2020年11月16日,康明斯公司举行一个氢天虚拟事件,概述了其当前和未来的项目集中在氢和燃料电池技术的发展。
“令人难以置信的机会康明斯继续建立一个强大的业务在制氢和燃料电池技术,有助于降低[的]排放和保护我们的地球,”Tom Linebarger说,康明斯董事长兼首席执行官。
他说,过去5年,该公司开发和收购了电气传动系统重要功能,设计组装电池,电池管理、燃料电池和氢的一代。所有已完成,以满足不断变化的客户需求以及碳减排目标设定的巴黎气候协议。Linebarger康明斯表示支持这一协议和许多国家近年来宣布他们的目标是到2050年实现碳中和。
该公司还制定了自己的科学目标与巴黎协定和目标到2050年碳中和。Linebarger表示,该公司认为,氢将向脱碳过渡起到有意义的作用,这就是为什么该公司将大部分的设计工作到这个燃料的选择。
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氢的好处
Linebarger康明斯认为氢在脱碳全球经济将发挥关键作用,因为它所提供的许多好处。其中之一是氢是地球上最丰富的元素。也光,耐贮藏的,反应和提供高能源每单位质量。他说这也是一个多才多艺的燃料,可以输送液体或气体,并且可以转化为电力的房屋,转化成甲烷为原料,或作为燃料用于运输。“它提供了一种减碳能源密集型行业像长途运输、运输和工业流程,”他说。
氢能源密集,使可再生能源,因为它也可以平衡变量供给和需求的太阳能、风能、水力发电、可再生能源,可以携带长距离不同地区,Linebarger解释道。
副总裁萨德埃瓦尔德在康明斯公司战略,说1公斤氢气总能量相当于大约3公斤,或1加仑的柴油。“那么,柴油或天然气相比,氢可以电力汽车,同样的距离,使用更少的燃料。”
他补充说,燃料电池系统的效率接近60%今天约为50%,柴油发动机相比,和更少的天然气。“这意味着更多的能源投入燃料电池用于车辆进一步减少氢的数量需要做相同的工作,相比,柴油或天然气,”埃瓦尔德说。
此外,氢是“绿色”,它可以使用和生产没有直接排放的空气污染物和温室气体(GHG)。“没有氢是绿色的,它不能成为一个有意义的解决方案的一部分,因为我们走向碳中立,”Linebarger说。
康明斯展出它的氢燃料电池驱动的概念卡车NACV 2019。
美国詹森
制氢可以被分类在许多方面,但为了康明斯的讨论技术,Linebarger会引用它的灰色,蓝色或绿色的。他说几乎所有的约7000万吨氢生产今天被认为是灰色的。这通常意味着它是由蒸汽甲烷重整使用大量的电力通过使用天然气。“这一年生产超过8.3亿吨的二氧化碳,相当于排放超过德国,”他说。
蓝色代表目前约1%的全球产量和氢本质上是灰色的氢和二氧化碳生产地底中创建,通常在老气田。他说,这可以减少90%的二氧化碳排放在环境中。
绿色的氢,另一方面,使用电解水电,风能或太阳能成氢与零二氧化碳(有限公司2)排放。今天Linebarger说只有1%的氢气被认为是绿色的。“这是制氢的未来,”他说。”关键技术,使绿色电解槽制氢和康明斯是一个关键的制造商。与绿色替代今天使用的灰色氢氢,世界将需要大约3.2太瓦小时的可再生能源,导致超过350000兆瓦的电解槽建造。”
根据Linebarger,过渡到一个氢经济将影响许多从发电企业运输到其他行业,如钢铁生产。“运动对可再生能源电力和绿色运输和工业应用氢将帮助我们减少二氧化碳排放的关键实现巴黎协定的目标,”他说。
康明斯技术
近年来,康明斯已收购或与不同公司结成伙伴关系帮助其氢和燃料电池技术的发展。通过这些举措,加之自身研发的努力,公司已经创建了一个投资组合的电解槽系统生产的绿色以及氢燃料电池系统,电力汽车,卡车和火车,艾米·亚当斯说,副总统,燃料电池和氢技术在康明斯。
康明斯的燃料电池系统包括多个技术平台梅伊不同行业的独特需求,亚当斯说。两个关键技术是固体氧化物燃料电池(SOFC)和质子交换膜(PEM);PEM是用于各种规模的零排放汽车。
她说PEM燃料电池适合运输操作,因为它们运行在相对低的温度下,有一个快速启动时间和快速的动态响应。他们还提供了一个良好的功率重量比是特别有益的重型卡车的应用程序。
固体氧化物燃料电池运行在更高的操作温度哪个更适合固定应用程序。
亚当斯说康明斯PEM燃料电池产品已经安装在超过2000,在全球范围内和非公路用的应用程序。燃料电池电源模块有一个低压燃料电池堆栈设计和综合平衡的植物。他们还为OEM客户提供灵活和可靠的设计和功能无限起止周期。
因为PEM燃料电池必须进行操作期间,康明斯使得其燃料电池self-humidified用水过程中产生的操作。这有助于确保系统的可靠性。
此外,亚当斯说,燃料电池可以用在零度以下条件不需要插入加热器当车辆不在操作。额外的好处她指出包括提供的高能量密度和灵活的架构可以并行结合的燃料电池功率更大的车辆。
燃料电池能量模块从连续8-45千瓦的电力。燃料电池的效率是50%以上,她说超过柴油和天然气发动机,尤其是在城市舰队责任周期。
燃料电池的应用迄今为止使用客户包括叉车、垃圾卡车、公交车、运货马车运送卡车和更多。亚当斯说,标准和定制的选项可用,以及燃料电池和电动动力系统集成。“这让我们有机会与一个多样化的客户群从oem厂商、集成商,”她说。
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康明斯可以提供尽可能多的应用程序所需的组件。类8运货马车运送卡车在加州,例如,它提供一个完全集成的方案,包括燃料电池储氢,电池系统和电动动力传动系统。
高压氢存储解决方案是最近除了公司提供对来自它与NPROXX的合资企业。“合资公司将为客户提供氢和压缩天然气存储产品都对公路和铁路的应用,”亚当姆斯说。“四和NPROXX先进类型碳纤维压力容器创建一个优越的强度和stiffness-to-weight比率,导致潜在的450公斤的体重减少气体密封系统在公共汽车和卡车。
“总的来说,康明斯是战略投资于一系列的技术定位整个氢供应链,从碱性和PEM电解槽为绿色氢生产坦克和解决方案分发给一套燃料电池功率模块,”她补充道。
固体氧化物燃料电池在高温运行,这使得它们更适合固定应用程序。
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生产、成本和基础设施仍是挑战
虽然有许多好处可以提供氢,仍有障碍需要克服,才能完全商业化和广泛采用的燃料。埃瓦尔德指出与氢的一个挑战是,虽然它可能是能源密集的重量,体积密度低。“从本质上讲,尽管它很轻,它占用了大量的空间,”他解释道。“这使得车载存储氢动力汽车的一个重要组成部分。
“存储足够的氢汽车满足距离要求你必须缩小氢分解成一个更严格的空间通过压缩或液化。今天技术挑战性和代表一个重要的输入燃料电池汽车的成本,”他说。这就是为什么该公司通过其投资于先进的存储技术最近关闭与NPROXX的合资企业。
“我们很兴奋运输氢作为燃料来源,”埃瓦尔德说。”,我们不断地学习我们的燃料电池,从我们正在进行的工作,以更好地支持技术,使它成为一个可行的解决方案。”
成本也是一个大问题,尤其对于绿色、可再生氢基础康明斯等理想想用来援助脱碳的努力。这个版本比柴油或天然气更加昂贵,而不是目前可用。埃瓦尔德说,有三个关键的成本动因,将降低价格和增加可用性的绿色氢能源价格,电解槽价格和分销成本。
“可再生能源的价格持续下降,我们预计会继续作为全球电力生产现在只有大约25%的可再生,”他说。“所以有继续在这个空间的机会。”
电解槽的资本投资也是一个输入大量成本。然而,随着需求继续增加他们的成本将下降已经与其他技术。
分销成本将取决于之间的距离,产生氢,它将被使用。与任何燃料,如果当地生产不会有去达到客户,因此成本会降低。适当的分销渠道将需要开发,以及加油设施,使摄入的增加氢作为燃料的选择。
推动基础设施将使更广泛的市场的一个关键组件采用氢动力汽车。
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采用市场需要时间
尽管康明斯将氢作为对脱碳的过渡的关键组成部分,该公司也了解这种技术需要时间来开发,并不是唯一的解决方案。这就是为什么该公司继续为客户开发各种动力系统选项。“先进柴油、天然气、温和和重型混合动力电池动力和燃料电池中的所有发挥作用过渡到纯碳中和技术,我们已做好准备,来帮助我们的客户浏览这个转变,抓住这次机会,”艾米·戴维斯说,总统和副总统,在康明斯新的力量。
“我们的目标是有合适的产品,以满足客户的需求在每一个角度的转变,这就是为什么我们投资了多个解决方案前期对于大多数康明斯的现有市场,”她补充道。
戴维斯接着说,该公司预计,燃料电池将是最好的选择,由于他们的优势。康明斯计划对其燃料电池技术与电池动力系统和控制,并相信它可以用于电池动力、混合动力、柴油和天然气应用。这种灵活性将帮助公司加速知识技术以及使其建设规模通用动力传动系统组件。这将有助于使系统更容易在市场上引进和接受。
为氢和燃料电池产品商业化的速度将随着市场和地区的不同而不同,戴维斯说。三个主要因素将推动使用率:
- 基础设施——需要时间和资源来开发一个系统的加油站;采用市场可能会开始第一次加油可以做在一个中央位置。
- 所有权的全部成本(TCO) -氢的解决方案将需要一个TCO与内燃机竞争。
- 规定,早期采用氢技术将需要某种形式的政府的支持,因为它还没有像传统电力系统的成本效益。
她说关于法规,开始有更多的利益来支持更少的碳密集型基础设施技术和地址。
燃料电池和氢的成本预计将保持高于内燃机至少10年。“我们预计采用燃料电池开始在市场,这些项目的成本比例的所有权的总成本是最低的,”戴维斯说。“这就是为什么我们都集中在一个市场就像火车,动力系统和燃料成本占营业总成本的50%,远低于重型卡车市场的80%以上。将会有进一步的考虑,最终用户也会,将随应用程序。”
戴维斯强调市场采用预计将需要时间。“氢委员会在2030年估计,采用燃料电池将保持谦虚,只是不清楚如何解决制约因素和在什么时间段。具体地说,他们估计燃料电池渗透和重型卡车,在全球范围内,2030年的2.5%,而公共汽车会达到10%,和10%的列车目前由柴油发动机将过渡到燃料电池。”
她指出再次康明斯的氢和燃料电池产品目前在市场上,提供真实的证据能力,同时提供的信息可以用来改进技术。“有意图——世界各地产品迭代学习将确保更快和更好的技术来提高我们的产品,”戴维斯说。“随着技术、基础设施、法规和客户的需求继续进化,康明斯氢能够提供高质量的解决方案现在和将来。”
“总之,氢技术,尤其是电解槽,将是一个快速发展和日益重要的部分我们的业务在未来几年内随着动量增加全球使用氢解,“Linebarger结束。
