Водородная тяга

Как водородный привод силовой агрегат в просторечии известен тем, что водород используется в качестве топлива или источника энергии .

В основном можно выделить следующие понятия:

Энергоноситель водород

Топливо и выхлопные газы

Водород, используемый в качестве топлива, не является первичной энергией , но должен производиться из первичной энергии так же, как и электричество . Для его производства является энергия требуется. Частично он снова высвобождается во время химической реакции в водородном двигателе внутреннего сгорания или в топливном элементе . Из-за своей низкой плотности газообразный водород содержит больше энергии на единицу веса по массе, чем любое другое химическое топливо. Однако плотность энергии очень мала по объему. По этой причине водород в качестве топлива должен быть либо сильно сжатым (примерно до 700 бар), либо сжиженным (-253 ° C). Оба связаны с дополнительным использованием энергии. Кроме того, технология LOHC может связывать водород с использованием отдельных процессов, что делает два ранее упомянутых процесса излишними. Однако для связывания также требуется энергия.

В выхлопных газах из топливного элемента состоят из чистого водяного пара .

Когда водород сжигается вместе с воздухом (в газовой турбине), выхлопные газы также содержат оксиды азота , которые образуются из азота в воздухе при высоких температурах в камере сгорания . При большом избытке воздуха (λ≫1) образуется меньше оксидов азота, но КПД также падает. В поршневых двигателях следы CO и CH продолжают попадать в выхлопные газы. Они поступают из смазочного масла между стенкой цилиндра и поршнем, а также из системы вентиляции картера .

Производство водорода

Основные процессы получения водорода:

  1. Термохимическая конверсия из углеродистых источников энергии (обычно ископаемое топливо ) при температурах 300-1000  ° С . Самый старый процесс этого типа - паровой риформинг, рыночная доля которого превышает 90%. Этот процесс использовался для производства городского газа ( синтез-газа ) из угля и водяного пара , который содержал около 60% водорода. Посредством дальнейших этапов процесса почти вся энергия источника энергии может быть связана с водородом. Недостатком этого является вредный для климата газ CO 2 . Существуют также технологии производства водорода из биомассы без ущерба для климата . Первая коммерческая установка Blue Tower в Хертене не была завершена из-за неплатежеспособности Solar Millennium AG .
  2. Водород является побочным продуктом ряда химических процессов (например, хлорщелочного электролиза ). Количества значительны, но в основном используются повторно. Водорода, производимого в качестве побочного продукта в одном только регионе Кельна, будет достаточно для эксплуатации 40 000 автомобилей в долгосрочной перспективе (по состоянию на 2010 г.).
  3. Водород является производится сравнительно редко путем электролиза из воды . Сейчас здесь достигнут КПД 70–80% (см. Также электролиз технической воды) . В настоящее время существуют проекты, в которых электролизер питается напрямую от ветряных турбин. Ветровые турбины теперь отключаются от сети в ветреные дни с низким спросом на электроэнергию; вместо этого они могут затем использоваться для электролиза для получения водорода. В дополнение к необходимому количеству энергии, обеспечение необходимой водой также проблематично: « Чтобы обеспечить все самолеты, заправляющиеся топливом в аэропорту Франкфурта, водородом от электролиза воды, потребуется энергия от 25 крупных электростанций. В то же время потребление воды во Франкфурте увеличится вдвое. "
  4. Попытки получить водород в водородном биореакторе из водорослей с помощью варианта фотосинтеза все еще находятся на стадии исследований.

Хранение водорода

Резервуар Linde для жидкого водорода, Музей Autovision , Альтлусхайм

В настоящее время считается, что технические проблемы, связанные с хранением водорода, решены. Такие процессы, как хранение под давлением и жидкий водород и хранение в гидридах металлов, находятся в коммерческом использовании. Существуют также другие процессы, такие как хранение в нанотрубках или в виде химического соединения ( N- этилкарбазол ), которые все еще находятся в стадии разработки или фундаментальных исследований.

Заправочная станция водородом

Создание инфраструктуры снабжения является предпосылкой для широкого использования водородных приводов. Для поддержания общенациональной сети в Германии требуется около 1000 водородных заправочных станций.

В мире насчитывалось около 274 водородных заправочных станций (по состоянию на май 2017 г.). В Германии их было около 30, из которых только 7 были публичными. В сотрудничестве с Linde AG группа Daimler построит еще 20 водородных заправочных станций, чтобы на начальном этапе обеспечить непрерывное соединение по осям север-юг и восток-запад. → См. Также: Водородная магистраль

В феврале 2020 года в Германии было 87 водородных заправочных станций; По данным Федерального министерства транспорта, к 2021 году их число должно вырасти до 130. В феврале 2020 года в Европе было 177 готовых водородных заправочных станций.

Водородная заправочная станция стоит от 1 до 1,5 миллионов евро.

заявление

Ракетные двигатели

Ракетная силовая установка на водородно-кислородной смеси

Смеси водорода и кислорода используются в качестве ракетного топлива , например Б. для главных двигателей на Space Shuttle или Delta IV Heavy .

Морская силовая установка

Надводные суда

Пассажирское судно на 100 пассажиров, курсировавшее на Гамбургском Альстере с 2007 по 2013 год , получало электроэнергию (около 100 кВт) от топливных элементов. Стоимость топливных элементов составила 3 ​​миллиона евро, весь корабль - 5 миллионов евро. Он был разработан в рамках проекта Zemships . Отключение произошло за счет закрытия Н 2 автозаправочной станции из - за неэффективности.

Норвежская Viking Lady используется в качестве океанского корабля с водородным двигателем . Это судно снабжения буровых платформ , которое в 2009 году помимо дизель-электрического привода было оборудовано топливным элементом. Как и обычный привод, он работает на СПГ (сжиженном природном газе).

Подводные лодки

Класс 212 Подводная лодка с водородной силовой установкой.

В подводной лодке Тип 212 и более новых лодках используются двигатели топливных элементов класса « Дельфин» . Девять модулей топливных элементов с полимерно-электролитной мембраной с водяным охлаждением имеют общую мощность 306 кВт. Они снабжаются кислородом из резервуаров высокого давления и водородом из резервуаров для хранения металлогидридов. Полученная вода используется как техническая вода. Охлаждающая вода, поступающая из топливных элементов, нагревает резервуар с гидридом металла, чтобы удалить водород.

DeepC (на английском языке: глубокое море) представляет собой водородный, беспилотный подводный аппарат. Введен в эксплуатацию в 2004 году. Проект завершен.

Авиационные двигатели

Приводы автомобилей

В настоящее время водород по-прежнему производится из ископаемого топлива и поэтому не имеет экологических преимуществ по сравнению с прямым сжиганием ископаемого топлива. В рамках глобальной трансформации к устойчивым энергетическим системам с использованием возобновляемых источников энергии , так называемого энергетического перехода , планируется производить водород либо непосредственно путем искусственного фотосинтеза, либо косвенно путем электролиза из возобновляемых источников энергии, в частности энергии ветра , солнечной энергии и гидроэнергии . Затем этот водород можно без выбросов использовать в водородных приводах.

Водородные приводы будут конкурировать с другими видами привода, в будущем в основном с электромобилями в моторизованном индивидуальном транспорте . Однако необходимо учитывать, что автомобили, работающие на регенеративно генерируемом водороде, с одной стороны, более эффективны и чище, чем автомобили, работающие на ископаемом топливе, но, с другой стороны, электромобили значительно более эффективны, чем автомобили на водороде. Таким образом, с точки зрения энергоэффективности электромобили с батарейным питанием более разумны, чем водородные автомобили, поскольку они требуют значительно меньше электроэнергии, чем объездной путь через водород. Однако водород необходим для применений, в которых транспортные средства с батарейным питанием не могут быть разумно использованы, например, в тяжелых грузовых перевозках, воздушном сообщении или судоходстве. Поскольку как производство водорода, так и обратное преобразование в электричество в топливных элементах водородного транспортного средства связаны с большими потерями, водородным транспортным средствам требуется примерно в 2,2 раза больше электроэнергии, чем электромобилям с батарейным питанием на такое же расстояние.

Двигатель внутреннего сгорания

12-цилиндровый водорода сгорания двигателя в на Водород BMW 7

Mazda арендовала водородный RX-8 с марта 2006 года, что сделало его первым автопроизводителем, предложившим автомобиль с водородным двигателем внутреннего сгорания.

BMW - второй производитель, запустивший в серийное производство водородный двигатель внутреннего сгорания для легковых автомобилей. Двигатель может работать как на водороде, так и на бензине. На автосалоне 2006 года в Лос-Анджелесе BMW представила 760-часовую модель Hydrogen 7 , которая будет доступна с ноября 2007 года . Он основан на 760i BMW 7 серии и может быть арендован у BMW (продажа не планируется). Обычный 12-цилиндровый двигатель внутреннего сгорания 7-й серии был модифицирован для сжигания водорода и бензина. Хранение происходит в виде жидкого водорода. Однако для сжижения водорода (-253 ° C) требуется много энергии. Кроме того, часть водорода улетучивается из-за неизбежных потерь изоляции во время хранения, если не обеспечивается постоянное потребление. Например, у BMW Hydrogen 7 дегазация начинается после 17 часов простоя; через 9 дней содержимое наполовину полного бака испаряется.

Два автобуса с водородными двигателями внутреннего сгорания постоянно использовались в Берлине на чемпионате мира по футболу 2006 года . Они проложили там 8 500 километров назад, и в течение 2006 года в Берлине-Шпандау были включены регулярные рейсы . В 2009 году производитель объявил MAN, что отказывается от проекта из-за увеличения количества дефектов.

В конце 2009 года Австрийский водородный центр в Австрии представил концептуальный автомобиль (Mercedes W211) с двигателем внутреннего сгорания под названием HyCar1, который может работать в мультивалентном режиме с бензином, водородом, природным газом или газовыми смесями.

В конце 2009 года компания BMW объявила, что дальнейшее развитие водородных двигателей внутреннего сгорания прекращается. Полевые испытания роскошных лимузинов, работающих на водороде, не будут продолжены. «В настоящее время не будет нового парка водородных испытателей», - заявил член совета по развитию BMW в декабре 2009 года. В 2010 году BMW представила 1-ю серию с приводом на топливных элементах.

В 2021 году стартап-компания Keyou объявила, что предложит водородный двигатель внутреннего сгорания на базе 7,8-литрового двигателя Deutz, в первую очередь для городских автобусов. С экологической точки зрения проблематичными являются только значения NOx, но они исчезнут при специальной очистке выхлопных газов.

HCNG (или H2CNG) представляет собой смесь сжатого природного газа (CNG) и водорода . Содержание водорода составляет до 50 процентов по объему. В принципе, это топливо можно сжигать в любом двигателе, работающем на природном газе, и снижает стоимость конструктивных изменений обычных двигателей внутреннего сгорания.

Транспортные средства на топливных элементах

Автомобили на топливных элементах

Производители автомобилей уже интенсивно работали над автомобилями на топливных элементах еще в 1995 году. Daimler-Benz уже представлял Necar II (новый электромобиль), исследовательский автомобиль, и хвалил его как «безусловно самый экологически чистый автомобиль в мире». Напротив, производство водорода в качестве исходной цепочки для заправки топливом ( ну- to-tank ) во Включение (рассмотрение от скважины к колесу ), если его экологический баланс резко ухудшается , его даже называют «одним из самых неблагоприятных для климата автомобилей из всех». Более поздняя оценка жизненного цикла, проведенная в 2015 году, показывает рамочные условия, при которых автомобили на топливных элементах становятся экологически конкурентоспособными по сравнению с электромобилями с батарейным питанием и обычными автомобилями с бензиновыми или дизельными двигателями.

Швейцарская компания ESORO представила в 2008 году концептуальный автомобиль под названием «HyCar».

Мерседес-Бенц F-Cell
Мерседес-Бенц GLC F-Cell
Hyundai Nexo

Производители автомобилей Toyota, Nissan и Honda заявили, что они значительно сократили производственные затраты на автомобили с водородным двигателем. Предполагается, что с 2015 года начнется серийное производство в Японии, а в крупных городах Японии будет создано множество водородных заправочных станций.

В 2013 году компания Hyundai в Корее была первым производителем, начавшим серийное производство автомобиля на топливных элементах Hyundai ix35 FCEV небольшими сериями; Основной целевой рынок - Европа. С 2015 года автомобиль входит в официальную программу продаж Hyundai в Германии под названием ix35 fuel cell.

В 2015 году Toyota выводит на международный рынок серийный автомобиль на топливных элементах под названием Mirai.

Daimler хотел начать массовое производство водородных автомобилей в 2014 году. Чтобы продемонстрировать пригодность для повседневного использования водородного привода, Daimler отправился в кругосветное путешествие на нескольких автомобилях Mercedes-Benz B-класса на топливных элементах . В 2010 году на лизинговой основе было передано клиентам 200 автомобилей данного типа. В конце 2012 года стало известно, что серийное производство доступных по цене автомобилей БСЗ на Daimler будет отложено на несколько лет.

В апреле 2011 года Opel объявила, что с 2015 года будет производить первые серийные модели с приводами топливных элементов, а также будет развивать комплексную инфраструктуру для водородных заправочных станций параллельно с выходом на рынок. В связи с поэтапным отказом от ядерной энергии будет рассмотрено использование избыточной энергии ветряных и солнечных электростанций для экологически чистого производства водорода . Планируется первый пилотный проект с ветроэнергетическим генератором Enertrag . В конце 2012 года стало известно, что разработка топливных элементов на Opel прекращена.

В ноябре 2014 года Toyota объявила о серийном производстве автомобиля на топливных элементах ( Mirai ), который доступен в Японии с декабря. Этот автомобиль также продается в Германии с 2015 года.

Опытный образец Mercedes-Benz GLC F-Cell был представлен на выставке IAA 2017 . Автомобиль доступен в лизинг в серийном исполнении с 2018 года.

На выставке CES в январе 2018 года Hyundai представила Nexo, преемника топливного элемента ix35.

Валлийская компания Riversimple разработала автомобиль на топливных элементах (модель Rasa ), серийное производство которого начнется с 2021 года.

Автобусы на топливных элементах

Автобусы на топливных элементах вырабатывают электроэнергию, используя топливный элемент, который приводит в действие электродвигатели. В основном они имеют аккумуляторную батарею в качестве промежуточного накопителя и для рекуперации рекуперированной энергии торможения , что делает их частью серийных гибридных автобусов .

Mercedes-Benz O 530 Citaro BZ с приводом на топливных элементах в Брно , Чехия
EvoBus от Daimler

Небольшая серия городских автобусов с водородным двигателем была построена дочерней компанией Daimler EvoBus и сделана доступной для всемирных испытаний в крупных городах . Поскольку это городские автобусы, проблема отсутствия сети АЗС устранена . В городе только бензоколонка на это депо из автобуса оператора необходимо. В 2004 годе водородные автобусы были протестированы в рамках совместного проекта DaimlerChrysler, Shell и исландское Министерство окружающей среды в Рейкьявике . Более новые модели производятся как гибридные автобусы Mercedes-Benz FuelCell .

Автобусы на топливных элементах в Гамбурге

В Гамбурге три городских автобуса с топливными элементами и электродвигателями Daimler-Benz проходили практические испытания с 2004 года, а еще шесть - с апреля 2006 года. Проект Hamburger Hochbahn AG и Vattenfall Europe назывался HH2 . Однако общая эффективность (от скважины к колесу ) транспортных средств, работающих на водороде от экологически чистой электроэнергии, является спорной, поскольку для производства и хранения водорода требуется огромное количество электроэнергии. Энергопотребление водородных автобусов соответствовало расходу дизельного топлива в 100 литров на 100 километров. Это второе усовершенствованное поколение использовалось до 2010 года. Третья, значительно улучшенная версия использовалась с 2011 по конец 2018 года. Это были серийные гибридные автобусы, топливный элемент которых работал с КПД до 60%, а электричество хранилось в литий-ионных батареях . Это сделало возможным чисто электрическое вождение и восстановление сил. Каждый из двух моторов ступицы колеса имел постоянную мощность 60 кВт и мог обеспечить до 240 кВт в течение короткого времени. Потребление водорода можно было снизить до 50%, в результате чего повысился общий КПД. Четыре автобуса эксплуатируются на территории индустриального парка Франкфурт-Хёхст с 2019 года.

Автобусы на топливных элементах в NRW

Для компании Regionalverkehr Köln (RVK) с 2011 по 2016 годы использовались два сочлененных автобуса Phileas на топливных элементах голландской дочерней компании VDL Advanced Public Transport Systems (ATPS).

Бельгийский производитель автобусов Van Hool ввел водородные автобусы в эксплуатацию на РВК (весна 2014 г .: 2 трехосных вагона, с осени 2019 г .: 35 двухосных вагонов) и WSW Wuppertaler Stadtwerke (с 2019 г.). К середине 2020 года 37 автобусов будут эксплуатироваться в районе Кельна и 10 в Вуппертале. В начале 2020 года последовал заказ на 25 водородных автобусов Solaris Urbino 12 .

Автобусы на топливных элементах в районе Рейн-Майн

Во Франкфурте, Висбадене и Майнце водородные автобусы пока не смогли использовать, потому что польский производитель Autosan не может их доставить. В январе 2020 года совместный заказ на 11 машин был отменен. Их следует использовать с лета 2019 года. Цистерна в Висбадене за 2,3 миллиона евро стоит практически неиспользованной. Франкфурт теперь хочет заказать 22 автобуса у другого производителя. Автобус на топливных элементах курсирует между Дармштадтом и Грос-Умштадтом с мая 2019 года в рамках регулярных рейсов автобусного оператора Winzenhöler.

Улыбка города Урсус

На выставке Hannover Messe 2017 была представлена ​​новая модель электробуса с топливными элементами от польского производителя Ursus . Городской автобус Ursus City Smile имеет запас хода 450 км благодаря расширителю запаса хода и может быть полностью заправлен примерно за восемь минут. Автобус имеет длину 12 м, вмещает 76 пассажиров, развивает скорость до 85 км / ч и, по заявлению производителя, расход водорода составляет около 7 кг H 2 на 100 км. Электрические ступичные приводы ZAwheel от Ziehl-Abegg достигают КПД 90% и максимальной мощности 364 кВт. Топливный элемент с максимальной мощностью 60 кВт был поставлен голландской компанией HyMove. Батарея пришла от немецкого производителя BMZ .

Тойота Сора

Автобус на топливных элементах Sora от японского производителя Toyota был представлен на Токийском автосалоне в 2017 году . В 2018 году автобус получил разрешение на использование в Японии. Toyota хочет запустить 200 автомобилей в столичном районе Токио к 2020 году - по случаю Олимпийских игр. Та же технология используется в автомобиле Toyota Mirai , но с двумя электродвигателями.

Рельсовые транспортные средства на топливных элементах

Двухколесные автомобили на топливных элементах

Велосипеды и скутеры, работающие на топливных элементах, находятся в стадии разработки. Будучи первым в истории двухколесным транспортным средством на топливных элементах, скутер Suzuki Burgman Fuel Cell Scooter получил одобрение ЕС для использования на дорогах в 2011 году. Теперь скутер проходит испытания в Англии на предмет пригодности для повседневного использования. Сердце автомобиля - топливный элемент с воздушным охлаждением и встроенный в раму водородный бак.

экономика

Эта статья или раздел нуждаются в доработке. Подробности должны быть указаны на странице обсуждения . Пожалуйста, помогите улучшить его , а затем удалите этот флаг.

Напротив, в 2011 году двигатели, работающие на ископаемом топливе, были дешевле, чем автомобили, работающие на водороде. Водород из возобновляемых источников энергии используется потребителем только в том случае, если он стал экономичным на переходный период с помощью государственных мер ( продвижение возобновляемых источников энергии / налогообложение ископаемых источников энергии).

Рентабельность водородных автомобилей зависит от нескольких факторов (см. Таблицу). Помимо стоимости водородных транспортных средств по сравнению с обычными двигателями, относительная цена ископаемых первичных энергоносителей по сравнению с водородом является важным фактором экономической эффективности.

В исследовании DENA , которая была проведена по поручению Федерального министерства по транспорту в 2009 году, цены от $ 85 / баррель и $ 130 / баррель упоминаются как точка безубыточности для прибыльности топливных элементов транспортных средств , при условии , что цены на автомобиль на топливных элементах находятся в диапазоне автомобилей с дизельным двигателем. По оценке известных производителей автомобилей , это должно быть достигнуто примерно в 2014 году. Однако начало серийного производства автомобилей на топливных элементах также неоднократно откладывается ведущими автопроизводителями.

Факторы, повышающие рентабельность водорода Факторы, снижающие рентабельность использования водорода
Дефицит ресурсов ископаемых источников энергии приводит к росту цен. Это уменьшает или компенсирует разницу в цене по сравнению с ценой на водород. Новые технологии изначально требуют больших вложений, например Б. для расширения инфраструктуры.
В 2011 году потенциал повышения эффективности водородных технологий еще не исчерпан. С технологиями производства и хранения водорода, но особенно с технологией топливных элементов, следует ожидать снижения затрат и повышения эффективности. Потенциал повышения эффективности традиционных ископаемых технологий еще не был исчерпан в 2011 году. Повышения эффективности следует ожидать, прежде всего, при дальнейшем развитии двигателей внутреннего сгорания и гибридных приводов .
Задача федерального правительства Германии по защите климата (сокращение выбросов CO 2 на 80% к 2050 году) требует больших инвестиций, чтобы избежать вредных для климата выбросов, что снижает энергоэффективность и увеличивает затраты. Это увеличивает рентабельность климатически нейтрального водорода.

По той же причине федеральное правительство Германии продвигает возобновляемые источники энергии, чтобы быстрее поднять их до уровня экономической жизнеспособности.

Последующие экологические и социальные затраты на использование ископаемого топлива трудно определить количественно и обычно не относятся к экономической эффективности в экономическом анализе, что, очевидно, снижает экономическую эффективность климатически нейтрального водорода по сравнению с ископаемым топливом.

пример

Автомобиль на топливных элементах Автомобиль с бензиновым двигателем
Чтобы проехать 100 км на автомобиле Mercedes B-класса на топливных элементах с расходом 0,97 кг / 100 км и ценой 8,099 евро / кг (при использовании традиционных источников энергии из ископаемых источников энергии), нужно заплатить 7,86 евро .

Тойота Мирай потребляться в реальной эксплуатации около 1 кг / 100 км / кг по цене 9,50 евро (по состоянию на 2016 г.) и , следовательно , стоит до 100 км около 9 , 50 евро .

Чтобы проехать 100 км на автомобиле Mercedes-Benz B-класса с бензиновым двигателем с расходом 7 л / 100 км и ценой на бензин 1,579 евро ( E10 ), вы платите 11,05 евро .

Toyota Prius IV, сопоставимая с Toyota Mirai, стоит 7,90 евро при высоком расходе топлива 5 л / 100 км и цене 1,579 евро / литр на 100 км .

Это означает, что автомобиль на топливных элементах более экономичен с точки зрения расхода топлива, чем автомобиль с бензиновым двигателем. Это относится к ценам на топливо, которые клиент должен платить на заправочной станции. Следует отметить, что минеральное масло и водород облагаются налогом по-разному. Водород не облагается налогом на энергию .

Одной из проблем, связанных с экономией привода топливных элементов, является стоимость каталитического нейтрализатора. Если для каталитического нейтрализатора требуется 60 г платины, стоимость одной платины составляет почти 2400 евро (для сравнения: для каталитического нейтрализатора в автомобиле с бензиновым двигателем требуется всего около 20 г платины). Топливные элементы, в которых используется меньше платины, находятся в стадии разработки.

Риск аварии с водородными автомобилями

→ См. Также: Указания по технике безопасности

Автомобили, работающие на водороде, не более опасны, чем автомобили, работающие на бензине или газе. Из-за своей низкой плотности водород является очень летучим газом. На открытом воздухе он очень быстро испаряется. В закрытых помещениях необходимо обеспечить достаточную вентиляцию, так как они воспламеняются в широком диапазоне от 4 до 75% по объему (бензин: 0,6-8% по объему). Смеси кислорода и водорода с долей водорода менее 10,5% по объему тяжелее воздуха и опускаются на землю. Сегрегация не происходит немедленно, так что воспламеняемость сохраняется до тех пор, пока предел в 4 объемных процента не упадет ниже. При обращении с водородом правила техники безопасности и системы вентиляции должны учитывать это поведение.

Бензин - это жидкость, которая медленно испаряется. Воспламеняющиеся пары бензина тяжелее воздуха и дольше остаются на земле, а время, необходимое для его воспламенения, больше.

Если водород выделяется в закрытых помещениях, существует повышенный риск взрыва, например Б. в гаражах или туннелях. Здесь должна быть предусмотрена усиленная вентиляция и, возможно, дополнительные меры безопасности.

Предел детонации водорода составляет 18% и более. Бензин взрывается гораздо раньше, а именно при концентрации 1,1%. Чтобы взрыв или возгорание вообще произошло, в обоих случаях сначала необходимо воспламенить образовавшуюся топливно-воздушную смесь. В случае с водородом для этого требуется меньше энергии на 0,02 мДж, чем с бензином (бензин: 0,24 мДж), но на практике это не имеет значения, поскольку энергии электрической искры достаточно для образования воспламенения паров бензина.

Бензин имеет значительно более низкую температуру воспламенения (220–280 ° C), чем водород (585 ° C), поэтому он может легче воспламеняться на горячих поверхностях, таких как выпускной коллектор или каталитический нейтрализатор.

При воспламенении водород горит с большей скоростью, чем бензин. Пламя движется круто вверх с небольшим диаметром, если течь находится в верхней части резервуара.

Пламя водорода имеет меньше теплового излучения, чем пламя бензина. Следовательно, рядом с водородным пламенем меньше горячего воздуха, чем рядом с пламенем бензина - преимущество в том, что соседние объекты, такие как B. Автокресла не воспламеняются. Также снижается риск получения ожогов для людей, находящихся в непосредственной близости от пламени. Однако водородное пламя почти не видно. Поэтому есть риск случайно попасть в нее.

Используемые сегодня напорные баки (в отличие от бензобаков) без повреждений выдерживают даже серьезные аварии. Водородные автомобили с напорными баками можно легко припарковать на многоэтажных автостоянках и подземных гаражах. Нет никаких юридических положений, ограничивающих это. Напротив, автомобили с жидким водородом нельзя парковать в закрытых помещениях, так как выделение газа может вызвать скопление взрывоопасного газа.

Пример поведения водорода был продемонстрирован в нескольких авариях с танкерами, загруженными жидким водородом. Именно здесь произошел взрыв или возгорание водорода: не было или было мало раненых, и до сих пор никто не погиб.

Основная проблема с хранением водорода - утечки. Резервуары с водородом и трубы должны быть из-за противоположного z. B. Природный газ или пропан / бутан с меньшим молекулярным диаметром герметизируются намного лучше. Некоторые материалы непригодны, потому что они проницаемы для водорода. Утечки не только приводят к большим транспортным потерям, но и создают угрозу безопасности, когда накапливается газ и образуется водородно-воздушная смесь. Вот почему водородные резервуары и трубопроводы сделаны из специальных пластиков, которые в значительной степени предотвращают диффузию . Такие системы должны быть одобрены TÜV. Преимущество состоит в том, что водород уходит вверх из-за своей низкой плотности и, в отличие от паров бензина, пропана или бутана, не собирается в углублениях.

Смотри тоже

литература

  • Свен Гайтманн: Hydrogen Cars - Что будет двигать нами в будущем . Hydrogeit Verlag, Креммен, май 2006 г. ISBN 3-937863-07-9

веб ссылки

Индивидуальные доказательства

  1. ↑ Голубая башня: 150 м3 H2 в час ( памятная записка от 1 февраля 2017 г. в Интернет-архиве )
  2. ↑ Blauer Turm - Land требует назад миллионы , WAZ, 4 мая 2012 г., по состоянию на 14 августа 2012 г.
  3. ↑ Открыты новые водородные заправочные станции (по состоянию на 12 мая 2010 г.)
  4. ↑ Водородная гибридная электростанция Пренцлау (по состоянию на 18 января 2011 г.)
  5. ↑ Гибридная силовая установка (PDF; 1,4 МБ)
  6. ^ Прощай, водород , heise.de, 24 мая 2007 г., по состоянию на 11 сентября 2013 г.
  7. ↑ Водород из сине-зеленых водорослей (по состоянию на 16 декабря 2010 г.)
  8. ↑ Daimler и Linde хотят построить водородные заправочные станции Handelsblatt с 1 июня 2011 г.
  9. ↑ В этом году открывается 100-я водородная заправка . In: auto motor und sport , 20 февраля 2020 г., дата обращения 14 июня 2020 г.
  10. ↑ Daimler строил автомобили с топливными элементами ( Memento от 4 июня 2011 г. в Интернет-архиве ), Südwest Presse, по состоянию на 3 июня 2011 г.
  11. ↑ См. Марк З. Якобсон и др., Энергетический план для всех секторов штата Вашингтон со 100% ветром, водой и солнечным светом (WWS) . В: Возобновляемая энергия 86, (2016), 75-88, стр. 76, DOI: 10.1016 / j.renene.2015.08.003 .
  12. ↑ Маркус Ф. Фельгенгауэр и др.: Оценка сопутствующих преимуществ транспортных средств на батареях и топливных элементах в сообществе в Калифорнии . В кн . : Энергия . Лента 114 , 2016, с. 360-368 , DOI : 10.1016 / j.energy.2016.08.014 .
  13. ↑ Mazda сдает в аренду водород RX-8 (PDF; 187 kB)
  14. ↑ Mazda RX-8 Hydrogen RE: Будущее у вас под рукой , Spiegel, 28 августа 2006 г.
  15. ↑ Он ездит на водороде - BMW ставит на дорогу 7-ю серию в качестве первого автомобиля серии H2 ( воспоминание от 2 января 2007 г. в Интернет-архиве )
  16. ↑ a b На пути к серии Hydro 7 , heise online, 22 ноября 2006 г., вставлено 8 февраля 2012 г.
  17. ↑ Первые водородные автобусы от MAN для Берлина , MAN Truck & Bus, июнь 2006 г., добавлено 15 февраля 2012 г.
  18. ↑ Испытание водородных автобусов провалилось , Der Tagesspiegel, 8 марта 2009 г., вставлено 15 февраля 2012 г.
  19. ↑ HYCAR 1 - водород автомобиль в Австрии ( Memento от 4 марта 2016 года в Internet Archive ) (PDF, 141 кБ)
  20. ↑ Конец водородной тяги (по состоянию на 7 декабря 2009 г.)
  21. ↑ Автомобиль на топливных элементах BMW Group на единой основе (по состоянию на 27 марта 2010 г.)
  22. ↑ безэмиссионная альтернатива; Водородная горелка возвращается? , n-tv.de; 17 февраля 2021 г.
  23. ↑ Das tamed Knallgas , Zeit online, 17 мая 1996 г., по состоянию на 25 июня 2013 г.
  24. ↑ Водород не решает энергетические проблемы , теория и практика № 1, 15-й год, апрель 2006 г., PDF, по состоянию на 29 сентября 2014 г.
  25. ↑ Один из самых неблагоприятных для климата автомобилей , heise.de, 7 июля 2014 г., по состоянию на 29 сентября 2014 г.
  26. ↑ DA Notter et al.: Оценка жизненного цикла приложений PEM FC: электрическая мобильность и μ-CHP. Энергетика и экология , 2015 doi: 10.1039 / C5EE01082A
  27. ↑ HyCar - водородный автомобиль в Швейцарии (PDF; 861 kB)
  28. ↑ Массовый рынок для топливных элементов начинается в Японии в 2015 году ( сувенира в оригинале от 6 января 2013 года в архив веб - archive.today ) Информация: архив ссылка автоматически вставляется и еще не проверен. Проверьте исходную ссылку и ссылку на архив в соответствии с инструкциями, а затем удалите это уведомление. (По состоянию на 14 января 2011 г.) @ 1@ 2Шаблон: Webachiv / IABot / www.japanmarkt.de
  29. ↑ [1]  ( страница больше не доступна , поиск в веб-архивах )  Информация: ссылка была автоматически помечена как дефектная. Пожалуйста, проверьте ссылку в соответствии с инструкциями, а затем удалите это уведомление.@ 1@ 2Шаблон: Dead Link / www.spiegel.de  
  30. ↑ ix35 Fuel Cell ( Памятка от 12 ноября 2014 г. в Интернет-архиве )
  31. ↑ Будущее стоит 80 000 евро: Так ездит серийный автомобиль Toyota с топливными элементами , Focus.de
  32. ↑ Daimler и Linde хотят построить водородные заправочные станции (по состоянию на 1 июня 2011 г.)
  33. ↑ Mercedes B-Class F-Cell в мировом турне (по состоянию на 31 января 2011 г.)
  34. ↑ Mercedes, вероятно, не может соблюдать график топливных элементов , FAZ, 21 декабря 2012 г., по состоянию на 25 июня 2013 г.
  35. ↑ Opel делает ставку на электропривод без аккумулятора (по состоянию на 12 апреля 2011 г.)
  36. ↑ Конец разработки топливных элементов в Opel , Motor-Talk, 15 октября 2012 г.
  37. ↑ [2]
  38. ↑ IAA 2017: Мировая премьера опытной модели GLC F-CELL # IAA2017 # MBIAA17 - блог Mercedes-Benz Passion / Mercedes-Benz, smart, Maybach, AMG . В: Блог Mercedes-Benz Passion / Mercedes-Benz, smart, Maybach, AMG . 12 сентября 2017 г. ( mercedes-benz-passion.com [по состоянию на 9 марта 2018 г.]).
  39. ↑ Тест-драйв на полуавтономном внедорожнике на топливных элементах . 27 февраля 2018 г. ( auto-motor-und-sport.de [по состоянию на 9 марта 2018 г.]).
  40. ↑ Новый старт автомобилестроения (по состоянию на 25 марта 2019 г.)
  41. ^ Водородные автобусы как электростанции пожирателей , Hamburger Abendblatt, 10 февраля 2006, вставленных 7 февраля 2012
  42. ↑ Парк из 6 водородных автобусов, hy Solutions 2006, добавлено 15 февраля 2012 г.
  43. ^ Мобильность будущего - первый рейс ( сувенир от 26 марта 2014 года в Internet Archive ), Гамбургский Hochbahn, 13 февраля 2012
  44. ↑ spiegel.de 13 февраля 2019 г .: Гамбург снова отменяет водородные автобусы
  45. ↑ Технические данные для Sauberbus ( памятного от 10 ноября 2012 года в интернете - архиве ), Гамбургский Hochbahn, вставленное 15 февраля 2012
  46. ↑ Почему автобус на топливных элементах - это не водородный автобус, сообщение в блоге Rycon от 23 августа 2011 г., вставлено 15 февраля 2012 г.
  47. ↑ Масштабные испытания в Гамбурге - новый автобус на топливных элементах от Mercedes использует на 50% меньше водорода ( памятная записка от 13 декабря 2010 г. в Интернет-архиве ), ATZ онлайн, 19 ноября 2009 г., добавлено 15 февраля 2012 г.
  48. ↑ Дитер Ханке, Кирстен Кремер: Пункт назначения с нулевым уровнем выбросов · Портрет Regionalverkehr Köln GmbH . В: Omnibusspiegel , выпуск 20-12, Бонн 2020, стр. 10-19
  49. ↑ Stadtwerke Wuppertal и RVK Köln закупают водородные автобусы Solaris. В: Журнал «Городской транспорт». 13 марта 2020 г., по состоянию на 19 июня 2021 г. (немецкий).
  50. ↑ Городской автобус со ступичным двигателем ZAwheel проезжает 450 км электрически на eMove 360 ​​°, 27 апреля 2017 г., добавлено 4 июля 2017 г.
  51. ↑ Toyota начинает продавать автобус Sora H2 в Японии. In: electrive.net, 28 марта 2018 г., по состоянию на 6 апреля 2018 г.
  52. ↑ Suzuki Burgmann Fuell-Cell-Scooter получил одобрение ЕС , Motor-Talk, от 29 марта 2011 г.
  53. ↑ Откуда берется водород, стр. 43 (по состоянию на август 2009 г. Источник: Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena))
  54. ↑ Daimler начнет производство крупногабаритных автомобилей на топливных элементах в 2014 году , Heise, 3 июня 2011 г.
  55. ↑ Плохие перспективы для автомобиля на топливных элементах , Die Welt, 12 января 2014 г.
  56. ↑ Mercedes-Benz строит серийное производство топливных элементов (по состоянию на 21 марта 2011 г. Источник: Elektrofahrzeug-Institut GmbH) ( памятная записка от 12 сентября 2013 г. в Интернет-архиве )
  57. ↑ a b Сравнение стоимости топлива (по состоянию на май 2011 г. Источник: Auto & Umwelt Autoportal)
  58. ↑ Снизить затраты на 80 процентов (по состоянию на 28 апреля 2010 г.)
  59. ↑ Drive for the cell ( Памятка от 26 августа 2010 г. в Интернет-архиве ) (Статус: 21 июня 2010 г.)
  60. ↑ Не дороже дизельного гибрида (по состоянию на 24 января 2011 г.)
  61. ↑ a b c d e f Медиа-форум German Hydrogen Day, Аксель Степкен: Водород - безопасен, как бензин (PDF; 704 kB).
  62. ↑ Доктор. Генри Портц, специалисты по пожарной безопасности определяют загадочную причину пожара , ZDF Adventure Knowledge от 11 июля 2007 г., добавлено 9 февраля 2012 г.
  63. ↑ Эффектные испытания показывают: водород в автомобиле не должен быть опаснее бензина. В: Wissenschaft.de. 3 февраля 2003, доступ к 8 сентября 2019 .
  64. ↑ Аспекты безопасности при использовании водорода ( Memento от 6 марта 2012 г. в Интернет-архиве )
  65. ↑ Видео: краш-тест Университета Майами
  66. ↑ Авария автоцистерны показывает относительную безопасность водорода по состоянию на 17 сентября 2004 г.
  67. ↑ Автоцистерна взорвалась на A4  ( страница больше не доступна , поиск в веб-архивах )  Информация: ссылка была автоматически помечена как дефектная. Пожалуйста, проверьте ссылку в соответствии с инструкциями, а затем удалите это уведомление. По состоянию на 2 декабря 2009 г.@ 1@ 2Шаблон: Toter Link / www.ruhrnachrichten.de  
  68. ↑ Требования к пластмассам для резервуаров с водородом высокого давления  ( страница больше не доступна , поиск в веб-архивах )  Информация: ссылка была автоматически помечена как дефектная. Пожалуйста, проверьте ссылку в соответствии с инструкциями, а затем удалите это уведомление. По состоянию на 30 июня 2002 г.@ 1@ 2Шаблон: Toter Link / www.h2bz-hessen.de  
  69. ↑ Высокопроизводительный водородный бак получил сертификат TÜV ( памятная записка от 26 июня 2012 г. в Интернет-архиве ) Статус: 30 июня 2002 г.