Vanduo ir elektra gaminami kaip vandenilio dujų ir deguonies cheminės sąveikos šalutiniai produktai kuro elemente, kuris maitina vandenilio kuro elementus.
Nors daugelis tikėjo, kad vandenilio energija 1990-aisiais ir 2000-ųjų pradžioje sukels švarios energijos revoliuciją , naujasis vandenilio energijos pasaulis niekada nebuvo įgyvendintas. Infrastruktūra yra didelė kliūtis daugumai naujų energijos šaltinių.
Dėl didelių gamybos sąnaudų, prasto gamybos ir gamybos efektyvumo bei sudėtingų sandėliavimo ir transportavimo poreikių vandenilio kuro elementai nebuvo plačiai naudojami vartotojams skirtuose automobiliuose.
Tiems, kurie gali sau leisti reikalingą infrastruktūrą jai palaikyti, vandenilio kuro elementai yra prasmingesni pramonėje. Šiame straipsnyje bus aptariami vandenilio kuro elementų naudojimo medžiagų tvarkymo įrangai privalumai ir trūkumai.
Vandenilio kuro privalumai ir trūkumai
| S / Nr. | Vandenilio kuro privalumai | Vandenilio kuro trūkumai |
| 1. | Naudojimo universalumas Vystantis technologijoms vandenilio kuro elementai galės tiekti energiją įvairiems stacionariems ir mobiliesiems pritaikymams. Vandeniliu varomos transporto priemonės yra tik vienas pavyzdys; mažesniuose gaminiuose, pavyzdžiui, namų apyvokos reikmenyse ir didesnėse šildymo sistemose, taip pat būtų galima naudoti vandenilį. Skirtingai nuo akumuliatoriaus energijos, kurios galia priklauso nuo masės, energijos kaupimo talpa (ty degalų bakas) ir variklio dydis yra atskirti ICE jėgainėse, todėl suteikiama didelė dizaino laisvė. | Vandenilio gavyba Labiausiai paplitęs elementas visatoje, vandenilis, yra inertinės dujos, kurias reikia išgauti iš anglies pagrindo. iškastinis kuras arba išgaunamas iš vandens elektrolizės būdu. Šioms dviem operacijoms atlikti reikia daug energijos. Be to, kad ši energija yra brangi, ji gali būti didesnė nei gaunama iš paties vandenilio. Be to, šiai gavybai paprastai reikia naudoti iškastinį kurą, o tai kenkia vandenilio ekologinėms savybėms, jei nėra CCS. |
| 2. | Ilgas naudojimo laikas Didesnį naudojimo laiką užtikrina vandenilio kuro elementai. Vandenilio transporto priemonė gali nuvažiuoti 300 mylių, o tai yra toks pat atstumas kaip ir iškastinio kuro transporto priemonė. Tai geriau nei tai, ką jau siūlo elektra varomi automobiliai (EV), kurie vis dažniau kuriami naudojant kuro elementų maitinimo blokus kaip „atstumo prailginimus“. Be to, lauko temperatūra turi mažai įtakos vandenilio kuro elementams, o esant šaltam klimatui, jie nesuyra. Nauda dar padidėja, kai ji derinama su greitu įkrovimu. | Reikalingos investicijos Reikalingos investicijos vandenilio kuro elementų kūrimui tiek, kad jie taptų tikrai praktišku energijos šaltiniu. Norint tobulinti ir brandinti technologijas, taip pat turi būti parodyta politinė valia skirti reikiamo laiko ir išteklių plėtrai. Paprasčiau tariant, pasaulio sunkumai kuriant visur esančią ir tvarią vandenilio energiją yra sugalvoti, kaip ekonomiškiausiai sukurti „pasiūlos ir paklausos“ grandinę. |
| 3. | Didesnis stiprumas ir energijos vartojimo efektyvumas, palyginti su iškastiniu kuru Vandenilio kuro elementų technologija yra labai tankus ir efektyvus energijos šaltinis. Iš visų įprastų degalų vandenilis turi didžiausią energijos kiekį. Aukšto slėgio dujinio ir skysto vandenilio tūrinis energijos tankis yra panašus į gamtinių dujų ir maždaug tris kartus didesnis už SGD ir dyzelino gravimetrinės energijos tankį (apie 120 MJ/kg). | Žaliavų kaina Kadangi taurieji metalai, tokie kaip iridis ir platina, dažnai reikalingi kaip katalizatoriai kai kuriuose vandens elektrolizatoriuose ir kuro elementuose, pradinė kuro elementų kaina gali būti didelė. Kai kurie žmonės susilaikė nuo investicijų į vandenilio kuro elementų technologiją dėl pernelyg didelių jos išlaidų. Kad vandenilio kuro elementai taptų praktišku kuro šaltiniu kiekvienam, šias išlaidas reikia sumažinti. |
| 4. | Labai efektyvus, palyginti su kitais energijos šaltiniais Palyginti su daugeliu kitų energijos šaltinių, įskaitant daugelį žaliosios energijos galimybės, vandenilio kuro elementai yra efektyvesni. Esant tokiam degalų naudojimo efektyvumui, už kiekvieną sunaudoto kuro svarą galima pagaminti daugiau energijos. Pavyzdžiui, elektros energijos gamybos naudojant tradicines deginimo jėgaines efektyvumas svyruoja nuo 33–35 proc., o vandenilio kuro elementai – iki 65 proc. Panašiai ir vandenilio kuro elementai automobiliuose sumažina degalų sąnaudas 50 %, o sunaudoja 40–60 % degaluose esančios energijos. | Reguliavimo klausimai Kliūtys taip pat yra susijusios su teisiniais klausimais, susijusiais su struktūra, kuri nurodo komercinio diegimo modelius. Nesant tiksliai apibrėžtų reguliavimo sistemų, kurios padėtų suprasti sąnaudų ir pajamų pagrindą, komercinėms įmonėms gali būti sunku priimti sprendimą dėl finansinės investicijos (FID). |
| 5. | Patogus sunkiajam transportui ir traukiniams Kadangi vandenilio varomoji jėgainė vis dar yra palyginti nauja, sunkiasvoris transportas ir geležinkeliai yra dvi pramonės šakos, kuriose gali būti praktiška ją naudoti iš karto. Jei šiose transporto priemonėse vietoj vidaus degimo variklio būtų naudojami elektriniai akumuliatoriai, akumuliatoriai turėtų būti labai dideli, sunkūs ir įkrauti labai ilgai. Ir atvirkščiai, vandenilis suteikia kompaktiškesnės varomosios sistemos, greito degalų papildymo ir ilgo važiavimo atstumo pranašumus. Jį galima įkrauti prie greitkelių, kuriais dažniausiai naudojasi sunkiasvorių transporto priemonių parkai, prieplaukose, nereikalaujant statyti kapiliarinio paskirstymo tinklo, arba visose pagrindinėse geležinkelio stotyse. | Bendra kaina Šiuo metu vandenilio kuro elementai yra brangesni už energijos vienetą nei kiti energijos šaltiniai, pvz saulės kolektorių. Nors sukurtas vandenilis yra efektyvesnis, dabar jo kaina yra kliūtis plačiam jo naudojimui. Tai gali pasikeisti tobulėjant technologijoms. Plačiai paplitęs pritaikymas šiuo metu yra mažai tikėtinas, nes šios išlaidos turės įtakos būsimoms išlaidoms, pavyzdžiui, automobilių, varomų vandeniliu, kainai. Vandenilio kuro elementų naudojimas yra brangesnis nei kitų energijos šaltinių naudojimas dėl vandenilio kuro gamybos proceso sudėtingumo. Laivyno valdytojai turi užtikrinti, kad daug sutaupytų darbo jėgos, palyginti su švino rūgštimi, kompensuotų infrastruktūros ir vandenilio kuro sąnaudas, sprendžiant, kurį energijos šaltinį įtraukti į medžiagų tvarkymo įrangą. |
| 6. | Naudojamas kosminiams laivams maitinti Dėl vandenilio energijos galios ir efektyvumo jis yra tobulas kuras erdvėlaiviams. Dėl didžiulės galios erdvėlaiviai gali būti greitai paleisti į tyrinėjimo misijas. Tai taip pat saugiausias energijos šaltinis, kurį galima naudoti atliekant daug energijos reikalaujančią užduotį. Tiesą sakant, vandenilio energija yra tris kartus galingesnė nei kuras, gaunamas iš iškastinio kuro, pavyzdžiui, benzino. Idealiu atveju tai reiškia, kad norint atlikti didžiulę užduotį, sunaudojama mažiau vandenilio. Be to, jis suteikia varomąją galią transporto priemonėms, valtims, automobiliams ir kuro elementų programoms, kurios yra stacionarios arba nešiojamos. Tai, kad vandenilio laikymas kriogeninėse arba aukšto slėgio talpyklose iš esmės neįmanomas, yra vandenilio naudojimo automobiliuose trūkumas. | Vandenilio saugykla Vandenilį reikia saugoti ir transportuoti sudėtingiau nei iškastiniam kurui. Tai rodo, kad naudojant vandenilio kuro elementus kaip energijos šaltinį gali prireikti papildomų išlaidų. Nors vandenilį galima laikyti skystu pavidalu kriogeninėje temperatūroje arba kaip dujas aukšto slėgio rezervuaruose, jis gali būti laikomas tik dujų pavidalu, skirtas naudoti keltuvų kuro elementuose. Energija prarandama per vandenilio saugojimo procesą naudojant bet kurį iš metodų. Jam suspausti turi būti sunaudota apie 13 % visos vandenilio energijos; ir suskystinti, kad prarastų maždaug 40 % energijos. Metalai gali korozuoti, jei vandenilio dujoms pavyksta ištrūkti iš uždaros erdvės. Dėl to šie užteršti metalai gali tapti trapūs ir labiau linkę lūžti. Įmonės, kurios šiuo metu naudoja vandenilio energiją, turi dvi galimybes: jei reikia didesnio kuro kiekio, turi statyti gamyklą arba gali joms tiekti vandenilio dujas vamzdinėmis priekabomis. |
| 7. | Greitas įkrovimo laikas Lyginant su akumuliatoriniais elektromobiliais, vandenilio kuro elementų jėgos agregatų įkrovimo laikas yra pastebimai greitesnis. Jis panašus į tradicinius automobilius su vidaus degimo varikliais (ICE). Vandenilio kuro elementus galima įkrauti greičiau nei per penkias minutes, tačiau elektrinėms transporto priemonėms visiškai įkrauti reikia daug valandų. Dėl greito įkrovimo laiko vandeniliu varomi automobiliai siūlo tokį patį laisvės lygį kaip ir įprasti automobiliai. | Infrastruktūra Kadangi iškastinis kuras buvo naudojamas daugelį metų, šiai energijai tiekti reikalinga infrastruktūra jau yra sukurta. Nors tikimasi, kad degalų papildymas nuo pradžios iki pabaigos bus naudojamas tolimiems atstumams, pvz., sunkvežimiams ir sunkiasvorėms transporto priemonėms, plačiai pritaikius vandenilio kuro elementų technologiją automobilių reikmėms, reikės naujos degalų papildymo infrastruktūros. |
| 8. | Nėra triukšmo taršos Skirtingai nuo kitų atsinaujinančių energijos šaltinių, tokių kaip vėjo energija, vandenilio kuro elementai nekelia triukšmo. Tai reiškia, kad vandeniliu varomos transporto priemonės yra daug tylesnės nei su tradiciniais vidaus degimo varikliais, panašiai kaip elektriniai automobiliai. | Labai degus Atsižvelgiant į tai, kad vandenilis yra labai degus kuras, susirūpinimas dėl saugos yra pagrįstas. Dujos, kuriose yra vandenilio, dega ore, kurių koncentracija yra nuo 4 iki 75%. |
| 9. | Vandenilis yra lankstus ir švarus energijos šaltinis, galintis padėti įgyvendinti nulinės anglies energijos planus Kadangi viskas, kas susidaro vandenilio kuro elemento veikimo metu, yra šiluma ir vanduo, tai iš esmės švarus energijos šaltinis. Vandenilio gamybai nereikia daug žemės, skirtingai nei hidroenergijai ar biokurui. NASA tyrė vandenilio kaip išteklių naudojimą ir netgi naudojo vandenį, kuris yra sukurtas kaip šalutinis produktas, kad aprūpintų astronautus geriamuoju vandeniu. Tai rodo, kad vandenilio kuro elementai yra puiki alternatyva anglims, gamtinėms dujoms ir branduolinei energijai, nes jie yra netoksiški kuro šaltiniai, kuriuos taip pat lengviau gauti. Subalansavus jų nepastovus tiekimo būdus su reikliausiais galutinių vartotojų poreikiais, vandenilio gamyba, saugojimas ir naudojimas atliks esminį vaidmenį skatinant tolesnę atsinaujinančių energijos šaltinių plėtrą ir užkertant kelią didelių išankstinių investicijų į tinklo infrastruktūros atnaujinimą poreikiui. | Vandenilio energija negali išlaikyti gyventojų Nors vandenilio yra gausu, platų jo naudojimą riboja jo gavybos išlaidos. Jūs suprantate, kad sunku pakeisti esamą padėtį. Planetą vis dar valdo iškastinio kuro energija. Be to, nėra sistemos, kuri ateityje garantuotų įperkamą ir tvarią vandenilio energiją tipiniams automobilių savininkams. Net jei vandenilis taptų plačiai prieinamas dabar, prireiktų metų, kol jis pakeistų kitus energijos šaltinius, nes automobilius ir degalines reikėtų modifikuoti, kad atitiktų vandenilio taisykles. Tai kainuotų nemažą pinigų sumą. Kadangi vandenilio energija yra plačiai prieinama ir jos poveikis dažniausiai ignoruojamas, vandenilis iš tiesų yra atsinaujinantis išteklius. Tačiau norint atskirti vandenilį nuo deguonies, jį gaminančioms įmonėms reikės papildomų neatsinaujinančių energijos šaltinių, tokių kaip iškastinis kuras, pvz., anglis, gamtinės dujos ir nafta. Vandenilio energijos panaudojimas galėtų padėti mums sumažinti pernelyg didelį priklausomybę nuo iškastinio kuro, tačiau jį pašalinti iš sistemos būtų sunku. |
| 10. | Nėra vizualinės taršos Nors kai kurie mažai anglies dioksido į aplinką išskiriantys energijos šaltiniai, įskaitant vėjo energiją ir biokuras elektrinės, gali būti neišvaizdžios, vandenilio kuro elementams reikia mažiau ploto, todėl mažiau ir vizualinės taršos. | |
| 11. | Atnaujinamas ir lengvai prieinamas Labiausiai paplitęs elementas visatoje yra vandenilis gausus ir atsinaujinantis, todėl jis idealiai tinka mūsų būsimiems anglies dioksido išmetimo poreikiams kombinuotam šilumos ir elektros tiekimui. net ir su sunkumais, susijusiais su jo ištraukimu iš vandens. | |
| 12. | Idealiai tinka naudoti atokiose vietose Vietoje gaminamas ir saugomas vandenilis gali būti perspektyvus dyzelino elektros energijos ir šildymo tolimose vietose pakaitalas, jei leis vietos sąlygos. Tai ne tik sumažintų kuro gabenimo poreikį, bet ir pagerins atokiose vietovėse gyvenančių žmonių gyvenimo kokybę, tiekiant kurą be teršalų ir gaunamą iš lengvai prieinamų gamtos išteklių. | |
| 13. | Beveik nulinė emisija Nes vandenilio kuro elementai neišsiskiria šiltnamio efektą sukeliančių dujų į atmosferą, kaip tai daro iškastinio kuro šaltiniai, sumažėja tarša ir pagerėja oro kokybė. | |
| 14. | Energijos tiekimo demokratizavimas Šalies priklausomybė nuo iškastinio kuro gali būti sumažinta naudojant vandenilio kuro elementus, kurie prisidės prie pasaulinės energijos ir energijos šaltinių demokratizacijos. Daugelis tautų, kurios dabar priklauso nuo iškastinio kuro prieinamumo, turės naudos iš šios pagerėjusios nepriklausomybės. Natūralu, kad sumažėjus tiekimui, tai taip pat užkirs kelią augančių iškastinio kuro kainų problemai. | |
| 15. | Sumažina anglies pėdsakus Vandenilio kuro elementų emisija beveik nulinė, o tai reiškia, kad kai jie naudojami, jų nėra Anglies pėdsakas. |
Išvada
Apibendrinant, vandenilio energija turi keletą privalumų ir trūkumų. Vandenilis gali būti švarus, atsinaujinantis energijos šaltinis, tačiau prieš pradedant jį plačiai naudoti, reikia sumažinti jo gamybos ir saugojimo išlaidas.
Dabartiniu pavidalu vandenilio energija nėra praktiška dėl didelių sąnaudų ir infrastruktūros trūkumo.
Nepaisant to, ši sritis sulaukia vis didesnio dėmesio, o jos sunkumams spręsti skiriamas finansavimas. Pavyzdžiui, Europos Sąjunga finansuoja panašias iniciatyvas 5.2 mlrd. USD, o Jungtinės Valstijos ką tik pažadėjo 52.5 mln. USD vandenilio plėtrai.
Viso pasaulio vyriausybės ateityje galėtų naudoti vandenilį kaip tvarų ir prieinamą energijos šaltinį, jei taip nuspręs.
Rekomendacijos
- Aplinkosaugos švietimo galia: mokinių įgalinimas apsaugoti mūsų planetą
. - Aplinkosaugos studijų stipendijos: įgalinkite studentus keistis
. - 20 faktų apie hidroenergetiką, kurių niekada nežinojote
. - 10 Neigiamas elektrinių poveikis aplinkai
. - Vandeniliu varomos transporto priemonės: žinokite privalumus ir trūkumus