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重型氢气:燃料电池列车和卡车将在2020年代助力

在2010年代,以电动汽车为动力的电动汽车在埃隆·马斯克(Elon Musk)的特斯拉(Tesla)的引领下成为主流,随着这一趋势的发展,未来十年将有迹象表明氢在运输中具有商业可行性,特别是对于火车和长途运输等重型车辆而言。半成品需要比数吨电池组更灵活的动力总成。

美国的第一个零排放“ hydrail”项目将在加利福尼亚南部,圣贝纳迪诺县交通运输局计划在2024年开始运营瑞士供应商Stadler提供的FLIRT H2列车。根据SBCTA的说法,第一列火车将在圣贝纳迪诺和雷德兰兹之间的9英里通勤铁路线上行驶,两辆车和一个装有燃料电池和氢罐的屋顶动力装置,合同价值2350万美元,再购买四列火车。

法国工业集团阿尔斯通(Alstom)已经在通勤铁路线上运行了氢动力的Coradia iLint火车,德国的火车更像法国斯塔德勒(Stadler)一样飞往法国和英国,它希望在北美,特别是在区域客运线路上替代柴油车型。中国见证了首辆燃料电池电车于2015年投入运营,政府支持的官员也越来越多地推广氢气。

这是随着新兴卡车制造商尼古拉汽车(Nikola Motor)筹集资金并建立合作伙伴关系以开始从2021年开始提供燃料电池半燃料电池而发生的,现代正推进一项数十亿美元的计划,将氢能汽车,卡车和轮船商业化,而丰田则建立了一支燃料车队在庞大的洛杉矶港运营的电池卡车。

电动汽车之所以可行,是因为“随着生产规模的扩大,电池成本下降了,燃料电池和可再生氢也有可能下降,”加州大学戴维斯分校的交通研究员,美国国家航空资源委员会成员丹·斯珀林说。制定了美国最严格的废气污染法规。

“零排放车辆的压力和需求的增加可能是氢燃料电池革命的动力。美国会领导还是跟随?”

电动汽车(包括电池和氢动力)的激增以及清洁能源市场的增长与当前的美国联邦政策形成鲜明对比。在唐纳德·特朗普总统(Donald Trump)的领导下,由于政府倡导家庭钻探,采矿和压裂,燃料经济法规放宽了,空气和水污染的环境准则也放宽了。然而,由于全球广泛关注由碳排放推动的气候变化的成本和危险,数十亿美元继续用于建立消费者和商业市场,以提供更清洁,更可持续的替代品。

电动火车很常见,但传统上需要昂贵的悬链电力线或电气化轨道才能运行。相比之下,在车辆上产生电能的燃料电池系统可使火车在现有轨道上行驶,而无需额外投资。阿尔斯通估计,美国90%的铁路网没有电气化,这意味着其下一代车辆具有巨大的潜力。这使得加利福尼亚州成为了自然的早期市场,加利福尼亚州致力于减少有害的柴油废气和碳排放。

氢能技术已经存在数十年了,用于过去的NASA航天器中,但是昂贵的材料(包括有助于发电的燃料电池膜中的贵金属和碳纤维燃料箱)以及长期的耐久性问题限制了其在运输中的吸引力。而且,天然气制氢的工业生产以及副产物碳的排放削弱了其作为绿色燃料的吸引力。但是在过去的十年中,积极的研发已经在成本上减少了,合成替代品替代了燃料电池中的铂等金属,而在极端高温和低温下的耐久性和性能仍在不断提高。同时,

根据行业研究员Wood MacKenzie的估计,从2000年到2019年底,全球仅安装了252兆瓦的绿色氢发电。这势必会急剧改变。它在最近的一份报告中表示:“到2025年,将在全球范围内再部署3,205 MW专门用于生产绿色氢气的电解槽,增加量为1,272%。”

在南加州获得廉价太阳能是尼古拉氢卡车计划的关键。这家位于凤凰城的初创公司与Nel合作,打算从啤酒制造商Anheuser-Busch开始,建立并运营一个与高速公路相邻的加氢站的网络,这些加氢站也接近其最初的客户。在企业家特雷弗·米尔顿(Trevor Milton)的带领下,尼古拉计划明年制造25辆卡车,到2021年制造400辆卡车。如果一切顺利,到2022年,该公司将在每个加油站每天利用可再生电力生产8吨绿色氢,足以容纳250辆卡车。运行。

据美国能源部研究人员称,尽管近期的项目(如雷德兰兹通勤线和使用阿尔斯通模型的欧洲区域客运列车)是可行的,但氢还没有准备好进入更重的货运铁路这一更大的市场。

能源部最近的一份报告说:“用于长途运输的货运机车在技术上最具挑战性,但具有最高的社会价值,因为用氢燃料置换柴油体积将显着增加规模经济并降低燃料成本,” 和桑迪亚国家实验室准备的联邦铁路管理局。

“推动技术向前发展的未来关键发展包括:更高效率的燃料电池系统,更低的预计成本和模块化优势,使用先进材料的更高耐用性的膜电极组件,更严格的系统控制和优化的运行条件,以及将氢气输送至机车以具有竞争力的成本。”

来源 | forbes     时间 | 2020-01-06
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