Izvor: afdc.energy.gov
Vodik (H2) je alternativno gorivo koje se može proizvesti iz različitih domaćih izvora. Iako je tržište vodika kao goriva za prijevoz tek u povojima, vlada i industrija rade na čistoj, ekonomičnoj i sigurnoj proizvodnji i distribuciji vodika za široku upotrebu u električnim vozilima s gorivnim ćelijama (FCEV). Lagani FCEV-ovi sada su dostupni u ograničenim količinama potrošačkom tržištu u lokalnim regijama u zemlji i diljem svijeta. Tržište se također razvija za autobuse, opremu za rukovanje materijalom (kao što su viličari), opremu za podršku na zemlji, kamione srednje i teške nosivosti, pomorska plovila i stacionarne primjene. Za više informacija pogledajte svojstva goriva i Centar resursa za analizu vodika.
Vodika ima u izobilju u našem okolišu. Pohranjuje se u vodi (H2O), ugljikovodicima (kao što je metan, CH4) i drugim organskim tvarima. Jedan od izazova korištenja vodika kao goriva je njegova učinkovita ekstrakcija iz ovih spojeva.
Trenutačno, parni reforming—kombiniranje visokotemperaturne pare s prirodnim plinom za ekstrakciju vodika—zaslužuje većinu vodika proizvedenog u Sjedinjenim Državama. Vodik se također može proizvesti iz vode elektrolizom. To je energetski intenzivnije, ali se može učiniti korištenjem obnovljive energije, poput vjetra ili sunca, i izbjegavanjem štetnih emisija povezanih s drugim vrstama proizvodnje energije.
Gotovo sav vodik proizveden u Sjedinjenim Državama svake godine koristi se za rafiniranje nafte, obradu metala, proizvodnju gnojiva i preradu hrane.
Iako proizvodnja vodika može generirati emisije koje utječu na kvalitetu zraka, ovisno o izvoru, FCEV koji radi na vodik ispušta samo vodenu paru i topli zrak kao ispušne plinove i smatra se vozilom s nultom emisijom. Glavni istraživački i razvojni napori usmjereni su na to da ova vozila i njihovu infrastrukturu učine praktičnim za široku upotrebu. To je dovelo do lansiranja lakih serijskih vozila maloprodajnim potrošačima, kao i početne implementacije autobusa i kamiona srednje nosivosti i kamiona u Kaliforniji te dostupnosti voznog parka u sjeveroistočnim državama.
Saznajte više o vodiku i gorivim ćelijama u Uredu za tehnologiju vodika i gorivih ćelija.
Vodik kao alternativno gorivo
Vodik se smatra alternativnim gorivom prema Zakonu o energetskoj politici iz 1992. Interes za vodik kao alternativno gorivo za prijevoz proizlazi iz njegove sposobnosti da pokreće gorivne ćelije u vozilima s nultom emisijom, njegovog potencijala za domaću proizvodnju i brzog vremena punjenja gorivnih ćelija i visoku učinkovitost. Zapravo, gorivna ćelija u kombinaciji s električnim motorom dva je do tri puta učinkovitija od motora s unutarnjim izgaranjem koji radi na benzin. Vodik također može poslužiti kao gorivo za motore s unutarnjim izgaranjem. Međutim, za razliku od FCEV-ova, oni proizvode emisije iz ispušne cijevi i manje su učinkoviti. Saznajte više o gorivnim ćelijama.
Energija u 2,2 funte (1 kilogram) plinovitog vodika otprilike je ista kao energija u 1 galonu (6,2 funte, 2,8 kilograma) benzina. Budući da vodik ima nisku volumetrijsku gustoću energije, pohranjuje se u vozilu kao komprimirani plin kako bi se postigao domet vožnje konvencionalnih vozila. Većina trenutačnih aplikacija koristi visokotlačne spremnike koji mogu pohraniti vodik pri 5,000 ili 10,000 funti po kvadratnom inču (psi). Na primjer, FCEV-ovi koje proizvode proizvođači automobila i koji su dostupni u prodajnim salonima imaju spremnike od 10,000 psi. Maloprodajne točionice, koje su uglavnom smještene na benzinskim postajama, mogu napuniti te spremnike za oko 5 minuta. Električni autobusi na gorive ćelije trenutno koriste spremnike od 5,000 psi za čije je punjenje potrebno 10-15 minuta. U razvoju su i drugi načini pohranjivanja vodika, uključujući kemijsko vezanje vodika s materijalom kao što je metalni hidrid ili materijali koji apsorbiraju niske temperature. Saznajte više o skladištenju vodika.
Podaci s maloprodajnih postaja za gorivo vodikom, koje je prikupio i analizirao Nacionalni laboratorij za obnovljivu energiju, pokazuju da je prosječno vrijeme potrošeno na gorivo za FCEV manje od 4 minute.
Kalifornija je vodeća država u izgradnji stanica za gorivo vodikom za FCEV. Od sredine-2021, 47 maloprodajnih vodikovih postaja bilo je otvoreno za javnost u Kaliforniji, kao i jedna na Havajima, a još 55 bilo je u različitim fazama izgradnje ili planiranja u Kaliforniji. Ove postaje opslužuju više od 8 000 FCEV-ova. Kalifornija nastavlja financirati izgradnju vodikove infrastrukture kroz svoj Program čistog prijevoza. Kalifornijska komisija za energiju ovlaštena je izdvojiti do 20 milijuna dolara godišnje do 2023. i ulaže u početnih 100 javnih postaja za podršku i poticanje ovih vozila s nultom emisijom. Osim toga, planirano je 14 maloprodajnih postaja u sjeveroistočnim državama, a neke od njih već opslužuju flotne kupce.
Proizvođači vozila nude FCEV samo potrošačima koji žive u regijama gdje postoje vodikove postaje. Nemaloprodajne postaje u Kaliforniji i diljem zemlje također nastavljaju opsluživati FCEV vozne parkove, uključujući autobuse. Više distribucijskih centara koristi vodik za pogon vozila za rukovanje materijalom u svom normalnom radu. Osim toga, dano je nekoliko najava u vezi s proizvodnjom teških vozila, kao što su kamioni za linijski prijevoz, koji će zahtijevati crpke za gorivo s puno većim kapacitetom od postojećih crpki za laku opskrbu. Pronađite postaje za gorivo vodikom diljem Sjedinjenih Država.