Menjalankan mobil dengan hidrogen: Melihat Misi Hidrogen Nasional India

India telah mengumumkan Misi Hidrogen Nasional yang akan menyusun peta jalan untuk menggunakan hidrogen sebagai sumber energi. Inisiatif ini memiliki potensi untuk mengubah transportasi.

Mobil sel bahan bakar hidrogen Mirai Toyota yang dirubah, menunjukkan rekayasa di bawah kap, dipamerkan pada acara peluncurannya di Tokyo pada Desember 2020. (Foto: Reuters)

Secara tradisional penggerak lambat dalam teknologi kendaraan listrik (EV) perbatasan, India telah membuat entri awal yang tidak seperti biasanya dalam perlombaan untuk memanfaatkan potensi energi dari elemen paling melimpah di alam semesta, hidrogen. Kurang dari empat bulan setelah Departemen Energi Amerika Serikat mengumumkan investasi hingga 0 juta dalam produksi hidrogen dan penelitian dan pengembangan teknologi sel bahan bakar, India telah mengumumkan Misi Hidrogen Nasional.

Proposal dalam Anggaran akan ditindaklanjuti dengan draf misi selama beberapa bulan ke depan - peta jalan untuk menggunakan hidrogen sebagai sumber energi, dengan fokus khusus pada hidrogen hijau, menyesuaikan kapasitas terbarukan India yang berkembang dengan ekonomi hidrogen, pejabat pemerintah mengindikasikan .

Dan sementara sektor penggunaan akhir yang diusulkan mencakup baja dan bahan kimia, industri utama yang berpotensi diubah oleh hidrogen adalah transportasi — yang menyumbang sepertiga dari semua emisi gas rumah kaca, dan di mana hidrogen dilihat sebagai pengganti langsung bahan bakar fosil, dengan keunggulan khusus dibandingkan EV tradisional.

Sejumlah pilot terkait mobilitas sudah berjalan.

Pada bulan Oktober, Delhi menjadi kota India pertama yang mengoperasikan bus yang menggunakan gas alam terkompresi (H-CNG) berduri hidrogen dalam proyek percontohan enam bulan. Bus akan berjalan dengan teknologi baru yang dipatenkan oleh Indian Oil Corp untuk memproduksi H-CNG — 18 persen hidrogen dalam CNG — langsung dari gas alam, tanpa menggunakan pencampuran konvensional.

Power major NTPC Ltd mengoperasikan pilot untuk menjalankan 10 bus listrik berbasis sel bahan bakar hidrogen dan mobil listrik sel bahan bakar di Leh dan Delhi, dan sedang mempertimbangkan untuk mendirikan fasilitas produksi hidrogen hijau di Andhra Pradesh.

IOC juga berencana untuk mendirikan unit khusus untuk memproduksi hidrogen untuk menjalankan bus di pusat R&D di Faridabad.

Sebagai kerangka peraturan pendukung, Kementerian Transportasi Jalan dan Jalan Raya akhir tahun lalu mengeluarkan pemberitahuan yang mengusulkan amandemen Peraturan Kendaraan Bermotor Pusat, 1989, untuk memasukkan standar evaluasi keselamatan untuk kendaraan berbasis sel bahan bakar hidrogen.

Mengapa hidrogen — dan jenisnya

Potensi hidrogen sebagai sumber bahan bakar bersih memiliki sejarah selama hampir 150 tahun. Pada tahun 1874, penulis fiksi ilmiah Jules Verne menetapkan visi yang jelas di Pulau Misterius — tentang dunia di mana air suatu hari akan digunakan sebagai bahan bakar, bahwa hidrogen dan oksigen yang menyusunnya, digunakan sendiri-sendiri atau bersama-sama, akan memberikan sumber yang tak habis-habisnya. panas dan cahaya, yang intensitasnya tidak dapat dilakukan oleh batubara.

Pada tahun 1937, pesawat penumpang Jerman LZ129 Hindenburg menggunakan bahan bakar hidrogen untuk terbang melintasi Atlantik, hanya untuk meledak saat berlabuh di Naval Air Station Lakehurst di New Jersey, menewaskan 36 orang. Pada akhir 1960-an, sel bahan bakar hidrogen membantu menjalankan misi Apollo NASA ke bulan.

Setelah guncangan harga minyak pada tahun 1970-an, kemungkinan hidrogen menggantikan bahan bakar fosil mulai dipertimbangkan secara serius. Tiga pembuat mobil – Honda dan Toyota Jepang, dan Hyundai Korea Selatan – telah bergerak tegas ke arah komersialisasi teknologi, meskipun dalam skala terbatas.

Unsur yang paling umum di alam tidak ditemukan secara bebas. Hidrogen ada hanya dikombinasikan dengan unsur-unsur lain, dan harus diekstraksi dari senyawa alami seperti air (yang merupakan kombinasi dari dua atom hidrogen dan satu atom oksigen). Meskipun hidrogen adalah molekul yang bersih, proses ekstraksinya membutuhkan energi yang intensif.

Sumber dan proses yang menghasilkan hidrogen, dikategorikan berdasarkan tab warna. Hidrogen yang dihasilkan dari bahan bakar fosil disebut hidrogen abu-abu; ini merupakan bagian terbesar dari hidrogen yang diproduksi hari ini. Hidrogen yang dihasilkan dari bahan bakar fosil dengan opsi penangkapan dan penyimpanan karbon disebut hidrogen biru; hidrogen yang dihasilkan seluruhnya dari sumber daya terbarukan disebut hidrogen hijau. Pada proses terakhir, listrik yang dihasilkan dari energi terbarukan digunakan untuk memecah air menjadi hidrogen dan oksigen.

Kasus untuk hidrogen hijau

Hidrogen hijau memiliki keunggulan spesifik. Pertama, ini adalah molekul pembakaran bersih, yang dapat mendekarbonisasi berbagai sektor termasuk besi dan baja, bahan kimia, dan transportasi. Kedua, energi terbarukan yang tidak dapat disimpan atau digunakan oleh jaringan dapat disalurkan untuk menghasilkan hidrogen.

Inilah tujuan Misi Energi Hidrogen pemerintah, yang akan diluncurkan pada 2021-22. Jaringan listrik India sebagian besar berbasis batu bara dan akan terus demikian, sehingga meniadakan manfaat tambahan dari dorongan EV skala besar — ​​karena batu bara harus dibakar untuk menghasilkan listrik yang akan menggerakkan kendaraan ini. Di beberapa negara yang telah menerapkan dorongan EV, sebagian besar listrik dihasilkan dari energi terbarukan — di Norwegia misalnya, 99 persen dari pembangkit listrik tenaga air. Para ahli percaya kendaraan hidrogen dapat sangat efektif dalam truk jarak jauh dan sektor lain yang sulit dialiri listrik seperti pengiriman dan perjalanan udara jarak jauh. Menggunakan baterai berat dalam aplikasi ini akan menjadi kontraproduktif, terutama untuk negara-negara seperti India, di mana jaringan listrik sebagian besar berbahan bakar batu bara.

Bagaimana sel bahan bakar hidrogen bekerja

Korea Selatan dan Jepang khususnya, fokus untuk memindahkan pasar otomotif mereka ke hidrogen, dan potensi sel bahan bakar. Apa itu sel bahan bakar?

Hidrogen adalah pembawa energi, bukan sumber energi. Bahan bakar hidrogen harus diubah menjadi listrik dengan alat yang disebut fuel cell stack sebelum dapat digunakan untuk menggerakkan mobil atau truk. Sebuah sel bahan bakar mengubah energi kimia menjadi energi listrik menggunakan agen pengoksidasi melalui reaksi oksidasi-reduksi. Kendaraan berbasis sel bahan bakar paling sering menggabungkan hidrogen dan oksigen untuk menghasilkan listrik untuk menggerakkan motor listrik di kapal. Karena kendaraan sel bahan bakar menggunakan listrik untuk menjalankan, mereka dianggap kendaraan listrik.

Di dalam setiap sel bahan bakar individu, hidrogen diambil dari tangki bertekanan onboard dan dibuat untuk bereaksi dengan katalis, biasanya terbuat dari platinum. Saat hidrogen melewati katalis, elektronnya terlepas, yang dipaksa untuk bergerak di sepanjang sirkuit eksternal, menghasilkan arus listrik. Arus ini digunakan oleh motor listrik untuk menggerakkan kendaraan, dengan satu-satunya produk sampingan adalah uap air.

Mobil sel bahan bakar hidrogen memiliki jejak karbon mendekati nol. Hidrogen kira-kira dua sampai tiga kali lebih efisien daripada membakar bensin, karena reaksi kimia listrik jauh lebih efisien daripada pembakaran.

BERGABUNG SEKARANG :Saluran Telegram yang Dijelaskan Ekspres

FCEV dan EV lainnya

Kendaraan listrik (EV) biasanya dikelompokkan menjadi empat kategori besar:

* Kendaraan listrik hibrida konvensional atau HEV seperti Toyota Camry menggabungkan sistem mesin pembakaran internal konvensional dengan sistem propulsi listrik, menghasilkan drivetrain kendaraan hibrida yang secara substansial menurunkan penggunaan bahan bakar. Baterai onboard dalam hibrida konvensional diisi saat mesin IC memberi daya pada drivetrain.

* Kendaraan plug-in hybrid atau PHEVs seperti Chevrolet Volt juga memiliki drivetrain hybrid yang menggunakan mesin IC dan tenaga listrik untuk tenaga penggerak, didukung oleh baterai isi ulang yang dapat dicolokkan ke sumber listrik.

* Kendaraan listrik bertenaga baterai atau BEV seperti Nissan Leaf atau Tesla Model S tidak memiliki mesin IC atau tangki bahan bakar, dan berjalan pada drivetrain listrik sepenuhnya yang ditenagai oleh baterai isi ulang.

* Kendaraan listrik sel bahan bakar atau FCEV seperti Toyota Mirai, Honda Clarity dan Hyundai Nexo menggunakan gas hidrogen untuk menyalakan motor listrik on-board. FCEV menggabungkan hidrogen dan oksigen untuk menghasilkan listrik, yang menjalankan motor. Karena mereka sepenuhnya ditenagai oleh listrik, FCEV dianggap sebagai EV, tetapi tidak seperti BEV, jangkauan dan proses pengisian bahan bakarnya sebanding dengan mobil dan truk konvensional.

Perbedaan utama antara BEV dan FCEV hidrogen adalah bahwa yang terakhir memungkinkan waktu pengisian bahan bakar hanya lima menit, dibandingkan dengan pengisian bahan bakar 30-45 menit untuk BEV. Selain itu, konsumen mendapatkan penyimpanan energi sekitar lima kali lebih baik per unit volume dan berat, yang membebaskan banyak ruang untuk hal lain, sekaligus memungkinkan pengendara untuk melangkah lebih jauh.

Masalah massa kritis

Terlepas dari janjinya, teknologi hidrogen belum ditingkatkan. CEO Tesla Elon Musk menyebut teknologi sel bahan bakar sangat bodoh.

Secara global, ada di bawah 25.000 kendaraan sel bahan bakar hidrogen di jalan pada akhir tahun 2020; sebagai perbandingan, jumlah mobil listrik adalah 8 juta.

Hambatan besar untuk adopsi kendaraan sel bahan bakar hidrogen adalah kurangnya infrastruktur stasiun pengisian bahan bakar — mobil sel bahan bakar mengisi bahan bakar dengan cara yang mirip dengan mobil konvensional, tetapi tidak dapat menggunakan stasiun yang sama. Ada kurang dari 500 stasiun hidrogen yang beroperasi di dunia saat ini, sebagian besar di Eropa, diikuti oleh Jepang dan Korea Selatan. Ada beberapa di Amerika Utara.

Keamanan dipandang sebagai perhatian. Hidrogen bertekanan dan disimpan dalam tangki kriogenik, dari sana diumpankan ke sel bertekanan lebih rendah dan dimasukkan melalui reaksi elektro-kimia untuk menghasilkan listrik. Hyundai dan Toyota mengatakan keamanan dan keandalan tangki bahan bakar hidrogen mirip dengan mesin CNG standar.

Meningkatkan teknologi dan mencapai massa kritis tetap menjadi tantangan besar. Lebih banyak kendaraan di jalan dan lebih banyak infrastruktur pendukung dapat menurunkan biaya. Misi yang diusulkan India dipandang sebagai langkah ke arah itu.

Bagikan Dengan Temanmu: