Vätgasbilar förklarade: bränsleceller, effektivitet och nollutsläpp
Utrullningen av fordonen hämmas av bristen på teknisk infrastruktur
Toyota Mirai 2019
FREDERIC J. BROWN/AFP via Getty Images
När affärsminister Kwasi Kwarteng avslöjade Storbritanniens första vätestrategi förra månaden sa han att bränslet hade potentialen att förändra hur vi driver våra liv.
En sådan förvandling har redan setts inom bilismen. Från så långt tillbaka som Andra världskriget , har tekniker använt vätgas för att driva fordon som ett renare alternativ till bensin.
Intresset och investeringarna i vätgasteknik för användning i bilar har ökat avsevärt sedan 1990-talet. Och med att regeringen har bekräftat att försäljning av nya bensin- och dieselbilar kommer att förbjudas i Storbritannien från 2030, kommer ytterligare finansiering att strömma in.
Teknologin
Vätgasdrivna bilar innehåller inga förbränningsmotorer. Istället är nyckeln till en vätgasbil bränslecellen, sa Kör el .
Gasen kommer in i bränslecellen från en tank och blandas med syre för att skapa vatten i en kemisk reaktion som genererar elektricitet som används för att driva motorerna som driver hjulen, förklarade Vätgasnav , en industriledd gemenskap av intressenter i väte- och bränslecellsförsörjningskedjan. Vätgastankar tankas i en process som är ungefär densamma som med en bensin- eller dieselbil, tillade gruppen.
Vätgas vs elbilar
Koldioxidavtrycken för vätgasdrivna och elektriska fordon är liknande, men de förra kan resa mycket längre utan att behöva tanka - och när de gör det tar processen minuter snarare än timmar, sa Driving Electric.
Ändå är skeptikernas första argument mot vätgasfordon effektivitet, sa Auto Express. För att skapa väte att använda i kraftceller omvandlas elektricitet till gasen, vanligtvis via elektrolys – en process där cirka 25 % av källenergin går förlorad, enligt Tom Baxter, lektor i kemiteknik vid Aberdeen University.
Det resulterande vätet komprimeras sedan, kyls och transporteras till en vätgastankstation, som förlorar ytterligare cirka 10 %, förklarade Baxter i en artikel om Konversationen . Och väl inne i fordonet går ytterligare 25% av energikällan förlorad när vätgas omvandlas till elektricitet och använder det för att driva motorn, skrev han.
Enligt Baxters beräkningar används till slut endast 38 % av den initiala energin, eller 38 watt av 100, i denna tråd till gas till tråd-process. Som jämförelse är elbilar nästan dubbelt så effektiva och använder cirka 80 av var 100:e watt av den ursprungliga energin.
Bilindustrins chefer har också ställt upp för att hälla kallt vatten på förhoppningar om massutbyggnad av vätebränslecellsfordon, sa Ekonomiska tider . Volkswagen, världens näst största i försäljning, har nästan övergivit sina vätgasplaner, rapporterade tidningen. Och tyska rivalen Mercedes lade tyst sitt sista bränslecellsprojekt för personbilar förra året, medan BMW bara har ett grepp om tekniken.
Toyota och Hyundai fortsätter dock att investera kraftigt i tekniken, där den senare syftar till att sänka kostnaderna för nyckelkomponenterna i bränslecellsbilar med mer än hälften till 2030.
Investeringsdrivande
Trots de olika nackdelarna är väte ett bränsle som inte kan ignoreras för en verkligt hållbar mobilitet, säger Auto Express. Vätgasbilar ger noll koldioxidutsläpp från sina avgaser.
Ändå är vätgas meriter som en ren energikälla fortfarande ett problem, sade FT, som påpekade att inte allt väte skapas lika.
Grönt väte tillverkas med el från förnybara energikällor, medan blått väte använder naturgas, med eventuella koldioxidutsläpp fångas upp och lagras eller återanvänds.
I den mer skadliga delen av spektrumet använder grå väte naturgas men utan att utsläppen fångas upp, och brunt väte härrör från termiskt kol. Båda är jämförelsevis mer kostnadseffektiva men har en större miljöpåverkan.
Därmed inte sagt att elfordon nödvändigtvis klarar sig bättre på utsläppsfronten. Produktionen av litiumjonbatterier är mycket energikrävande, säger Jon Hunt, Toyotas ledare för kommersialisering av vätebränslecellsfordon, till Auto Express.
Enligt Hunts uppskattningar kommer ett typiskt 100 kWh-batteri att ge en potentiell räckvidd på 250 miles och för att producera det batteriet kommer det att ta cirka 20 ton CO2.
Ett typiskt batteri räcker i 150 000 miles, så det motsvarar cirka 83 g/km CO2. Sedan, när du tar hänsyn till laddning över samma sträcka, kommer samma batteribil att leverera 124 g/km CO2 under sin livstid, sa han. Som jämförelse, enligt Hunt, kan en vätgasbils utsläpp vara så låga som 60g/km.
Spelläge
Försäljningen av vätgasfordon är för närvarande mycket lägre än för elbilar, delvis eftersom infrastrukturen för att stödja deras utbredda användning ännu inte existerar.
Vätgasfordon måste tankas på specialiserade stationer, av vilka det bara fanns 11 i drift i Storbritannien, enligt senaste uppgifter från statliga rådgivare UK H2 Mobility . Det kan jämföras med mer än 42 000 elektriska laddningspunkter som registrerats av EDF energi .
Så investeringar i vätgasinfrastruktur kommer att vara en viktig del av regeringens vätestrategi.
Ett annat problem med vätgasbilar är kostnaden. En Hyundai Nexo vätgasbil kostar mer än £68 000, medan Toyota Mirai är mer än £54 000.
Den genomsnittliga kostnaden för en elbil i Storbritannien är 44 000 pund, med en del prislappar så låga som 17 350 pund, enligt finanssajten NimbleFins .
Vätgasbilar är idag också relativt dyra att tanka.
Men med biljättar inklusive Toyota som arbetar för att minska produktionskostnaderna för vätgasbilar, hoppas fans av tekniken att en billigare generation av nya fordon är på vägen.
Körupplevelse
Toyotas Mirai är tyst och snygg att köra, sa The Guardian Australien Matilda Boseley. Faktum är att så länge du bor nära en tankstation är upplevelsen fantastisk.
Det kan vara ett stort om för förare i Storbritannien för tillfället. skrev dock Skotten Alastair Dalton, som åkte längs en Aberdeen-förbifart i samma fordon, tog många mil att göra en buckla i bränslemätaren.
Och när han var tvungen att stanna för att tanka var processen enkel och snabb - även om bränslekostnaden kom som en överraskning.
