24 Vetypolttoaineen edut ja haitat

Vettä ja sähköä tuotetaan vetykaasun ja hapen välisen kemiallisen vuorovaikutuksen sivutuotteina polttokennossa, joka käyttää vetypolttokennoja.

Vaikka monet uskoivat, että vetyvoima synnyttäisi a puhtaan energian vallankumous 1990-luvulla ja 2000-luvun alussa, uutta vetyenergian maailmaa ei koskaan toteutunut. Infrastruktuuri on merkittävä este useimmille uusille energialähteille.

Korkeat tuotantokustannukset, alituotanto ja tuotannon tehokkuus sekä haastavat varastointi- ja kuljetustarpeet ovat estäneet vetypolttokennoja ei ole laajalti käytetty kulutusautoissa.

Niille, joilla on varaa sen tukemiseen tarvittavaan infrastruktuuriin, vetypolttokenno on järkevämpi teollisissa sovelluksissa. Tässä artikkelissa käsitellään vetypolttokennojen käytön etuja ja haittoja materiaalinkäsittelylaitteiden tehostamiseksi.

Vetypolttoaineen edut ja haitat

S / o.	Vetypolttoaineen edut	Vetypolttoaineen haitat
1.	Käytön monipuolisuus Vetypolttokennot pystyvät toimittamaan energiaa erilaisiin kiinteisiin ja liikkuviin sovelluksiin tekniikan kehittyessä. Vetykäyttöiset ajoneuvot ovat vain yksi esimerkki; pienemmät tuotteet, kuten taloustavarat ja suuremmat lämmitysjärjestelmät, voisivat myös käyttää vetyä. Toisin kuin akkupohjaisessa tehossa, joka skaalaa tehoa lineaarisesti massan mukaan, energian varastointikapasiteetti (eli polttoainesäiliö) ja moottorin koko on erotettu toisistaan ​​ICE-voimaloissa, mikä tarjoaa merkittävää suunnitteluvapautta.	Vetyuutto Universumin runsain alkuaine, vety, on inertti kaasu, joka on uutettava hiilipohjaisesta fossiiliset polttoaineet tai otetaan talteen vedestä elektrolyysillä. Näiden kahden toimenpiteen suorittaminen vaatii huomattavan määrän energiaa. Sen lisäksi, että tämä energia on kallista, se voi olla suurempi kuin vedystä itsestään saatu energia. Lisäksi tämä louhinta edellyttää yleensä fossiilisten polttoaineiden käyttöä, mikä heikentää vedyn ympäristövaikutuksia CCS:n puuttuessa.
2.	Pitkät käyttöajat Vetypolttokennot tarjoavat suuremman käyttöaikatehokkuuden. Vetykäyttöinen ajoneuvo voi kulkea 300 mailia, mikä on sama matka kuin fossiilisia polttoaineita käyttävä ajoneuvo. Tämä on parempi kuin mitä sähköajoneuvot (EV) jo tarjoavat, ja niitä kehitetään yhä enemmän polttokennovoimayksiköillä "kantaman pidentäjinä". Lisäksi ulkolämpötilalla on vähän vaikutusta vetypolttokennoihin, eivätkä ne hajoa kylmässä ilmastossa. Hyöty vahvistuu, kun se yhdistetään nopeisiin latausaikoihin.	Investointi vaaditaan Vetypolttokennojen kehittäminen vaatii investointeja siihen pisteeseen, että ne ovat todella käytännöllinen energialähde. Teknologian kehittämiseksi ja kypsymiseksi on osoitettava myös poliittista tahtoa käyttää tarvittavaa aikaa ja resursseja kehittämiseen. Yksinkertaisesti sanottuna maailman vaikeus kaikkialla läsnä olevan ja kestävän vetyenergian kehittämisessä on keksiä, kuinka taloudellisesti voidaan luoda "kysyntä ja tarjonta" -ketju pala palalta.
3.	Parempi vahvuus ja energiatehokkuus verrattuna fossiilisiin polttoaineisiin Vetypolttokennoteknologia tarjoaa erittäin tiheän ja tehokkaan energialähteen. Kaikista yleisimmistä polttoaineista vedyn energiapitoisuus on suurin. Korkeapaineisen kaasumaisen ja nestemäisen vedyn tilavuusenergiatiheys on verrattavissa maakaasuun ja noin kolme kertaa LNG:n ja dieselin gravimetrinen energiatiheys (noin 120 MJ/kg).	Raaka-aineiden kustannukset Koska jalometalleja, kuten iridiumia ja platinaa, tarvitaan usein katalyytteinä joissakin vesielektrolysaattoreissa ja polttokennoissa, polttokennojen alkukustannukset voivat olla korkeat. Jotkut ihmiset ovat pidättäytyneet investoimasta vetypolttokennoteknologiaan sen kohtuuttomien kustannusten vuoksi. Jotta vetypolttokennoista tulisi käytännöllinen polttoaineen lähde kaikille, näitä kustannuksia on alennettava.
4.	Erittäin tehokas muihin energialähteisiin verrattuna Verrattuna moniin muihin energialähteisiin, mukaan lukien monet vihreitä energiavaihtoehtoja, vetypolttokennot ovat tehokkaampia. Tällä polttoainetehokkuudella voidaan tuottaa enemmän energiaa jokaista käytettyä polttoainekiloa kohden. Esimerkiksi sähköntuotannon hyötysuhde perinteisillä polttovoimalaitoksilla on 33–35 %, kun taas vetypolttokennoilla voidaan saavuttaa jopa 65 %. Vastaavasti autojen vetypolttokennot vähentävät polttoaineen käyttöä 50 % ja käyttävät 40–60 % polttoaineen sisältämästä energiasta.	Sääntelykysymykset Esteitä ympäröi myös kaupallisia käyttöönottomalleja määrittävän rakenteen juridiset asiat. Ilman tarkasti määriteltyjä sääntelypuitteita, jotka helpottavat kustannusten ja tuottojen perustan ymmärtämistä, kaupallisilla yrityksillä voi olla vaikeuksia tehdä taloudellista investointipäätöstä (FID).
5.	Kätevä raskaassa liikenteessä ja junissa Koska vetypropulsio on vielä suhteellisen uusi, raskaat kuljetukset ja rautatiet ovat kaksi alaa, joilla voi olla käytännöllistä käyttää sitä heti. Jos näissä ajoneuvoissa käytettäisiin polttomoottorin sijasta sähköakkuja, akkujen tulisi olla erittäin suuria, raskaita ja niiden lataaminen kestää hyvin kauan. Sitä vastoin vety edustaa kompaktimman propulsiojärjestelmän, nopean tankkauksen ja pitkän ajomatkan etuja. Se voidaan ladata kuorma-autojen eniten käyttämien moottoriteiden varrella ilman kapillaarijakeluverkoston rakentamista tai kaikilla suurimmilla rautatieasemilla.	Kokonaiskustannukset Tällä hetkellä vetypolttokennot ovat kalliimpia tehoyksikköä kohden kuin muut energialähteet, kuten esim aurinkopaneelit. Vaikka vety on tehokkaampaa, kun se on luotu, kustannukset ovat nyt este sen laajalle leviämiselle. Tämä voi muuttua tekniikan kehittyessä. Laaja käyttöönotto on tällä hetkellä epätodennäköistä, koska tämä kulu vaikuttaa tuleviin kuluihin, kuten vetykäyttöisten autojen kustannuksiin. Vetypolttokennojen hyödyntäminen on kalliimpaa kuin muiden energialähteiden käyttö vetypolttoaineen valmistusprosessin monimutkaisuuden vuoksi. Kalustopäälliköiden on varmistettava, että huomattavat työvoiman säästöt lyijyhappoon verrattuna kompensoivat infrastruktuurin ja vetypolttoaineen kustannukset päättäessään, mikä energialähde sisällytetään materiaalinkäsittelylaitteisiin.
6.	Käytetään avaruusalusten tehostamiseen Vetyenergian teho ja hyötysuhde tekevät siitä täydellisen polttoaineen avaruusaluksille.  Valtavan voimansa ansiosta avaruusalukset voidaan laukaista nopeasti tutkimustehtäviin. Se on myös turvallisin energialähde paljon energiaa vaativaan tehtävään. Itse asiassa vetyenergia on kolme kertaa tehokkaampaa kuin fossiilisista polttoaineista, kuten bensiinistä, saatu polttoaine. Ihannetapauksessa tämä tarkoittaa sitä, että käytetään vähemmän vetyä valtavan tehtävän suorittamiseen. Lisäksi se tarjoaa käyttövoimaa ajoneuvoille, veneille, autoille ja polttokennosovelluksille, jotka ovat paikallaan tai kannettavia. Se, että vedyn varastointi kryogeenisiin tai korkeapainesäiliöihin on käytännössä mahdotonta, on haittana vedyn käytölle autoissa.	Vetyvarastointi Vety vaatii kehittyneempää varastointia ja kuljetusta kuin fossiiliset polttoaineet. Tämä viittaa siihen, että vetypolttokennojen käyttäminen energianlähteenä voi aiheuttaa lisäkustannuksia. Vaikka vetyä voidaan säilyttää nestemäisessä muodossa kryogeenisissa lämpötiloissa tai kaasuna korkeapainesäiliöissä, se voidaan säilyttää vain kaasumuodossa käytettäväksi nostotrukkien polttokennoissa. Energiaa menetetään vedyn varastointiprosessin aikana molemmilla tavoilla. Noin 13 % vedyn kokonaisenergiasta on käytettävä sen puristamiseen; ja nesteyttää sen menettääkseen noin 40 % energiastaan. Metallit voivat syöpyä, jos vetykaasu onnistuu pakenemaan rajastaan. Tämän seurauksena nämä likaantuneet metallit voivat haurastua ja rikkoutua todennäköisemmin. Tällä hetkellä vetyvoimaa käyttävillä yrityksillä on kaksi vaihtoehtoa: jos ne tarvitsevat suurempia määriä polttoainetta, niiden on rakennettava laitos tai niille voidaan toimittaa vetykaasua putkiperävaunujen kautta.
7.	Nopeat latausajat Akkukäyttöisiin sähköajoneuvoihin verrattuna vetypolttokennovoimayksiköiden latausaika on huomattavasti nopeampi. Se on verrattavissa perinteisiin polttomoottoriautoihin (ICE). Vetypolttokennot voidaan ladata alle viidessä minuutissa, mutta sähköajoneuvot tarvitsevat useita tunteja latautuakseen täyteen. Nopeiden latausaikojensa ansiosta vetykäyttöiset autot tarjoavat saman vapauden kuin tavalliset autot.	Infrastruktuuri Koska fossiilisia polttoaineita on käytetty useita vuosia, tämän energian tuottamiseen tarvittava infrastruktuuri on jo olemassa. Vaikka alusta loppuun tankkausta odotetaan käytettävän pitkän matkan sovelluksissa, kuten jakeluautoissa ja kuorma-ajoneuvoissa, vetypolttokennoteknologian laaja ottaminen käyttöön autoteollisuuden sovelluksissa vaatisi uutta tankkausinfrastruktuuria tukemaan sitä.
8.	Ei melusaastetta Toisin kuin muut uusiutuvat energialähteet, kuten tuulivoima, vetypolttokennot eivät aiheuta melusaastetta. Tämä tarkoittaa, että vedyllä toimivat ajoneuvot ovat paljon hiljaisempia kuin perinteisellä polttomoottorilla varustetut ajoneuvot, aivan kuten sähköautot.	Helposti syttyvää Koska vety on erittäin palava polttoaine, turvallisuusongelmat ovat perusteltuja. Vetyä sisältävät kaasut palavat ilmassa pitoisuuksina 4-75 %.
9.	Vety on joustava ja puhdas energialähde, joka voi auttaa hiilidioksidipäästöttömissä energiasuunnitelmissa Koska kaikki vetypolttokennon toiminnan aikana tuotettu on lämpöä ja vettä, se on luonnostaan ​​puhdas energianlähde. Vedyn tuotanto ei vaadi paljon maata, toisin kuin vesivoima tai biopolttoaine. NASA on tutkinut vedyn käyttöä resurssina ja on jopa käyttänyt sivutuotteena syntyvää vettä tarjotakseen astronauteille juomavettä. Tämä osoittaa, että vetypolttokennot ovat erinomainen vaihtoehto hiilelle, maakaasulle ja ydinvoimalle, koska ne ovat myrkyttömiä polttoainelähteitä, joita on myös helpompi saada. Vedyn tuotanto, varastointi ja käyttö tasapainottavat niiden epäsäännölliset toimitustavat vaativiin loppukäyttäjien tarpeisiin, ja niillä on keskeinen rooli uusiutuvien energialähteiden jatkokehityksen edistämisessä ja suurten ennakkoinvestointien välttämisessä verkkoinfrastruktuurin parantamiseen.	Vetyenergia ei voi ylläpitää väestöä Vaikka vetyä on runsaasti, sen laajaa käyttöä rajoittavat sen louhinnan kustannukset. Ymmärrät, että nykyistä tilannetta on vaikea muuttaa. Planeetta pyörii edelleen fossiilisten polttoaineiden energialla. Lisäksi ei ole olemassa kehystä, joka takaa kohtuuhintaisen ja kestävän vetyenergian tyypillisille autonomistajille tulevaisuudessa. Vaikka vetyä tulisi laajalti saataville juuri nyt, kestäisi vuosia ennen kuin se korvaisi muut energialähteet, koska autoja ja huoltoasemia olisi muutettava vastaamaan vetyä koskevia määräyksiä. Tämä maksaisi huomattavan summan rahaa. Koska vetyenergiaa on laajalti saatavilla ja sen vaikutukset jäävät useimmiten huomiotta, vety on todellakin uusiutuva luonnonvara. Vedyn erottamiseksi hapesta sitä tuottavat yritykset tarvitsevat kuitenkin uusia uusiutumattomia energialähteitä, kuten fossiilisia polttoaineita, kuten hiiltä, ​​maakaasua ja öljyä. Vetyenergian käyttöönotto voisi auttaa meitä vähentämään liiallista riippuvuuttamme fossiilisista polttoaineista, mutta sen poistaminen järjestelmästä olisi vaikeaa.
10.	Ei visuaalista saastumista Vaikka jotkut vähähiiliset energialähteet, mukaan lukien tuulivoima ja biopolttoaine Voimalaitokset voivat olla rumia, vetypolttokennot vaativat vähemmän aluetta, joten visuaalista saastumista on vähemmän.
11.	Uusiutuva ja helposti saatavilla Universumin runsain alkuaine, vety, on erityisesti runsas ja uusiutuva, mikä tekee siitä ihanteellisen tulevaisuuden nollahiilitarpeisiimme yhdistettyyn lämmön ja sähkön tuotantoon. jopa sen vedestä poistamiseen liittyvistä vaikeuksista huolimatta.
12.	Ihanteellinen käytettäväksi syrjäisillä alueilla Paikallisesti tuotettu ja varastoitu vety voisi osoittautua varteenotettavaksi korvaajaksi dieselkäyttöiselle sähkölle ja lämmitykselle kaukaisissa paikoissa, mikäli paikalliset olosuhteet sen sallivat. Tämä ei ainoastaan ​​vähentäisi polttoaineen kuljetustarvetta, vaan se myös parantaisi syrjäisillä alueilla asuvien ihmisten elämänlaatua tarjoamalla saasteista vapaata ja helposti saatavilla olevasta luonnonvarasta peräisin olevaa polttoainetta.
13.	Lähes nollapäästöjä Koska vetypolttokennot eivät vapaudu kasvihuonekaasuja ilmakehään, kuten fossiilisten polttoaineiden lähteet tekevät, saastuminen vähenee ja ilmanlaatu paranee.
14.	Virtalähteen demokratisointi Maan riippuvuutta fossiilisista polttoaineista voidaan vähentää käyttämällä vetypolttokennoja, mikä edistää energian ja voimanlähteiden globaalia demokratisoitumista. Monet valtiot, jotka ovat nyt riippuvaisia ​​fossiilisten polttoaineiden saatavuudesta, hyötyvät tästä parantuneesta itsenäisyydestä. Luonnollisesti tarjonnan väheneminen estää myös fossiilisten polttoaineiden hintojen nousun.
15.	Vähentää hiilijalanjälkiä Vetypolttokennojen päästöt ovat lähes nolla, eli niitä ei ole käytössä ollessaan hiilijalanjälki.

Yhteenveto

Yhteenvetona voidaan todeta, että vetyenergialla on useita etuja ja haittoja. Vety voi olla puhdas, uusiutuva energialähde, mutta ennen kuin sitä voidaan käyttää laajasti, sen tuotanto- ja varastointikustannuksia on vähennettävä.

Nykyisessä muodossaan vetyenergia ei ole käytännöllistä korkeiden kustannusten ja infrastruktuurin puutteen vuoksi.

Siitä huolimatta ala saa yhä enemmän huomiota ja sen vaikeuksiin on suunnattu rahoitusta. Esimerkiksi Euroopan unioni rahoittaa näihin verrattavia aloitteita 5.2 miljardilla dollarilla, ja Yhdysvallat lupasi juuri 52.5 miljoonaa dollaria vedyn kehittämiseen.

Hallitukset kaikkialla maailmassa voisivat halutessaan käyttää vetyä kestävänä ja edullisena energialähteenä tulevaisuudessa.

Suositukset

• Ympäristökasvatuksen voima: Oppilaiden valtuudet suojella planeettamme
  .
• Apurahat ympäristötutkimukseen: Opiskelijoiden mahdollisuus vaikuttaa
  .
• 20 faktaa vesivoimasta, jota et koskaan tiennyt
  .
• 10 Voimalaitosten negatiiviset vaikutukset ympäristöön
  .
• Vetykäyttöiset ajoneuvot: Tunne edut ja haitat