Wat zijn de voordelen van voertuigen op waterstof?

  • Rudolf Cole
  • 0
  • 2435
  • 232
De Volkswagen Tiguan HyMotion is een voorbeeld van een conceptwagen die wordt aangedreven door een waterstof-brandstofcel. Bekijk meer foto's van voertuigen op alternatieve brandstof. Volkswagen van Amerika

Elke keer dat u benzine in uw auto pompt, put u de wereldvoorraad enigszins uit fossiele brandstoffen. Deze brandstoffen, waaronder petroleum en steenkool, zijn de gecondenseerde overblijfselen van levende organismen uit de prehistorie. Het aanbod van deze brandstoffen is beperkt en zal uiteindelijk opraken. Erger nog, een groot deel van deze aanvoer van aardolie wordt gecontroleerd door een paar landen die gezegend zijn met een overvloed aan olie en deze landen kunnen zowel de aardolievoorziening als de prijs ervan dicteren. Bovendien maakt de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen door een natie als de Verenigde Staten de reeds complexe zaken van buitenlandse betrekkingen en nationale veiligheid nog ingewikkelder. Fossiele brandstoffen voorzien al eeuwenlang in een groot deel van de energiebehoeften van de wereld, maar er is een limiet aan hoe lang ze dat in de toekomst kunnen blijven doen.

Fotogalerij met alternatieve brandstofvoertuigen

Het universum waarin we leven bestaat voor ongeveer 75 procent uit waterstof, hoewel er verrassend weinig pure waterstof hier op het aardoppervlak is. Waterstofgas komt in het algemeen voor als H2 moleculen, waarin twee waterstofatomen aan elkaar zijn gebonden. Omdat H2 moleculen zijn zo licht dat niet-vastgehouden waterstofgas gemakkelijk naar de top van de aardatmosfeer kan drijven en daadwerkelijk de ruimte in kan ontsnappen. Het meeste waterstof op grondniveau is in moleculaire vorm verbonden met andere elementen - bijvoorbeeld in water, waar waterstof wordt gecombineerd met zuurstof om H te vormen2O moleculen.

Er zijn verschillende methoden die kunnen worden gebruikt om zuivere waterstof te produceren uit waterstofhoudende moleculen. Waterstof kan worden gewonnen uit aardgas (verreweg de meest gebruikelijke methode), het kan via elektrolyse uit water worden gehaald of het kan biologisch worden geproduceerd uit algen of bepaalde soorten bacteriën. Sommige van de meer veelbelovende methoden voor waterstofproductie worden nog onderzocht, terwijl andere, zoals winning uit aardgas, algemeen worden gebruikt.

In 1970 bedacht de chemicus John Bockris de term waterstof economie om te verwijzen naar een toekomst waarin alle voertuigen zouden worden gebruikt waterstof als brandstof. Een belangrijke stap in deze richting was de ontwikkeling van een apparaat genaamd a brandstofcel, die elektriciteit opwekt met waterstof. Grote autofabrikanten hebben al conceptauto's geproduceerd die worden aangedreven door brandstofcellen, de Volkswagen Tiguan HyMotion en de Chevrolet Equinox Fuel Cell SUV zijn twee voorbeelden, en er is al minstens één productiemodel voor waterstof-brandstofcellen beschikbaar in Californië, de Honda FCX Clarity..

Waarom de push voor waterstoftechnologie? Is het echt zoveel beter dan het verbruik van fossiele brandstoffen? Hoe zit het met de waterstofeconomie - is het zelfs mogelijk? Haal diep adem en lees de volgende pagina.

Inhoud
  1. Geen vervuiling meer?
  2. Geen afhankelijkheid meer van buitenlandse olie?
  3. Is de waterstofeconomie duurzaam??
Op 14 juli 2008 stroomt het middagverkeer langs de met smog gevulde straten van Peking. Is het mogelijk dat voertuigen die worden aangedreven door waterstofbrandstofcellen de luchtvervuiling verminderen? FREDERIC J. BROWN / AFP / Getty Images

Een van de belangrijkste voordelen van een waterstofeconomie is dat brandstofcellen niet vervuilend zijn. Er ontstaat geen CO2-uitstoot als elektriciteit wordt opgewekt in een brandstofcel. Een waterstof-brandstofcel produceert twee bijproducten: warmte en water. Als elk voertuig op de weg zou worden aangedreven door een waterstof-brandstofcel, zouden de bekende smogwolken die boven veel Amerikaanse steden hangen, waarvan de meeste afkomstig zijn van uitlaatgassen, grotendeels verdwijnen. Volgens de Environmental Protection Agency woont de helft van alle Amerikanen in gebieden waar voldoende vervuiling is om een ​​negatief effect op de menselijke gezondheid te hebben, dus het verminderen van smog zou een aanzienlijk voordeel zijn.

Verbrandingsmotoren, die brandstoffen verbranden die zijn afgeleid van het element koolstof, produceren voornamelijk verschillende bijproducten kooldioxide, water, en de kleine materiedeeltjes die we noemen roet. Het roet kan, wanneer het wordt uitgeworpen in de lucht die door mensen wordt ingeademd, astma, longkanker en andere ziekten veroorzaken. Bovendien zijn de meeste wetenschappers van mening dat verhoogde hoeveelheden kooldioxide in de atmosfeer bijdragen aan de opwarming van de aarde, wat uiteindelijk schadelijke klimaatveranderingen op een groot deel van onze planeet zou kunnen veroorzaken..

Het ombouwen van verbrandingsmotoren naar niet-vervuilende brandstofbronnen zoals waterstof zal belangrijk zijn om deze problemen in de 21st eeuw. Maar met meer dan 130 miljoen voertuigen op benzine die vandaag de dag rijden, is het onwaarschijnlijk dat brandstofcelauto's in de nabije toekomst genoeg verschil zullen maken om aanzienlijke milieuverbeteringen te realiseren. Geschat wordt dat vroege brandstofcelauto's minstens $ 100.000 zullen kosten, waardoor ze buiten het bereik van de gewone bestuurder vallen. Een ander punt is dat de infrastructuur die nodig is om deze auto's praktisch te maken, inclusief waterstofproductie-installaties en tankstations, nog niet beschikbaar is. Sommige waarnemers zijn van mening dat op korte termijn veranderingen in het milieu zullen komen door het gecombineerde gebruik van waterstofauto's en andere soorten voertuigen, waaronder elektrische auto's op batterijen en auto's die andere alternatieve vormen van brandstof gebruiken..

De bestaande luchtvervuiling zal niet snel verdwijnen. Roet zakt binnen enkele weken of maanden uit de atmosfeer, maar kooldioxide blijft aanzienlijk langer aanwezig. Zelfs als alle bronnen van koolstofemissies vandaag zijn geëlimineerd, kan het nog tientallen jaren duren voordat de atmosferische koolstofniveaus weer normaal zijn. Bovendien zijn auto's slechts één bron van koolstofemissies. Andere, zoals kolencentrales, zouden ook sterk moeten worden ingeperkt om opwarming van de aarde te voorkomen.

Waterstofefficiëntie

Een ander groot voordeel van een waterstof-brandstofcel is de efficiëntie. Een verbrandingsmotor gebruikt minder dan 20 procent van de chemische energie in benzine, waardoor het een relatief inefficiënt proces is. Een brandstofcel is daarentegen aanzienlijk efficiënter en gebruikt ongeveer 60 procent van de energie die beschikbaar is in waterstof.

Een nieuw waterstofaangedreven voertuig van Nissan wordt tentoongesteld tijdens een Hydrogen Ride and Drive-evenement in het Liberty Science Center op 13 augustus 2008 in Jersey City, N. J. Spencer Platt / Getty Images

Meer dan de helft van de olie die in de Verenigde Staten wordt gebruikt, wordt geïmporteerd uit andere landen. Dit heeft een aanzienlijke impact op de economie van de VS. Tweederde van deze geïmporteerde olie wordt gebruikt voor transport. Omdat zoveel olie van buiten de Verenigde Staten komt, hebben we geen controle over veranderingen in prijzen en aanbod. Een groot deel van de olie is afkomstig uit politiek onstabiele regio's in het Midden-Oosten. Pogingen om de VS te bevrijden van de afhankelijkheid van olie uit het Midden-Oosten dateren uit de jaren zeventig; de hoeveelheid geïmporteerde olie is sindsdien echter juist toegenomen. Bovendien is de bezorgdheid over de olieafhankelijkheid van de VS nog groter geworden na de terroristische gebeurtenissen van 11 september 2001.

Een ander probleem met onze afhankelijkheid van olie is dat stijgende olieprijzen een effect hebben op de hele Amerikaanse economie, waardoor de prijs stijgt van bijna elk product dat olie gebruikt bij de productie of dat olie nodig heeft om op de markt te komen. De olieprijzen zijn de afgelopen jaren sterk gestegen, waarbij de prijs van benzine en diesel in 2008 in het bereik van $ 4 tot $ 5 per gallon schommelde..

Zal waterstof goedkoper zijn dan benzine? Het Amerikaanse ministerie van Energie schat dat de huidige generatie brandstofcellen elektriciteit produceren tegen een prijs van ongeveer $ 225 per kilowatt. Helaas zullen de prijzen moeten dalen tot ongeveer $ 30 per kilowatt voordat waterstof kan concurreren met benzine als brandstof; de National Research Council voorspelt echter dat de kosten van de waterstof zelf, gemeten per mijl, binnenkort wel 50 procent lager kunnen zijn dan de huidige kosten van benzine. Dit voordeel zal uiteraard gestaag toenemen naarmate de gasprijs stijgt. De efficiëntie waarmee waterstof wordt omgezet in elektriciteit geeft het ook een substantieel voordeel.

Kunnen waterstofvoertuigen onze olieverslaving helpen doorbreken? Waterstofvoertuigen zullen deze afhankelijkheid helpen verminderen, maar het zal waarschijnlijk decennia duren voordat er dagelijks genoeg waterstofvoertuigen worden gebruikt om een ​​significant verschil te maken bij de invoer van olie. Op de lange termijn kan de impact van waterstofauto's echter aanzienlijk zijn.

Waterstofauto's zijn niet alleen de auto's van de toekomst - er rijden momenteel verschillende brandstofcelvoertuigen (of FCV's) op de weg:

  • De Honda FCX Clarity: Dit is de enige brandstofcelauto die daadwerkelijk door particulieren kan worden geleasd, maar alleen in delen van Californië waar waterstoftankstations zijn geïnstalleerd. Honda rekent $ 600 per maand voor een FCX-lease. De eerste FCX werd op 25 juli 2008 aan een Californische familie geleverd.
  • Chevrolet Equinox SUV met brandstofcel: Vloten van door brandstofcel aangedreven Equinox SUV's toeren door Californië, New York en Washington D.C. om de technologie te demonstreren. Dit voertuig is momenteel niet beschikbaar voor lease of koop.
  • Volkswagen Tiguan HyMotion: Net als Chevrolet is Volkswagen niet klaar om dit voertuig te verkopen of te leasen, maar de HyMotion maakte deel uit van een National Hydrogen Road Tour die van Portland, Maine, naar Los Angeles, Californië liep..
  • BMW Waterstof 7: Hoewel het nog niet beschikbaar is voor het grote publiek, geeft BMW dit voertuig aan beroemdheden - te beginnen met acteur Will Ferrell - voor langdurig gebruik..
Het heeft een bevolking van minder dan 300.000 mensen, maar Reykjavik, IJsland, positioneert zichzelf om 's werelds eerste duurzame waterstofeconomie te worden. Arctic-afbeeldingen / Getty-afbeeldingen

Als de waterstofeconomie de Verenigde Staten een toekomst wil bieden zonder vervuiling en afhankelijkheid van buitenlandse olie, moet ze duurzaam zijn. Dat wil zeggen, het moet de toegenomen bevolkingsgroei, het toegenomen gebruik van energie-hongerige technologie, veranderingen in de politiek en veranderingen in de houding van mensen ten opzichte van het milieu en het welzijn van toekomstige generaties kunnen bijhouden. Er wordt geschat dat de wereldwijde energiebehoefte zal verdubbelen tegen het jaar 2050. Het is onwaarschijnlijk dat de snel afnemende voorraden fossiele brandstoffen deze vraag kunnen bijbenen, dus nieuwe energiebronnen zullen cruciaal zijn..

Een van de belangrijkste obstakels voor een duurzame waterstofeconomie is dat de methoden die momenteel worden gebruikt om waterstof uit grotere moleculen te winnen, afhankelijk zijn van elektriciteit - en dat elektriciteit grotendeels wordt opgewekt door methoden die vervuiling veroorzaken. Als waterstofwinning wordt uitgevoerd met elektriciteit van een kolencentrale, maakt het niet uit dat de brandstofcel niet vervuilt, omdat de vervuiling optrad toen de waterstof werd gewonnen. Als waterstof een echte niet-vervuilende energiebron wil zijn, moet de elektriciteit die wordt gebruikt om de waterstof te winnen, worden geproduceerd met een niet-vervuilende methode zoals zonne-energie. Momenteel is dit meestal niet het geval, dus voor een echt duurzame waterstofeconomie zijn substantiële veranderingen in de energieopwekking nodig.

Opslag is ook een probleem. Waterstofbrandstof wordt opgeslagen in gecomprimeerde vloeibare vorm en na verloop van tijd ontsnapt een deel ervan door verdamping. Als er niet regelmatig met een waterstofauto wordt gereden, zullen de verdampingsverliezen de totale brandstofkosten aanzienlijk verhogen. En het comprimeren van vloeibare waterstof tot een volume dat in een auto kan worden vervoerd, vereist ook veel energie, en die energie is mogelijk opgewekt met methoden die vervuiling veroorzaken.

Sommige experts zijn van mening dat verbeteringen in de productie en opslag van waterstof over 15 tot 30 jaar zullen leiden tot een duurzame waterstofeconomie. Het idee van een waterstofeconomie kent echter zijn tegenstanders, van wie velen geloven dat een dergelijke economie nooit duurzaam kan zijn en dat onze hulpbronnen beter kunnen worden gebruikt om andere vormen van energieopwekking te verkennen. Het kan jaren duren voordat duidelijk wordt of waterstof echt de brandstof van de toekomst is.

Volg de links op de volgende pagina voor meer informatie over waterstof, brandstofcellen en andere gerelateerde onderwerpen.

Gerelateerde artikelen

  • Quiz Corner: Fuel Cell Quiz
  • Hoe brandstofcellen werken
  • Hoe de waterstofeconomie werkt
  • Wat is het verschil tussen een brandstofcelauto en een waterstofauto op aanvraag??
  • Hoe gasprijzen werken
  • Wat zijn de gevaren van voertuigen op waterstof?
  • Hoe hybride auto's werken
  • Hoe Global Warming werkt
  • Hoe automotoren werken

Meer geweldige links

  • Fueleconomy.gov
  • Brandstofcellen 2000
  • Nova
  • Honda FCX duidelijkheid
  • Amerikaanse ministerie van Energie

Bronnen

  • Bossel, Ulf en Eliasson, Baldur. "Energie en de waterstofeconomie." 8 januari 2003. http://www.methanol.org/pdf/HydrogenEconomyReport2003.pdf
  • Carseek. "Waterstof-brandstofcelautotechnologie." http://www.carseek.com/articles/hydrogen-fuel-cell-car.html
  • Clayton, Mark. "Rising Call: Verminder Amerikaanse olie-import." De Christian Science Monitor. 5 mei 2005. http://www.csmonitor.com/2005/0505/p01s04-usfp.html
  • Friedemann, Alice. "De waterstofeconomie - Energie en economisch zwart gat." Cultuurverandering. September 2004. (22 augustus 2008) http://www.culturechange.org/alt_energy.htm
  • Gizmag. "Honda is van plan om een ​​auto met waterstof-brandstofcel en een tankstation voor thuis uit te brengen." (22 augustus 2008) http://www.gizmag.com/honda-fuel-cell-fcx/8394/
  • Hall, Kevin G. "Onafhankelijkheid van olie is mogelijk, maar willen de VS dat echt?" Milwaukee Journal Sentinel. 4 maart 2006. http://www.jsonline.com/story/index.aspx?id=405957
  • Huffman, Mark. "Auto's met waterstof-brandstofcellen brengen hoop, zo niet verlichting." Consumentenzaken. 25 juni 2008. http://www.consumeraffairs.com/news04/2008/06/fuel_cell.html
  • Llanos, Miguel. "Waterstofauto's klaar om te rijden - voor een prijs." MSNBC. 23 juni 2004. http://www.msnbc.msn.com/id/4563676/
  • Sinha, Vandana. "Volkswagen gaat op weg met een auto met waterstof-brandstofcel." Washington Business Journal. 11 augustus 2008. http://www.bizjournals.com/washington/stories/2008/08/11/daily14.html? ana = from_rss
  • Vergano, Dan. "Tot nu toe zijn auto's op waterstof de brandstof voor toekomstige gedachten." USA VANDAAG. 21 juli 2008. http://www.usatoday.com/tech/science/columnist/vergano/2008-07-20- hydrogen-cars_N.htm



Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.

De meest interessante artikelen over geheimen en ontdekkingen. Veel nuttige informatie over alles
Artikelen over wetenschap, ruimte, technologie, gezondheid, milieu, cultuur en geschiedenis. Duizenden onderwerpen uitleggen, zodat u weet hoe alles werkt