تمام آنچه نیاز است بدانید
سرویس ماشین هیدروژنی
بدون سوخت هیدروژنی که با 10000 psi تحویل داده می شود، یک HFCV چیزی بیش از یک درب بزرگ و گران قیمت نیست. اگر بخواهیم حدس بزنیم، پیشنهاد می‌کنیم آینده خودروهای سواری به احتمال زیاد برقی باشد.
با این حال، پس از انقضای این پیشنهادها، راننده در حال حاضر است. و اگر بتوان هیدروژن را با بنزین 5 تا 8.50 دلار در هر گالن مقایسه کرد، توجه داشته باشید که شارژ یک خودروی برقی در طول شب معمولاً با بنزین فقط 1 تا 2 دلار در هر گالن برابر است.
اگر در کالیفرنیا هستید و به یک وسیله نقلیه بدون آلایندگی با موتور الکتریکی علاقه مند هستید، یک وسیله نقلیه هیدروژنی ممکن است ارزش بررسی را داشته باشد. اما در حال حاضر، چیزی شبیه به ریسک است. ثابت شده است که ایجاد یک شبکه سوخت‌رسانی کاملاً جدید از ابتدا بسیار مشکل‌سازتر از آنچه خودروسازان تصور می‌کردند – هم گران و هم غیرقابل اعتماد – است و سوخت برای رانندگان گران‌تر از بنزین است.
از سال 2015، سه خودروی هیدروژنی از سه شرکت خودروسازی مختلف برای فروش عرضه شده است: هوندا کلاریتی سلول سوختی، هیوندای نکسو SUV، و تویوتا میرای. اما هوندا اکنون تولید تمام مدل‌های کلاریتی را به پایان رسانده است و هیوندای تاکنون کمتر از 1500 شاسی بلند Nexo فروخته است.
ماشین هیدروژنی چیست؟
با توجه به اینکه سوخت هیدروژن یک کالای تخصصی برای عموم مردم است، شبکه کوچک ایستگاه‌های خرده‌فروشی طبیعتاً قیمت‌های بالایی دارند. به نقل از شورای تجارت هیدروژن کالیفرنیا، “در حال حاضر، یک کیلوگرم هیدروژن در ایستگاه های هیدروژن کالیفرنیا بین 10 تا 17 دلار هزینه دارد، که معادل 5 تا 8.50 دلار به ازای هر گالن بنزین است” برای طی کردن همان مسافت. (یک ماشین هیدروژنی تویوتا میرای حدود پنج گالن هیدروژن در خود جای می دهد.)
هزینه سوخت هیدروژنی
تا به امروز، حدود 2.5 میلیون خودروی برقی در ایالات متحده فروخته شده است، در مقابل، تا اواسط سال 2022، 15000 خودروی هیدروژنی یا کمتر در جاده های ایالات متحده یافت می شود. همه آنها در کالیفرنیا خواهند بود، تنها ایالتی که شبکه ای از ایستگاه های سوخت هیدروژن خرده فروشی برای قابل استفاده کردن خودروها دارد.
برای دانشمندان، هیدروژن در واقع یک سوخت نیست، بلکه یک حامل انرژی است. با این حال، این تمایز را نادیده بگیرید، زیرا رانندگان HFCV مخازن پرفشار فیبر کربنی وسایل نقلیه خود را در «ایستگاه‌های سوخت هیدروژن» دوباره پر می‌کنند که از نظر مفهومی بسیار شبیه به پمپ بنزین قدیمی قابل اعتماد است، با زمان سوخت‌گیری پنج دقیقه مشابه.
احتمالا اخیراً در مورد وسایل نقلیه الکتریکی و همچنین اخباری در مورد قوانینی برای کاهش انتشار کربن از وسایل نقلیه شنیده اید. اما نوع دیگری از خودروهای بدون آلایندگی وجود دارد، خودرویی که تنها بخار آب از خود ساطع می کند و شما را در جاده می برد. این وسیله نقلیه پیل سوختی هیدروژنی است که مربوط به یک خودروی الکتریکی است، اما با تفاوت‌های خاصی که خودروهای هیدروژنی را متفاوت و بسیار نادرتر می‌کند.
مشکل سازتر این است که همه آن جایگاه ها آنلاین و همیشه برای سوخت رسانی در دسترس نیستند. می‌توانید تعداد کل نقاط سبز «H70» را در گزارش وضعیت ایستگاه بی‌درنگ که توسط مشارکت پیل سوختی کالیفرنیا نگهداری می‌شود، بشمارید تا ببینید در هر لحظه چند نقطه فعال هستند. بسیاری از رانندگان هیدروژن برای ترسیم توقف سوخت‌رسانی خود قبل از خروج از آن، به آن اپلیکیشن تکیه می‌کنند.
برای جبران این ضرر، هوندا، هیوندای و تویوتا همگی به اجاره‌کنندگان و خریداران خود سوخت هیدروژن رایگان برای دوره‌های مختلف ارائه کرده‌اند. هر سازنده پیشنهاد کمی متفاوت دارد: تویوتا میرای با حداکثر 15000 دلار هیدروژن رایگان عرضه می‌شود، در حالی که هیوندای نکسو همان 15000 دلار را برای اجاره سه ساله یا حداکثر شش سال مالکیت دارد.
رانندگانی که برای رساندن آنها به کار به خودروهای هیدروژنی خود وابسته بودند، مجبور بودند ساعت‌های ابتدایی زنگ هشدار را تنظیم کنند، به این امید که بتوانند به موقع به جایگاه سوخت رسانی برسند تا مقداری از سوخت هیدروژن محدود را دریافت کنند. تویوتا در نهایت به رانندگان Mirai در سراسر ایالت که نمی توانستند به طور قابل اعتماد از خودروهای خود استفاده کنند، چندین ماه مبلغ اجاره را بازپرداخت کرد.
HFCV ها به طور گسترده ای مانند هر خودروی دیگری ایمن در نظر گرفته می شوند. از آنجایی که مخازن پرفشار به گونه ای طراحی شده اند که حتی در تصادفات با بالاترین سرعت بدون نشتی یا شکستگی جان سالم به در ببرند. در حالی که شکاکان هیدروژنی معمولاً به انفجار هیندنبورگ در سال 1937 اشاره می کنند، مخازن هیدروژن و سخت افزار آنها احتمالاً زنده می مانند حتی اگر بقیه خودرو در تصادف از بین بروند. در تعداد نسبتاً کمی HFCV فروخته شده تا به امروز هیچ جراحت یا مرگ خاصی به اجزای هیدروژنی ثبت نشده است.
ممکن است بشنوید که هیدروژن رایج ترین عنصر در کیهان است. در سطح اتمی، این درست است – اما هیدروژن هرگز در حالت خالص خود یافت نمی شود. همیشه با عناصر دیگر ترکیب می شود. تمایل شدید آن به اتصال به هر چیزی که در چشم است، آن را به یک حامل انرژی خوب تبدیل می کند. ایجاد هیدروژن خالص برای وسایل نقلیه مستلزم استفاده از انرژی زیادی برای “شکستن” ترکیبی مانند گاز طبیعی (CH4) به H2 خالص با CO2 به عنوان یک محصول جانبی است. (اکنون بیشتر گاز طبیعی از سوخت های فسیلی مشتق می شود.) هیدروژن با عبور از یک پیل سوختی، بلافاصله آن انرژی را به شکل الکتریسیته به محض ترکیب شدن با اکسیژن باز می گرداند. از لوله اگزوز فقط بخار آب (H2O) خارج می شود.
پشت چرخ
تضاد اصلی و بزرگ‌ترین نقطه ضعف خودروهای هیدروژنی در مقایسه با خودروهای برقی این است که شبیه خودروهای بنزینی هستند زیرا نمی‌توانند یک شبه در خانه «سوخت‌گیری» یا شارژ شوند. اما بر خلاف خودروهای بنزینی، که بیش از 100000 جایگاه سوخت در سراسر کشور برای آنها به خوبی توسعه یافته است، رانندگان هیدروژن کاملاً به یک منبع قابل اطمینان خود گاز و هم به یک جایگاه سوخت‌رسانی پرفشار در دسترس و با عملکرد مناسب وابسته هستند.
اینها شامل تخلیه تا حد زیادی مخازن هیدروژن سوخت خود در انواع خاصی از مناطق بیرونی دور از ساختمان ها می شود. سپس بقیه سیستم از تمام هیدروژن باقیمانده با شستشوی اجزا با گازهای مختلف پاک می شود، فرآیندی که بین 30 تا 180 دقیقه طول می کشد.
خودروهای هیدروژنی در حال حاضر موجود است
آینده خودروهای هیدروژنی
پیل سوختی تویوتا میرای، پرفروش‌ترین خودروی هیدروژنی در ایالات متحده، 90 کیلووات (120 اسب بخار) قدرت دارد. اما این برای شتاب گرفتن در بزرگراه‌هایی که به سرعت حرکت می‌کنند کافی نیست، بنابراین تویوتا (همانند سایر سازندگان HFCV) یک باتری با ولتاژ بالا با ظرفیت پایین اضافه می‌کند که بسیار شبیه به باتری‌های مورد استفاده در خودروهای هیبریدی بنزینی-الکتریکی است. این خودرو برای تامین نیروی اضافی برای دوره‌های کوتاه شتاب‌گیری شدید وجود دارد، و از طریق خروجی سلول سوختی اضافی هنگامی که خودرو با سرعت ثابت حرکت می‌کند یا از طریق ترمز احیاکننده زمانی که خودرو کند می‌شود، شارژ می‌شود. سه خودروی هیدروژنی فروخته شده در سال‌های اخیر، همگی دارای برد 300 مایلی یا بیشتر توسط EPA هستند، اگرچه، مانند خودروهای برقی، این برد در سرعت‌های بالاتر به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد.
آیا خودروهای هیدروژنی ایمن هستند؟
یک وسیله نقلیه سلول سوختی هیدروژنی (به اختصار HFCV) از همان نوع موتور الکتریکی برای چرخاندن چرخ‌ها استفاده می‌کند که یک خودروی الکتریکی با باتری انجام می‌دهد. اما نه توسط یک باتری بزرگ و سنگین، بلکه توسط یک پشته پیل سوختی که در آن هیدروژن خالص (H2) از یک غشاء عبور می کند تا با اکسیژن (O2) هوا ترکیب شود و الکتریسیته ای را تولید کند که چرخ ها را به همراه بخار آب می چرخاند. این بدان معناست که خودروهای پیل سوختی از نظر فنی یک سری هیبریدی هستند، به همین دلیل است که آنها گاهی اوقات به عنوان خودروهای الکتریکی هیبریدی سلول سوختی (FCHEV) طبقه بندی می شوند.
تویوتا، شرکتی که بیش از همه به انرژی هیدروژنی به عنوان جایگزینی برای خودروهای برقی باطری اختصاص دارد، تقریباً 10700 سدان Mirai را در دو نسل در ایالات متحده فروخته است – اگرچه در برخی دوره‌ها برای جابجایی آنها به تخفیف‌های قابل توجهی متوسل شد. (هوندا فروش مدل پیل سوختی Clarity خود را از نسخه های پلاگین هیبریدی و باتری-الکتریکی Clarity جدا نمی کند.)
چالش مهندسین خودرو این است که پیل های سوختی هیدروژنی در خروجی توان ثابت بیشترین رضایت را دارند. این همان چیزی است که آنها را برای استفاده از برق پشتیبان مناسب می کند. اما نیاز به قدرت در یک خودروی متوسط با یک مرتبه بزرگی متفاوت است، از چیزی در حدود 15 کیلووات (20 اسب بخار) تا یک وسیله نقلیه با سرعت ثابت بزرگراه در یک جاده صاف تا شاید 10 یا 20 برابر آن برای حداکثر شتاب تا 60. مایل در ساعت یا بالاتر
خدمات معمولی برای خودروهای هیدروژنی که شامل مخازن هیدروژن، پشته پیل سوختی، یا لوله‌کشی که آنها را به هم متصل می‌کند، مانند هر وسیله نقلیه دیگری است. اما اگر هر یک از این اجزاء باید به کار گرفته شود، ایالت کالیفرنیا مجموعه قوانینی دارد تا اطمینان حاصل شود که هیدروژن فراری خطر انفجار را تهدید نمی کند.
مزایا و معایب وسایل نقلیه سلول سوختی هیدروژنی
با این حال، چند معایب وجود دارد که چالش برانگیزترین آنها در دسترس بودن سوخت هیدروژنی است. در حالی که یک دهه پیش برنامه ریزی شده بود که کالیفرنیا تا کنون 100 ایستگاه هیدروژن داشته باشد، در واقع این تعداد حدود 60 است.
مانند خودروهای برقی، خودروهای هیدروژنی به مراکز خدمات نمایندگی نیاز دارند تا اقدامات احتیاطی خاصی را انجام دهند. HFCV ها دارای همان بسته باتری های ولتاژ بالا مانند یک خودروی هیبریدی، پلاگین هیبریدی یا الکتریکی هستند، اما آنها همچنین دارای یک یا چند مخزن زره پوش فیبر کربنی برای نگهداری هیدروژن خالص تحت فشار بسیار بالا هستند: 10000 پوند در هر اینچ مربع ( psi)، یا 700 بار در متریک.
سوخت رسانی به خودروهای هیدروژنی به طور طبیعی در طول زمان انجام می شود، اما تراز کردن نازل سنگین و آب بندی مناسب آن به طوری که خودرو و پمپ بتوانند به صورت الکترونیکی ارتباط برقرار کنند، می تواند نیاز به تمرین داشته باشد. ایستگاه های امروزی اغلب فقط می توانند دو تا پنج وسیله نقلیه را قبل از اینکه تا نیم ساعت آفلاین شوند، سوخت رسانی کنند.
در عمل، راننده HFCV تجربه ای تقریباً مشابه رانندگی با یک وسیله نقلیه الکتریکی با باتری را خواهد یافت، اگرچه شاید یکی از سریعترها نباشد. گیربکس وجود ندارد و خودرو دارای ترمز احیا کننده برای بازپس گیری انرژی تلف شده با کاهش سرعت است.
جایگاه های سوخت هیدروژنی
- در حال حاضر تنها حدود 15000 وسیله نقلیه هیدروژنی در جاده های ایالات متحده وجود دارد و همه آنها در کالیفرنیا هستند. در همین حال، خودروهای برقی میلیون‌ها نفر در بازار هستند.
- در حالی که خودروهای برقی مورد توجه قرار گرفته اند، با تمرکز تولیدکنندگان بزرگ بر تسلط بر آنها تا سال 2030، خودروهای هیدروژنی در حال حاضر در پس زمینه باقی می مانند.
- در اینجا چیزی است که شما باید در مورد اینکه اتومبیل های هیدروژنی چیست، چگونه کار می کنند، و اینکه چقدر احتمال دارد که شما یک اتومبیل هیدروژنی رانده شوید، بدانید.
همانطور که رانندگان HFCV در منطقه خلیج سانفرانسیسکو در ژوئن 2019 کشف کردند، زیرساخت برای تامین هیدروژن به مراکز خرده فروشی بسیار نازک است. یک انفجار باعث قطع عرضه به 9 ایستگاه از 11 ایستگاه هیدروژن در منطقه شد و به کامیون‌های دیزلی برای انتقال مخازن هیدروژن فشرده صدها مایل از کالیفرنیای جنوبی در طول شب نیاز داشت.
HFCV ها برخی از ویژگی های مثبت خودروهای برقی با باتری را دارند: رانندگی نرم، بی صدا و آرام هستند و هیچ دی اکسید کربن یا سایر اگزوزهای مضر از لوله اگزوز خود منتشر نمی کنند، بلکه فقط بخار آب دارند. آنها همچنین مشکل زمان شارژ را که خودروهای برقی دارند، ندارند. سوخت گیری آنها برای 300 تا 400 مایل دیگر فقط پنج دقیقه یا بیشتر طول می کشد.
