Propulsão de hidrogênio

Como o hidrogênio impulsiona uma unidade de potência é coloquialmente conhecido como o hidrogênio como combustível ou fonte de energia utilizada.

Basicamente, os seguintes conceitos podem ser distinguidos:

Hidrogênio portador de energia

Combustível e gases de escape

O hidrogênio usado como combustível não é energia primária , mas deve ser produzido a partir da energia primária da mesma forma que a eletricidade é gerada . Para sua produção é necessária energia . Este é parcialmente liberado novamente durante a reação química em um motor de combustão de hidrogênio ou na célula de combustível . Devido à sua baixa densidade, o gás hidrogênio contém mais energia por unidade de peso em termos de massa do que qualquer outro combustível químico. No entanto, a densidade de energia é muito baixa em termos de volume. Por esta razão, o hidrogênio como combustível deve ser altamente comprimido (até cerca de 700 bar) ou liquefeito (−253 ° C). Ambos estão associados ao uso adicional de energia. Além disso, a tecnologia LOHC pode ligar o hidrogênio usando processos separados, tornando os dois processos mencionados anteriormente supérfluos. No entanto, a energia também é necessária para a ligação.

Os gases de escape de uma célula de combustível consistem em vapor de água puro .

Quando o hidrogênio é queimado em conjunto com o ar (em uma turbina a gás), os gases de escapamento também contêm óxidos de nitrogênio , que são criados a partir do nitrogênio do ar em altas temperaturas na câmara de combustão . Se houver um alto excesso de ar (λ≫1), menos óxidos de nitrogênio são produzidos, mas a eficiência também cai. Nos motores a pistão , traços de CO e CH continuam a entrar no gás de escapamento. Eles vêm do óleo lubrificante entre a parede do cilindro e o pistão e da ventilação do cárter .

Produção de hidrogênio

Os principais processos de geração de hidrogênio são:

  1. O termo-químico de conversão de carbonadas fontes de energia (normalmente combustíveis fósseis ) a temperaturas de 300-1000  ° C . O processo mais antigo desse tipo é a reforma a vapor, com uma participação de mercado de mais de 90%. Este processo costumava ser usado para produzir gás de cidade ( gás de síntese ) a partir do carvão e do vapor de água , que continha aproximadamente 60% de hidrogênio. Por meio de outras etapas do processo, quase todo o conteúdo de energia da fonte de energia pode ser ligado ao hidrogênio. A desvantagem disso é o gás CO 2, prejudicial ao clima . Existem também tecnologias para produzir hidrogênio a partir de biomassa de maneira neutra para o clima . Uma primeira instalação comercial, a Blue Tower em Herten , não foi concluída devido à insolvência da Solar Millennium AG .
  2. O hidrogênio é um subproduto de uma série de processos químicos (por exemplo , eletrólise de cloro-álcali ). As quantidades são consideráveis, mas na sua maioria reaproveitadas. O hidrogênio produzido como subproduto apenas na região de Colônia seria suficiente para operar 40.000 carros a longo prazo (em 2010).
  3. O hidrogênio é produzido comparativamente raramente pela eletrólise da água . Eficiências de 70–80% foram alcançadas aqui (veja também eletrólise técnica de água) . Atualmente, existem projetos em que o eletrolisador é fornecido diretamente por turbinas eólicas. As turbinas eólicas agora são retiradas da rede em dias ventosos com baixa demanda de eletricidade; em vez disso, eles poderiam ser usados ​​para eletrólise para gerar hidrogênio. Além da quantidade necessária de energia, o fornecimento da água necessária também é problemático: “ Para abastecer todas as aeronaves que reabastecem no aeroporto de Frankfurt com hidrogênio da eletrólise da água, seria necessária a energia de 25 grandes usinas. Ao mesmo tempo, o consumo de água de Frankfurt dobraria. "
  4. As tentativas de produzir hidrogênio em um biorreator de hidrogênio com algas por meio de uma variante da fotossíntese ainda estão em fase de pesquisa.

Armazenamento de hidrogênio

Tanque Linde para hidrogênio líquido, Autovision Museum , Altlußheim

Os problemas técnicos associados ao armazenamento de hidrogênio são considerados agora resolvidos. Processos como armazenamento de hidrogênio pressurizado e líquido e armazenamento em hidretos metálicos estão em uso comercial. Existem também outros processos, como o armazenamento em nanotubos ou como composto químico ( N- etilcarbazol ), que ainda estão em fase de desenvolvimento ou em pesquisa básica.

Estação de abastecimento de hidrogênio

O estabelecimento da infraestrutura de abastecimento é um pré-requisito para o uso generalizado de acionamentos de hidrogênio. Para manter uma rede nacional na Alemanha, são necessários cerca de 1000 postos de abastecimento de hidrogênio.

Havia cerca de 274 postos de abastecimento de hidrogênio em todo o mundo (em maio de 2017). Na Alemanha, havia cerca de 30, dos quais apenas 7 eram operados publicamente. Em cooperação com a Linde AG, o Grupo Daimler construirá outras 20 estações de abastecimento de hidrogênio para inicialmente garantir conexões contínuas nos eixos norte-sul e leste-oeste. → Veja também: Rodovia do hidrogênio

Em fevereiro de 2020, havia 87 postos de abastecimento de hidrogênio na Alemanha; Segundo o Ministério Federal dos Transportes, o número deve subir para 130 até 2021. Em fevereiro de 2020, havia 177 postos de abastecimento de hidrogênio prontos para uso em toda a Europa.

Um posto de abastecimento de hidrogênio custa cerca de EUR 1 a 1,5 milhão.

aplicativo

Motores de foguete

Propulsão de foguete com uma mistura de hidrogênio / oxigênio

As misturas de hidrogênio / oxigênio são usadas como combustível de foguete , e. B. para os principais motores do ônibus espacial ou o Delta IV Heavy .

Propulsão marítima

Embarcações de superfície

Um navio de passageiros para 100 passageiros operou no Hamburg Alster de 2007 a 2013 , movido a eletricidade (aprox. 100 kW) de células de combustível. O custo das células de combustível foi de 3 milhões de euros, a totalidade do navio custou 5 milhões de euros. Foi desenvolvido como parte do projeto Zemships . A paralisação ocorreu devido ao desligamento do posto de abastecimento de H 2 por ineficiência.

O Norwegian Viking Lady está sendo usado como um navio oceânico movido a hidrogênio . É um navio de abastecimento de plataformas de perfuração , que em 2009 foi equipado com célula a combustível além do acionamento diesel-elétrico . Como a unidade convencional, ela é operada com GNL (gás natural liquefeito).

Submarinos

Submarino Classe 212 A com propulsão de hidrogênio

No submarino Tipo 212 e nos barcos mais novos de células de combustível da classe Dolphin, são usados. Os nove módulos de célula a combustível de membrana de eletrólito de polímero resfriados a água têm uma potência total de 306 kW. Eles são abastecidos com oxigênio de tanques de pressão e hidrogênio de tanques de armazenamento de hidreto metálico. A água resultante é usada como água de serviço. A água de resfriamento proveniente das células de combustível aquece o reservatório de hidreto de metal para expulsar o hidrogênio.

O DeepC (em inglês: deep sea) é um veículo subaquático não tripulado movido a hidrogênio. Foi colocado em operação em 2004. O projeto já terminou.

Motores de aeronaves

Conduções de veículos

Hoje em dia, o hidrogênio ainda é produzido a partir de combustíveis fósseis e, portanto, não apresenta vantagens ambientais em comparação com a combustão direta de combustíveis fósseis. Como parte da transformação global para sistemas de energia sustentável usando energias renováveis , a chamada transição energética , está prevista a produção de hidrogênio diretamente por fotossíntese artificial ou indiretamente por eletrólise a partir de energias renováveis, em particular eólica , solar e hidrelétrica . Esse hidrogênio pode então ser usado sem emissões em acionamentos de hidrogênio.

Os acionamentos a hidrogênio competirão com outras formas de acionamento, no futuro principalmente com carros elétricos no transporte individual motorizado . No entanto, deve-se levar em consideração que os carros movidos a hidrogênio gerado por regeneração são, por um lado, mais eficientes e limpos do que os veículos movidos a combustíveis fósseis, mas, por outro lado, os veículos elétricos são significativamente mais eficientes do que os veículos a hidrogênio. Do ponto de vista da eficiência energética , os veículos elétricos movidos a bateria são, portanto, mais sensíveis do que os veículos a hidrogênio, pois requerem muito menos eletricidade do que o desvio via hidrogênio. No entanto, o hidrogênio é necessário para aplicações nas quais os veículos movidos a bateria não podem ser usados ​​de maneira sensata, por exemplo, no tráfego de mercadorias pesadas, tráfego aéreo ou transporte marítimo. Visto que tanto a produção de hidrogênio quanto a reconversão em eletricidade nas células de combustível do veículo a hidrogênio são intensivas em perdas, os veículos a hidrogênio precisam de cerca de 2,2 vezes mais energia elétrica do que os carros elétricos movidos a bateria para a mesma distância.

Motor de combustão interna

12 cilindros de hidrogénio de combustão do motor no BMW Hydrogen 7

A Mazda tem alugado o hidrogênio RX-8 desde março de 2006, tornando -se a primeira montadora a oferecer um veículo com motor de combustão a hidrogênio.

A BMW é o segundo fabricante a trazer um motor de combustão a hidrogênio para automóveis de passageiros para produção em série. O motor pode funcionar com hidrogênio e gasolina. No Salão do Automóvel de 2006 em Los Angeles, a BMW apresentou o modelo 760h " Hydrogen 7 " , que estará disponível a partir de novembro de 2007 . É baseado no 760i do BMW série 7 e pode ser alugado da BMW (a venda não está planejada). O motor de combustão convencional de 12 cilindros da série 7 foi modificado para a combustão de hidrogênio e gasolina. O armazenamento ocorre como hidrogênio líquido. No entanto, muita energia é necessária para liquefazer o hidrogênio (−253 ° C). Além disso, parte do hidrogênio volatiliza devido a perdas de isolamento inevitáveis ​​durante o armazenamento, se o consumo contínuo não for garantido. Com o BMW Hydrogen 7, por exemplo, a liberação de gases começa após 17 horas de tempo ocioso; após 9 dias, o conteúdo de um tanque cheio pela metade evaporou.

Dois ônibus com motores de combustão a hidrogênio estiveram em uso constante em Berlim para a Copa do Mundo de 2006 . Eles pararam lá 8.500 quilômetros atrás e tiveram ao longo de 2006 em Berlim-Spandau o serviço regular incluído. Em 2009, o fabricante anunciou à MAN que desistiria do projeto devido ao aumento dos defeitos.

No final de 2009, o Austrian Hydrogen Center Austria apresentou um veículo conceito (Mercedes W211) com um motor de combustão sob o nome HyCar1, que pode ser operado multivalente com gasolina, hidrogênio, gás natural ou misturas de gases.

A BMW anunciou no final de 2009 que o desenvolvimento de motores de combustão a hidrogênio será interrompido. O teste de campo com limusines luxuosas que funcionam com hidrogênio não terá continuidade. “Não haverá nova frota de teste de hidrogênio por enquanto”, disse o membro do Conselho de Desenvolvimento da BMW em dezembro de 2009. Em 2010, a BMW apresentou o Série 1 com acionamento por célula de combustível.

A empresa iniciante Keyou anunciou em 2021 que iria oferecer um motor de combustão a hidrogênio baseado em um motor de 7,8 litros da Deutz, principalmente para ônibus urbanos. Do ponto de vista ambiental, apenas os valores de NOx são problemáticos, mas eles desapareceriam com um pós-tratamento específico dos gases de escape.

HCNG (ou H2CNG) é uma mistura de gás natural comprimido (CNG) e hidrogênio . O conteúdo de hidrogênio é de até 50% em volume. Em princípio, esse combustível pode ser queimado com qualquer motor a gás natural e reduz o custo das alterações de projeto dos motores convencionais de combustão interna.

Veículos de célula de combustível

Carros de célula de combustível

Os fabricantes de veículos já trabalhavam intensamente em carros com células de combustível já em 1995. A Daimler-Benz apresentou o Necar II (Novo Carro Elétrico), um veículo de pesquisa anterior e o elogiou como "de longe o carro mais ecologicamente correto do mundo". Pelo contrário, a produção de hidrogênio como uma cadeia upstream para abastecimento ( bem- ao tanque ) na consideração Incluindo (consideração do poço à roda ), se seu equilíbrio ecológico se deteriorar drasticamente, ele é até referido como “um dos carros mais hostis ao clima”. Uma avaliação mais recente do ciclo de vida de 2015 mostra as condições estruturais em que os veículos com células de combustível se tornam ecologicamente competitivos em comparação com os veículos elétricos movidos a bateria e os veículos convencionais com motores a gasolina ou diesel.

A empresa suíça ESORO apresentou um veículo conceito em 2008 com o nome “HyCar”.

Mercedes-Benz F-Cell
Mercedes-Benz GLC F-Cell
Hyundai Nexo

Os fabricantes de veículos Toyota, Nissan e Honda declararam que reduziram significativamente os custos de produção de veículos movidos a hidrogênio. A intenção é começar a fabricar grandes séries no Japão a partir de 2015 e instalar vários postos de abastecimento de hidrogênio nas regiões metropolitanas japonesas.

Em 2013, a Hyundai na Coréia foi o primeiro fabricante a iniciar a produção em série do carro com célula de combustível Hyundai ix35 FCEV em pequenas séries; O principal mercado-alvo é a Europa. O carro faz parte do programa oficial de vendas da Hyundai Germany sob o nome de célula de combustível ix35 desde 2015.

Em 2015, a Toyota lança no mercado internacional o carro de célula de combustível produzido em massa com o nome Mirai.

A Daimler queria iniciar a produção em massa de veículos a hidrogênio em 2014. Para demonstrar a adequação para o uso diário do acionamento a hidrogênio, a Daimler deu início a uma circunavegação do mundo com vários veículos de célula de combustível da Classe B da Mercedes-Benz . Em 2010, 200 veículos da série deste tipo foram entregues aos clientes em regime de leasing. No final de 2012, soube-se que a produção em série de carros BSZ acessíveis na Daimler seria adiada por vários anos.

Em abril de 2011, a Opel anunciou que iria produzir os primeiros modelos de série com acionamentos de célula de combustível em série a partir de 2015 e avançar com o desenvolvimento de uma infraestrutura abrangente para postos de abastecimento de hidrogênio em paralelo com o lançamento no mercado. Em conexão com a eliminação progressiva do nuclear, seria considerado o uso de energia excedente de usinas de energia eólica e solar para a produção de hidrogênio ecológico . Um primeiro projeto piloto está planejado com o gerador eólico Enertrag . No final de 2012, soube-se que o desenvolvimento de células de combustível na Opel tinha sido abandonado.

Em novembro de 2014, a Toyota anunciou a produção em série do carro com célula de combustível (" Mirai "), que está disponível no Japão desde dezembro. Este veículo também é vendido na Alemanha desde 2015.

Um modelo de pré-produção do Mercedes-Benz GLC F-Cell foi apresentado no IAA 2017 . O veículo está disponível para locação como modelo de produção desde 2018.

Na CES de janeiro de 2018, a Hyundai apresentou o Nexo, o sucessor da célula a combustível ix35.

A empresa galesa Riversimple desenvolveu um veículo de célula de combustível (modelo Rasa ) que entrará em produção em série a partir de 2021.

Ônibus de célula de combustível

Os ônibus de célula de combustível geram energia elétrica usando uma célula de combustível que aciona motores elétricos. Em sua maioria, possuem uma bateria de acionamento como armazenamento intermediário e para a recuperação da energia de frenagem recuperada , o que os torna parte dos ônibus híbridos seriais .

Mercedes-Benz O 530 Citaro BZ com acionamento por célula de combustível em Brno , República Tcheca
EvoBus da Daimler

Uma pequena série de ônibus urbanos movidos a hidrogênio foi construída pela EvoBus, subsidiária da Daimler , e disponibilizada para testes em todo o mundo em grandes cidades . Por se tratarem de ônibus urbanos, o problema da falta da rede de postos de gasolina é eliminado . Na cidade, é necessário apenas um posto de gasolina na garagem da operadora de ônibus . Em 2004, ônibus movidos a hidrogênio foram testados em um projeto conjunto da DaimlerChrysler, da Shell e do Ministério do Meio Ambiente da Islândia em Reykjavík . Os modelos mais recentes são fabricados como ônibus híbridos Mercedes-Benz FuelCell .

Ônibus de célula de combustível em Hamburgo

Em Hamburgo , três ônibus urbanos movidos a células de combustível e motores elétricos da Daimler-Benz estavam em testes práticos desde 2004, e mais seis desde abril de 2006. O projeto da Hamburger Hochbahn AG e Vattenfall Europe foi chamado de HH2 . A eficiência geral (do poço à roda ) dos veículos movidos a hidrogênio a partir da eletricidade verde é, no entanto, controversa, uma vez que enormes quantidades de eletricidade são necessárias para produzir e armazenar hidrogênio. O consumo de energia dos ônibus a hidrogênio correspondeu a um consumo de diesel de 100 litros por 100 quilômetros. Esta segunda geração avançada estava em uso até 2010. A terceira versão significativamente aprimorada estava em uso de 2011 até o final de 2018. Tratava-se de ônibus híbridos em série, cuja célula a combustível funcionava com até 60% de eficiência e armazenava a eletricidade em baterias de íon-lítio . Isso possibilitou a condução e a recuperação puramente elétricas . Os dois motores do cubo da roda tinham, cada um, uma potência contínua de 60 kW e podiam fornecer até 240 kW por um curto período de tempo. O consumo de hidrogênio pode ser reduzido em até 50%, melhorando a eficiência geral. Quatro dos ônibus estão em uso nas instalações do parque industrial de Frankfurt-Höchst desde 2019.

Ônibus de célula de combustível em NRW

Para Regionalverkehr Köln (RVK), dois ônibus articulados de célula de combustível Phileas da subsidiária holandesa VDL Advanced Public Transport Systems (ATPS) foram usados de 2011 a 2016 .

O fabricante de ônibus belga Van Hool colocou ônibus a hidrogênio em operação em RVK (primavera de 2014: 2 vagões de três eixos, a partir do outono de 2019: 35 vagões de dois eixos) e em WSW Wuppertaler Stadtwerke (a partir de 2019). Em meados de 2020, 37 ônibus devem estar em operação na região de Colônia e 10 em Wuppertal. No início de 2020, foi feito um pedido de um total de 25 ônibus Solaris Urbino 12 a hidrogênio.

Ônibus de célula de combustível na área de Reno-Meno

Em Frankfurt, Wiesbaden e Mainz, o uso de ônibus a hidrogênio falhou por enquanto porque o fabricante polonês Autosan não pode entregar. Em janeiro de 2020, o pedido conjunto de 11 veículos foi cancelado. Eles devem ser usados ​​a partir do verão de 2019. O sistema de tanques em Wiesbaden por 2,3 milhões de euros permanece sem uso. Frankfurt agora quer encomendar 22 ônibus de outro fabricante. Um ônibus de célula de combustível opera entre Darmstadt e Groß-Umstadt desde maio de 2019 no serviço regular da operadora de ônibus Winzenhöler.

Ursus City Smile

Na Hannover Messe 2017, foi apresentado um novo modelo de ônibus elétrico com células a combustível do fabricante polonês Ursus . O autocarro urbano Ursus City Smile tem um alcance de 450 km graças ao extensor de alcance e pode ser totalmente reabastecido em cerca de oito minutos. O ônibus tem 12 m de comprimento, capacidade para 76 passageiros, percorre no máximo 85 km / he, segundo o fabricante, tem um consumo de hidrogênio de aproximadamente 7 kg H 2 por 100 km. Os acionamentos elétricos do cubo da roda ZAwheel da Ziehl-Abegg alcançam uma eficiência de 90% e uma potência máxima de 364 kW. A célula a combustível com potência máxima de 60 kW foi fornecida pela empresa holandesa HyMove. A bateria veio do fabricante alemão BMZ .

Toyota Sora

O ônibus de célula de combustível Sora do fabricante japonês Toyota foi apresentado no Tokyo Motor Show em 2017 . Em 2018, o ônibus recebeu aprovação para uso no Japão. A Toyota quer ter 200 veículos em operação na área metropolitana de Tóquio até 2020 - por ocasião dos Jogos Olímpicos. A mesma tecnologia é usada no carro Toyota Mirai , mas com dois motores elétricos.

Veículos ferroviários com células de combustível

Veículos de duas rodas com célula de combustível

Bicicletas e scooters movidos a células de combustível estão em fase de desenvolvimento. Como o primeiro veículo de duas rodas com célula de combustível, a Scooter Suzuki Burgman com célula de combustível recebeu a aprovação de tipo da UE para a estrada em 2011. Agora, a scooter será testada na Inglaterra quanto à sua adequação para o uso diário. O coração do veículo é uma célula de combustível refrigerada a ar e um tanque de hidrogênio integrado ao chassi.

economia

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Em contraste, as unidades que usam combustíveis fósseis eram mais baratas do que os veículos movidos a hidrogênio em 2011. O hidrogênio proveniente de energias renováveis ​​só é utilizado pelo consumidor se for economicamente viável por um período de transição por meio de medidas governamentais ( promoção das energias renováveis ​​/ tributação das energias fósseis).

A lucratividade dos veículos a hidrogênio depende de vários fatores (ver tabela). Além dos custos dos veículos a hidrogênio em comparação com as unidades convencionais, o preço relativo dos portadores de energia primária fóssil em relação ao hidrogênio é um fator importante para a eficiência econômica.

Em estudo do DENA , realizado em nome do Ministério Federal dos Transportes em 2009, preços entre US $ 85 / barril e US $ 130 / barril são citados como ponto de equilíbrio para a rentabilidade dos veículos movidos a célula de combustível , desde que os preços de um veículo com célula de combustível estão na faixa de um veículo a diesel. Segundo avaliação de renomados fabricantes de automóveis , isso deve ser alcançado por volta de 2014. No entanto, o início da produção em série de veículos com células de combustível também está sendo repetidamente adiado pelos principais fabricantes de automóveis.

Fatores que aumentam a lucratividade do hidrogênio Fatores que reduzem a lucratividade do hidrogênio
A escassez de recursos em energias fósseis primárias leva a aumentos de preços. Isso reduz ou compensa a diferença de preço em comparação com o preço do hidrogênio. As novas tecnologias requerem inicialmente altos investimentos, por ex. B. para a expansão da infraestrutura.
Em 2011, o potencial para aumentar a eficiência das tecnologias de hidrogênio ainda não foi esgotado. Com as tecnologias de produção e armazenamento de hidrogênio, mas principalmente com a tecnologia de células a combustível, espera-se redução de custos e aumento de eficiência. O potencial para aumentar a eficiência da tecnologia fóssil convencional ainda não foi esgotado em 2011. Aumentos na eficiência são esperados, acima de tudo, no desenvolvimento de motores de combustão e acionamentos híbridos .
A meta de proteção climática do governo federal alemão (redução de 80% nas emissões de CO 2 até 2050) exige altos investimentos para evitar emissões prejudiciais ao clima, o que reduz a eficiência energética e aumenta os custos. Isso aumenta a lucratividade do hidrogênio neutro para o clima.

Pelo mesmo motivo, as energias renováveis ​​estão sendo promovidas pelo governo federal alemão a fim de elevá-las mais rapidamente à área de viabilidade econômica.

Os custos de acompanhamento ecológico e social do uso de combustíveis fósseis são difíceis de quantificar e geralmente não são atribuídos à eficiência econômica em uma análise econômica, o que aparentemente reduz a eficiência econômica do hidrogênio neutro para o clima em comparação com os combustíveis fósseis.

exemplo

Veículo de célula de combustível Veículo com motor a gasolina
Para poder rodar 100 km com um veículo a célula de combustível da Mercedes Classe B com um consumo de 0,97 kg / 100 km e um preço de 8,099 euros / kg (com geração convencional a partir de energias primárias fósseis), paga-se 7,86 euros .

A Toyota Mirai consumido em operação real sobre 1 kg / 100 km / kg a um preço de 9,50 euros (a partir de 2016) e, portanto, custa a 100 km aproximadamente 9 , 50 euros .

Para poder conduzir 100 km num veículo Mercedes-Benz B-Class com motor a gasolina com um consumo de 7 l / 100 km e um preço de gasolina de 1.579 euros ( E10 ), paga-se 11,05 euros .

Um Toyota Prius IV comparável ao Toyota Mirai custa 7,90 euros com um alto consumo de combustível de 5 litros / 100 km e um preço de 1,579 euros / litro por 100 km .

Isso significa que o veículo com célula de combustível é mais econômico em termos de consumo de combustível do que o veículo com motor a gasolina. Isso se aplica aos preços do combustível que o cliente deve pagar no posto de gasolina. Deve-se notar que o óleo mineral e o hidrogênio são tributados de forma diferente. Nenhum imposto de energia é cobrado sobre o hidrogênio .

Um problema com a economia do acionamento da célula de combustível é o custo do conversor catalítico. Se um conversor catalítico requer 60 g de platina, os custos são quase 2.400 euros somente para a platina (para comparação: o conversor catalítico em um veículo movido a gasolina requer apenas aproximadamente 20 g de platina). Células de combustível usando menos platina estão em desenvolvimento.

Risco de acidente com veículos a hidrogênio

→ Veja também: Instruções de segurança

Carros movidos a hidrogênio não são mais perigosos do que veículos movidos a gasolina ou gás. Devido à sua baixa densidade, o hidrogênio é um gás muito volátil. Ele evapora muito rapidamente ao ar livre. Ventilação suficiente deve ser fornecida em salas fechadas, pois é inflamável em uma ampla faixa de 4–75% por volume (gasolina: 0,6–8% por volume). As misturas de oxigênio / hidrogênio com uma proporção de menos de 10,5% em volume de hidrogênio são mais pesadas que o ar e afundam no solo. A segregação não ocorre imediatamente, de modo que a inflamabilidade é mantida até que o limite de 4 por cento do volume caia abaixo. Ao manusear o hidrogênio, os regulamentos de segurança e os sistemas de ventilação devem levar esse comportamento em consideração.

A gasolina é um líquido que evapora lentamente. Os vapores de gasolina inflamáveis ​​são mais pesados ​​que o ar e permanecem no solo por mais tempo, e o tempo que leva para entrar em ignição é maior.

Se o hidrogênio for liberado em salas fechadas, há um risco maior de explosão, por exemplo, B. em garagens ou túneis. Aqui, maior ventilação e possivelmente medidas de segurança adicionais devem ser fornecidas.

O limite de detonação do hidrogênio está na concentração de 18% ou mais. A gasolina explode muito antes, ou seja, a uma concentração de 1,1%. Para que ocorra uma explosão ou incêndio, a mistura ar-combustível que se formou deve primeiro ser inflamada em ambos os casos. No caso do hidrogênio, isso requer menos energia de 0,02 mJ do que com a gasolina (gasolina: 0,24 mJ), mas na prática isso não importa, pois a energia de uma faísca elétrica é suficiente para gerar também a ignição dos vapores da gasolina.

A gasolina tem uma temperatura de ignição significativamente mais baixa (220–280 ° C) do que o hidrogênio (585 ° C), portanto, pode inflamar mais facilmente em superfícies quentes, como o coletor de escapamento ou o conversor catalítico.

Quando inflamado, o hidrogênio queima a uma taxa de combustão mais alta do que a gasolina. A chama se move abruptamente para cima com um pequeno diâmetro se o vazamento estiver no topo do tanque.

Uma chama de hidrogênio tem menos radiação de calor do que uma chama de gasolina. Portanto, é menos quente próximo a uma chama de hidrogênio do que próximo a uma chama de gasolina - a vantagem é que objetos vizinhos, como B. Assentos de carro não pegam fogo facilmente. Também existe menos risco de queimaduras para as pessoas nas proximidades da chama. No entanto, a chama do hidrogênio dificilmente é visível. Portanto, existe o risco de entrar acidentalmente nele.

Os tanques de pressão usados ​​hoje (ao contrário dos tanques de gasolina) podem resistir até mesmo acidentes graves sem danos. Os veículos a hidrogênio com tanques de pressão podem ser facilmente estacionados em estacionamentos de vários andares e garagens subterrâneas. Não há dispositivo legal que o restrinja. Em contrapartida, os veículos com hidrogênio líquido não devem ser estacionados em salas fechadas, pois a liberação de gases pode causar acúmulos de gases explosivos.

Um exemplo do comportamento do hidrogênio foi mostrado em vários acidentes envolvendo navios-tanque carregados com hidrogênio líquido. Foi aqui que ocorreu uma explosão ou queima do hidrogênio: não houve ou houve apenas feridos leves, e ninguém morreu até agora.

O principal problema com o armazenamento de hidrogênio são os vazamentos. Tanques de hidrogênio e tubulações devem ser devido ao z oposto. B. gás natural ou propano / butano com um diâmetro molecular menor podem ser selados muito melhor. Alguns materiais são inadequados porque são permeáveis ​​ao hidrogênio. Os vazamentos não só levam a grandes perdas no transporte, mas também criam um risco para a segurança quando o gás se acumula e uma mistura de hidrogênio-ar se forma. É por isso que os tanques e linhas de hidrogênio são feitos de plásticos especiais que evitam amplamente a difusão . Esses sistemas devem ser aprovados pela TÜV. A vantagem é que o hidrogênio escapa para cima devido à sua baixa densidade e, ao contrário dos vapores da gasolina, propano ou butano, não se acumula nas depressões.

Veja também

literatura

  • Sven Geitmann: Carros a hidrogênio - O que nos moverá no futuro . Hydrogeit Verlag, Kremmen maio de 2006. ISBN 3-937863-07-9

Links da web

Evidência individual

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