrag blir sett på som et skritt i den retningen.

Del Med Vennene Dine: