Comprensió de les estacions de reabasteciment d'hidrogen: una guia completa

El combustible d'hidrogen s'ha convertit en un substitut acceptable a mesura que el món fa la transició cap a fonts d'energia més netes. Aquest article parla de les estacions de subministrament d'hidrogen, els reptes als quals s'enfronten i els seus possibles usos per al transport.

Què és una estació de reabasteïment d'hidrogen?

Les piles de combustible per a cotxes elèctrics poden rebre hidrogen des de llocs específics anomenats estacions de subministrament d'hidrogen (HRS). Tot i que estan fetes per tractar amb hidrogen, un gas que requereix precaucions de seguretat específiques i maquinària especial, aquestes estacions són estèticament similars a les gasolineres normals.

Un sistema de fabricació o subministrament d'hidrogen, uns tancs de refrigeració i emmagatzematge i uns dispensadors són les tres parts principals d'una estació de subministrament d'hidrogen. L'hidrogen es pot subministrar a la instal·lació mitjançant canonades o remolcs tubulars, o es pot produir in situ mitjançant la reforma de metà amb vapor o electròlisi per produir-lo.

Components clau d'una estació de subministrament d'hidrogen:

l Equipament per a la fabricació o el transport d'hidrogen a vaixells

unitats de compressió per augmentar la pressió dels dipòsits d'hidrogen que emmagatzemen hidrogen a una pressió extremadament alta

l Dispensadors amb broquets FCEV especials

funcions de seguretat com la detecció de fuites i l'aturada en cas d'emergència

Quin és el problema més gran amb el combustible d'hidrogen?

Equipament per a la fabricació o el transport d'hidrogen a recipients, unitats de compressió per augmentar la pressió dels dipòsits d'hidrogen que emmagatzemen hidrogen a una pressió extremadament alta.ddispensadors amb funcions de seguretat especials per a broquets FCEV com la detecció de fuites i l'aturada en cas d'emergència.El cost de producció i l'eficiència energètica són els principals problemes als quals s'enfronta el combustible d'hidrogen. Avui dia, la reforma del metà amb vapor, que utilitza gas natural i produeix emissions de carboni, s'utilitza per produir la major part de l'hidrogen. Tot i que "l'hidrogen verd" produït per electròlisi amb energia renovable és més net, el cost continua sent molt més elevat.

Aquests són reptes encara més importants: El transport i l'emmagatzematge: Com que l'hidrogen posseeix una petita quantitat d'energia per al seu volum, només es pot compactar o refredar a altes pressions atmosfèriques, cosa que provoca complexitat i costos.

Millora de les instal·lacions: costa molts recursos construir un gran nombre d'estacions de subministrament de combustible.

Pèrdua d'energia: A causa de les pèrdues d'energia durant la producció, la reducció i l'intercanvi, les piles de combustible fetes d'hidrogen tenen un rendiment "del pou a la roda" menor que els cotxes elèctrics equipats amb bateries.

Malgrat aquestes dificultats, el suport governamental i la recerca contínua estan impulsant desenvolupaments tecnològics que podrien augmentar la viabilitat econòmica de l'hidrogen.

És millor l'hidrogen com a combustible que l'electricitat?

L'elecció entre els cotxes elèctrics de bateria (BEV) i els cotxes alimentats per piles de combustible d'hidrogen és difícil perquè, en funció del problema d'ús, cada tipus de tecnologia ofereix avantatges específics.

Els cotxes elèctrics amb bateries són més útils per al transport i l'ús diari a les ciutats, mentre que els cotxes d'hidrogen funcionen bé per a aplicacions que requereixen llargues distàncies i un reabasteciment ràpid, com ara autobusos i camions.

Quantes estacions de subministrament d'hidrogen hi ha al món?

Més de 1.000 estacions de subministrament d'hidrogen estaven operatives a tot el món el 2026, i es preveu un gran creixement en els anys següents. Hi ha diverses àrees específiques on elestació de subministrament d'hidrogenéstraslladat:

Amb més de ficinc centenarsestacions, Àsia pren el control del mercat, principalment format pels països de Corea del Sud (més de 100 estacions) i Japó (més de 160 estacions). La Xinamercatestà creixent ràpidament perquè el govern té objectius ambiciosos.

Amb gairebé 100 estacions, Alemanya està per davant d'Europa, amb unes dues-centes estacions. La Unió Europea té previst augmentar-ne el nombre a milers el 2030.

Més de 80 estacions tenen punts de venda a Amèrica del Nord, principalment des de Califòrnia, amb algunes més al Canadà i a la regió nord-est dels Estats Units.

Amb projeccions que suggereixen que hi podria haver més de 5.000 estacions a tot el món el 2030, els estats de tot arreu han posat sobre la taula polítiques dissenyades per fomentar la construcció d'estacions d'hidrogen.

Per què l'hidrogen és millor que la gasolina?

En comparació amb els combustibles tradicionals derivats del petroli, el combustible d'hidrogen té molts avantatges diferents:

Contaminació atmosfèrica zero: les piles de combustible alimentades per hidrogen eviten les emissions nocives dels tubs d'escapament que alimenten la contaminació de l'aire i l'escalfament de les temperatures mitjançant la producció només de vapor d'aigua com a efecte secundari.

Demanda d'energia verda: Es pot crear un cicle d'energia neta generant hidrogen utilitzant fonts naturals com la llum solar i l'energia eòlica.

Seguretat energètica: la fabricació nacional d'hidrogen a partir de diverses fonts disminueix la dependència del petroli estranger.

Una major eficiència: en comparació amb els vehicles impulsats per motors que cremen gasolina, els vehicles de pila de combustible són aproximadament entre dues i tres vegades més eficients.

Funcionament silenciós: Com que els cotxes d'hidrogen funcionen de manera eficient, redueixen la contaminació acústica a les ciutats.

Els beneficis ecològics de l'hidrogen el converteixen en una opció atractiva per substituir el combustible en el canvi cap a un transport més net, però encara hi ha problemes de fabricació i transport.

Quant de temps es triga a construir una estació de subministrament d'hidrogen?

El calendari de construcció d'una estació de subministrament d'hidrogen depèn en gran mesura de diversos factors, com ara les dimensions de l'estació, el lloc d'operació, les normes de permisos i si l'hidrogen es subministra o es fabrica in situ.

Per a menys estacions amb components prefabricats i dissenys reduïts, els calendaris típics són de sis a dotze mesos.

Per a estacions més grans i complicades amb instal·lacions de fabricació in situ, es triga entre 12 i 24 mesos.

Els factors següents són factors importants que afecten el temps de construcció: l'elecció d'un lloc i la planificació

Autoritzacions i permisos necessaris

Trobar i proporcionar equipament

Construcció i muntatge

Configuració i avaluacions de seguretat

El desplegament de centrals d'hidrogen ara és més eficaç gràcies als nous avenços en els dissenys d'estacions modulars que han comprimit els terminis de disseny.

Quanta electricitat s'obté d'1 kg d'hidrogen?

El rendiment del sistema de pila de combustible depèn de la quantitat d'electricitat que es pot generar utilitzant un quilogram d'hidrogen. En aplicacions quotidianes:

Un quilogram d'hidrogen pot alimentar un vehicle típic amb piles de combustible durant uns 60-70 milles.

Un quilogram d'hidrogen té gairebé 33,6 kWh d'energia.

Un quilogram d'hidrogen podria generar uns 15-20 kWh d'electricitat que es podria utilitzar un cop es tingui en compte la fiabilitat de les piles de combustible (normalment del 40-60%).

Per posar això en context, una llar americana normal utilitza gairebé trenta kWh d'electricitat al dia, cosa que indica que, si es converteixen amb èxit, 2 kg d'hidrogen podrien fer funcionar una residència durant un dia.

Eficiència de conversió d'energia:

Els vehicles impulsats per piles de combustible d'hidrogen generalment tenen una efectivitat "del pou a la roda" d'entre el 25 i el 35%, mentre que els cotxes elèctrics de bateria solen tenir un rendiment del 70 al 90%. La pèrdua d'energia en la fabricació d'hidrogen, la descompressió, el transport i la conversió de les piles de combustible són les principals causes d'aquesta diferència.