Понимание водородных заправочных станций: подробное руководство

Водородное топливо стало приемлемой заменой по мере перехода всего мира на более чистые источники энергии. В этой статье рассказывается о водородных заправочных станциях, проблемах, с которыми они сталкиваются, и их возможном использовании в транспорте.

Что такое водородная заправочная станция?

Топливные элементы для электромобилей могут заправляться водородом на специальных станциях, называемых водородными заправочными станциями (ВЗС). Хотя они предназначены для работы с водородом, газом, требующим соблюдения особых мер безопасности и использования специального оборудования, эти станции внешне ничем не отличаются от обычных АЗС.

Система производства или подачи водорода, резервуары для охлаждения и хранения, а также заправочные колонки — три основных компонента водородной заправочной станции. Водород может доставляться на объект по трубопроводам или по трубоприцепам, либо производиться на месте с помощью паровой конверсии метана или электролиза.

Основные компоненты водородной заправочной станции:

l Оборудование для производства или транспортировки водорода на суда

l компрессорные установки для повышения давления в водородных резервуарах, в которых хранится водород под очень высоким давлением

l Диспенсеры со специальными насадками FCEV

l функции безопасности, такие как поиск утечек и отключение в аварийных ситуациях

В чем самая большая проблема водородного топлива?

Оборудование для производства или транспортировки водорода к судам, компрессорные установки для повышения давления в водородных резервуарах, в которых хранится водород под сверхвысоким давлением.dзаправочные станции со специальными форсунками FCEV с функциями безопасности, такими как обнаружение утечек и отключение в аварийных ситуациях.Стоимость производства и энергоэффективность — основные проблемы, связанные с водородным топливом. В настоящее время для производства большей части водорода используется паровой риформинг метана, при котором используется природный газ и происходят выбросы углерода. Несмотря на то, что «зелёный водород», получаемый электролизом с использованием возобновляемых источников энергии, чище, его стоимость всё ещё значительно выше.

Вот еще более важные проблемы: Транспортировка и хранение. Поскольку водород обладает небольшим количеством энергии относительно своего объема, его можно уплотнять или охлаждать только при высоком атмосферном давлении, что приводит к сложностям и затратам.

Улучшение объектов: строительство большого количества заправочных станций требует больших затрат ресурсов.

Потеря мощности: из-за потерь энергии во время производства, восстановления и обмена топливные элементы, изготовленные из водорода, имеют худшие эксплуатационные характеристики «от скважины до колеса», чем электромобили, оснащенные батареями.

Несмотря на эти трудности, государственная поддержка и постоянные исследования стимулируют технологические разработки, которые могут повысить экономическую целесообразность использования водорода.

Водородное топливо лучше электричества?

Выбор между электромобилями на аккумуляторных батареях (BEV) и автомобилями на водородных топливных элементах сложен, поскольку в зависимости от проблемы использования каждый тип технологии предлагает определенные преимущества.

Электромобили с аккумуляторами более полезны для повседневных перевозок и использования в городах, в то время как автомобили на водородном топливе хорошо подходят для применений, требующих больших расстояний и быстрой дозаправки, например, автобусов и грузовиков.

Сколько водородных заправочных станций существует в мире?

По состоянию на 2026 год по всему миру функционировало более 1000 водородных заправочных станций, и в последующие годы планируется их значительное расширение. Существует несколько конкретных областей, гдеводородная заправочная станцияявляетсяпереехал:

С более чем фипять сотенстанций, Азия занимает рынок, в основном состоящий из стран Южной Кореи (более 100 станций) и Японии (более 160 станций). Китайрынокбыстро растет, потому что у правительства амбициозные цели.

Германия опережает Европу, имея почти 100 станций, где их около двухсот. К 2030 году Европейский союз планирует увеличить их число до тысяч.

Более 80 станций имеют филиалы в Северной Америке, в основном в Калифорнии, еще несколько — в Канаде и северо-восточном регионе США.

Согласно прогнозам, к 2030 году в мире может быть более 5000 станций, и многие государства разработали политику, направленную на стимулирование строительства водородных станций.

Почему водородное топливо лучше бензина?

По сравнению с традиционными видами топлива, получаемыми из нефти, водородное топливо имеет ряд различных преимуществ:

Нулевое загрязнение воздуха: топливные элементы на водороде исключают вредные выбросы выхлопных газов, способствующие загрязнению воздуха и повышению температуры, поскольку в качестве побочного эффекта вырабатывается только водяной пар.

Спрос на зеленую энергию: экологически чистый энергетический цикл может быть создан путем получения водорода с использованием природных источников, таких как солнечный свет и энергия ветра.

Энергетическая безопасность: национальное производство водорода из ряда источников снижает зависимость от иностранной нефти.

Более высокая эффективность: по сравнению с транспортными средствами, работающими на бензиновых двигателях, автомобили на топливных элементах примерно в два-три раза эффективнее.

Бесшумная работа: поскольку автомобили на водороде работают эффективно, они снижают уровень шумового загрязнения в городах.

Экологичные преимущества водорода делают его привлекательным вариантом замены топлива при переходе к более чистым видам транспорта, однако проблемы с производством и транспортировкой все еще возникают.

Сколько времени занимает строительство водородной заправочной станции?

Сроки строительства водородной заправочной станции во многом зависят от ряда факторов, таких как размеры станции, место эксплуатации, правила выдачи разрешений, а также от того, поставляется ли водород или производится на месте.

Для меньшего количества станций с предварительно изготовленными компонентами и упрощенными конструкциями типичные графики составляют от шести до двенадцати месяцев.

Для более крупных и сложных станций с собственными производственными мощностями этот процесс занимает от 12 до 24 месяцев.

На время строительства влияют следующие важные факторы: выбор участка и планирование.

Требуемые согласования и разрешения

Поиск и предоставление оборудования

Строительство и настройка

Настройка и оценка безопасности

Развертывание водородных электростанций стало более эффективным благодаря новым достижениям в проектировании модульных станций, которые сократили сроки проектирования.

Сколько электроэнергии получается из 1 кг водорода?

Производительность системы топливных элементов зависит от количества электроэнергии, которое можно выработать, используя один килограмм водорода. В повседневном использовании:

Одного килограмма водорода хватит для обычного транспортного средства на топливных элементах на пробег около 60–70 миль.

Один килограмм водорода содержит почти 33,6 кВт·ч энергии.

Из одного килограмма водорода можно выработать около 15–20 кВт·ч электроэнергии, которую можно использовать с учетом надежности топливных элементов (обычно 40–60%).

Для сравнения, среднестатистическое американское домохозяйство потребляет около тридцати кВт·ч электроэнергии в день, что означает, что при успешном преобразовании 2 кг водорода могут обеспечить электричеством дом в течение дня.

Эффективность преобразования энергии:

Автомобили на водородных топливных элементах обычно имеют КПД от скважины до колеса 25–35%, в то время как электромобили с аккумуляторными батареями обычно имеют КПД 70–90%. Основными причинами этой разницы являются потери энергии при производстве водорода, декомпрессии, транспортировке и преобразовании топливных элементов.