خلايا الوقود

التنمية المستدامة: أبحاث الطاقة النظيفة لربط طويل الأجل

بقلم إيف مارتن ، L'Argus de l'Automobile ، 6.2.2003

ماذا سينجح النفط في قلب سياراتنا؟ إذا كانت هناك عدة أنظمة في نفس الخط ، فلا يمكن لأي منها الفوز ، فمن الصعب للغاية مواجهة التحدي.

مشكلة النقل

بعد أن أصبح أداة لا غنى عنها ، يتم تعقب وسائل النقل من قبل عدوها الأول ، التلوث. في الواقع ، أصبح الإنتاج المتزايد باستمرار لثاني أكسيد الكربون (C1) ، المسؤول عن تأثير الاحتباس الحراري الذي يسبب الاحتباس الحراري ، قضية بيئية رئيسية. ولهذا السبب وقع عدد كبير من الدول الصناعية - باستثناء الولايات المتحدة - على اتفاقية كيوتو في عام 02 ، والتي تعهدت بموجبها بخفض إنتاجها من ثاني أكسيد الكربون.

بعد هذه الاتفاقية ، أدخلت السلطات الأوروبية معايير صارمة لمكافحة التلوث للسيارات.

ومع ذلك ، فإن الحد من الانبعاثات الملوثة من السيارات ليس غاية في حد ذاته. بالإضافة إلى ذلك ، كما يؤكد بيير زيرلاوث ، المنسق الفني لتحدي ميشلان ، "يتم التحكم بشكل أفضل في الملوثات المحلية (ملاحظة المحرر: على مستوى السيارة نفسها)". يجب أيضًا مراعاة التلوث الناتج عن سلسلة الإنتاج - من التخزين إلى توزيع الطاقة المستخدمة في السيارة -. ثم نتحدث عن توازن الطاقة العالمي ، أي التلوث "من بئر لعجلة".

"من البئر إلى العجلة"

تم إجراء دراسات على مصادر الطاقة المختلفة من أجل تحديد أكثرها فائدة من حيث تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

من بينها غاز البترول المسال (غاز البترول المسال) ، NGV (الغاز الطبيعي للمركبات) ، الكهرباء ، الهيدروجين (إما يستخدم كوقود أو في خلية وقود).

ومع ذلك ، كما يؤكد فيليب بينشون ، مدير مركز نتائج طاقة المحرك في IFP (معهد البترول الفرنسي): "عندما نتحدث عن توازن الطاقة ، علينا أن نأخذ في الاعتبار أربعة عوامل: تأثير الاحتباس الحراري. وكفاءة الطاقة والتكلفة وتوفر الطاقة. "

هذا هو المكان الذي يصبح فيه الأمر معقدًا! خذ على سبيل المثال المحرك الكهربائي: الأكثر ملاءمة للبيئة. اعتمادًا على الطريقة المعتمدة لإنتاج الكهرباء ، يمكن أن يكون التوازن البيئي كارثيًا. على سبيل المثال ، يُظهر ذلك المنتج في ألمانيا ، من محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم ، توازنًا سلبيًا مع إنتاج ثاني أكسيد الكربون يبلغ 02 جرامًا لكل كيلوواط في الساعة ، وهو ما يتوافق تقريبًا مع المتوسط ​​الأوروبي. على العكس من ذلك ، فإن الكهرباء التي تنتجها محطات الطاقة النووية الفرنسية تصدر فقط 460 جم / كيلوواط ساعة. والنتيجة الأكثر كارثية هي تلك التي حدثت في اليونان حيث يولد إنتاج الكهرباء حوالي 100 جم / كيلو وات ساعة من ثاني أكسيد الكربون.

باتباع هذا المنطق ، نحن ندرك أن استخدام خلية الوقود ليس بيئيًا مثل ذلك.

اقرأ أيضا:  PlasmHyRad الاحتراق بمساعدة البلازما والهيدروجين الراديكاليون

في الواقع ، توجد طريقتان لإنتاج الهيدروجين ، وهو الوقود الأساسي لخلية وقود: إما أنه يتم إنشاؤه على متن السيارة ، عن طريق مصلح (جهاز يستخرج الهيدروجين من الهيدروكربونات) ، أو يأتي من محطات توليد الطاقة ثم يوزع كوقود تقليدي (في شكل غازي أو سائل). إذا قلل الحل الأول من إنتاج ثاني أكسيد الكربون ، فإنه ينبعث منه العديد من الملوثات الأخرى الضارة بالبيئة بسبب التحكم غير الكامل في عملية الإصلاح. هذا هو السبب في أنه من الأفضل إنتاج الهيدروجين في محطة طاقة حيث يتم التحكم في العملية بشكل أفضل ، ولكن في هذه الحالة تنشأ مشكلة (معسرة؟) توزيع وتخزين الهيدروجين.

بالإشارة إلى جدول انبعاثات C02 أدناه ، نلاحظ ذلك لا فائدة من استخدام الهيدروجين السائل.

في الواقع ، الطاقة المطلوبة لتسييل الغاز كبيرة وتزيد من إنتاج ثاني أكسيد الكربون في هذا القطاع بنسبة 50٪. وبالتالي تعود الميزة إلى استخدام الهيدروجين المضغوط. مرة أخرى ، اعتمادًا على البلد ومصدر الاستخراج ، تختلف الرسوم من طرف إلى آخر. وبالتالي،يتم الحصول على أفضل نتيجة عند إنتاج الهيدروجين من الغاز الطبيعي باستخدام الكهرباء من محطات الطاقة النووية الفرنسية. ومع ذلك ، فإن هذا الحل له عيب في سعر التكلفة الباهظ ، من 24 إلى 29 يورو لكل جيجا جول (مقابل 7 يورو / جيجا جول لإنتاج وتوزيع سوبر 95 و 98 الخالي من الرصاص ، و 6 يورو / جيجا جول لوقود الديزل. ، و 13 يورو / جيجا جول لغاز البترول المسال).

اقرأ أيضا:  التحميل: هوندا انسايت ، أول سيارة هجينة تجارية

لذا فإن الحل هو الجمع بين عدة حلول من أجل جني أقصى فائدة من هذه القطاعات.

وبالتالي ، فإن السيارة التي تقدم أفضل نسبة بين التكلفة والتلوث والكفاءة يجب أن تعتمد محرك ديزل هجين ومحرك كهربائي ببطارية ذات سعة كبيرة (قادرة على تخزين الكثير من الطاقة) ومجهزة ببطارية. وقود مدعوم بالهيدروجين المضغوط. السيارة الهجينة الوحيدة التي يتم تسويقها في فرنسا (ملاحظة المحرر: بسعر لا يزال مرتفعًا للغاية) ، لا تزال تويوتا بريوس بعيدة جدًا عن هذا الصقل.

الجدول المقارن لتكنولوجيات النقل (اضغط للتكبير)


الديزل. ديزل FT Fischer-Tropsch ديزل (ديزل اصطناعي) ؛ DME ثنائي ميثيل الأثير (وقود اصطناعي) ؛ استرات الميثيل EMVH للزيوت النباتية: البنزين ؛ ETBE ethyl-tertio-butyl-ether (يتم الحصول عليه من تخمير سكر البنجر أو الذرة والبترول) ؛ إيثانول EtTOH ؛ غاز طبيعي ؛ غاز البترول المسال. وقود H2 مضغوط H2 سائل H2 ؛ الميثانول MeOH ؛ الغازولين

الزيادة المقلقة في ثاني أكسيد الكربون

منذ قرن من الزمان ، كان تأثير الدفيئة يميل إلى الانحراف ، مما تسبب في ارتفاع عام في درجات الحرارة ، من خلال زيادة ثاني أكسيد الكربون (C02) الموجود في الغلاف الجوي. هذا الغاز وحده مسؤول عن نصف هذه الظاهرة.

تركيز ثاني أكسيد الكربون الآن أعلى بمقدار الربع مما كان عليه في القرن الماضي. مستوى من التلوث لم يتم الوصول إليه في الـ 02 ألف سنة الماضية.

يأتي ثاني أكسيد الكربون هذا بشكل أساسي من استخدام الوقود الأحفوري (الفحم وزيت الوقود والغاز الطبيعي) في مختلف قطاعات النشاط: الصناعة والطاقة والنقل. وتمثل هذه أكثر من ربع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في البلدان الصناعية ، وتستمر هذه النسبة في الزيادة. تتوقع التوقعات العديدة التي حددتها وكالة الطاقة الدولية (IEA) زيادة حادة في إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في العقد المقبل: بين 02٪ و 02٪ ...

اقرأ أيضا:  تويوتا معدل الذكاء، والذكية الياباني؟

من ريو إلى كيوتو ، تطور بطيء

في يونيو 1992 ، في ريو دي جانيرو ، التزمت 178 دولة و 50 شركة دولية بالتنمية المستدامة ووقعت اتفاقية تهدف إلى تثبيت تركيزات غازات الاحتباس الحراري ، وجميع مصادر الإنتاج مجتمعة (خطة العمل الدولية يسمى جدول أعمال القرن 21). ثم أوصت هذه الاتفاقية الإطارية بأن تخفض الدول المتقدمة مستوى انبعاثاتها إلى مستوى 1990.

بعد ثلاث سنوات ، في برلين ، شرعت الدول في عملية جديدة من شأنها أن تؤدي إلى الحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. تم اعتماد بروتوكول في ديسمبر 02 في نهاية مؤتمر كيوتو. فقط الولايات المتحدة لم توقع عليه.

يلتزم الاتحاد الأوروبي ، من جانبه ، بخفض إنتاجه من ثاني أكسيد الكربون بنسبة 8٪ بحلول عام 2. وسيتم توزيع هذا التخفيض وفقًا لمستويات الانبعاثات المسجلة في عام 2010 في مختلف الدول الأعضاء ، وحاجتها إلى التنمية والتركيبة السكانية. وهكذا ، فإن هدف ألمانيا هو تخفيض بنسبة 1990٪ ، وهدف اليونان ، زيادة محدودة بنسبة 21٪ ، وهدف فرنسا ، المساواة.

يمثل أسطول السيارات حوالي 12٪ من إجمالي إنتاج ثاني أكسيد الكربون من صنع الإنسان في القارة ، و 2٪ على مستوى العالم. في عام 2 ، انبعثت سيارة أوروبية جديدة 1995 جم / كم ، مقابل 165 جم / كم لليابانيين ، و 191 جم ​​/ كم للأمريكي.

في يوليو 1998 ، التزم اتحاد مصنعي السيارات الأوروبيين (ACEA) للمفوضية الأوروبية. يتضمن هذا الغرض المزدوج. في البداية ، تلتزم الرابطة بإنتاج السيارات المعدة للسوق الأوروبية التي لن تتجاوز انبعاثات ثاني أكسيد الكربون فيها 2 جم / كم في عام 120 (أي بمتوسط ​​استهلاك 2012 لتر لكل 4,9 كيلومتر). ثم تعهدت لاحترام المستوى المتوسط ​​للسيارات المباعة في عام 100 ، بمتوسط ​​مستوى انبعاثات ثاني أكسيد الكربون 2008 جم / كم ، أو متوسط ​​استهلاك يبلغ 2 لتر لكل 140 كيلومتر.

تعلم المزيد عن خلايا الوقود

- مقال مقارن للعلوم وآخرون
- دراسة التوليد المشترك مع خلية الوقود

قم بكتابة تعليق

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها ب *