Bron:afdc.energy.gov
Waterstof (H2) is een alternatieve brandstof die kan worden geproduceerd uit diverse binnenlandse bronnen. Hoewel de markt voor waterstof als transportbrandstof nog in de kinderschoenen staat, werken overheid en industrie aan schone, economische en veilige waterstofproductie en -distributie voor wijdverbreid gebruik in elektrische voertuigen met brandstofcellen (FCEV's). Lichte FCEV's zijn nu in beperkte hoeveelheden beschikbaar voor de consumentenmarkt in lokale regio's in eigen land en over de hele wereld. De markt ontwikkelt zich ook voor bussen, materiaalbehandelingsapparatuur (zoals vorkheftrucks), grondafhandelingsapparatuur, middelzware en zware vrachtwagens, zeeschepen en stationaire toepassingen. Voor meer informatie, zie brandstofeigenschappen en het Hydrogen Analysis Resource Center.
Waterstof is overvloedig aanwezig in onze omgeving. Het wordt opgeslagen in water (H2O), koolwaterstoffen (zoals methaan, CH4) en ander organisch materiaal. Een uitdaging bij het gebruik van waterstof als brandstof is om het efficiënt uit deze verbindingen te halen.
Momenteel is stoomreforming - het combineren van stoom op hoge temperatuur met aardgas om waterstof te extraheren - goed voor het grootste deel van de waterstof die in de Verenigde Staten wordt geproduceerd. Waterstof kan ook worden geproduceerd uit water door middel van elektrolyse. Dit is energie-intensiever, maar kan worden gedaan met behulp van hernieuwbare energie, zoals wind of zon, en vermijdt de schadelijke emissies die gepaard gaan met andere vormen van energieproductie.
Bijna alle waterstof die elk jaar in de Verenigde Staten wordt geproduceerd, wordt gebruikt voor het raffineren van aardolie, het behandelen van metalen, het produceren van kunstmest en het verwerken van voedsel.
Hoewel de productie van waterstof emissies kan genereren die van invloed zijn op de luchtkwaliteit, stoot een FCEV die op waterstof rijdt, afhankelijk van de bron, alleen waterdamp en warme lucht uit als uitlaatgassen en wordt het beschouwd als een emissievrij voertuig. Grote onderzoeks- en ontwikkelingsinspanningen zijn erop gericht om deze voertuigen en hun infrastructuur praktisch te maken voor algemeen gebruik. Dit heeft geleid tot de uitrol van lichte productievoertuigen naar consumenten in de detailhandel, evenals de eerste implementatie van middelzware en zware bussen en vrachtwagens in Californië en de beschikbaarheid van het wagenpark in de noordoostelijke staten.
Lees meer over waterstof en brandstofcellen bij het kantoor voor waterstof- en brandstofceltechnologieën.
Waterstof als alternatieve brandstof
Waterstof wordt beschouwd als een alternatieve brandstof onder de Energy Policy Act van 1992. De interesse in waterstof als alternatieve transportbrandstof komt voort uit het vermogen om brandstofcellen aan te drijven in emissievrije voertuigen, het potentieel voor binnenlandse productie en de snelle vultijd van de brandstofcel. en hoog rendement. In feite is een brandstofcel gekoppeld aan een elektromotor twee tot drie keer efficiënter dan een verbrandingsmotor die op benzine loopt. Waterstof kan ook dienen als brandstof voor verbrandingsmotoren. In tegenstelling tot FCEV's produceren deze echter uitlaatemissies en zijn ze minder efficiënt. Meer informatie over brandstofcellen.
De energie in 2,2 pond (1 kilogram) waterstofgas is ongeveer hetzelfde als de energie in 1 gallon (6,2 pond, 2,8 kilogram) benzine. Omdat waterstof een lage volumetrische energiedichtheid heeft, wordt het als gecomprimeerd gas aan boord van een voertuig opgeslagen om het rijbereik van conventionele voertuigen te bereiken. De meeste huidige toepassingen maken gebruik van hogedruktanks die waterstof kunnen opslaan met een snelheid van 5,000 of 10,000 pond per vierkante inch (psi). De FCEV's die worden geproduceerd door autofabrikanten en verkrijgbaar zijn bij dealers, hebben bijvoorbeeld tanks van 10,000 psi. Dispensers in de detailhandel, die meestal naast benzinestations staan, kunnen deze tanks in ongeveer 5 minuten vullen. Elektrische bussen met brandstofcellen gebruiken momenteel tanks van 5,000 psi die 10-15 minuten nodig hebben om te vullen. Andere manieren om waterstof op te slaan zijn in ontwikkeling, waaronder het chemisch binden van waterstof aan een materiaal zoals metaalhydride of lage-temperatuur sorptiematerialen. Meer informatie over waterstofopslag.
Gegevens van waterstoftankstations in de detailhandel, verzameld en geanalyseerd door het National Renewable Energy Laboratory, tonen aan dat de gemiddelde tijd die wordt besteed aan het tanken van een FCEV minder dan 4 minuten is.
Californië leidt het land bij het bouwen van waterstoftankstations voor FCEV's. Halverwege -2021 waren 47 waterstofstations in de detailhandel open voor het publiek in Californië, evenals één in Hawaï, en 55 andere waren in verschillende stadia van bouw of planning in Californië. Deze stations bedienen meer dan 8,000 FCEV's. Californië blijft financiering verstrekken voor het bouwen van waterstofinfrastructuur via het Clean Transportation Program. De California Energy Commission is gemachtigd om tot 2023 tot $ 20 miljoen per jaar toe te wijzen en investeert in de eerste 100 openbare stations om deze emissievrije voertuigen te ondersteunen en aan te moedigen. Daarnaast zijn er 14 winkelstations gepland voor de noordoostelijke staten, waarvan sommige al wagenparkklanten bedienen.
Voertuigfabrikanten bieden alleen FCEV's aan aan consumenten die in regio's wonen waar waterstofstations zijn. Niet-retailstations in Californië en het hele land blijven ook FCEV-vloten bedienen, inclusief bussen. Meerdere distributiecentra gebruiken waterstof als brandstof voor voertuigen voor materiaaloverslag tijdens hun normale werkzaamheden. Daarnaast zijn er verschillende aankondigingen gedaan met betrekking tot de productie van zware voertuigen, zoals lijnvrachtwagens, waarvoor tankstations nodig zullen zijn met een veel grotere capaciteit dan bestaande lichte stations. Vind waterstoftankstations in de Verenigde Staten.