24 Переваги та недоліки водневого палива

Вода та електроенергія виробляються як побічні продукти хімічної взаємодії між газоподібним воднем і киснем усередині паливного елемента, який живить водневі паливні елементи.

Хоча багато хто вважав, що воднева енергетика спричинить революцію в чистій енергетиці у 1990-х та на початку 2000-х років , новий світ водневої енергетики так і не був реалізований. Інфраструктура є суттєвою перешкодою для більшості нових джерел енергії.

Висока вартість виробництва, низька ефективність виробництва та виробництва, а також складні потреби у зберіганні та транспортуванні перешкоджають широкому використанню водневих паливних елементів у споживчих автомобілях.

Для тих, хто може дозволити собі необхідну інфраструктуру для його підтримки, водневий паливний елемент має більше сенсу для промислового застосування. У цій статті будуть розглянуті переваги та недоліки використання водневих паливних елементів для живлення транспортно-розвантажувального обладнання.

Переваги та недоліки водневого палива

S / Ні.	Переваги водневого палива	Недоліки водневого палива
1.	Універсальність використання Водневі паливні елементи зможуть постачати енергію для різноманітних стаціонарних і мобільних застосувань у міру розвитку технологій. Транспортні засоби, що працюють на водні, є лише одним із прикладів; невеликі продукти, такі як побутові товари та великі системи опалення, також можуть використовувати водень. На відміну від акумуляторної батареї, при якій потужність змінюється лінійно залежно від маси, ємність накопичувача енергії (тобто паливний бак) і розмір двигуна в силових установках ICE розділені, що забезпечує значну свободу проектування.	Добування водню Найпоширеніший елемент у Всесвіті, водень, є інертним газом, який необхідно видобувати з вуглецю горючі корисні копалини або отримують з води електролізом. Для виконання цих двох операцій потрібна значна кількість енергії. Окрім того, що ця енергія коштує дорого, вона може бути більшою, ніж енергія, отримана від самого водню. Крім того, цей видобуток зазвичай вимагає використання викопного палива, що погіршує екологічні характеристики водню за відсутності CCS.
2.	Тривалий час використання Більшу ефективність використання часу забезпечують водневі паливні елементи. Автомобіль на водні може проїхати 300 миль, що дорівнює відстані, що й автомобіль на викопному паливі. Це краще, ніж те, що вже пропонують електромобілі (EV), які все більше і більше розробляються з блоками живлення на паливних елементах як «розширювачами запасу ходу». Крім того, температура на вулиці мало впливає на водневі паливні елементи, і вони не руйнуються в холодному кліматі. Перевага посилюється в поєднанні зі швидкими періодами заряджання.	Потрібні інвестиції Потрібні інвестиції для розвитку водневих паливних елементів до такого рівня, щоб вони стали справді практичним джерелом енергії. Щоб розвивати та розвивати технологію, необхідно також продемонструвати політичну волю, щоб виділити необхідний час і ресурси на розвиток. Простіше кажучи, світові труднощі у розвитку повсюдної та сталої водневої енергетики полягають у з’ясуванні того, як найбільш економно створити ланцюжок «попиту та пропозиції» по частинах.
3.	Більша міцність і енергоефективність порівняно з викопним паливом Технологія водневих паливних елементів забезпечує дуже щільне та ефективне джерело енергії. З усіх поширених видів палива водень має найвищий енергетичний вміст. Газоподібний і рідкий водень під високим тиском має об’ємну щільність енергії, порівнянну з природним газом, і приблизно в три рази більшу за щільність ваги енергії (приблизно 120 МДж/кг), ніж СПГ і дизель.	Вартість сировини Оскільки дорогоцінні метали, такі як іридій і платина, часто потрібні як каталізатори в деяких видах водяних електролізерів і паливних елементів, початкова вартість паливних елементів може бути високою. Деякі люди утримуються від інвестицій у технологію водневих паливних елементів через її непомірну вартість. Щоб зробити водневі паливні елементи практичним джерелом палива для всіх, ці витрати необхідно знизити.
4.	Висока ефективність у порівнянні з іншими джерелами енергії У порівнянні з багатьма іншими джерелами енергії, в тому числі багатьма варіанти зеленої енергії, водневі паливні елементи більш ефективні. Завдяки такій ефективності палива можна виробляти більше енергії на кожен фунт використаного палива. Наприклад, ефективність виробництва електроенергії з використанням звичайних електростанцій, що працюють на спалюванні, становить 33–35%, тоді як водневі паливні елементи можуть досягати 65%. Подібним чином, водневі паливні елементи в автомобілях зменшують використання палива на 50%, використовуючи при цьому 40–60% енергії, що міститься в паливі.	Питання регулювання Перешкоди також пов’язані з юридичними питаннями щодо структури, яка визначає моделі комерційного розгортання. За відсутності чітко визначеної нормативно-правової бази, яка полегшує розуміння основи витрат і доходів, комерційні підприємства можуть зіткнутися з труднощами при прийнятті рішення щодо фінансових інвестицій (FID).
5.	Зручно для великовагового транспорту та поїздів Оскільки водневі двигуни все ще відносно нові, важкий транспорт і залізниці є двома галузями, для яких може бути доцільно використовувати його відразу. Якби електричні батареї використовувалися замість двигуна внутрішнього згоряння в цих транспортних засобах, батареї мали б бути дуже великими, важкими та потребували б дуже багато часу для заряджання. Навпаки, водень забезпечує переваги компактнішої силової системи, швидкої дозаправки та великого запасу ходу. Його можна заряджати в доках вздовж автомагістралей, якими найчастіше користуються автопарки вантажних автомобілів, не вимагаючи будівництва капілярної розподільної мережі, або на всіх основних залізничних станціях.	Загальна вартість На даний момент водневі паливні елементи дорожчі на одиницю потужності, ніж інші джерела енергії, такі як Сонячні панелі. Незважаючи на те, що створений водень є більш ефективним, вартість зараз є перешкодою для його широкого використання. Це може змінитися з розвитком технологій. Широке впровадження наразі малоймовірне через вплив цих витрат на майбутні витрати, такі як вартість автомобілів, які працюють на водні. Використання водневих паливних елементів дорожче, ніж використання інших джерел енергії через складність процесу виробництва водневого палива. Керівники автопарків повинні переконатися, що значна економія робочої сили в порівнянні зі свинцевою кислотою компенсує витрати на інфраструктуру та водневе паливо, коли вирішує, яке джерело енергії включити в обладнання для обробки матеріалів.
6.	Використовується для живлення космічних кораблів Потужність і ефективність водневої енергії роблять її ідеальним паливом для космічних кораблів.  Завдяки своїй величезній потужності космічні кораблі можна швидко запускати в дослідницькі місії. Це також найбезпечніше джерело енергії для виконання завдань, які потребують багато енергії. Насправді воднева енергія втричі потужніша, ніж паливо, отримане з викопного палива, як-от бензин. В ідеалі це означає використання меншої кількості водню для виконання величезного завдання. Крім того, він забезпечує рушійну силу для транспортних засобів, човнів, автомобілів і застосувань на паливних елементах, які є стаціонарними або портативними. Той факт, що зберігання водню в кріогенних резервуарах або резервуарах високого тиску практично неможливе, є недоліком використання водню в автомобілях.	Зберігання водню Водень вимагає більш складного зберігання та транспортування, ніж викопне паливо. Це означає, що використання водневих паливних елементів як джерела енергії може призвести до додаткових витрат. Хоча водень можна зберігати в рідкому вигляді при кріогенних температурах або у вигляді газу в резервуарах високого тиску, його можна зберігати лише в газоподібному вигляді для використання в паливних елементах вантажівок. Енергія втрачається під час процесу зберігання водню за будь-якого методу. Приблизно 13% загальної енергії водню потрібно використати для його стиснення; і розріджують його, щоб втратити приблизно 40% своєї енергії. Метали можуть піддатися корозії, якщо газоподібному водню вдасться вирватися з його обмеження. Це, як наслідок, може призвести до того, що забруднені метали стануть крихкими та, швидше за все, зламаються. Підприємства, які зараз використовують водневу енергію, мають два варіанти: якщо їм потрібна більша кількість палива, вони повинні побудувати завод, або вони можуть отримати водень, який їм постачають через трейлери.
7.	Швидка зарядка У порівнянні з акумуляторними електромобілями час зарядки блоків живлення на водневих паливних елементах помітно швидший. Його можна порівняти з традиційними автомобілями з двигуном внутрішнього згоряння (ДВС). Водневі паливні елементи можна зарядити менш ніж за п’ять хвилин, але електромобілям потрібно багато годин, щоб повністю зарядитися. Завдяки швидкому заряджанню автомобілі з водневим двигуном пропонують такий же рівень свободи, як і звичайні автомобілі.	Інфраструктура Оскільки викопне паливо використовується протягом багатьох років, необхідна інфраструктура для постачання цієї енергії вже існує. Хоча очікується, що заправка від початку до кінця буде використовуватися для додатків на далекі відстані, як-от для вантажівок із доставкою та великовантажних автомобілів, широке впровадження технології водневих паливних елементів для автомобільних застосувань вимагатиме нової інфраструктури заправки для її підтримки.
8.	Без шумового забруднення На відміну від інших відновлюваних джерел енергії, таких як енергія вітру, водневі паливні елементи не викликають шумового забруднення. Це означає, що транспортні засоби, що працюють на водні, набагато тихіші, ніж транспортні засоби з традиційними двигунами внутрішнього згоряння, як і електромобілі.	Легко займистий Враховуючи, що водень є дуже горючим паливом, занепокоєння щодо безпеки є розумними. Гази, що містять водень, горять у повітрі в концентраціях від 4 до 75%.
9.	Водень є гнучким і чистим джерелом енергії, яке може допомогти з планами з нульовим викидом вуглецю Оскільки все, що виробляється під час роботи водневого паливного елемента, є теплом і водою, це чистое джерело енергії. Для виробництва водню не потрібно багато землі, на відміну від гідроенергії чи біопалива. NASA досліджує використання водню як ресурсу і навіть використовує воду, яка утворюється як побічний продукт, щоб забезпечити астронавтів питною водою. Це демонструє, що водневі паливні елементи є чудовою альтернативою вугіллю, природному газу та ядерній енергії, оскільки вони є нетоксичними джерелами палива, які також легше отримати. Завдяки збалансуванню непостійних режимів постачання з вимогливими потребами кінцевих споживачів виробництво, зберігання та використання водню відіграватимуть життєво важливу роль у сприянні подальшому розвитку відновлюваних джерел енергії та запобіганні необхідності великих початкових інвестицій у модернізацію мережевої інфраструктури.	Воднева енергія не може підтримувати населення Хоча водень у великій кількості, його широке використання обмежене витратами на його видобуток. Ви розумієте, що змінити існуючу ситуацію важко. Планета все ще працює за рахунок викопного палива. Крім того, немає рамок, які б гарантували доступну та стійку водневу енергію для типових власників автомобілів у майбутньому. Навіть якби водень став широко доступним прямо зараз, знадобляться роки, щоб він замінив інші джерела енергії, оскільки автомобілі та заправні станції потрібно було б модифікувати, щоб вони відповідали нормам для водню. Це коштувало б значних грошей. Оскільки воднева енергія широко доступна, а її вплив здебільшого ігнорується, водень справді є відновлюваним ресурсом. Однак, щоб відокремити водень від кисню, підприємствам, які його виробляють, знадобляться додаткові невідновлювані джерела енергії, такі як викопне паливо, як-от вугілля, природний газ і нафта. Застосування водневої енергії могло б допомогти нам зменшити нашу надмірну залежність від викопного палива, але виключити його з системи буде важко.
10.	Відсутність візуального забруднення Хоча деякі джерела енергії з низьким вмістом вуглецю, включаючи енергію вітру та біопаливі електростанції можуть бути непривабливими, водневі паливні елементи займають менше площі, тому візуальне забруднення також менше.
11.	Поновлювані та легкодоступні Найбільш поширеним елементом у Всесвіті є водень рясний і відновлюваний, що робить його ідеальним для наших майбутніх вимог до комбінованого постачання тепла та електроенергії з нульовим викидом вуглецю. навіть з труднощами, пов’язаними з вилученням його з води.
12.	Ідеально підходить для використання у віддалених районах Водень, який виробляється на місці та зберігається, може виявитися життєздатною заміною електроенергії та опалення на дизельному паливі у віддалених місцях, якщо це дозволяють місцеві умови. Це не тільки зменшить потребу в транспортуванні палива, але й покращить якість життя людей, які проживають у віддалених районах, забезпечуючи паливо, яке не містить забруднюючих речовин і отримане з легкодоступних природних ресурсів.
13.	Майже нульові викиди Тому що водневі паливні елементи не виділяють парникові гази в атмосферу, як це роблять джерела викопного палива, зменшується забруднення та покращується якість повітря.
14.	Демократизація енергопостачання Залежність країни від викопного палива може бути зменшена завдяки використанню водневих паливних елементів, що сприятиме глобальній демократизації енергії та джерел енергії. Багато країн, які зараз залежать від наявності викопного палива, отримають від цієї кращої незалежності. Природно, що при зниженні поставок це також запобіжить проблему зростання цін на викопне паливо.
15.	Зменшує вуглецевий слід Водневі паливні елементи мають майже нульові викиди, тобто, коли вони використовуються, вони не мають вуглецевий слід.

Висновок

Підсумовуючи, воднева енергетика має ряд переваг і недоліків. Водень може бути чистим відновлюваним джерелом енергії, але перш ніж його широко використовувати, необхідно зменшити витрати на його виробництво та зберігання.

У своєму нинішньому вигляді воднева енергетика непрактична через високі витрати та відсутність інфраструктури.

Тим не менш, ця галузь привертає все більше уваги, і фінансування виділяється для вирішення її труднощів. Наприклад, Європейський Союз фінансує аналогічні ініціативи з 5.2 мільярда доларів США, а Сполучені Штати щойно пообіцяли виділити 52.5 мільйона доларів США на розвиток водню.

Уряди в усьому світі могли б використовувати водень як стійке та доступне джерело енергії в майбутньому, якщо вони цього захочуть.

Рекомендації

• Сила екологічної освіти: розширення можливостей студентів для захисту нашої планети
  .
• Стипендії для вивчення навколишнього середовища: розширення можливостей студентів змінити ситуацію
  .
• 20 фактів про гідроенергію, яких ви ніколи не знали
  .
• 10 Негативний вплив електростанцій на довкілля
  .
• Автомобілі, що працюють на водні: знайте плюси та мінуси