Vann og elektrisitet produseres som biprodukter av den kjemiske interaksjonen mellom hydrogengass og oksygen inne i en brenselcelle, som driver hydrogenbrenselceller.
Selv om mange trodde at hydrogenkraft ville utløse en ren energirevolusjon på 1990-tallet og tidlig på 2000-tallet , ble den nye verdenen av hydrogenenergi aldri realisert. Infrastruktur er en betydelig barriere for de fleste nye energikilder.
Høye produksjonskostnader, lav produksjonseffektivitet og utfordrende lagrings- og transportbehov har forhindret at hydrogenbrenselceller har blitt mye brukt i forbrukerbiler.
For de som har råd til den nødvendige infrastrukturen for å støtte den, gir hydrogenbrenselcellen større mening for industrielle applikasjoner. Fordelene og ulempene ved å bruke hydrogenbrenselceller til å drive materialhåndteringsutstyr vil bli diskutert i denne artikkelen.
Hydrogen drivstoff fordeler og ulemper
| S / Nei. | Fordelene med hydrogendrivstoff | Ulempene med hydrogendrivstoff |
| 1. | Allsidig bruk Hydrogenbrenselceller vil kunne levere energi til en rekke stasjonære og mobile applikasjoner etter hvert som teknologien utvikler seg. Kjøretøy drevet av hydrogen er bare ett eksempel; mindre produkter som husholdningsvarer og større varmesystemer kan også bruke hydrogen. I motsetning til batteribasert kraft, som skalerer kraft lineært med masse, er energilagringskapasitet (dvs. drivstofftanken) og motorstørrelse frakoblet i ICE-kraftverk, noe som gir betydelig designfrihet. | Hydrogenutvinning Det mest tallrike grunnstoffet i universet, hydrogen, er en inert gass som må utvinnes fra karbonbasert fossilt brensel eller gjenvinnes fra vann ved elektrolyse. Disse to operasjonene krever en betydelig mengde energi for å fullføres. I tillegg til å være kostbar, kan denne energien være større enn den som oppnås fra selve hydrogenet. Videre krever denne utvinningen vanligvis bruk av fossilt brensel, som kompromitterer hydrogens miljømessige legitimasjon i fravær av CCS. |
| 2. | Lange brukstider Større brukstidseffektivitet er gitt av hydrogen brenselceller. Et hydrogenkjøretøy kan reise 300 miles, som er samme avstand som et kjøretøy med fossilt brensel. Dette er bedre enn det elektriske kjøretøyer (EV-er) allerede gir, som utvikles med brenselcellekraftenheter som «rekkeviddeforlengere» mer og mer. I tillegg har temperaturen ute liten effekt på hydrogenbrenselceller, og de brytes ikke ned i kaldt klima. Fordelen forsterkes når den kombineres med hurtigladeperiodene. | Investering er nødvendig Det kreves investeringer for utvikling av hydrogenbrenselceller til det punktet hvor de er en virkelig praktisk energikilde. For å fremme og modne teknologien må det også vises politisk vilje til å bruke nødvendig tid og ressurser på utvikling. For å si det enkelt, verdens problemer med utviklingen av allestedsnærværende og bærekraftig hydrogenenergi er å finne ut hvordan man mest økonomisk kan skape "tilbud og etterspørsel"-kjeden bit for bit. |
| 3. | Større styrke og energieffektivitet sammenlignet med fossilt brensel Hydrogen brenselcelleteknologi gir en svært tett og effektiv energikilde. Av alle vanlige drivstoff har hydrogen det høyeste energiinnholdet. Høytrykksgassformig og flytende hydrogen har en volumetrisk energitetthet som er sammenlignbar med naturgass og omtrent tre ganger den gravimetriske energitettheten (rundt 120 MJ/kg) til LNG og diesel. | Kostnader for råvarer Fordi edle metaller som iridium og platina ofte er nødvendig som katalysatorer i noen typer vannelektrolysatorer og brenselceller, kan den opprinnelige kostnaden for brenselceller være høy. Noen mennesker har avstått fra å investere i hydrogenbrenselcelleteknologi på grunn av dens ublu kostnad. For å gjøre hydrogenbrenselceller til en praktisk drivstoffkilde for alle, må disse utgiftene reduseres. |
| 4. | Svært effektiv sammenlignet med andre energikilder Sammenlignet med mange andre energikilder, inkludert mange grønne energialternativer, hydrogen brenselceller er mer effektive. Med denne drivstoffeffektiviteten kan det produseres mer energi for hvert kilo drivstoff som brukes. For eksempel varierer effektiviteten ved å generere elektrisitet ved bruk av konvensjonelle forbrenningsbaserte kraftverk fra 33–35 %, mens hydrogenbrenselceller kan oppnå opptil 65 %. Tilsvarende reduserer hydrogenbrenselceller i biler drivstoffbruken med 50 % mens de bruker 40–60 % av energien i drivstoffet. | Regulatoriske spørsmål Hindringer omgir også juridiske spørsmål om strukturen som spesifiserer kommersielle distribusjonsmodeller. I fravær av veldefinerte regulatoriske rammer som letter forståelsen av kostnads- og inntektsgrunnlaget, kan kommersielle virksomheter støte på vanskeligheter med å komme frem til en finansiell investeringsbeslutning (FID). |
| 5. | Praktisk for tungtransport og tog Siden hydrogenfremdrift fortsatt er relativt nytt, er tungtransport og jernbane to bransjer som det kan være praktisk å bruke for med en gang. Hvis elektriske batterier ble brukt i stedet for forbrenningsmotoren i disse kjøretøyene, ville batteriene måtte være veldig store, tunge og ta veldig lang tid å lade. Omvendt gir hydrogen fordelene med et mer kompakt fremdriftssystem, rask påfylling og lang rekkevidde. Det kan lades ved kai langs motorveiene som lastebilflåtene bruker mest, uten at det kreves bygging av et kapillært distribusjonsnettverk, eller på alle de store jernbanestasjonene. | Total kostnad For øyeblikket er hydrogenbrenselceller dyrere per kraftenhet enn andre energikilder, som f.eks solcellepaneler. Selv om hydrogen er mer effektivt når det først er opprettet, er kostnaden nå en barriere for utbredt bruk. Dette kan endre seg etter hvert som teknologien utvikler seg. Utbredt bruk er for tiden usannsynlig på grunn av denne utgiftens innvirkning på fremtidige utgifter, for eksempel kostnadene for biler som kjører på hydrogen. Å bruke hydrogenbrenselceller er dyrere enn å bruke andre energikilder på grunn av kompleksiteten i produksjonsprosessen for hydrogenbrensel. Flåteforvaltere må sørge for at de betydelige arbeidsbesparelsene i forhold til blysyre oppveier kostnadene til infrastruktur og hydrogendrivstoff når de bestemmer seg for hvilken energikilde som skal inkluderes i materialhåndteringsutstyr. |
| 6. | Brukes til å drive romskip Kraften og effektiviteten til hydrogenenergi gjør det til det perfekte drivstoffet for romfartøy. På grunn av dens enorme kraft, kan romskip raskt skytes opp på leteoppdrag. Det er også den sikreste energikilden å bruke for en oppgave som krever mye energi. I virkeligheten er hydrogenenergi tre ganger kraftigere enn drivstoff fra fossilt brensel som bensin. Ideelt sett betyr dette å bruke mindre hydrogen for å fullføre en stor oppgave. I tillegg gir den drivkraft for kjøretøy, båter, biler og brenselcelleapplikasjoner som er stasjonære eller bærbare. Det faktum at lagring av hydrogen i kryogene eller høytrykkstanker er praktisk talt umulig er en ulempe ved å bruke hydrogen i biler. | Hydrogenlagring Hydrogen krever mer sofistikert lagring og transport enn fossilt brensel. Dette antyder at bruk av hydrogenbrenselceller som energikilde kan medføre ekstra utgifter. Selv om hydrogen kan holdes i flytende form ved kryogene temperaturer eller som en gass i høytrykkstanker, kan det bare holdes i gassform for bruk i heistruck brenselceller. Energi går tapt gjennom hydrogenlagringsprosessen ved bruk av begge metodene. Omtrent 13 % av hydrogenets totale energi må brukes til å komprimere det; og gjør den flytende for å miste omtrent 40 % av energien. Metaller kan korrodere hvis hydrogengass klarer å unnslippe sin inneslutning. Dette kan følgelig føre til at disse forurensede metallene blir sprø og mer sannsynlig at de går i stykker. Bedrifter som i dag bruker hydrogenkraft har to alternativer: hvis de trenger større mengder drivstoff, må de bygge et anlegg, eller de kan få tilført hydrogengass via rørtilhengere. |
| 7. | Raske ladetider Sammenlignet med batteridrevne elektriske kjøretøyer, er ladetiden for hydrogenbrenselcellekraftenheter merkbart raskere. Den kan sammenlignes med biler med tradisjonell forbrenningsmotor (ICE). Hydrogen brenselceller kan lades opp på under fem minutter, men elbiler trenger mange timer på å lades helt opp. På grunn av deres raske ladetider, tilbyr hydrogendrevne biler samme grad av frihet som vanlige biler. | Infrastruktur Siden fossilt brensel har blitt brukt i mange år, er infrastrukturen som trengs for å levere denne kraften allerede på plass. Selv om tanking fra start til slutt forventes å bli brukt for langdistanseapplikasjoner som for leveringsbiler og lastebiler, vil den utbredte bruken av hydrogenbrenselcelleteknologi for bilapplikasjoner kreve ny drivstoffinfrastruktur for å støtte det. |
| 8. | Ingen støyforurensning I motsetning til andre fornybare energikilder som vindkraft, forårsaker ikke hydrogenbrenselceller støyforurensning. Dette innebærer at kjøretøyer som drives av hydrogen er langt mer stillegående enn de med tradisjonelle forbrenningsmotorer, omtrent som elektriske biler. | Meget brannfarlig Gitt at hydrogen er et svært brennbart drivstoff, er sikkerhetshensyn rimelige. Gasser som inneholder hydrogen brenner i luft i konsentrasjoner mellom 4 og 75 %. |
| 9. | Hydrogen er en fleksibel og ren energikilde som kan hjelpe med nullkarbonenergiplaner Fordi alt som produseres under driften av en hydrogenbrenselcelle er varme og vann, er det en i seg selv ren energikilde. Å produsere hydrogen krever ikke mye land, i motsetning til vannkraft eller biodrivstoff. NASA har undersøkt bruken av hydrogen som en ressurs og har til og med brukt vannet som er skapt som et biprodukt for å gi astronauter drikkevann. Dette viser at hydrogenbrenselceller er et utmerket alternativ til kull, naturgass og kjernekraft siden de er giftfrie brenselkilder som også er lettere å få tak i. Ved å balansere deres uberegnelige forsyningsmoduser med de krevende sluttbrukerbehovene, vil produksjon, lagring og bruk av hydrogen spille en viktig rolle i å fremme videreutvikling av fornybare energikilder og forhindre behovet for store forhåndsinvesteringer i oppgraderinger av nettinfrastruktur. | Hydrogenenergi kan ikke opprettholde befolkningen Selv om hydrogen er rikelig, begrenses dets utbredte bruk av kostnadene ved utvinning. Du forstår at det er vanskelig å endre det eksisterende quo. Planeten drives fortsatt av fossil energi. I tillegg er det ingen rammeverk på plass for å garantere rimelig og bærekraftig hydrogenenergi for typiske bileiere i fremtiden. Selv om hydrogen skulle bli allment tilgjengelig akkurat nå, vil det ta år før det erstatter andre energikilder siden biler og bensinstasjoner måtte modifiseres for å møte regelverket for hydrogen. Dette vil koste en betydelig sum penger. Fordi hydrogenenergi er allment tilgjengelig og dens virkninger stort sett ignoreres, er hydrogen faktisk en fornybar ressurs. For å skille hydrogen fra oksygen vil imidlertid bedrifter som produserer det kreve ytterligere ikke-fornybare energikilder, som fossilt brensel som kull, naturgass og olje. Å ta i bruk hydrogenenergi kan hjelpe oss med å redusere vår overavhengighet av fossilt brensel, men å eliminere det fra systemet ville være vanskelig. |
| 10. | Ingen visuell forurensning Mens noen lavkarbon energikilder, inkludert vindenergi og biobrensel kraftverk, kan være skjemmende, hydrogen brenselceller krever mindre areal, så det er også mindre visuell forurensning. | |
| 11. | Fornybar og lett tilgjengelig Det mest tallrike grunnstoffet i universet, hydrogen er spesielt rikelig og fornybar, noe som gjør den ideell for våre fremtidige nullkarbonkrav for kombinert varme- og kraftforsyning. selv med vanskelighetene med å utvinne det fra vann. | |
| 12. | Ideell for bruk i avsidesliggende områder Hydrogen produsert lokalt og lagret kan vise seg å være en levedyktig erstatning for dieselbasert elektrisitet og oppvarming på fjerne steder, forutsatt at lokale forhold tillater det. Dette vil ikke bare redusere behovet for drivstofftransport, men det vil også øke livskvaliteten for mennesker som bor i avsidesliggende områder ved å tilby drivstoff som er fritt for forurensninger og kommer fra en lett tilgjengelig naturressurs. | |
| 13. | Nesten null utslipp Fordi hydrogenbrenselceller slipper ikke ut klimagasser ut i atmosfæren slik fossile brenselkilder gjør, forurensning reduseres og luftkvaliteten forbedres. | |
| 14. | Demokratisering av kraftforsyningen Et lands avhengighet av fossilt brensel kan reduseres ved bruk av hydrogenbrenselceller, som vil bidra til global demokratisering av energi og kraftkilder. Mange nasjoner som nå er avhengige av tilgjengeligheten av fossilt brensel vil tjene på denne forbedrede uavhengigheten. Når forsyningene synker, vil dette naturligvis også forhindre problemet med økende priser på fossilt brensel. | |
| 15. | Reduserer karbonfotavtrykk Hydrogen brenselceller har nesten null utslipp, noe som betyr at når de er i bruk, har de ingen karbonutslipp. |
Konklusjon
For å oppsummere, gir hydrogenenergi flere fordeler og ulemper. Hydrogen kan være en ren, fornybar energikilde, men før det blir mye brukt, må produksjons- og lagringskostnadene reduseres.
I sin nåværende form er hydrogenenergi ikke praktisk på grunn av høye kostnader og mangel på infrastruktur.
Ikke desto mindre får feltet økende oppmerksomhet, og det bevilges midler for å løse problemene. For eksempel finansierer EU initiativer som kan sammenlignes med disse med USD 5.2 milliarder, og USA har nettopp lovet USD 52.5 millioner til utvikling av hydrogen.
Myndigheter over hele verden kan bruke hydrogen som en bærekraftig og rimelig energikilde i fremtiden hvis de velger det.