Tìm hiểu về Trạm nạp nhiên liệu hydro: Hướng dẫn toàn diện

Nhiên liệu hydro đã trở thành một giải pháp thay thế được chấp nhận rộng rãi khi thế giới đang chuyển sang các nguồn năng lượng sạch hơn. Bài viết này thảo luận về các trạm tiếp nhiên liệu hydro, những thách thức mà chúng phải đối mặt và khả năng ứng dụng của chúng trong giao thông vận tải.

Trạm nạp nhiên liệu hydro là gì?

Pin nhiên liệu cho ô tô điện có thể tiếp nhận nhiên liệu hydro từ các địa điểm cụ thể gọi là trạm nạp hydro (HRS). Mặc dù được thiết kế để xử lý hydro, một loại khí đòi hỏi các biện pháp phòng ngừa an toàn đặc biệt và máy móc chuyên dụng, nhưng về mặt thẩm mỹ, các trạm này tương tự như các trạm xăng thông thường.

Hệ thống sản xuất hoặc cung cấp hydro, bể chứa và làm mát, và máy phân phối là ba bộ phận chính của một trạm nạp hydro. Hydro có thể được vận chuyển đến cơ sở bằng đường ống hoặc xe kéo ống, hoặc có thể được sản xuất tại chỗ bằng phương pháp cải tạo khí metan bằng hơi nước hoặc điện phân.

Các thành phần chính của trạm tiếp nhiên liệu hydro:

l Thiết bị sản xuất hoặc vận chuyển hydro đến tàu

l các đơn vị nén để tăng áp suất của các bình chứa hydro chứa hydro có áp suất cực cao

l Máy phun có vòi phun FCEV đặc biệt

l Các chức năng an toàn như tìm rò rỉ và tắt máy trong trường hợp khẩn cấp

Vấn đề lớn nhất của nhiên liệu hydro là gì?

Thiết bị sản xuất hoặc vận chuyển hydro đến các tàu nén các đơn vị để tăng áp suất của các bể chứa hydro lưu trữ hydro có áp suất cực caodmáy bơm có vòi phun FCEV đặc biệt có chức năng an toàn như tìm rò rỉ và tắt máy trong trường hợp khẩn cấp.Chi phí sản xuất và hiệu quả năng lượng là những vấn đề chính mà nhiên liệu hydro phải đối mặt. Ngày nay, quá trình chuyển đổi khí metan bằng hơi nước - sử dụng khí tự nhiên và thải ra khí thải carbon - được sử dụng để sản xuất phần lớn hydro. Mặc dù "hydro xanh" được tạo ra bằng phương pháp điện phân với năng lượng tái tạo sạch hơn, nhưng chi phí vẫn cao hơn nhiều.

Đây là những thách thức thậm chí còn quan trọng hơn: Vận chuyển và lưu trữ: Vì hydro sở hữu một lượng năng lượng nhỏ so với thể tích của nó nên nó chỉ có thể được nén hoặc làm lạnh ở áp suất khí quyển cao, gây ra sự phức tạp và chi phí.

Cải thiện cơ sở vật chất: cần rất nhiều nguồn lực để xây dựng nhiều trạm tiếp nhiên liệu.

Mất điện: Do mất năng lượng trong quá trình sản xuất, khử và trao đổi, pin nhiên liệu làm từ hydro có hiệu suất "từ giếng đến bánh xe" thấp hơn so với ô tô điện được trang bị pin.

Bất chấp những khó khăn này, sự hỗ trợ của chính phủ và các nghiên cứu đang diễn ra đang thúc đẩy sự phát triển công nghệ có thể làm tăng tính khả thi về mặt kinh tế của hydro.

Nhiên liệu hydro có tốt hơn nhiên liệu điện không?

Việc lựa chọn giữa xe điện chạy bằng pin (BEV) và xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro rất khó khăn vì tùy theo nhu cầu sử dụng, mỗi loại công nghệ đều có những ưu điểm riêng.

Xe điện chạy bằng pin hữu ích hơn cho việc di chuyển hàng ngày và sử dụng trong thành phố, trong khi xe chạy bằng hydro hoạt động tốt cho các ứng dụng đòi hỏi quãng đường dài và tiếp nhiên liệu nhanh, chẳng hạn như xe buýt và xe tải.

Có bao nhiêu trạm nạp nhiên liệu hydro trên thế giới?

Tính đến năm 2026, hơn 1.000 trạm nạp nhiên liệu hydro đã đi vào hoạt động trên toàn thế giới và dự kiến ​​sẽ có sự tăng trưởng mạnh mẽ trong những năm tiếp theo. Có một số khu vực cụ thể màtrạm tiếp nhiên liệu hydrolàdi dời:

Với hơn five hàng trămcác trạm, Châu Á chiếm lĩnh thị trường, chủ yếu bao gồm các quốc gia Hàn Quốc (hơn 100 trạm) và Nhật Bản (hơn 160 trạm). Trung Quốcchợđang phát triển nhanh chóng vì chính phủ có những mục tiêu đầy tham vọng.

Với gần 100 trạm, Đức đang dẫn đầu châu Âu, tự hào với khoảng hai trăm trạm. Đến năm 2030, Liên minh châu Âu có kế hoạch tăng số lượng trạm lên hàng nghìn.

Hơn 80 đài phát thanh có chi nhánh ở Bắc Mỹ, chủ yếu ở California, cùng một số đài khác ở Canada và vùng đông bắc Hoa Kỳ.

Với dự đoán rằng có thể có hơn 5.000 trạm trên toàn thế giới vào năm 2030, các quốc gia trên khắp thế giới đã đưa ra các chính sách nhằm thúc đẩy việc xây dựng các trạm hydro.

Tại sao nhiên liệu hydro tốt hơn xăng?

So với nhiên liệu truyền thống làm từ dầu mỏ, nhiên liệu hydro có nhiều ưu điểm khác nhau:

Không gây ô nhiễm không khí: pin nhiên liệu chạy bằng hydro tránh được khí thải độc hại từ ống xả gây ô nhiễm không khí và làm ấm nhiệt độ bằng cách chỉ tạo ra hơi nước như một tác dụng phụ.

Nhu cầu năng lượng xanh: Có thể tạo ra một chu trình năng lượng sạch bằng cách tạo ra hydro bằng các nguồn tự nhiên như năng lượng mặt trời và năng lượng gió.

An ninh năng lượng: việc sản xuất hydro trong nước từ nhiều nguồn khác nhau làm giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ nước ngoài.

Hiệu suất cao hơn: Khi so sánh với các loại xe chạy bằng động cơ đốt xăng, xe chạy bằng pin nhiên liệu có hiệu suất cao hơn khoảng hai đến ba lần.

Hoạt động êm ái: Vì xe chạy bằng hydro hoạt động hiệu quả nên giảm ô nhiễm tiếng ồn ở các thành phố.

Những lợi ích xanh của hydro khiến nó trở thành lựa chọn hấp dẫn để thay thế nhiên liệu trong quá trình chuyển đổi sang phương tiện giao thông sạch hơn, tuy nhiên các vấn đề về sản xuất và vận chuyển vẫn còn tồn tại.

Phải mất bao lâu để xây dựng một trạm tiếp nhiên liệu hydro?

Thời gian xây dựng trạm tiếp nhiên liệu hydro phụ thuộc rất nhiều vào một số yếu tố như kích thước trạm, địa điểm hoạt động, quy định cấp phép và việc có cung cấp hoặc sản xuất hydro tại chỗ hay không.

Đối với ít nhà ga có các thành phần được chế tạo sẵn và thiết kế đơn giản hơn, thời gian biểu điển hình là trong vòng sáu đến mười hai tháng.

Đối với các nhà máy lớn hơn và phức tạp hơn có cơ sở sản xuất tại chỗ, phải mất từ ​​12 đến 24 tháng.

Các yếu tố sau đây là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến thời gian xây dựng: lựa chọn địa điểm và lập kế hoạch

Các phê duyệt và giấy phép cần thiết

Tìm kiếm và cung cấp thiết bị

Xây dựng và thiết lập

Thiết lập và đánh giá an toàn

Việc triển khai các nhà máy điện hydro hiện nay hiệu quả hơn nhờ những tiến bộ mới trong thiết kế nhà máy mô-đun giúp rút ngắn thời gian thiết kế.

1 kg hydro tạo ra bao nhiêu điện?

Hiệu suất của hệ thống pin nhiên liệu phụ thuộc vào lượng điện có thể tạo ra bằng một kilôgam hydro. Trong các ứng dụng hàng ngày:

Một kilôgam hydro có thể cung cấp năng lượng cho một chiếc xe chạy bằng pin nhiên liệu thông thường đi được khoảng 60–70 dặm.

Một kilôgam hydro có gần 33,6 kWh năng lượng.

Một kilôgam hydro có thể tạo ra khoảng 15–20 kWh điện có thể sử dụng được sau khi tính đến độ tin cậy của pin nhiên liệu (thường là 40–60%).

Để hiểu rõ hơn, một hộ gia đình bình thường ở Mỹ sử dụng gần ba mươi kWh điện mỗi ngày, điều này cho thấy nếu chuyển đổi thành công, 2 kg hydro có thể đủ cung cấp điện cho một hộ gia đình trong một ngày.

Hiệu suất chuyển đổi năng lượng:

Xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro thường có hiệu suất "từ giếng đến bánh xe" từ 25–35%, trong khi xe điện chạy bằng pin thường có hiệu suất từ ​​70–90%. Sự mất mát năng lượng trong quá trình sản xuất hydro, giải nén, vận chuyển và chuyển đổi pin nhiên liệu là những nguyên nhân chính gây ra sự khác biệt này.