При таком беспрецедентном изобилии рассматриваемый химический элемент является вполне очевидным выбором при поиске ресурса для выработки энергии. Работа в данном направлении уже ведется. Например, создаются авто на водороде. Однако существуют некоторые препятствия для широкого распространения автомобилей, работающих на данном газе.
Подготовленный канадскими специалистами стандарт CSA HGV 2-2021 "Баллоны со сжатым водородом, используемым в качестве автомобильного топлива" решает одну из таких проблем. Речь о хранении сжатого газообразного водорода в транспортном средстве, которое он приводит в движение. Данный документ недавно подвергся актуализации, сделавшей его еще более полезным.
Преимущества водородных транспортных средств
В некоторых гибридных электромобилях благодаря силовой установке на базе топливных элементов энергия, запасенная в виде водорода, преобразуется в электрическую энергию посредством ряда химических реакций.Однако, в отличие от полноценных электромобилей, которые заряжаются от центральной электросети, гибридные электромобили на топливных элементах могут заправиться менее чем за 4 минуты. Все благодаря наличию топливного бака. Как и в случае обычных автомобилей с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) их дальность пробега составляет более пятисот километров.
Законы об энергетической политике ряда государств рассматривают водород (H2) в качестве альтернативного топлива, способствуя популяризации данного энергоносителя – в том числе и за счет субсидирования покупателей авто на водородных топливных элементах.
Нестандартные автомобили на водороде привлекают потребителей благодаря многочисленным преимуществам в контексте борьбы с загрязнением окружающей среды и антропогенным изменением климата.
Бензиновые и дизельные автомобили выделяют углекислый газ (и другие углеводороды), оксид азота и твердые частицы. Фактически типичный легковой автомобиль с ДВС ежегодно выбрасывает в атмосферу около 4,6 метрических тонн углекислого газа.
Один водитель, управляющий одним транспортным средством с ДВС, безвреден для атмосферы всей планеты в целом. Однако при одновременной эксплуатации множества авто с двигателями внутреннего сгорания происходит чересчур активное загрязнение этого общего достояния (атмосферы).
В промышленно развитых государствах транспорт является одним из основных источников парниковых газов. Например, в США на транспорт приходится 28% от совокупного среднегодового объема выбросов парниковых газов, что делает эксплуатацию транспортных средств с ДВС одним из крупнейших драйверов изменения климата – наряду с работой различных промышленных объектов, также являющихся источниками парниковых газов.
Минусы водородных авто и препятствия на пути их популяризации
Транспортные средства, работающие на водороде, напротив, не выделяют вредных веществ: только воду и теплый воздух. Хотя эти автомобили не выделяют углекислый газ, водяной пар является парниковым газом - фактически самым распространенным парниковым газом в атмосфере.Однако наблюдаемое сегодня повышение концентрации H2O в земном воздухе является следствием изменения климата и не рассматривается экспертами как прямой результат интенсификации выбросов промышленных предприятий.
Кроме того, хотя при эксплуатации автомобилей, работающих на водороде, углеводороды не выделяются, процесс отделения водорода от других элементов при условии использования часто встречающихся в природе химических соединений может привести к вредным выбросам. Это еще одно препятствие, которое необходимо преодолеть.
Природный водород можно добывать в пробуриваемых в земной коре скважинах. Но его часто производят искусственно. Чистый водород необходимо отделить от многочисленных молекулярных соединений, которые встречаются в естественных условиях (вода, углеводороды и другие органические вещества). Обычно для достижения данной цели применяются паровой риформинг (паровая конверсия) или электролиз.
Несмотря на эти проблемы, прогнозируется, что к 2026 году совокупный оборот мирового рынка водорода достигнет 207 миллиардов долларов. Учитывая подобный потенциал, неудивительно, что водород часто рассматривается как ресурс, способный совершить переворот в энергетической отрасли.
Подробнее о CSA HGV 2-2021
Поскольку водород обладает низкой объемной плотностью энергии, он хранится на борту транспортного средства в виде сжатого газа, что обеспечивает компактность баков и позволяет достичь дальности хода, являющейся типичной для обычных транспортных средств с ДВС.При этом возникают различные проблемы, связанные с материалом и целостностью контейнеров. CSA HGV 2-2021 подробно рассматривает данные вопросы, охватывая условия эксплуатации, квалификационные испытания материалов, производственные процессы, требования к проверкам, испытания партий, испытания на удар, анализ напряжений, толщину стенок контейнера и другие аспекты.
В целом CSA HGV 2-2021 содержит требования к материалам, конструкции, производству, маркировке и испытаниям серийно выпускаемых многоразовых контейнеров типа HGV 2, предназначенных только для хранения сжатого газообразного водорода, используемого при эксплуатации транспортных средств. Согласно стандарту CSA HGV 2-2021, подобные емкости:
- Надлежит перманентно прикреплять к транспортному средству;
- Должны обеспечивать емкость на уровне до 1000 л (35,4 кубических фута) воды в эквиваленте;
- Обязаны гарантировать номинальное рабочее давление не более 70 Мпа.
Изменения в CSA HGV 2-2021
Документ CSA HGV 2-2021, подготовленный подкомитетом по топливным контейнерам для работающих на сжатом водороде транспортных средств типа HGV 2, действующим в составе организации CSA Group, представляет собой результат пересмотра предыдущей редакции стандарта. Предыдущая редакция документа увидела свет в 2014 году. Новая версия претерпела несколько изменений, включая следующие:- Добавлено описание различий между контейнерами категории "A" и "Б". Контейнеры категории "Б" предназначены для дальнейшей квалификации в соответствии с Глобальными техническими правилами Организации Объединённых Наций (ГТП ООН) № 13 для транспортных средств на водороде и топливных элементах с полной массой транспортного средства 4536 кг или менее.
- Добавлены требования к приемлемым контейнерам;
- Добавлены описания механических испытаний.
