Tại sao tôi thay đổi suy nghĩ về phương tiện chạy bằng hydro
Xe lửa, tàu thủy và thậm chí cả máy bay cũng có thể là ứng cử viên cho nhiên liệu hydro lỏng vì những lý do giống nhau: phạm vi hoạt động, mật độ năng lượng và thời gian tiếp nhiên liệu.
Tôi biết mọi lý do khiến xe chạy bằng hydro không có cơ hội trên thị trường. Pin nhiên liệu có giá quá cao, hydro quá đắt và không có cơ sở hạ tầng để phân phối nó. Bên cạnh đó, người ta cho rằng xe chạy bằng pin-điện tốt hơn rất nhiều.
Tuy nhiên, tôi dần dần tin rằng với những ứng dụng phù hợp, xe chạy pin nhiên liệu hydro sẽ rất có ý nghĩa. Có thể không phải bây giờ, nhưng trong một hoặc hai thập kỷ tới, họ có thể sẽ loại BEV sang một bên trong một số ứng dụng nhất định, như vận tải đường dài, tải trọng nặng.
Khi chúng ta dần dần tiến tới một tương lai ít carbon, dường như có ba con đường phía trước trong lĩnh vực giao thông vận tải: pin-điện, pin nhiên liệu hydro hoặc nhiên liệu không carbon cho động cơ đốt trong.
Pin-điện đã có ở đây. Chi phí của pin ngày càng giảm, phạm vi hoạt động của xe ngày càng tăng và thời gian sạc ngày càng nhanh hơn. Và lưới điện đã có sẵn để sạc lại cho họ. Nhưng đối với nhiều đội xe tải và xe buýt lớn, BEV không thể hoàn thành công việc. Thêm về điều này trong một phút.
Nhiên liệu không carbon là một giải pháp thay thế hấp dẫn. Nhiên liệu bổ sung (thay thế?) không có carbon sẽ ngay lập tức giúp mọi động cơ IC có thể hoạt động được trong một thế giới hoàn toàn không có carbon. Nhưng những nỗ lực cho đến nay, đặc biệt là việc phát triển nhiên liệu bằng không của Porsche đang được phát triển tại một nhà máy lọc dầu thử nghiệm ở Chile, rất tốn kém. Nhiên liệu đó hiện có giá 45 USD/gallon. Porsche hy vọng sẽ giảm giá xuống còn 8 USD/gallon trong hai năm nữa. Chúng ta sẽ thấy. Các chuyên gia về hệ thống truyền động mà tôi đã nói chuyện không mong đợi thấy lượng nhiên liệu giảm cần thiết, với chi phí cần thiết hoặc trong thời gian cần thiết để tiết kiệm ICE.
Đó là lý do tại sao một số công ty (ví dụ: Toyota, Bosch) đang nghiên cứu sử dụng hydro làm nhiên liệu cho động cơ IC. Nhưng họ vẫn phải đối mặt với vấn đề chi phí, cơ sở hạ tầng và phân phối. Xe chạy pin nhiên liệu cũng gặp phải vấn đề tương tự, nhưng pin nhiên liệu hiệu quả hơn nhiều so với động cơ IC. Đó là một vấn đề quan trọng vì hydro cũng quá đắt.
Các động cơ IC tốt nhất hiện nay có hiệu suất nhiệt khoảng 40%. Hầu hết là khoảng 20% đến 30%. Chạy bằng hydro thực sự làm tăng chúng lên khoảng 50%. Nhưng pin nhiên liệu có hiệu suất khoảng 65%, vì vậy chúng sử dụng ít hydro hơn so với động cơ IC đang đốt cháy nó.
Lý do tại sao pin nhiên liệu hydro có ý nghĩa trong việc vận chuyển đường dài, tải nặng là vì cần ít trạm tiếp nhiên liệu hơn so với xe khách. Ví dụ, bang California ước tính sẽ chỉ cần khoảng 60 trạm hydro để đáp ứng nhu cầu của các tài xế xe tải đường dài. Và có hàng tỷ đô la trợ cấp từ Đạo luật Giảm lạm phát để chi trả cho một phần lớn trong số đó.
Các đội xe quan tâm đến xe tải chạy bằng pin nhiên liệu vì thời gian tiếp nhiên liệu có thể tương đương với việc tiếp nhiên liệu cho một giàn khoan diesel, khoảng 10 phút. Một công ty tên là First Element Fuel, hợp tác với Bosch Rexroth, đã phát triển cái mà họ gọi là bơm lạnh, có thể bơm hydro lỏng vào xe tải Loại 8 một cách nhanh chóng. Một trạm bơm lạnh có giá chỉ bằng một nửa trạm khí, chiếm diện tích nhỏ hơn nhiều và sử dụng 1/5 lượng điện để cung cấp năng lượng cho trạm. Và chỉ cần 15 xe tải hạng nặng tiếp nhiên liệu mỗi ngày để tạo ra lợi nhuận cho một trạm tiếp nhiên liệu hydro, so với 700 ô tô. FEF cho biết một máy bơm đông lạnh có thể đổ đầy hai xe tải cùng lúc với thời gian nạp đầy là 10 phút. Chưa có ai trong thế giới pin-điện có thể đạt được sự thay đổi như vậy khi nói đến việc sạc pin.
Hydro lỏng là chìa khóa để biến điều này thành hiện thực. Nó đậm đặc năng lượng hơn nhiều so với khí hydro. Và nó có thể được bơm nhanh hơn nhiều. Nhưng nó phải được bảo quản ở nhiệt độ cực kỳ lạnh, -423° F hoặc -253° C. Và nó bốc hơi ở nhiệt độ phòng, vì vậy nếu bạn để một chiếc xe chạy bằng hydro đậu trong một hoặc hai tuần, bình chứa sẽ trống rỗng. Đó không phải là vấn đề với những chiếc xe tải đường dài, cứ đổ xăng là chạy. Họ không đậu xe trong vài tuần.
Sau đó, có tranh cãi về cách tạo ra hydro, bởi vì ngày nay hầu hết hydro được tạo ra bằng hơi nước được cải tạo từ khí tự nhiên, điều này rõ ràng tạo ra lượng khí thải carbon. Vì vậy, FEF sử dụng 60% khí sinh học (metan) lẽ ra sẽ được thải vào khí quyển.
Phạm vi hoạt động không phải là vấn đề duy nhất với tài xế xe tải; tải trọng cũng vậy. Tesla tuyên bố chiếc xe bán điện của mình, với bộ pin khổng lồ 900 kWh, có thể sạc 70% trong nửa giờ. Nhưng điều đó không chỉ mất nhiều thời gian hơn so với việc tiếp nhiên liệu cho một chiếc xe tải chạy bằng hydro mà còn giới hạn phạm vi lái xe ở mức 350 dặm (564 km). Và vì bộ pin quá nặng nên nó bị giới hạn ở mức 29.000 lb. (13.150 kg) tải trọng.
Hãy so sánh điều đó với một chiếc xe tải hydro có thể di chuyển hơn 600 dặm (966 km) mà không bị mất phạm vi hoạt động trong thời tiết lạnh giá, chở được 50.000 lb. (22.680 kg) tải trọng và tiếp nhiên liệu trong 10 phút. Trong ngành vận tải đường bộ, nơi chi phí mỗi dặm được tính đến từng xu, không có đối thủ: Hydro thắng
Nhưng đó không phải là một cú hích đối với xe tải chạy pin nhiên liệu. Hydro hiện nay thực sự đắt tiền, chắc chắn là so với điện và nhiên liệu diesel. Các chuyên gia nói với tôi rằng hydro cần phải có giá 13 USD/kg để có hiệu quả về mặt chi phí đối với ô tô chở khách và 8 USD/kg đối với xe tải hạng trung và hạng nặng. Nhưng sẽ không ai cho tôi biết giá hydro ở máy bơm là bao nhiêu. Có vẻ như đó là một bí mật. Tất cả những gì tôi có thể báo cáo là First Element Fuel hiện đang bán hydro giảm giá cho khách hàng đối tác của mình với giá 15 USD/kg. Đối với những người khác, nó còn nhiều hơn thế (cũng là một con số bí mật). Tuy nhiên, với bơm lạnh của Bosch, FEF tin rằng họ có thể cắt giảm chi phí xuống một nửa.
Xe lửa, tàu thủy và thậm chí cả máy bay cũng có thể là ứng cử viên cho nhiên liệu hydro lỏng vì những lý do giống nhau: phạm vi hoạt động, mật độ năng lượng và thời gian tiếp nhiên liệu. Vì vậy, thị trường có thể mở rộng vượt ra ngoài lĩnh vực xe tải đường dài. Và đó là lý do tại sao tôi dần tin rằng có một tương lai cho các phương tiện chạy bằng hydro ngày càng tiến gần hơn.
John McElroy (ảnh, bên trái) là chủ tịch của Blue Sky Productions, công ty sản xuất “Autoline Daily” và “Autoline After Hours” trên www.Autoline.tv và Mạng Autoline trên YouTube. Podcast “The Industry” có sẵn trên hầu hết các nền tảng podcast.
