امیدهای زیادی به هیدروژن در حمل و نقل – هوشمند سوخت

از بسیاری جهات، امید زیادی به هیدروژن در صنعت حمل و نقل وجود دارد. ناوگان به دنبال یک پیشرانه دیزل مانند و بدون آلایندگی برای کامیون های سنگین هستند. و علی‌رغم برخی نگر،‌ها، خوش‌بینی گسترده‌ای وجود دارد که هیدروژن می‌تواند ناوگان را با آن قابلیت‌هایی که به ،وان سوخت مایع در موتورهای احتراق داخلی سوزانده می‌شود، فراهم کند.

در 24 ژوئیه، انجمن فناوری موتور یک وبینار برای تشریح یک مقاله سفید جدید برگزار کرد. روشن شدن: موتورهای احتراق داخلی و آینده انرژی پاک. هدف از مقاله سفید این است که جزئیات توسعه ICEهای هیدروژنی در حال حاضر را شرح دهد و نشان دهد که این فناوری در نهایت چه مزایایی می تواند برای عملیات ناوگان کامیون های سنگین به همراه داشته باشد.

آلن شفر، مدیر اجرایی ETF، این وبینار را با اشاره به اینکه موتورهای احتراق داخلی استاندارد و معمولاً تنها گزینه قدرت در صدها برنامه کاربردی در هر گوشه از جهان هستند، افتتاح کرد.

علاوه بر این، او خاطرنشان کرد، بزرگی اتکای جه، به ICE و چالش‌های خارق‌العاده انتقال به سیستم‌های انرژی مختلف به شدت حاکی از ادامه نقش این موتورها در چندین دهه آینده، حتی با ظهور سوخت‌ها و فناوری‌های جدید است.

شفر گفت: «اقتصاد جه، ما برای تمام نیازهای قدرت و تحرک خود تقریباً تنها به موتورهای احتراق داخلی متکی است.

«همه فناوری‌های کربن‌زدایی که در حال اجرا یا در نظر گرفتن هستند، با محدودیت‌ها و موانع مختلفی روبرو هستند. ICE ها به طور منحصر به فردی برای آینده قرار دارند و از اقتصاد مبتنی بر سوخت فسیلی امروزی استفاده می کنند و با اقتصاد پایدار فردا که متکی بر سوخت های تجدیدپذیر و کربن کاهش چشمگیر است، سازگار می شوند.

قدرت ماندگاری موتور احتراق داخلی

به گفته شفر، موتورهای احتراق داخلی به سه دلیل در دهه‌های آینده به رشد خود ادامه خواهند داد و بر ا،ر بخش‌های اقتصاد تسلط خواهند داشت:

• اتکای تقریباً انحصاری به ICE و زیرساخت های حمایتی آن در بخش های وسیعی از اقتصاد جه، که هیچ جایگزین من،ی برای آن وجود ندارد.





• بهبود مستمر در بهره وری و انتشار کمتر، و همچنین فرصت های قابل توجه برای استفاده از سوخت های کربن کمتر که آن را برای رقابت با جایگزین های نوظهور قرار می دهد.





• تأخیر و عدم قطعیت به دلیل حمایت مالی، زیرساخت ها، پذیرش بازار، و همچنین بسیاری از عوامل ذاتی در معرفی سوخت و سیستم های انرژی جدید.

شفر گفت: «ما به یک مجموعه انرژی و فناوری با تنوع فزاینده نیاز خواهیم داشت که موتورهای احتراق داخلی پیشرفته را با اتکای بیشتر به سوخت‌های مایع و گازی تجدیدپذیر کم کربن و هیدروژن در بر بگیرد.»

شفر گفت که انتظار می رود ICE ها نه تنها قدرت ماندگاری در بازار داشته باشند، بلکه برای یک دهه دیگر یا بیشتر رشد کنند. پیش بینی های مختلف بازار، نرخ رشد سالانه ،یبی را تا 9 درصد از سال 2023 تا 2030 پیش بینی می کند.

اگرچه استانداردهای آلایندگی آتی به طور فزاینده‌ای برای تسریع معرفی خودروهای بدون آلایندگی طراحی شده‌اند، اما همچنان پیش‌بینی می‌شود که فناوری ICE در سال 2032 یک سوم تا نیمی از ناوگان خودروهای جدید را تامین کند.

برای بزرگ‌ترین خودروهای تجاری، فناوری ICE به ،وان منبع انرژی 75 درصد از خودروهای جدید پیش‌بینی می‌شود. قدرت ماندگاری ICE پیشرفته در کاربردهای سنگین خارج از جاده در کشاورزی، ساخت‌وساز، دریایی، ریلی و تولید برق آشکارتر است.

فن آوری های تکمیلی پایداری

شفر گفت که مسیر آینده برای ICE ها به خوبی در حال انجام است. این فرآیند شامل ایجاد پیشرفت های گذشته برای برآوردن ا،امات جدید آلاینده ها و بهره وری سوخت – و افزایش قابل توجهی در استفاده از سوخت های تجدیدپذیر کم کربن مانند بنزین تجدید پذیر، گازوئیل تجدیدپذیر، گاز طبیعی تجدیدپذیر، بیودیزل، هیدروژن و همچنین الکترونیک می باشد. سوخت هایی که اکنون در حال توسعه هستند.

با توجه به کاغذ سفید، تجزیه و تحلیل چرخه عمر نشان می دهد که در نهایت، عامل کلیدی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای، سوخت است تا پیشرانه. به عبارت دیگر، منبع مشکل انتشار گازهای گلخانه ای سوخت های فسیلی است، نه موتور احتراق داخلی.

گروهی از اعضای پانل در مورد چالش‌ها و فرصت‌های مختلفی که دور شدن از سوخت‌های فسیلی برای ICE در کاربردهای کامیون‌های سنگین ایجاد می‌کند، صحبت ،د. آنها شامل:

• جیم نبرگال، مدیر اجرایی – استراتژی بازار EBU، کامینز





• ایوان تیت، رئیس مرکز فنی، FPT صنعتی





• لوئیز آرنولد، مدیر خط تولید، جانسون متی





• دیمیتری کنسون، معاون مهندسی، هوای پاک Tenneco

آمیا جوشی، معاون ClearFlame، در سخنان مقدماتی گفت: «همه OEM ها نوعی توسعه ICE هیدروژنی دارند که امروزه در حال انجام است.

«مقدار عظیمی از کار در حال انجام است. در نتیجه، فناوری موتور در چند سال گذشته بسیار پیشرفت کرده است. اما هنوز کارهای زیادی برای بهبود کارایی ICE هیدروژنی وجود دارد.

نبرگال در سخنان افتتاحیه خود گفت که کامینز به مدت سه سال بر روی فناوری هیدروژن ICE کار کرده است. وی افزود: “کامینز همچنین در حال سرمایه گذاری در سیستم های اقتصادی مورد نیاز برای تولید و ذخیره هیدروژن سبز تجدید پذیر است.”

از نظر کامینز، هیدروژن سوخت آینده هم برای ICE ها و هم برای کامیون های الکتریکی باتری سلول سوختی خواهد بود.

او توضیح داد: “ما اینها را به ،وان فناوری های مکمل می بینیم.” ICEهای هیدروژنی مکمل خودروهای پیل سوختی هستند زیرا هر دو رویکرد به ما امکان می دهند مقیاس و حجم مورد نیاز برای افزایش تقاضا را بسازیم. و وجود هر دو فناوری در بازی باعث ایجاد و ایجاد سریع‌تر زیرساخت سوخت هیدروژن می‌شود.»

دیزلی ترین گزینه موجود

مهمتر از همه، نبرگال گفت که ICEهای هیدروژنی یک پرواز خیالی نیستند.

او گفت: «ما قبلاً می د،م که چگونه موتورها را با هیدروژن به ،وان سوخت کار کنیم.

«و کاربران نهایی در مورد این فناوری هیجان‌زده هستند، زیرا می‌تواند شبیه‌ترین راه‌حل سوخت سبز رنگی را که در دسترس ما است، به آنها ارائه دهد. هم قدرت و هم گشتاور مورد نیاز برای جابجایی کالاهای سنگین را فراهم می کند. و یک ICE هیدروژنی می‌تواند در محیط حمل‌ونقل فعلی و برنامه‌های کاربردی که امروز داریم کار کند.»

لوئیز آرنولد گفت که جانسون متی سلول سوختی هیدروژنی را برای ناسا توسعه داد که انسان ها را روی ماه فرود آورد.

او گفت: “نکته بزرگ در مورد هیدروژن این است که می تواند تقریباً جایگزینی برای سوخت دیزل باشد.” و در درازمدت، می‌تواند یک توانمندساز بزرگ باشد که به ما امکان می‌دهد در نهایت به آینده‌ای با کربن کمتر در حمل‌ونقل بار برسیم.»

Dmitri Konson با Tenneco Clean Air اضافه کرد: کامیون های برقی با باتری گزینه ای عالی برای نیازهای کم تا متوسط ​​هستند که نیاز به برد فراتر از فناوری باتری ندارند. BEVها همچنین برای توقف و شارژ مجدد کامیون در طول روز به زمان نیاز دارند – اگرچه شارژ شبانه راه حل عالی برای این نیاز است.

Konson اضافه کرد و کامیون های پیل سوختی تقریباً از این درجه از عملکرد پیروی می کنند. کامیون های پیل سوختی برد بیشتری نسبت به BEV ها دارند و فرآیندها و زمان های لازم برای سوخت گیری آنها برای ناوگان بسیار کاربردی تر است.

کانسون خاطرنشان کرد: «اما، کاربردهای حمل و نقل با قدرت بالا/بالا برد نیاز به فناوری نیروی محرکه‌ای دارند که چگالی انرژی خوب، زمان‌های عملی سوخت‌گیری، و استحکام، دوام و مقاومت در برابر ناخالصی‌ها را داشته باشد که به آن اجازه می‌دهد در ساخت‌وساز و کشاورزی کار کند. و همچنین در بزرگراه و ما بر این باوریم که ICEهای هیدروژنی راه حلی برای کاربردهای سبز با توان بالا/برد بالا هستند.

هیدروژن سبز و پس درمان موتور

انواع مختلفی از هیدروژن موجود است. هیدروژن سبز که با انرژی های تجدیدپذیر تولید می شود، برای اه، بلندمدت پایداری مطلوب ترین است.

آرنولد گفت که بسته به اینکه سوخت هیدروژن از کجا می آید و چگونه تولید شده است، می تواند سطوح خلوص متفاوتی داشته باشد. اما یک موتور هیدروژنی می تواند هر یک از آنها را بدون هیچ مشکلی راه اندازی کند.

او افزود: “ناخالصی های هیدروژن به ،وان سوخت بسیار کم است.” «این بدان م،است که در انتهای انتشار همه چیز، انتشار گازهای گلخانه ای تا آنجایی که ما می تو،م اندازه گیری کنیم به صفر نزدیک است. اساساً آنچه از لوله اگزوز خارج می شود تمیزتر از آنچه به داخل موتور می رود است.

کنسون افزود: “میزان نیتروژن در هیدروژن بسیار کم است.” بنابراین هیچگونه انتشار NOx از موتور خارج نمی شود.

اما به گفته وی، سوزاندن هیدروژن به ،وان سوخت موتور، آب را به ،وان محصول جانبی فرآیند احتراق تولید می کند.

او گفت: «این آب برای ما از نظر سیستم‌های پس تصفیه چالش‌هایی ایجاد می‌کند. “اما با مدیریت حرارتی من، در موتور، ما مطمئن هستیم که می توان بر این مشکلات غلبه کرد.”

با این حال، در پایان روز، Konson گفت که ICEهای هیدروژنی در نهایت پیچیدگی و هزینه کمتری را در عملیات مدیریت ناوگان ایجاد خواهند کرد.

او گفت: «من فکر می‌کنم که هزینه‌ها نسبت به پایه عملیات دیزل امروز کاهش خواهد یافت. ما هنوز مسائل فنی پیچیده زیادی برای حل ، داریم. اما، در نهایت ما در دنیای طراحی موتور به اجماع خواهیم رسید که فرآیند احتراق چگونه خواهد بود و این موتورها از چه نوع هیدروژنی به ،وان سوخت استفاده خواهند کرد. همانطور که با تعداد کمتری از گزینه های فنی در بازی، پیچیدگی و هزینه کاهش می یابد.”

Tate با شرکت FTP Industrial گفت که هدف نهایی ایجاد ICEهای هیدروژنی است که دلار به دلار و ساعت به ساعت هستند، به اندازه موتورهای دیزل امروزی.

او افزود: «و اینها موتورهای کاملاً جدید خواهند بود. اگرچه بسیاری از اجزای یک موتور هیدروژنی مشابه یک موتور دیزلی هستند، اما هزینه بازسازی موتور دیزل برای سوزاندن هیدروژن بسیار بیشتر از ،ید یک موتور جدید است.

در برگه سفید ETF جزئیات بیشتری در مورد آینده فناوری ICE هیدروژن وجود دارد که می تو،د از اینجا دانلود کنید: https://enginetechfo،.org/internal-combustion-engine-primer.