Źródło: afdc.energy.gov
Wodór (H2) jest paliwem alternatywnym, które można wytwarzać z różnych zasobów krajowych. Chociaż rynek wodoru jako paliwa transportowego jest w powijakach, rząd i przemysł pracują nad czystą, ekonomiczną i bezpieczną produkcją i dystrybucją wodoru do powszechnego użytku w pojazdach elektrycznych napędzanych ogniwami paliwowymi (FCEV). Lekkie pojazdy FCEV są obecnie dostępne w ograniczonych ilościach na rynku konsumenckim w lokalnych regionach w kraju i na całym świecie. Rozwija się również rynek autobusów, sprzętu do transportu materiałów (takiego jak wózki widłowe), sprzętu obsługi naziemnej, średnich i ciężkich samochodów ciężarowych, statków morskich i zastosowań stacjonarnych. Aby uzyskać więcej informacji, zobacz właściwości paliwa i Centrum zasobów analizy wodoru.
Wodór występuje w naszym środowisku w dużych ilościach. Jest przechowywany w wodzie (H2O), węglowodorach (takich jak metan, CH4) i innych materiałach organicznych. Jednym z wyzwań związanych z wykorzystaniem wodoru jako paliwa jest jego efektywne wydobycie z tych związków.
Obecnie reforming parowy - łączenie pary o wysokiej temperaturze z gazem ziemnym w celu wydobycia wodoru - odpowiada za większość wodoru produkowanego w Stanach Zjednoczonych. Wodór można również wytwarzać z wody poprzez elektrolizę. Jest to bardziej energochłonne, ale można to zrobić przy użyciu energii odnawialnej, takiej jak wiatr lub słońce, i unikając szkodliwych emisji związanych z innymi rodzajami produkcji energii.
Prawie cały wodór produkowany każdego roku w Stanach Zjednoczonych jest wykorzystywany do rafinacji ropy naftowej, obróbki metali, produkcji nawozów i przetwarzania żywności.
Chociaż produkcja wodoru może generować emisje mające wpływ na jakość powietrza, w zależności od źródła, FCEV napędzany wodorem emituje tylko parę wodną i ciepłe powietrze jako spaliny i jest uważany za pojazd bezemisyjny. Główne wysiłki badawczo-rozwojowe mają na celu uczynienie tych pojazdów i ich infrastruktury praktycznymi do powszechnego użytku. Doprowadziło to do wprowadzenia lekkich pojazdów produkcyjnych do konsumentów detalicznych, a także do wstępnego wdrożenia autobusów i ciężarówek o średniej i dużej ładowności w Kalifornii oraz dostępności floty w północno-wschodnich stanach.
Dowiedz się więcej o wodorze i ogniwach paliwowych w Biurze Technologii Wodorowych i Ogniw Paliwowych.
Wodór jako paliwo alternatywne
Wodór jest paliwem alternatywnym zgodnie z ustawą o polityce energetycznej z 1992 r. Zainteresowanie wodorem jako alternatywnym paliwem transportowym wynika z jego możliwości zasilania ogniw paliwowych w pojazdach bezemisyjnych, możliwości produkcji krajowej oraz szybkiego czasu napełniania ogniwa paliwowego i wysoka wydajność. W rzeczywistości ogniwo paliwowe sprzężone z silnikiem elektrycznym jest dwa do trzech razy bardziej wydajne niż silnik spalinowy zasilany benzyną. Wodór może również służyć jako paliwo do silników spalinowych. Jednak w przeciwieństwie do pojazdów FCEV wytwarzają one emisje z rury wydechowej i są mniej wydajne. Dowiedz się więcej o ogniwach paliwowych.
Energia w 2,2 funta (1 kilogram) gazowego wodoru jest mniej więcej taka sama jak energia w 1 galonie (6,2 funta, 2,8 kilograma) benzyny. Ponieważ wodór ma niską objętościową gęstość energii, jest przechowywany w pojeździe jako sprężony gaz, aby osiągnąć zasięg konwencjonalnych pojazdów. Większość obecnych zastosowań wykorzystuje zbiorniki wysokociśnieniowe, które mogą przechowywać wodór pod ciśnieniem 5,{10}} lub 10,{12}} funtów na cal kwadratowy (psi). Na przykład FCEV produkowane przez producentów samochodów i dostępne u dealerów mają zbiorniki 10 000 psi. Dystrybutory detaliczne, które są najczęściej zlokalizowane na stacjach benzynowych, mogą napełnić te zbiorniki w około 5 minut. Elektryczne autobusy zasilane ogniwami paliwowymi wykorzystują obecnie zbiorniki o pojemności 5,{18}} psi, których napełnienie zajmuje 10–15 minut. Opracowywane są inne sposoby przechowywania wodoru, w tym chemiczne wiązanie wodoru z materiałem, takim jak wodorek metalu lub niskotemperaturowe materiały sorbentowe. Dowiedz się więcej o magazynowaniu wodoru.
Dane z detalicznych stacji tankowania wodoru, zebrane i przeanalizowane przez Narodowe Laboratorium Energii Odnawialnej, pokazują, że średni czas tankowania FCEV wynosi mniej niż 4 minuty.
Kalifornia jest liderem w budowie stacji tankowania wodoru dla pojazdów FCEV. W połowie{0}} w Kalifornii było otwartych dla publiczności 47 detalicznych stacji wodoru, a także jedna na Hawajach, a 55 kolejnych znajdowało się na różnych etapach budowy lub planowania w Kalifornii. Te stacje obsługują ponad 8,{4}} FCEV. Kalifornia nadal zapewnia fundusze na budowę infrastruktury wodorowej w ramach programu czystego transportu. Kalifornijska Komisja ds. Energii jest upoważniona do przeznaczenia do 2023 roku do 20 milionów dolarów rocznie i inwestuje w początkowe 100 stacji publicznych w celu wspierania i zachęcania do korzystania z pojazdów bezemisyjnych. Ponadto w północno-wschodnich stanach planowanych jest 14 stacji detalicznych, z których część obsługuje już klientów flotowych.
Producenci pojazdów oferują FCEV tylko konsumentom mieszkającym w regionach, w których istnieją stacje wodorowe. Stacje niedetaliczne w Kalifornii i na terenie całego kraju również nadal obsługują floty FCEV, w tym autobusy. Wiele centrów dystrybucyjnych wykorzystuje wodór do napędzania pojazdów przeładunkowych podczas ich normalnej pracy. Ponadto ogłoszono kilka zapowiedzi dotyczących produkcji ciężkich pojazdów, takich jak ciężarówki do transportu liniowego, które będą wymagały stacji paliw o znacznie większej pojemności niż istniejące stacje do przewozu lekkich pojazdów. Znajdź stacje tankowania wodoru w całych Stanach Zjednoczonych.