Неге сутегімен қозғалтқышты екі дөңгелекті көліктер жоғары жұмыс істеу қабілетіне ие болады?

Энергия тығыздығының артықшылығы: H₂ қатысты литий-ионды аккумуляторлар (салмақтық және көлемдік)

Сутектің екі дөңгелекті көліктер үшін қаншалықты тартымды болуының себебі — оның энергия тығыздығында. Оның массасы бойынша қарағанда, сутек шамамен 33,6 кВт·сағ/кг энергия құрайды. Бұл литий-ионды аккумуляторлардың ұсынатын көрсеткішінен (0,25–0,3 кВт·сағ/кг) шамамен 120 еседен астам жоғары. Осы себепті сутекпен қозғалытатын көліктердің массасы әлдеқайда аз болады, бірақ бір рет толтырғаннан кейін ұзақ қашықтыққа жетуге қабілетті. Алайда сутектің көлемдік тығыздығы төмен болғандықтан, инженерлер осы мәселеге шешім тапқан. Олар оны 350–700 бар аралығындағы өте жоғары қысымда сақтайды, бұл үшін қолданылатын — бұл күрделі композитті цилиндрлер. Осындай жағдайда сақталатын сутектің тығыздығы литріне дейін 40 граммға жетеді. Жүргізушілер бір рет толтырғаннан кейін 250 километрден астам қашықтыққа жетуін күте алады; бұл көрсеткішті батареялық электр көліктері қосымша ауырлықтың әсерінсіз қол жеткізе алмайды. Сондықтан сутекті велосипедтердің қала ішінде адамдарды тасымалдауда ауыр батареялардың салмағын көтермей-ақ қолдануға мүмкіндік беретін нақты артықшылығы — олардың массасына қатысты жоғары энергия көрсеткіші мен ақылды сақтау шешімдерінің үйлесімі.

Қайта толтыру жылдамдығы мен жұмыс істеу уақыты: <3 минут қарсы 1–4 сағат зарядтау

Қандай жылдамдықпен қайта толтыруға болатыны — бұл шынайы әлемде не жұмыс істейтінін талқылаған кезде барлығын анықтайды, ал сутегі бұл жағынан анықтай артықшылыққа ие. Сутегімен жүретін скуттерлерді үш минуттан кем уақыт ішінде толық толтыруға болады, бұл — бензин құйғышқа бензин құюға кететін уақытқа шамамен тең. Осыны литий-ионды аккумуляторлардың толық қайта зарядталуы үшін бірден төрт сағатқа дейін кететін уақытымен салыстырыңыз. Ірі автопарктермен жұмыс істейтін кәсіпорындар үшін бұл көрсеткіштер олардың көліктерін қаншалықты тиімді пайдалануын айтарлықтай жақсартады. Мысалы, жеткізу қызметтерін қарастырайық — күндік жүрісі шамамен 420 километр құрайтын жүргізушілер қуатты күтіп отырған кезде ешқашан ұзақ уақыт бос отырмайды. Олар кезектер арасында тоқтамай-ақ қозғалыста қалады. Қаладағы кәдімгі адамдар да қозғалыс ортасында қуаты таусылып қалуға қатты қорқымайды, енді қандай да бір жерде зарядтауға қосылып тұрып бағалы уақыттарын шығындаудың қажеті жоқ. Ал электр көліктері адамдарды белгілі бір зарядтау кестесіне байланыстырады, сутегі болса оларды шамамен сәттік әрекетке қайта оралуға мүмкіндік береді, сондықтан да уақыттың ең маңызды болатын қызметтер арасында ол өте танымал болып келеді.

Сутегімен қозғалтқышты скутерлердің нақты әрекет етуі

Қалалық мобильділік сынақтары: Honda Clarity Fuel Cell Scooter және HySE-1 деректері (Токио)

Токионың көпшілік қозғалыстағы көшелерінде сынақтан өткен сутегі скутерлері, соның ішінде Honda (Clarity Fuel Cell) және HySE-1 моделдері, тұрақты тоқтауларға, көтерілістерге және ауа райының өзгеруіне қарамастан, бір рет толтырылған ыдыста 250–300 километр аралығын жүріп өтті. Оларды сынақ станцияларында қайта толтыруға барлығы үш минут уақыт кетеді, бұл электрлік көліктердің қайта зарядталуы үшін бірнеше сағат кетіретін уақытымен салыстырғанда үлкен артықшылық болып табылады. Ерекше назар аударғаны — бұл скутерлердің көптеген қосылу мен тоқтау циклдарынан кейін де жақсы жұмыс істеуі және әртүрлі температуралық шектерде де қалыпты жұмыс істеуі, ал батареялар осындай жағдайларда уақыт өте келе қуатын жоғалтады. Барлық осы деректерді талдағаннан кейін сутегі технологиясының күні бойы үздіксіз жұмыс істейтін көліктерді қажет ететін қызметтерге — мысалы, такси паркіне немесе жеткізу операцияларына қаншалықты жақсы сай келетіні айқын болады. Бұл жылдам қарқынды нарықта отынға күтіп өткізілетін әрбір қосымша минут операторлар үшін ақша жоғалтуын білдіреді.

Логистикалық жарамдылығын тексеру: DHL Гамбург пилоттық жобасы — күніне 420 км, қайта толтыру уақыты шамамен нөлге тең

DHL компаниясының Гамбургта ұйымдастырған пилоттық жобасы нарықта өте әсерлі нәтижелер көрсетті. Олардың сутегімен қозғалтқышты скутерлері соңғы жеткізу маршруттары бойынша күніне шамамен 420 километр жүрді және оларға күнінің ортасында бір ғана отын қосу қажет болды. Бұл кішкентай машиналар күніне аяқтайтын маршруттар саны бойынша батареялық скутерлерден шамамен үш есе артық нәтиже көрсетті. Скутерлер уақыттың 98%-ын жолда өткізді, ал осындай батареялық көліктер — тек 74%-ын ғана. Электрлік моделдер қашықтықты арттыру үшін ірі батареяларды орналастыруға мәжбүр болғандықтан, жүк көлемін азайтады; ал сутегімен қозғалтқышты скутерлер қашықтыққа қарамастан, толық жүк көтергіштігін сақтады. Бұл сынақтардан кейін сутегінің зарядтау станциялары сирек орналасқан, жылу басқару қиынға түсетін және жеткілікті батареяларды орналастыру жүк көлігінің пайдалы көлемін азайтатын ұзақ қашықтықтағы логистикалық операцияларда қандай артықшылыққа ие екендігі анық болды.

Инженерлік ұзақ мерзімді төзімділік: Сутегімен қозғалтқышты екі дөңгелекті көліктер үшін жүйе жобалауындағы компромиссті шешімдер

PEMFC стекінің оптимизациясы (1,2–1,8 кВт), жылу басқару және салмақтың таралуы

Бұл жүйелерден жақсы төзімділік алу — тек қуатты отын көздеріне ие болумен шектелмейді. Ол әртүрлі компоненттердің бірлесіп жұмыс істеуі үшін ұқыпты инженерлік есептеулерді талап етеді. Протонды алмасу мембраналы отын элементтері (PEMFC) немесе PEMFC стектері 1,2–1,8 киловатт қуат шығысына есептелген кезде ең жақсы жұмыс істейді. Бұл қалада жүру қажеттіліктерін қанағаттандыруға жеткілікті, бірақ автокөлікке артық салмақ қоспау үшін әлі де жеткілікті дәрежеде кішігірім болып табылады. Тежелу кезінде энергияны сақтайтын және қажет болған кезде қосымша қуат беретін аккумуляторлармен бірге қолданғанда, көліктер бір рет сутегімен толтырылған бакта 80–100 километр қашықтыққа жетеді. Температураны бақылау да өте маңызды болып табылады. Бұл PEMFC-тер 60–80 °C аралығында жақсы жұмыс істейді, бірақ жұмыс істеген кезде қатты жылу шығарады. Арнайы суыту каналдары мен фазалық күйін өзгертетін материалдар жүйенің өлшемін ұлғайтпай немесе оны автокөлікке орналастыруды қиындатпай артық жылуды шығаруға көмектеседі. Инженерлер сутегі бактарын автокөліктің алдыңғы және артқы ауыр бөліктерін теңестіру үшін бір-біріне параллель немесе алдынан артқа қарай орналастырып, салмақ мәселесін шешеді. Бұл әдеттегі аккумуляторлық жинақтарға қарағанда, онда барлық компоненттер негізінен автокөліктің ортасы мен табанына жиналатын болғандықтан, жақсырақ басқарылу сипаттамаларын сақтауға көмектеседі. Өткен жылы Aasma Aerospace зерттеулеріне сәйкес, сутегі литий-ионды аккумуляторларға қарағанда нақтылығы 92%–170% артық энергия қорын ұстайды. Алайда, осы көрсеткіштерді іс жүзінде қол жеткізу үшін жылу таратылуының проблемаларын және жұмыс істеген кезде әртүрлі бөліктердің бір-біріне әсерін дұрыс шешу керек. Ескерілген ұсақ детальдарға назар аударып жасалған жүйелер 1000 жұмыс сағаты ішінде 5%-тен кем тиімділік жоғалтады, яғни операторлар күн бойы оларды пайдаланып, сменаларының ортасында толтыру үшін тоқтамай алады.

Сутегімен қозғалтатын екі дөңгелекті көліктердің қолданылуын кеңейтуге кедергілер

Сутегімен қозғалтқышты скутерлер мен мотоциклдердің кең таралуына дейінгі жол бірнеше негізгі кедергілерге тосылады, оларды шешу қажет. Қазіргі уақытта ең ірі кедергі — құны. Оттектік элементтер өздерінің қосымша қысымдық резервуарлары мен арнайы катализаторлық материалдарымен бірге әлі де бұл көліктерді көптеген тұтынушылар үшін қол жетімсіз ететін бағаларға ие. Содан кейін сутегін қайдан алу керек деген сұрақ туады. Басты сынақ қалаларынан тыс жерлерде көбінесе толтыру станциялары мүлдем жоқ, бұл жолаушыларды жолдың ортасында отын таусылып қалу қаупіне қорқытуға себеп болады. Инженерлік тұрғыдан алғанда, біз әлі де сутегі сақтау жүйелерінің әртүрлі климаттағы температураның экстремалды шарттарында сақталуын және соққыға төзімділігін қамтамасыз ету жұмыстарын жүргіземіз. Сонымен қатар, адамдар көше бойында осы көліктерді көрген кезде не ойлайтынын ұмытпау керек. Көптеген адамдар сутегі технологиясы туралы тым аз нәрсе біледі, технология өзі қауіпсіз болса да, қауіпсіздік мәселелеріне қорқады және батареяларды ұстауды ұнатады, себебі олар оларды басқа жерлерде көп кездестіреді. Осы жерде нағыз прогресске жету үшін өндірушілер өндіріс көлемін арттыруы керек, ал үкіметтер толтыру желілерін кеңейтуі қажет. Регуляциялар да қазіргі уақытта техникалық тұрғыдан мүмкін болатын нәрселерге сай келуі керек. Зерттеуге тек ақша салу да жеткіліксіз.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Сутегімен қозғалтқышты екі дөңгелекті транспорттың қанша уақытта толтырылуы мүмкін?

Сутегімен қозғалтқышты екі дөңгелекті транспорттың толтыруы үш минуттан кем уақытты қажет етеді, бұл электрлік көліктерді зарядтауға қарағанда әлдеқайда жылдам.

Сутегімен қозғалтқышты скутерлердің қашықтығы қандай?

Сутегімен қозғалтқышты скутерлер бір рет толтырғаннан кейін әртүрлі жағдайларда да 250–300 километр аралығын жүруге қабілетті.

Сутегімен қозғалтқышты екі дөңгелекті транспорттың қолданылуына негізгі кедергілер қандай?

Негізгі кедергілерге жоғары құны, толтыру инфрақұрылымының жетіспеушілігі және сутегі технологиясы туралы қоғамдық сананың шектеулі болуы жатады.

Сутегі баллондары литий-ионды аккумуляторларға қарағанда сақтау бойынша қалай ерекшеленеді?

Сутегі баллондары отынды жоғары қысымда сақтайды, оларды литий-ионды аккумуляторларға қарағанда жеңіл етіп, бірақ энергия тығыздығын жоғары деңгейде ұстап тұрады.