寫稿
投稿
2021年11月，英國(guó)首相鮑里斯·約翰遜(Boris Johnson)宣布了電動(dòng)汽車(EV)革命的曙光，電動(dòng)汽車供應(yīng)鏈各個(gè)階段的新法規(guī)和投資承諾推動(dòng)了這場(chǎng)革命。從充電站到發(fā)電，新項(xiàng)目將于2022年在英國(guó)各地開始。但有一個(gè)關(guān)鍵因素將改變?cè)撔袠I(yè)的可持續(xù)發(fā)展證書——?dú)?。在這里，電阻器制造商Cressall的董事總經(jīng)理Simone Bruckner解釋了氫如何使英國(guó)的電動(dòng)汽車革命成為現(xiàn)實(shí)。
隨著新的柴油和汽油動(dòng)力汽車生產(chǎn)禁令的臨近，鼓勵(lì)消費(fèi)者廣泛接受更可持續(xù)的汽車選擇正成為當(dāng)務(wù)之急。根據(jù)汽車制造商和貿(mào)易商協(xié)會(huì)(SMMT)的數(shù)據(jù)，從2020年11月到2021年11月，電池電動(dòng)汽車的需求增加了一倍多。但是，如果運(yùn)輸要在2050年截止日期前脫碳，要使BeV實(shí)現(xiàn)碳中和還有更多工作要做。
bev的可持續(xù)性不足
BeV的完全脫碳很棘手。使用國(guó)家電網(wǎng)的能源意味著用于發(fā)電的能源會(huì)直接影響到bev的環(huán)境影響。電網(wǎng)變得越來越可再生，并設(shè)定到2050年凈為零。但是還有一個(gè)額外的挑戰(zhàn)。根據(jù)氣候變化委員會(huì)的數(shù)據(jù)，到2050年，由于BEV的普及，電力需求將從目前的300 TWh增加一倍，達(dá)到610 TWh。
因此，為了完成增加供應(yīng)和發(fā)電脫碳的雙重任務(wù)，政府正在投資于可調(diào)度的低碳能源，以支持依賴天氣變化的可再生能源在生產(chǎn)達(dá)不到需求時(shí)為電網(wǎng)供電。與此同時(shí)，化石燃料發(fā)電正在對(duì)bev的可持續(xù)性產(chǎn)生負(fù)面影響。
bev對(duì)鋰離子電池的依賴還有一些額外的環(huán)境問題。包括鈷、鎳和錳在內(nèi)的稀土金屬都是鋰離子電池的主要成分。開采這些材料會(huì)導(dǎo)致巨大的環(huán)境破壞，破壞整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，而使用的重型機(jī)械會(huì)產(chǎn)生更多的排放。那么，有更可持續(xù)的選擇嗎？
氫:未來的燃料
氫氣是一種有前途的資源，是實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸脫碳未來的關(guān)鍵。氫氣的工業(yè)生產(chǎn)通常是通過電解來實(shí)現(xiàn)的——利用電流將水分解成氫氣和氧氣。
氫可以通過多種方式產(chǎn)生，每種方式對(duì)應(yīng)不同的顏色。歐洲生產(chǎn)的大部分氫氣目前是灰色的——它是通過混合天然氣和蒸汽，在一個(gè)被稱為蒸汽甲烷重整的過程中產(chǎn)生氫氣和二氧化碳而生產(chǎn)的。
這種生產(chǎn)方法的問題是，它依賴化石燃料生產(chǎn)氫氣，這與氫氣據(jù)稱比汽油和柴油動(dòng)力汽車具有的可持續(xù)性優(yōu)勢(shì)相沖突。然而，如果使用可再生能源發(fā)電，那么就會(huì)產(chǎn)生一種完全碳中和的氫燃料，即綠色氫。
政府設(shè)定了到2030年生產(chǎn)5GW綠色氫的目標(biāo)，并已宣布投資格拉斯哥附近的Whitelee Windfarm等項(xiàng)目，這些項(xiàng)目將利用風(fēng)力發(fā)電生產(chǎn)氫。
綠色發(fā)電
以這種方式生產(chǎn)的氫氣可以用作bev的替代燃料:燃料電池電動(dòng)汽車。燃料電池汽車由質(zhì)子交換膜燃料電池提供動(dòng)力。燃料電池汽車通過將氫燃料與空氣混合，并將其泵入燃料電池，將氫轉(zhuǎn)化為電能。一旦進(jìn)入燃料電池，就會(huì)引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致從氫中提取電子。這些電子然后產(chǎn)生電能，儲(chǔ)存在一個(gè)小電池中，用來給汽車提供動(dòng)力。
由于這些燃料電池的可再生來源，使用綠色氫燃料的燃料電池汽車是完全無碳的。燃料電池反應(yīng)的唯一最終產(chǎn)物是電、水和熱，唯一的廢氣排放是水蒸氣和空氣。這使得它們成為一個(gè)更符合凈零目標(biāo)的選擇，實(shí)現(xiàn)了廣泛的碳中和電動(dòng)汽車的推廣。
讓氫變得可行
盡管FCEVs的好處顯而易見，但其背后的技術(shù)仍需完善。燃料電池不能長(zhǎng)時(shí)間在重負(fù)載下工作，這在快速加速或減速時(shí)會(huì)出現(xiàn)問題。
對(duì)燃料電池功能的研究表明，當(dāng)FCEV開始加速時(shí)，燃料電池的功率輸出逐漸增加到一個(gè)點(diǎn)，但隨后它開始振蕩并下降，盡管速度保持不變。這種不可靠的動(dòng)力輸出給汽車制造商帶來了挑戰(zhàn)。
解決辦法是安裝一個(gè)燃料電池，以滿足比所需更高的功率需求。例如，如果FCEV需要100千瓦的電力，安裝一個(gè)120千瓦的燃料電池將確?？傆?00千瓦的電力可用，即使燃料電池的電力輸出下降。選擇這種解決方案需要一個(gè)電阻來移除多余的能量，以執(zhí)行“負(fù)載組”功能。
Cressall的水冷EV2專為包括氫動(dòng)力FCEVs在內(nèi)的重型應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它從系統(tǒng)中吸收多余的能量，并將其作為熱量消散，熱量可用于加熱車輛的客艙。這保護(hù)了電氣系統(tǒng)，允許燃料電池電動(dòng)汽車對(duì)高功率需求非常被動(dòng)，并快速加速和減速，而不會(huì)將多余的能量?jī)?chǔ)存在電池中。
電動(dòng)汽車的推廣正在順利進(jìn)行，化石燃料汽車淘汰的緊迫截止日期越來越近。盡管純電動(dòng)汽車是交通運(yùn)輸脫碳的主要參與者，但重要的是不要排除純電動(dòng)汽車給市場(chǎng)帶來的明顯好處。但將兩者結(jié)合起來可能是開啟電動(dòng)汽車革命的關(guān)鍵。
往期精選回顧：
進(jìn)步的支柱:更快、更便宜、高質(zhì)量的燃料電池生產(chǎn)
《全球氫能觀察2021》系列報(bào)告2：全球綠氫供應(yīng)趨勢(shì)觀察
