Водородът и камионите са перфектната комбинация

19.05.2022

Водородът и камионите са перфектната комбинация

С бума в търсенето на автомобилни превози, тежкотоварните камиони са все по-честа гледка по пътищата на Европа. По-строгите екологични разпоредби и нарастващите цени на горивата обаче налагат преосмисляне на начина, по който за в бъдеще ще се проектират двигателите им.

Транспортният сектор процъфтява в световен мащаб. Например в Германия, количеството транспортирани стоки през 2018 г. е 3,75 милиарда тона. Въпреки пандемията и военните конфликти, прогнозите показват още по-голямо увеличение на превоза на стоки в средносрочен план. Тези нарастващи цифри водят след себе си до по-голям трафик, повече шум, повишен разход на гориво и по-високи емисии на въглероден окис. Трафикът от автомобили за работа, включително тежки и леки превозни средства и автобуси, е отделил около една трета от общите автомобилни емисии през 2019 г., или 58,3 милиона тона CO2.

С цел да се намалят емисиите на CO2 от автомобилите за работа, регламентите на ЕС планират понижение на средното производство на емисии от новите разрешени за употреба превозни средства с 15% до 2025 г., и с 30% до 2030 г. Това е сериозно предизвикателство, съчетано и с нарастващите цени на горивата, което създава значителни проблеми за транспортната и логистичната индустрия.

Електрическият транспорт не е отговор на всички въпроси

И в транспортната индустрия електрическите автомобили стават все по-разпространени. Този тип превозни средства обаче идват и със своите ограничения. По-полезни и ефективни са за по-малки камиони с до 2,8 тона полезен товар, но е изключително предизвикателство да се използват при натоварен трафик за дълги курсове, както и за строителни автомобили, или комунални машини. Добавеното тегло на батериите и разходите за притежание засега са основните пречки за тяхното масово използване.В добавка към това пробегът с едно зареждане в някои случаи е недостатъчен за транспортната задача, губи се доста време за зареждане и все още липсва необходимата затова инфраструктура.

С други думи – тежкотоварните камиони все още замърсяват най-много. Спешно са необходими подобрения в сферата на екологичния транспорт, eто защо е необходимо да се разшири максимално инфраструктурата за зареждане, както и да се разработят и използват други нови технологии, например водородните двигатели.

Как работят водородните двигатели

Безцветен, без мирис, запалим, най-разпространеният елемент във Вселената, с най-ниска плътност от всички елементи, сравнително лесен за производство от обикновена вода и особено лесен за съхранение и транспорт. Това е водородът. В приложението му за горивни клетки, той се съхранява в резервоар в превозното средство, преобразува се в мощност чрез реакция с кислород в горивната клетка, като по този начин задвижва електрическите двигатели. Изгорелите газове на практика са пара.

Предимството на тази технология е, че големите резервоари улесняват преминаването на големи разстояния само с едно зареждане. Процесът на зареждане е подобен на стандартния процес с дизел, което е много важно в бранш, където времето е пари. Ефективността също е доста висока – около 60 процента, за сравнение при двигателя с вътрешно горене, тя е около 30 процента. Разбира се - няма вредни емисии. А основният недостатък е, че горивните клетки имат сравнително дълъг експлоатационен живот - приблизително 10 000 работни часа, но са много сложни за конструиране и все още доста скъпи.

Водородът може да се използва като гориво и по друг начин. Производители и доставчици работят върху решение, при което водородът може да захранва двигател с вътрешно горене. Така ще могат да се използват наличните производствени структури и да се спестят разходи за разработка и съхранение. Предимството е, че двигателите с вътрешно горене могат да бъдат модернизирани, каквото приложение вече предлага например Clean Logistics, освен това те могат да работят и с водород с по-ниско качество. Тук ефективността обаче не е толкова голяма, колкото при горивните клетки, а и необходимите смазочни материали генерират незначителни емисии. Все пак, последващото третиране на отработените газове може напълно да филтрира тези емисии.

Производителите на камиони харесват водорода

Утвърдените производители и стартъпите се надпреварват кой ще извади на пазара най-ефективния и технологично напреднал автомобил с най-широко приложение. Това е съпътствано от множество национални програми за финансиране, които насърчават появата на щадящи климата превозни средства. Например, германското федерално министерство на цифровите технологии и транспорта задели общо 1,6 милиарда евро за финансиране за разработката на климатично неутрални автомобили за работа до 2024 г., и още около 5 милиарда евро за изграждане на инфраструктура за пълнене и зареждане.

Daimler Truck и Volvo си сътрудничат по проекта за разработване на система с горивни клетки за товарни автомобили. Нейното серийно производство е планирано да започне през втората половина на десетилетието. Renault също се включи в начинанието.

Daimler Truck вече разполага с прототипа на тежкотоварен камион GenH2 с две горивни клетки, двa е-двигателя и два резервоара от неръждаема стомана за общо 80 кг течен водород, съхраняван при -253° по Целзий. Тук енергийната плътност е по-голяма и изискванията за обем на резервоарите са по-ниски, но втечняването на водорода изразходва много енергия. Серията GenH2 получиха одобрение за движение по пътищата през октомври 2021 г., в момента е подложена на интензивни тестове и се очаква да влезе в серийно производство през 2025 г. Daimler Trucks разчита на водородни горивни клетки за гъвкава и взискателна употреба на дълги разстояния. С тази технология очакваният пробег е до 1000 километра с едно зареждане с гориво.

MAN разработва двигатели с водородно горене, както и двигатели с горивни клетки. Корпорацията майка на MAN – Traton, също работи съвместно с японския производител на товарни автомобили Hino, дъщерно дружество на Toyota, върху двигателите с горивни клетки.

Още тази година Toyota и Hino планират да проведат практически тестове на камиони с горивни клетки, с максимална допустима маса 25 тона. В Китай Toyota работи с пет китайски компании в общото предприятие United Fuel Cell Systems R&D, също с цел разработване на камиони с горивни клетки.

Американската компания Nikola и Iveco от Италия ще произвеждат модела Nikola Tre в Улм. Камионът ще бъде проектиран като електрическа версия, захранвана от батерии, а от 2023 г. и като версия с двигател с горивни клетки и водороден резервоар под налягане. Тук Bosch доставя горивните клетки и централния компютър, наред с други компоненти.

Моделът Nikola Tre е базиран върху платформата за камиони на IVECO S-WAY с електрическа ос, в добавка към модерната технология на Nikola за електрически и горивни клетки. Заедно екипите на Nikola и Iveco са проектирали модулна платформа, способна да използва горивни клетки, както и технология за задвижване на батерията. Първото пускане на технологията за пакета батерии трябва да стимулира развитието на основната платформа, преди да се добави горивната клетка като технология за разширяване на пробега.

Scania работи по проект за разработване на 20 електрически камиона с горивни клетки с съвместно с Cummins Inc, които ще работят на зелен водород. Електрическите камиони с горивни клетки ще бъдат изградени върху платформата за батерийни електрически превозни средства на Scania, а ще използват PEM системите с горивни клетки и решенията за зареждане и съхранение на водород на Cummins. След като Cummins добави горивни клетки към камионите, 20-те камиона ще бъдат доставени на компанията HyTrucks през 2024 г. Това е съвместен проект в Нидерландия, управляван от Air Liquide и администрацията на пристанището в Ротердам.

Според Hyundai компанията вече произвежда серийно първия тежък камион с двигател с електрически горивни клетки – Xcient Fuel Cell. Първите единици от модела се използват за транспорт в Швейцария, предимно във веригите магазини Coop и Migros. Hyundai иска да внедри 1600 водородни камиони в алпийската държава до 2025 г.

Американската компания Hyzon Motors отвори европейската си централа миналото лято в Гронинген, Нидерландия, където ще бъдат създадени първите й камиони с горивни клетки на базата на влекач от местния производител DAF.

Още по темата четете в следващия брой на сп. КАМИОНИ

<< Обратно към новините