 Топливные элементы рассматриваются как технология будущего – как для автомобилей, так и для систем отопления домов. В результате они играют ключевую роль в переходе на возобновляемые источники энергии. Но являются ли топливные элементы более экологичными? Международная группа ученых провела серию расчетов и сделала вывод: все зависит от топлива.
Автомобили будущего вскоре станут работать на топливных элементах, которые сжигают генерируемый от солнечной энергии водород. Это может сделать автомобили с «нулевыми выбросами» реальностью. В то же время небольшие блоки комбинированного производства тепла и питания, также основанные на технологии топливных элементов, могут быть размещены в подвалах дома. Они будут преобразовать природный газ и биогаз в электричество, и производить тепло в качестве дополнительного «бонуса» для нагрева здания.
Хотя это технически возможно, какой будет смысл для окружающей среды? Исследователи проанализировали анализа оценок жизненного цикла для использования топливных элементов: от их производства, на протяжении всего срока их службы, всю дорогу до их окончательного утилизации.
Результат показал, что топливные элементы для автомобилей будут экологически чистыми только в том случае, если они станут способны работать на водороде из возобновляемых источников энергии. Нет никакого смысла в получении электроэнергии из европейской энергосистемы, чтобы использовать ее для получения водорода с помощью электролиза; выбросы CO2 на киловатт-час электроэнергии будут слишком высокими с подобным методом. В настоящее время промышленный водород производится преимущественно из природного газа. Тем не менее, топливный элемент на самом деле не имеют каких-либо экологических преимуществ с этим видом топлива. Для сравнения: производство обычных автомобилей с двигателем внутреннего сгорания является менее вредным для окружающей среды.
Также топливный элементы не могут сравниться и с электромобилями на данный момент. Прежде всего, для получения водорода необходимо электричество. Это же электричество затем получают из водорода снова в машине. Такое «двойное» преобразование значительно снижает уровень эффективности. Люди, которые используют то же электричество для зарядки аккумулятора в их электрических машинах, только останутся в выигрыше.
Чтобы стать конкурентоспособным, топливный элемент автомобиля должен производиться главным образом электроэнергией от солнца, ветра и гидроэнергетики - потому что автомобиль будет жрать меньше ресурсов в процессе производства, чем электрический автомобиль с батарейным питанием, иметь гораздо больший пробег и заправляться быстрее.
При рассматривании блоков комбинированного производства тепла питания, исследовательская группа сравнила топливный элемент на основе углеродных нанотрубок с двигателем Стирлинга - машиной с нулевым уровнем выбросов, изобретенной и запатентованной шотландским священником Робертом Стирлингом в 1816 году, которая преобразует тепло в кинетическую энергию. Оба типа устройства комбинированного производства тепла и электроэнергии устройство могут работать на природном газе. Результаты расчета показали небольшое преимущество топливного элемента, так как он преобразует более высокую пропорцию природного газа в электроэнергии. Любой, кто использует его для производства тепла и электроэнергии, одновременно эксплуатирует 90 процентов энергии, содержащейся в природном газе – что является огромной долей. Комбинированные тепловые и силовые агрегаты, независимо от их типа, за счет этого считаются шедеврами энергоэффективности. Недостаток, однако заключается в том, что топливный элемент содержит редкие металлы, такие как платина, которые становятся все более дороже и которые станет трудно получить в будущем. Двигатель Стирлинга, с другой стороны, может быть просто изготовлен из стали.
Тем не менее, топливный элемент может стать одной из ключевых технологий будущего - особенно когда избыток электроэнергии из ветра и солнца временно хранится в виде водорода и, следовательно, становится доступным для отопления домов или питания транспорта. В настоящее время ветряки просто отключаются при переизбытке электроэнергии на рынке, и экологически чистая энергия уходит впустую.
|
