Waarom is elektrisch batterijvoertuig beter dan waterstofbrandstofcellen? | BEV Vs. FCV
Waterstofbrandstofceltechnologie bestaat al zoveel jaren. Het werd voor het eerst gedemonstreerd door de Duits-Zwitserse chemicus - Christian Friedrich Schönbein in 1838 en de slogan - "Water is de steenkool van de toekomst" is populair vanaf 1874. Brandstofcellen hebben deel uitgemaakt van de ruimtevaartprogramma's Apollo en Gemini in de Verenigde Staten. Aan de kant van het personenvoertuig experimenteren niet alleen Japanse en Koreaanse autofabrikanten, maar BMW en Mercedes ook met FCV-concepten uit de jaren negentig.
Wanneer zoveel van zulke gevestigde onderzoekers en fabrikanten met deze technologie experimenteren, kan dat niet verkeerd zijn, niet? . Er zijn echter ook vele anderen die het niet eens zijn met voertuigen met brandstofcellen. Elon Musk verwerpt bijvoorbeeld het FCEV-concept volledig als domheid en noemt brandstofcel tot op zekere hoogte "dwaascel" 😐 !.
Wat maakte Elon Musk en vele anderen om FCV volledig te ontslaan? Waarom kreeg de waterstofindustrie niet de juiste vorm - zelfs niet na zoveel jaren onderzoek en bestaan? Dit artikel kan antwoorden op een aantal van deze vragen en antwoorden op de top-5 meest terugkerende argumenten van de brandstofcel te verkennen voertuig supporters.
# 1: Waterstof is het meest voorkomende element op aarde
Dat is volkomen juist. Waterstof is het meest voorkomende element in het universum, maar het is niet vrij beschikbaar op aarde; het is meestal beschikbaar in de vorm van water (H₂O).
Om waterstof als brandstof te gebruiken, moeten watermoleculen eerst worden afgebroken tot waterstof en zuurstof - door een aanzienlijke hoeveelheid elektrische energie door te geven. Dit proces wordt " elektrolyse " genoemd.
Het elektrolyseproces is niet zo efficiënt; en tot overmaat van ramp moet dezelfde chemische reactie later gewoon worden omgekeerd in het brandstofcelvoertuig - waar de energie die is opgeslagen in de waterstof wordt omgezet in elektrische energie om de wielen aan te drijven. Dit betekent dat slechts ongeveer 20-30% van de aanvankelijk geleverde energie kan worden teruggewonnen.
Onderstaande berekening met 100 KWh elektriciteit als inputvoeding toont aan dat een FCEV uiteindelijk 23 KWh ontvangt als een echt bruikbare energie; terwijl een BEV 69 KWh ontvangt - wat ongeveer 3 keer efficiënter is.
Als u de bovenstaande stroom / berekening moeilijk te begrijpen vindt, hoop ik dat de onderstaande afbeelding een eenvoudig beeld kan geven waarom de totale energie-efficiëntie van de waardeketen van elektrische voertuigen efficiënter is.
# 2: Waterstof FCV's hebben een groter bereik
Dit kan een paar jaar geleden waar zijn; maar nu niet meer. Een Tesla Model 3 LR - RWD levert meer kilometers dan zijn gelijkwaardige FCEV - Toyota Mirai. Ik hoef geen andere hogere batterijvarianten te noemen, zoals Tesla Model S lange afstand of Roadster !.
EV type
|
Fabrikant, model
|
Prijs
|
reeks
|
FCEV
|
Toyota Mirai
|
$ 57.000
|
312 mijl; 512 km
|
BEV
|
Tesla Model 3 AWD LR
|
$ 49.000
|
322 mijl; 538 km
|
Dat gezegd hebbende, brandstofcelvoertuigen hebben de mogelijkheid om tankvulcapaciteit veel eenvoudiger op te schalen dan batterijen in elektrische voertuigen toe te voegen. Dit voordeel wordt echter betwist door het feit dat er een gebrek is aan laadinfrastructuur voor FCV's.
Zou u als gemiddelde EV-bestuurder een BEV kiezen met een bereik van 200 km met voldoende oplaadmogelijkheden, bijna overal (thuis, op het werk, openbare infrastructuur)? Of een FCEV met een bereik van 400 km, maar met zeer beperkte navulmogelijkheden / -stations?
# 3: Waterstofauto's kunnen sneller vollopen
Dat is helemaal waar, FCEV's kunnen sneller worden gevuld dan elektrische voertuigen op batterijen. Voortzetting van dezelfde vergelijking van Tesla Model 3 Long Range met Toyota Mirai: Zelfs in een best case van Tesla 250KW Supercharger V3 zou de Model 3 Long Range 22 minuten nodig hebben om volledig op te laden. Terwijl Toyota Mirai slechts vijf minuten nodig heeft om vol te raken - vergelijkbaar met conventioneel tanken met benzine / diesel.
Deze vergelijking is echter totaal niet relevant, omdat het EV-laadproces volledig verschilt van het opnieuw vullen van waterstof. Elektrische voertuigen kunnen bijna overal op het elektriciteitsnet worden aangesloten en meestal worden EV's opgeladen wanneer ze 's nachts of overdag op het werk thuis worden geparkeerd. Dus, behalve tijdens lange reizen, worden de EV-chauffeurs niet geconfronteerd met de traditionele manier van opladen bij een snellaadstation langs de weg.
Kortom: Ja, voertuigen met waterstofbrandstofcellen kunnen sneller worden gevuld; maar batterij-elektrische voertuigen hoeven minder vaak te tanken.
# 4: Voertuigen met waterstofbrandstofcellen zijn veiliger
Feit is dat elektrische voertuigen zoals Tesla het natuurlijke vermogen hebben om de hoogste veiligheidsnormen te bereiken - simpelweg vanwege het mechanische ID-concept: geen enkele motor in de voorste zone biedt een aanzienlijk grotere lege ruimte dan die van conventionele auto's.
De elektromotoren zijn veel kleiner dan een verbrandingsmotor en bevinden zich direct op de as. Bovendien zorgt de accu met groot oppervlak in de onderkant van het voertuig voor een laag zwaartepunt en dus een zeer goede wegligging. Geen wonder dat Tesla Model 3 een beoordeling van 5 start-crashtests heeft gekregen. (Bekijk de video hieronder)
Critici wijzen echter vaak op batterij als een naar verluidt belangrijke bron van gevaar voor elektrische auto's . Als je al het in paniek gebrachte, 'veronderstelde' nieuws weggooit en de 'echte' brandincidenten op elektrische voertuigen 'als gevolg van de batterij meetelt, zijn de cijfers zeldzaam; zelfs geen kleine fractie van brandongevallen in verbrandingsmotoren.
Voertuigen met verbrandingsmotor hebben niet alleen een tank met licht ontvlambare vloeibare brandstof bij zich, maar hebben ook een gecompliceerd systeem van brandstofleidingen, ontstekings- / splitelektronica, een uitlaatsysteem met een katalysator en nog veel meer. Dit alles is niet van toepassing op een elektrische auto. Kortom, elektrisch aangedreven voertuigen op batterijen hebben veel minder bewegende delen dan voertuigen op verbranding of op waterstof, dus minder kans op breken, vlam vatten.
Zelfs in het zeldzame geval van een ongeval, ontbranden de accu's van elektrische voertuigen veel langzamer dan een brand die wordt gevoed door benzine / diesel. Ook om op te merken dat het passagierscompartiment in de BEV door een meerlagige firewall van het batterijpakket wordt gescheiden (bijvoorbeeld Tesla-batterijpakketten zijn volledig geïsoleerd met een titanium carrosserie onder de behuizing en een actief koelsysteem), zodat bestuurders van elektrische auto's zijn beter beschermd tegen de gevolgen van een voertuigbrand. Bovendien zijn de vooruitzichten voor batterij-elektrische voertuigen uiterst positief. Terwijl de lithium-solid-state batterijcellen aan de horizon liggen, kunnen alle vragen over batterijbrand verdwijnen.
En hoe zit het met de veiligheid van voertuigen met waterstofbrandstofcellen?
In feite zijn er geen betrouwbare cijfers beschikbaar over de ongevallen of de veiligheidstest geslaagd, omdat er slechts enkele duizenden Hyundai ix35 FCEV en de Toyota Mirai op straat zijn geweest (in vergelijking met 5 miljoen + batterij-elektrische voertuigen).
Kortom, een waterstof-brandstofcelvoertuig is niets meer dan een elektrische auto met een brandstofcel, een waterstoftank en het bijbehorende brandstofleidingsysteem in plaats van de grote tractiebatterij, wat betekent dat meer aantal bewegende delen kunnen breken in vergelijking met een elektrisch voertuig op batterijen.
De Toyota Mirai heeft twee grote tanks, elk met een volume van 60 liter, waarin de waterstof wordt gepompt met een druk van 700 bar (dat is ongeveer ongeveer 7,2 kg waterstof. Denk niet dat deze hogedruktank een op zijn minst theoretisch explosiegevaar?
De Toyota Mirai heeft twee grote tanks, elk met een volume van 60 liter, waarin de waterstof wordt gepompt met een druk van 700 bar (dat is ongeveer ongeveer 7,2 kg waterstof. Denk niet dat deze hogedruktank een op zijn minst theoretisch explosiegevaar?
Nee, dat zijn ze niet!. Gelukkig begrijp ik de basis zodat ik brandstofcellen niet als gevaarlijk zal noemen. De kans op een gastank en een explosie van brandstofcellen kan verwaarloosbaar zijn, omdat de gastank zich altijd op de best beschermde plek in het voertuig bevindt en is ontworpen om zelfs grote schokbelastingen te weerstaan.
FCEV's zijn dus misschien beter beveiligd dan de verbrandingsmotoren, maar blijven nog steeds inferieur aan de elektrische voertuigen met batterijvoeding.
# 5: Waterstof FCV zijn goedkoper
Dat is niet waar. Voertuigen met waterstofbrandstofcellen zijn tegenwoordig niet goedkoop; en zullen dat niet eens zijn als ze de 'schaalvoordelen' als BEV bereiken.
Hier is een snelle vergelijking van het initiële + operationele kostenverschil tussen Toyota Mirai en Tesla Model 3 - vergelijkbare voertuigen in termen van grootte, passagiers- en vrachtcapaciteit (hoewel Model 3 superieure prestaties van 0-60 km / u in 5,1 seconden heeft , in vergelijking met Mirai's 0 -60 mph in 9 seconden ). Hoe dan ook, laten we ze vergelijken met een echt scenario in Californië.
Waar zijn waterstofcelvoertuigen nog steeds relevant?
Waterstofbrandstofcellen voertuigindustrie is duidelijk ver achter de batterij elektrisch; en kan de efficiëntie en dus de totale eigendomskosten mogelijk niet snel inhalen. Dat gezegd hebbende, het leger, de ruimtevaart en sommige missiekritieke industrieën overwegen FCV's nog steeds, om een paar redenen hieronder:
➤ De eerste reden is natuurlijk, hoe sneller de tanktank , ze kunnen net zo snel worden bijgetankt als diesel- / benzinevoertuigen.
➤ Waterstof kan naar alle uithoeken worden getransporteerd , waar geen elektrische infrastructuur beschikbaar is om de batterijen van BEV's op te laden.
➤ FCV's kunnen worden bijgevuld (ten minste gedeeltelijk), zelfs tijdens stroomuitval . Compressoren in de tankstations voor waterstofbrandstof hebben ook elektriciteit nodig, dus tijdens stroomuitval zullen ook de tankstations voor waterstof lijden. Vanwege het drukniveauverschil tussen de opslagtank (hoog) en voertuigtank (laag) kan het waterstofgas echter van nature langzaam stromen totdat het een evenwicht bereikt.
Het komt erop neer: het is duidelijk dat de voertuigen op waterstofbrandstofcellen niet het best geschikt zijn, meteen voor het massale gebruik in privé-transport als vervanging voor de verbrandingsmotoren. Het is momenteel misschien denkbaar als een alternatieve oplossing voor sommige gebruiksspecifieke gevallen, maar we zullen nooit weten hoe de industrie zal evolueren!
Post a Comment