Розуміння водневих заправних станцій: вичерпний посібник

Водневе паливо стало прийнятною заміною, оскільки світ переходить на чистіші джерела енергії. У цій статті розповідається про водневі заправні станції, проблеми, з якими вони стикаються, та їх ймовірне використання для транспорту.

Що таке станція водневої заправки?

Паливні елементи для електромобілів можуть отримувати водневе паливо зі спеціальних місць, які називаються водневими заправними станціями (HRS). Хоча вони призначені для роботи з воднем, газом, який вимагає певних запобіжних заходів та спеціального обладнання, ці станції естетично схожі на звичайні заправні станції.

Система виробництва або подачі водню, резервуари для охолодження та зберігання, а також дозатори – це три основні частини станції заправки воднем. Водень може доставлятися на об'єкт трубами або вагонами-причепами, або ж його можна виробляти на місці за допомогою риформінгу метану з парою або електролізу.

Основні компоненти водневої заправної станції:

Обладнання для виробництва або транспортування водню до судин

l компресійні установки для підвищення тиску в резервуарах з воднем, що зберігають водень під надзвичайно високим тиском

Дозатори зі спеціальними форсунками FCEV

функції безпеки, такі як пошук витоків та вимкнення в надзвичайних ситуаціях

Яка найбільша проблема з водневим паливом?

Обладнання для виробництва або транспортування водню до резервуарів, компресорних установок для підвищення тиску в резервуарах для водню, що зберігають водень під надзвичайно високим тискомdдозатори зі спеціальними форсунками FCEV з функціями безпеки, такими як пошук витоків та відключення в надзвичайних ситуаціях.Вартість виробництва та енергоефективність – це основні проблеми, з якими стикається водневе паливо. Сьогодні для виробництва більшої частини водню використовується паровий риформінг метану, який використовує природний газ і призводить до викидів вуглецю. Хоча «зелений водень», отриманий шляхом електролізу з використанням відновлюваної енергії, є чистішим, вартість все ще значно вища.

Ось ще важливіші проблеми: Транспортування та зберігання: Оскільки водень має невелику кількість енергії для свого об'єму, його можна ущільнювати або охолоджувати лише за високого атмосферного тиску, що призводить до складності та витрат.

Покращення об'єктів: будівництво великої кількості заправних станцій потребує багато ресурсів.

Втрата потужності: Через втрати енергії під час виробництва, відновлення та обміну, паливні елементи, виготовлені з водню, мають меншу продуктивність «від свердловини до колеса», ніж електромобілі, оснащені акумуляторами.

Незважаючи на ці труднощі, урядова підтримка та постійні дослідження стимулюють технологічні розробки, які можуть підвищити економічну доцільність використання водню.

Чи водневе паливо краще за електричне?

Вибір між акумуляторними електромобілями (BEV) та автомобілями на водневих паливних елементах є складним, оскільки, залежно від проблеми використання, кожен тип технології пропонує певні переваги.

Електромобілі з акумуляторами корисніші для щоденного пересування та використання в містах, тоді як автомобілі на водневому паливі добре підходять для застосувань, що потребують великих відстаней та швидкої заправки, таких як автобуси та вантажівки.

Скільки водневих заправних станцій існує у світі?

Станом на 2026 рік у світі працювало понад 1000 водневих заправних станцій, і в наступні роки планується значне зростання. Існує кілька конкретних областей, деводнева заправна станціяєпереміщений:

З більш ніж fiсотністанцій, Азія захоплює ринок, що складається переважно з країн Південна Корея (понад 100 станцій) та Японія (понад 160 станцій). Китайринокстрімко зростає, оскільки уряд має амбітні цілі.

Маючи майже 100 станцій, Німеччина випереджає Європу, похвалившись приблизно двома сотнями станцій. До 2030 року Європейський Союз планує збільшити їхню кількість до тисяч.

Більше 80 станцій мають торгові точки в Північній Америці, переважно в Каліфорнії, а також кілька в Канаді та північно-східному регіоні Сполучених Штатів.

З огляду на прогнози, що до 2030 року у світі може бути понад 5000 станцій, всі штати запропонували політику, спрямовану на сприяння будівництву водневих станцій.

Чому водневе паливо краще за бензин?

Порівняно з традиційним паливом, виготовленим з нафти, водневе паливо має багато різних переваг:

Нульове забруднення повітря: паливні елементи на водневому паливі уникають шкідливих викидів вихлопних газів, які сприяють забрудненню повітря та підвищенню температури, оскільки побічним ефектом є лише водяна пара.

Попит на зелену енергію: Цикл чистої енергії можна створити, створюючи водень з використанням природних джерел, таких як сонячне світло та енергія вітру.

Енергетична безпека: національне виробництво водню з низки джерел зменшує залежність від іноземної нафти.

Вища ефективність: Порівняно з транспортними засобами, що працюють на двигунах, що спалюють бензин, транспортні засоби на паливних елементах приблизно в два-три рази ефективніші.

Тиха робота: Оскільки водневі автомобілі працюють ефективно, вони зменшують шумове забруднення в містах.

Екологічні переваги водню роблять його привабливим варіантом заміни палива в умовах переходу до чистішого транспорту, проте проблеми з виробництвом та транспортуванням все ще виникають.

Скільки часу потрібно, щоб побудувати станцію водневої заправки?

Терміни будівництва водневої заправної станції значною мірою залежать від низки факторів, таких як розміри станції, місце експлуатації, правила отримання дозволів та те, чи постачається водень, чи виробляється на місці.

Для меншої кількості станцій зі збірними компонентами та скороченими конструкціями типові графіки становлять шість та дванадцять місяців.

Для більших та складніших станцій з власними виробничими потужностями це займає від 12 до 24 місяців.

Наведені нижче фактори є важливими факторами, що впливають на час будівництва: вибір місця та планування

Необхідні погодження та дозволи

Пошук та забезпечення обладнанням

Будівництво та налаштування

Налаштування та оцінка безпеки

Розгортання водневих електростанцій зараз є ефективнішим завдяки новим досягненням у конструкціях модульних станцій, які стиснули терміни проектування.

Скільки електрики отримуємо з 1 кг водню?

Продуктивність системи паливних елементів залежить від кількості електроенергії, яку можна виробити з одного кілограма водню. У повсякденному застосуванні:

Один кілограм водню може забезпечити пробіг типового автомобіля на паливних елементах приблизно 60-70 миль.

Один кілограм водню містить майже 33,6 кВт⋅год енергії.

Один кілограм водню може генерувати близько 15–20 кВт⋅год електроенергії, яку можна використовувати після врахування надійності паливних елементів (зазвичай 40–60%).

Для порівняння, звичайне американське домогосподарство використовує майже тридцять кВт⋅год електроенергії на день, що означає, що за умови успішного перетворення 2 кг водню можуть забезпечити живлення будинку протягом дня.

Ефективність перетворення енергії:

Транспортні засоби, що працюють на водневих паливних елементах, зазвичай мають ефективність «від джерела до колеса» від 25 до 35%, тоді як електромобілі з акумуляторними батареями зазвичай мають продуктивність 70–90%. Основними причинами цієї різниці є втрати енергії під час виробництва водню, декомпресії, транспортування та перетворення паливних елементів.