Изданията на Българска Транспортна Преса

Уважаеми читатели, моля подновете абонамента си.

- - -

Искате да четете изданията на мобилен телефон или таблет?
Свалете приложението BULGARIAN TRANSPORT PRESS от Google Play или App Store!

ЛОГИСТИКА

КАМИОНИ

СТРОИТЕЛНА ТЕХНИКА

Камиони

Логистика

Строителна техника

Views
4 years ago

КАМИОНИ 1 / 2020

  • Text
  • Volvo
  • Volkswagen
  • Scania
  • Omniplus
  • Renault
  • Trucks
  • Iveco
  • Nikola
Четете в броя: * Електрическият влекач Nikola TRE влиза в кожата на новия IVECO S-Way. * Renault Trucks обяви пускането на обновени версии на камионите си. * MAN ProfiDrive e програма за обучение по сигурно, икономично и ефективно шофиране. * 228 нови автобуса от категория М3 са регистрирани в България през 2019 г. * 8041 нови лекотоварни автомобила са регистрирани в България през 2019 г. * и още...

58 ТЕХНОЛОГИИ

58 ТЕХНОЛОГИИ » ГОРИВНИ КЛЕТКИ, ВОДОРОД И ЕЛЕКТРОМОБИЛНОСТ FUSO Vision F-Cell – прототипът, с който Daimler Trucks & Buses тества приложимостта на горивни клетки за търговски прилогжения и поне част от топлината, отделяна при работата на ГК – в този случай КПД достига до 90 на сто, останалото са неизбежните загуби. Другото ключово предимство на използването на водород в горивни клетки е, че в този случай за разлика от конвенционалното горене липсват азотни оксиди, въглеводороди, въглероден оксид, фини частици и др., крайните продукти са въглероден двуокис и вода/пара – при високотемпературните горивни клетки, които работят с природен газ. При ГК, използващи водород като гориво, единствените продукти на реакцията са електрическа енергия и вода. Горивната клетка е на близо 2 века Горивна клетка (ГК) е „нещото“, което директно преобразува химическа енергия в електрическа, т.е. тя е електрохимичен източник на ток. Преди повече от 180 години Уилям Гроув разработва нов вид електрическа клетка. Неговата „Газова галванична батерия“ трябва да произвежда електрическа енергия от сливането на водород и кислород. „Бащата на горивната клетка“, сър Гроув, осъществява идеята си през 1842 година. С електрод от платина, потопен в азотна киселина, и цинков електрод в цинков сулфат клетката генерира ток със сила около 12 А и напрежение приблизително 1,8 В. Почти век горивните клетки са обект на тестове само в лабораторни условия. През втората третина на ХХ век Франсис Т. Бейкън след близо 3 десетилетия търсене на проста и икономична система създава и през 1959 година демонстрира своя версия на ГК с мощност 5 кВт. Тя работи при високо налягане и температура, консумира чист водород и кислород и като катализатор използва никел, а не скъпи благородни метали. Почти по същото време в САЩ Хари Карл Ириг монтира модифицирана „клетка на Бейкън“ с мощност 15 кВт на земеделски трактор Allis- Chalmers. През 60-те години General Electric инвестира в протонно-мембранна горивна клетка, а NASA използва горивни клетки в своите космически програми. Споменахме протонно-мембранната ГК, значи е време да кажем, че съществуват различни типове клетки: )) Алкални горивни клетки (Alkaline fuel cell, AFC) – с висока ефективност, но скъпи, използвани първоначално в космически програми; )) Горивни клетки със стопен карбонат (Molten carbonate fuel cells, MCFC) – висока ефективност, устойчиви на замърсяване, могат да работят с въглеводородни горива, работят при високи температури; )) Директни метанолови горивни клетки (DMFC) – работят с течен метанол, ползват се за относително леки приложения – предимно в лаптопи и мобилни телефони, но и за транспорт; )) Протонно-мембранни горивни клетки (Proton exchange membrane fuel cells, PEMFC) – поради бързото си начално стартиране и висока специфична мощност се използват за превозни средства, но са с платинени електроди, което влияе на цената им; )) Твърдооксидни горивни клетки (Solid oxide fuel cell, SOFC) – работят при много високи температури, без катализатор и с добра ефективност, но реагират бавно и затова се използват за стационарни приложения; )) Фосфорно-кисели горивни клетки (Phosphoric acid fuel cell, PAFC) – горивните клетки от първо поколение. Някои горивни клетки могат да работят директно с въглеводородни горива. Поради характеристиките си ГК с протонна мембрана (PEMFC или PEM), които работят с пречистен водород, са предпочитаният тип за задвижване на превозни средства, затова ще се спрем основно на тях. Как работи горивната клетка РЕМ Всички ползваме множество достижения на техниката, но за повечето от тях нямаме и идея как точно работят. По-подготвените и любознателните могат да намерят в интернет или в посериозни източници изчерпателни описания за ГК, а тук привеждам най-лаконичното, което успях да стъкмя. В горивната клетка тип PEM енергията, получена от химичната реакция при контролирано комбиниране на пречистен водород (гориво) и кислород (окислител), се преобразува в електроенергия. Клетката се състои от електроди (катод и анод), разделени от протонна мембрана (PEM). Тази много специфична мембрана пропуска само протоните от водорода, които се натрупват на единия електрод. 2H 2 > 4H+ + 4e- При постоянно подаване на водород и кислород между катода и анода се създава разлика в потенциалите. За да изравнят този потенциал електроните, останали при другия електрод, минават през затворената външна верига – протича електрически ток. Химичната реакция се активира от катализатор – платина. Протоните от водорода, които мембраната е пропуснала, се съединяват с кислорода и електроните, преминали през външната верига, като резултатът е вода: 4H+ + 4e– + O 2 > 2H 2 0 Работният процес при всички типове ГК е екзотермичен – отделя се и топлина. Важно: Горивната клетка има постоянна мощ- февруари 2020

ТЕХНОЛОГИИ » ГОРИВНИ КЛЕТКИ, ВОДОРОД И ЕЛЕКТРОМОБИЛНОСТ 59 ност. PEM създава напрежение до 1,1 Волта. За постигане на по-високо напрежение трябва да се свържат група клетки последователно (серийно) в „пакет“. Предимства и недостатъци на ГК Предимства: )) Висока ефективност; )) Чиста технология, без въглерод, когато се използва водород (H 2 ) и кислород (O 2 ); )) Може да се използват възобновяеми горива; )) Не е необходимо презареждане; )) Работи непрекъснато при подаване на гориво; )) Добре допълва възобновяемите енергийни източници, като компенсира недостига или свръхпроизводството на електроенергия; )) Много ниско ниво на поддръжка; )) Няма подвижни части; Без шум; Горивото може да се произвежда от вода и от много други източници; Технологията е подходяща за разпределено производство (генериране), защото елиминира загубите от дистрибуция; Някои типове ГК (напр. твърдооксидните/ SOFC), които работят при високи температури и използват директно природен газ, са подходящи за индустриални приложения или на ниво жилища. В този случай освен електроенергията, добивана от ГК (така се оползотворява до около 60% от енергията на газа), се използва и част от отделяната топлина (посредством когенерация*). Резултатът: използва се до 90 на сто от първичната енергия. Недостатъци: )) Високотехнологични системи, а в някои от тях като PEM се използват и скъпи материали (платина): )) Нуждаят се от гориво; )) Все още съществуват съмнения относно тяхната надеждност. Недостатък на ГК от гледна точка на използваемост в превозни средства е невъзможността да се претоварват по мощност. Това налага да се прибавя и батерия (обикновено литиево-йонна или никел-металхидридна), за да компенсира недостига на мощност при различните високи кратковременни натоварвания (напр. при изпреварване). Водородът * Оползотворяване на част от топлината, която неминуемо се отделя при работа на всеки тип ГК, напр. прегрятата пара, получена при работа, задвижва посредством минитурбина генератор, произвеждащ допълнително количество електрическа енергия. Той е най-лекият елемент от периодичната таблица: плътността му като газ е 0,0899 кг на нормален кубичен метър (кг/м3). Един литър водород в газообразно състояние при налягане 300 бара съхранява енергия 0,75 кВтч. За сравнение – 1 л бензин съдържа 8,7 кВтч. Много по-висока е енергийната плътност на течния водород – 1 л течен водород носи 226 кВтч. Водородът, който при стайна температура е газ, се втечнява при температура от -253°С. Металните хидриди съхраняват водород в структурата си и позволяват енергийна плътност достигаща 1,5 кВтч/л. Водородът не е първичен източник на енергия. Добиването му е възможно при изразходване на енергия, например чрез електролиза (водата се разлага на водород и кислород), или посредством реформинг на въглеводородни смеси. Чистият вариант от екологична гледна точка е електролиза, основана на използване на възобновяема енергия – вариант, който поне засега е няколко пъти по-скъп от реформинга. H 2 – хранилище на енергия Стратегическо предимство на водорода е, че може да се използва двупосочно: и за производство на енергия, и за нейното съхранение, като от електричество и вода се получава водород. По този начин той може да служи като междинен склад, буфер за съхраняване на енергия от възобновяемите източници в трансформиран вид. Това му качество дава възможност да се съхранява произведеният излишък от електроенергия до момента, когато трябва да се ползва. Транспортни средства с горивни клетки Развитието в осъществяването на комерсиални продукти върви на фази. Първата от тях са леките автомобили. Най-напред в тази посока са Toyota и Hyundai, както и Honda, с напълно готови модели, които са на пазара. Техните горивни клетки и системи за съхранение на водород отговарят на най-високите изисквания за безопасност. Втората фаза са автобуси на водород. Те са пазарен продукт с достатъчно високо ниво на надеждност, каквото имат конвенционалните. Животът на техните горивни клетки – износващият се елемент на системата, е около 20 000, дори 25 000 часа. Засега основен проблем е тяхната цена: „водороден“ автобус е двойно по-скъп от дизелов. Събраният опит от експлоатацията на водородни автобуси в няколко европейски града ВЕЦ в Гьосген, Швейцария, която произвежда чиста електроенергия за добива на водород чрез електролиза февруари 2020