Alimentarea cu hidrogen

Comunitatea internațională și-a stabilit obiectivul de a menține creșterea încălzirii globale la sub 2 grade Celsius peste nivelurile preindustriale. Poate că acest lucru nu pare foarte ambițios, dar va necesita un efort uriaș din partea țărilor din întreaga lume. Emisiile globale de dioxid de carbon (CO2) joacă un rol cheie în acest sens și vor trebui reduse drastic. Sectorul transporturilor furnizează 20% din emisiile globale de CO2. „Trebuie să fabricăm mult mai multe vehicule cu emisii zero dacă dorim să atingem acest obiectiv de două grade”, explică Sebastian Fritz, șef de proiect pentru dezvoltarea pentru soluții cu hidrogen de la Linde. În viitor, emisiile absolute de CO2 produse de sectorul transporturilor vor trebui să scadă cu 40%, chiar dacă numărul persoanelor și mărfurilor în tranzit va crește drastic. Această cifră provine din ultimul studiu realizat de Hydrogen Council, o alianță formată din 19 companii, inclusiv Linde, angajată să promoveze o economie globală a hidrogenului. Acest obiectiv nu este ceva ce poate fi atins cu motoarele cu ardere convenționale.

„Singurele emisii ale vehiculelor echipate cu pile de combustie cu hidrogen sunt vaporii de apă”, spune expertul de la Linde, Fritz. Acest lucru face ca hidrogenul (H2) să fie o opțiune prietenoasă cu clima, ideală pentru a sprijini tranziția către opțiuni de mobilitate cu emisii reduse de carbon. Linde oferă toate tehnologiile necesare pentru a produce hidrogen, a-l transporta eficient la stațiile de alimentare și a alimenta vehiculele cu pile de combustie. Compania este cel mai mare producător mondial de instalații de fabricare a H2 și un furnizor de top de echipamente pentru stațiile de alimentare cu hidrogen. „Linde Engineering acoperă întregul spectru de tratare a gazelor. Și Linde stăpânește întregul portofoliu de tehnologie necesară pentru a permite o economie complet funcțională a hidrogenului”, adaugă Anton Jell, Vicepreședinte Business Development for Hydrogen and Synthesis Gas Plants la Linde Engineering.

Camion cu hidrogen lichid

În cazul hidrogenului, procesele de răcire și compresie joacă un rol vital în transport, depozitare și alimentare. Acest lucru se datorează faptului că hidrogenul are o densitate energetică scăzută în condiții normale de presiune și temperatură. 3.000 de litri de hidrogen gazos, de exemplu, conțin aceeași cantitate de energie ca un litru de benzină. „Hidrogenul trebuie să fie puternic comprimat pentru a-i crește densitatea energetică și pentru a permite stocarea și transportul eficient”, explică Jell. Aceasta înseamnă că hidrogenul gazos trebuie fie comprimat pentru a produce CGH2 (hidrogen gazos comprimat), fie lichefiat criogenic pentru a produce LH2 (hidrogen lichid). Linde oferă tehnologii solide pentru a converti hidrogenul în aceste două stări de agregare. „Există o serie de factori care determină dacă are sens comprimarea hidrogenului lichefiat, inclusiv volumul de hidrogen care trebuie transportat și distanțele implicate”, explică expertul Linde.

Rezervoare de stocare sub presiune

Hidrogenul lichefiat are o densitate energetică foarte mare. Acesta este un avantaj, deoarece înseamnă că poate fi transportat mai mult hidrogen cu cisterna către stațiile de alimentare. În cisternele de transport special concepute de Linde încap până la cinci tone de LH2. „Cu toate acestea, lichefierea hidrogenului necesită multă energie”, spune Jell. „Gazul trebuie mai întâi răcit la minus 253 de grade Celsius.” Stațiile de alimentare trebuie, de asemenea, să fie echipate cu containere criogenice speciale, izolate pentru LH2, pentru a garanta că se evaporă cât mai puțin hidrogen în timpul depozitării. Cu toate acestea, transportul și realimentarea cu LH2 sunt de fapt foarte rentabile, iar beneficiile unei scheme de alimentare cu lichid cresc în concordanță cu cererea de H2 la pompele de alimentare.

„Hidrogenul gazos comprimat poate fi livrat și către stațiile de alimentare,” continuă Fritz. În aceste cazuri, hidrogenul este transportat în diferite faze de presiune. De exemplu, aproximativ o tonă de hidrogen poate fi transportată la o presiune de 500 bari. Pentru a rezista la cele mai mari presiuni, sistemele de stocare a H2 sunt echipate cu materiale plastice performante și o carcasă din fibră de carbon.

Trailer cu CCH2 la Linde Hydrogen Center, Unterschleissheim

La stațiile de alimentare, H2 este apoi stocat în rezervoare de stocare a gazelor la 45 bari, tuburi la 200 de bari, care pot fi instalate și subteran sau în rezervoare de stocare a lichidului. Apoi, hidrogenul trebuie comprimat la o presiune specifică pentru distribuirea la pompe, deoarece este injectat în stare gazoasă comprimată în vehiculele cu pile de combustie. Ca atare, unitatea de compresie este unul dintre echipamentele de bază de la o stație de alimentare cu H2. „Compresorul aduce gazul la presiunea necesară, care este fie 350, fie 700 de bari, în funcție de vehiculul în cauză”, adaugă Fritz. „Linde oferă două tehnologii solide și inovatoare pentru realimentare: pompă criogenică pentru hidrogen lichid și compresor ionic pentru hidrogen comprimat.” Ambele tehnologii mențin timpii de alimentare cu combustibil sub trei minute. Este tot ceea ce este necesar pentru a alimenta complet un autoturism cu H2 la presiune înaltă. Odată alimentat, poate parcurge puțin sub 600 de kilometri înainte de următoarea oprire pentru alimentare. „Autoturismele cu hidrogen au o automonie similară cu vehiculele cu motoare cu ardere internă comentează Jell. Până în prezent, Linde a înregistrat peste un milion de alimentări cu H2. „Acestea au fost efectuate pe tot globul în peste 100 de stații de alimentare dotate cu tehnologiile noastre”, elaborează Fritz.

Astăzi, din ce în ce mai mulți producători auto au lansat vehicule cu hidrogen sau fabrică deja modele de serie mică. În 2016, afiliatul Linde, Linde Hydrogen Concept, a lansat BeeZero la München, primul serviciu din lume de car-sharing, format doar din vehicule cu pile de combustie alimentate cu hidrogen. Această flotă de autoturisme cu pile de combustie este în funcțiune de aproape doi ani, oferind grupului informații valoroase care îl vor ajuta să dezvolte în continuare tehnologiile pentru hidrogen și să extindă infrastructura H2.

Stație de alimentare cu hidrogen OMV Viena, Austria

Hidrogenul are, de asemenea, un impact asupra transportului feroviar. Începând cu 2021, vor fi utilizate paisprezece trenuri cu pile de combustie pentru înlocuirea locomotivelor diesel din statul german Saxonia Inferioară. Aceste trenuri Coradia iLint vor fi produse de producătorul de vehicule feroviare Alstom. Trenurile pot parcurge aproximativ 1.000 de kilometri cu un singur rezervor cu viteze maxime de până la 140 de kilometri pe oră. „Linde a fost rugată să furnizeze hidrogenul”, se entuziasmează expertul Linde, Jell. Compania va construi și gestiona primul sistem de alimentare cu hidrogen din lume pentru trenuri pentru a sprijini acest proiect. Acest combustibil prietenos cu mediul generează interes și în alte zone. „Am primit mai multe întrebări dacă H2 poate fi utilizat drept combustibil pentru camioane, nave și chiar aeronave”, explică Fritz.

Hidrogenul poate juca un rol esențial în atingerea obiectivului mondial de atenuare a încălzirii globale cu două grade. Acest lucru este susținut de o altă constatare din ultimul studiu al Hydrogen Council, care arată că vehiculele alimentate cu hidrogen produs în mod convențional din gaz natural emit deja cu 30% mai puține emisii de CO2 decât autoturismele cu motoare diesel. „O opțiune și mai bună ar fi utilizarea hidrogenului generat din energie regenerabilă precum energia eoliană, hidroelectrică și solară”, rezumă Jell. Specialiștii în inginerie și gaze de la Linde lucrează îndeaproape pentru a dezvolta tehnologii și concepte pentru producția sustenabilă de hidrogen. La urma urmei, fiecare mod de transport și fiecare kilometru parcurs cu emisii zero de CO2 - fie pe uscat, pe apă sau aer - ne apropie de obiectivul nostru de atenuare a încălzirii globale cu două grade.