Стандарты IEC для транспортных средств, работающих на водородном топливе

Транспортные средства, работающие на водородном топливе, будут формировать рынок автомобильных перевозок большой грузоподъемности.

Как и электромобили (EV), водородные автомобили не загрязняют воздух выхлопными газами. Электромобили на топливных элементах (FCEV) вместо питания от электричества, хранящегося в аккумуляторе, производят электроэнергию на борту в результате химической реакции между водородом и кислородом в топливных элементах.  Заправка водородом от насоса занимает менее пяти минут, а запас хода у FCEV, как правило, больше, чем у EV.

Существует несколько барьеров на рынке для FCEV, которые необходимо преодолеть, чтобы они могли конкурировать с EV. Стоимость одного только топливного элемента в два раза увеличивает цену стандартного легкового автомобиля по сравнению с аналогичным EV. Еще одной проблемой для водородных автомобилей является необходимость сжимать газ до очень высокого давления, чтобы обеспечить необходимую плотность топлива для обеспечения дальности поездки. В легковых автомобилях это представляет трудности. Именно поэтому многие производители автомобилей переходят на модели внедорожников, в которых больше места для установки топливных элементов.

Электромобили сталкиваются с аналогичной проблемой, но их батареи представляют собой небольшие плоские блоки, которые можно распределить по всему автомобилю. Водород хранится в больших баллонах, и в автомобиле не так много места, где можно их разместить.

Еще одним препятствием является отсутствие заправочной инфраструктуры. В то время как сеть заправочных станций для автомобилей с водородным двигателем будет развиваться, низкий спрос со стороны покупателей не позволит наладить прибыльное массовое производство автомобилей на топливных элементах. Соответственно, при малом количестве водородных автомобилей на дорогах операторы будут нерешительно расширять сеть своих заправочных станций.

Данный вопрос наиболее актуален для автомобильных грузоперевозок. Поскольку крупные производители грузовиков обязуются отказаться от дизельного топлива к 2040 г., большая дальность и скорость заправки водородных автомобилей является привлекательной альтернативой для автотранспортной отрасли.

Крупногабаритные транспортные средства, перевозящие тяжелые грузы, с холодильной установкой или бортовым краном для подъема грузов, представляют определенные сложности для энергоемкости электрических батарей. Если бы транспортные компании перешли на EV-грузовики, им пришлось бы полностью изменить свою операционную модель. Водород может стать единственным альтернативным вариантом топлива с нулевым уровнем выбросов в данном секторе.

Международная электротехническая комиссия (IEC) работает над расширением использования водорода как вида энергии для транспорта. Технический комитет IEC/TC 9 «Электрическое оборудование и системы для железных дорог» приступил к разработке нового стандарта IEC 63341-1. Документ устанавливает технические требования к топливным элементам для приведения в движение поездов, а также любого вида подвижного состава транспорта, включая легкорельсовый транспорт, трамваи и метро.

Комитет IEC/TC 105 «Технологии топливных элементов» разрабатывает стандарты на топливные элементы.

В IECEx, системе сертификации по стандартам, относящимся к оборудованию для использования во взрывоопасных атмосферах, расширили схему сертификации компетентности персонала для оценки и сертификации лиц, работающих в потенциально опасных зонах, на водородную безопасность, добавив одну единицу компетентности – Unit Ex 011, касающуюся базовых знаний о безопасности водородных систем.

Около 95% всего водородного топлива сегодня относится к категории «серого», и его использование для приведения в движение транспортных средств значительно снизит прогресс в снижении выбросов CO₂.

«Зеленый» водород производится путем расщепления воды на водород и кислород. Данный процесс электролиза воды выделяет мало углеродных отходов, но является энергоемким. Поэтому, чтобы получить звание «зеленого», он должен работать от возобновляемых источников энергии (ветра, солнца, гидроэнергии). Общий энергетический баланс для автомобилей на водородных топливных элементах также должен включать транспортировку и хранение газа, что является более сложной задачей, чем для бензина или дизельного топлива. Например, трубопроводные сети, используемые для метана, возможно, придется модернизировать, прежде чем они будут пригодны для водорода, что увеличивает стоимость строительства инфраструктуры.

Стандарты IEC могут помочь в решении этого вопроса. Технический комитет IEC/TC 31 «Оборудование для взрывоопасных атмосфер» работает в данном направлении. Создана консультативная группа для координации вклада комитета и его подкомитетов в другие соответствующие технические комитеты по теме водорода.

Для производства автомобилей, работающих на водородном топливе, которые станут альтернативой бензиновым автомобилям или даже электрическим, акцент необходимо сделать на более экологичные способы производства водородного топлива.