Исследование, проведенное учеными Мичиганского университета, подчеркивает растущую важность зеленого водорода как одного из перспективных решений для декарбонизации транспортного сектора. В условиях глобального потепления и увеличения выбросов парниковых газов, необходимость перехода на более чистые источники энергии становится все более актуальной. Транспортная отрасль, ответственная за примерно 22% мировых и 37% выбросов углекислого газа в США, требует особого внимания и инновационных подходов для снижения своего углеродного следа.
Зеленый водород производится через процесс электролиза, который использует возобновляемые источники энергии для разделения воды на водород и кислород. Этот водород может быть использован напрямую в топливных элементах или преобразован в синтетическое топливо, известное как электронное топливо. Последнее включает в себя различные виды топлива, такие как электронный бензин, дизельное топливо, реактивное топливо, метанол и аммиак. Эти альтернативные источники энергии могут значительно снизить выбросы углекислого газа в различных транспортных секторах — от автомобильного до авиационного.
Энергоэффективность использования водорода
Исследование Мичиганского университета акцентирует внимание на важности энергоэффективности при использовании зеленого водорода. Ученые оценили общую энергоэффективность системы, сравнивая прямое использование водорода в двигателях и топливных элементах с его косвенным использованием в виде электронного топлива. Результаты показали, что потери энергии во время производства, хранения и транспортировки водорода могут составлять от 80% до 90% от первоначального электрического ввода. Это ставит под сомнение целесообразность использования водорода в легковом транспорте, где более эффективными остаются электрические аккумуляторные системы. Напротив, электрические транспортные средства продемонстрировали эффективность в 3 раза выше по сравнению с использованием водорода непосредственно или в форме электронного топлива. Эти данные подчеркивают необходимость более стратегического подхода к внедрению зеленого водорода, особенно в тяжелых транспортных секторах.
Стратегическое использование зеленого водорода
По словам Грега Кеолеяна, старшего автора исследования и содиректора инициативы U-M по водороду MI, существует настоятельная необходимость в декарбонизации транспорта с учетом негативных последствий изменения климата. Исследование выявило, что зеленый водород должен быть использован в первую очередь в тяжелых секторах — таких как грузовые автомобили, железнодорожные перевозки, авиация и морской транспорт — где электрические альтернативы сталкиваются с ограничениями по грузоподъемности и дальности полета.
Тим Уоллингтон, первый автор доклада, также отметил, что текущие объемы возобновляемой электроэнергии в США недостаточны для поддержки производства водорода для легких транспортных средств. Он подчеркнул, что батареи не подходят для тяжелых транспортных средств, которые должны преодолевать большие расстояния.
Исследователи также оценили энергоемкость различных водородных маршрутов, определяя количество возобновляемой энергии, необходимой для транспортировки грузов в тонно-милях или пассажиров в пассажирских милях для всех основных видов транспорта.
"Мы заметили, что здесь наблюдаются аналогичные тенденции, как и в случае с нефтяным транспортом: железные дороги и морские перевозки оказываются наиболее эффективными, в то время как авиация менее эффективна из-за необходимости поддерживать вес в воздухе", — отметил Кеолеян, профессор устойчивых систем. "С точки зрения устойчивого транспорта важно выбирать наиболее эффективные и менее энергоемкие способы. Поскольку возобновляемая электроэнергия является ограниченным ресурсом, мы должны использовать ее рационально".
Соавторы исследования включают аспиранта Максвелла Вуди и исследователя Джеффри Льюиса из Центра устойчивых систем, аспиранта Эйтана Адлера и профессора Джоакима Мартинса из Департамента аэрокосмической инженерии Университета Мичигана, а также профессора Мэтью Коллетта из области военно-морской архитектуры и морской инженерии.
Таким образом, исследование Мичиганского университета подчеркивает важность стратегического использования зеленого водорода в контексте глобальных усилий по снижению выбросов углекислого газа. Поскольку транспортный сектор остается одним из основных источников загрязнения, инновационные решения, такие как зеленый водород и электронное топливо, могут сыграть ключевую роль в переходе к более устойчивым системам передвижения. Однако необходимо учитывать ограничения и возможности каждого подхода для достижения максимальной эффективности и минимизации воздействия на окружающую среду.
Источник: Fuelcellsworks