Aplicatiile pilelor de combustibil in transporturi

STUDENT:Robu Andreea

Introducere

Unul dintre cei mai interesanti, poate intr-un fel cei mai promitatori combustibili

alternativi pentru transport este hidrogenul. Este usor de produs prin electroliza, prin simpla

separare a oxigenului si hidrogenului din apa (H2O), utilizand energia electrica. Cu toate acestea,

in prezent aproape intreaga cantitate de hidrogen se obtine din gazul natural. Utilizarea

hidrogenului, indeosebi atunci cand acesta este produs cu energie eoliana, solara, geotermala,

hidro sau alte sisteme de energie regenerabila, genereaza un lant al emisiilor zero. Hidrogenul

este un combustibil curat, care poate inlocui benzina, motorina sau gazul, in sectorul de

transport. Deoarece hidrogenul in stare gazoasa ocupa un volum foarte mare, comparativ cu alti

combustibili, hidrogenul ar fi mult mai util ca sursa de energie in stare lichida. O solutie posibila

este separarea carbonului asociat in hidrogen, intr-un reformator catalitic si introducerea

hidrogenul intr-o pila de combustie.

Hidrogenul este utilizat in pilele de combustie pentru producerea electricitatii; sistemul de

actionare pentru vehiculele pe hidrogen consta intr-un motor electric fara angrenaj.

Hidrogenul este de asemenea utilizat in motoarele cu ardere interna special proiectate si a

fost cu succes amestecat cu gazul natural la autobuzele pe gaz, pentru a spori eficienta si a reduce

emisiile.

Pila pe hidrogen utilizeaza hidrogenul ca si combustibil si oxigenul ca si oxidant. Alti

combustibili includ hidrocarburi si alcooli. Alti oxidanti sunt aerul, clorul si dioxidul de clor.

Incepand cu anii 1990, producatorii de automobile au evidentiat dezvoltarea sistemelor de

actionare cu hidrogen. In timpul demonstratiilor, autobuzele din transportul public, pe pile de

combustie cu hidrogen, au dovedit o fiabilitate comparabila cu autobuzele pe motorina, pe

parcursul a trei ani de operare, iar durata de viata a pilelor de combustie se imbunatateste

constant.

Prima statie publica de realimentare cu hidrogen a fost deschisa in aprilie 2003 la

Reykjavik, Islanda. Aceasta statie deserveste trei autobuze construite de DaimlerChrysler, care

opereaza in reteaua de transport public din acest oras. Statia produce hidrogenul propriu necesar,

printr-o unitate de electroliza (produsa de Norsk Hydro), si nu necesita reumplere: tot ceea ce

intra in statie este energia electrica si apa. Royal Dutch Shell este de asemenea partener in acest

proiect. Statia nu are acoperis, pentru a permite oricaror scapari de hidrogen sa esapeze in

atmosfera.

Vehiculele pe pila electrica au performante similare sau imbunatatite, comparativ cu un vehicul

pe motor cu ardere interna, nefiind la fel de limitate ca majoritatea vehiculelor pe baterie

electrica. Desi vehiculele pe pila de combustie nu sunt deocamdata disponibile comercial,

aceasta pare sa se schimbe in urmatorii cativa ani.

Vehiculele pe pila de combustie pot fi ‘pure’ sau ‘hibride’. Modelul hibrid include utilizarea unei

baterii pentru sarcina energetica de varf. Aceasta permite de asemenea vehiculului sa utilizeze

energia de franare regenerativa, ceea ce poate reduce consumul de combustibil cu pana la 20%.

Hibridele economisesc combustibil in proportie de 30-40%.

Pilele de combustie au fost utilizate de multi ani pe nave spatiale pentru alimentarea

echipamentelor electrice. Acestea sunt alimentate cu hidrogen lichid din rezervoarele de

combustibil ale rachetelor spatiale. Vehiculele pe pila de combustie transforma hidrogenul si

oxigenul in energie electrica. Energia electrica astfel obtinuta alimenteaza apoi un motor electric,

la fel cum se intampla cu bateriile electrice care alimenteaza motorul unor vehicule electrice.

Atunci cand se combina oxigenul cu hidrogenul, acestea produc energie si apa (H2O). In pilele

de combustie aceasta se face fara vreo ardere (combustie). Cand ne referim la vehicule

alimentate cu hidrogen, ne duce gandul la navele spatiale de tip racheta, cum este o baza spatiala.

Aceasta este alimentata cu oxigen si hidrogen, ambele in stare lichida. Cu exceptia apei, la

esapare nu se regasesc alte substante. Pilele de combustie se incing iar apa se elimina din pilele

de combustie sub forma de vapori de apa sau abur.

Exista o serie de cai prin care hidrogenul poate fi furnizat pilelor de combustie. O cale este

pur si simplu de a introduce hidrogen gazos in pila de combustie, impreuna cu aer. Hidrogenul

gazos poate proveni din hidrogenul in stare gazoasa sau lichida acumulat pe vehicul. Pentru a

transporta hidrogenul gazos pe vehicul, acesta trebuie comprimat. Atunci cand se comprima

(de regula la o presiune de circa 3000 pounds/inch patrati) acesta trebuie stocat in containere

speciale de inalta presiune. Acest lucru este similar modului in care este stocat gazul natural

comprimat pe vehiculele alimentate cu gaz natural.

Fabricantii, intre care Ford, General Motors (GM), Honda, Toyota si Mercedes Benz,

au demonstrat deja aceste vehicule pe pila de combustie, iar o serie de vehicule New Electric

Car (Necar) au fost realizate de Daimler Chrysler, Ford si Ballard. Acest parteneriat isi

propune ca pana in 2010-2012, sa faca posibila comercializarea automobilelor pe pila de

combustie. In prezent, au fost realizate vehicule pe pila de combustie doar in etapa de pre

prototip.

Aceasta inseamna ca exista doar cateva vehicule pe pila de combustie si toate sunt in realitate

utilizate pentru teste. Majoritatea producatorilor de automobile lucreaza la modele pentru

demonstratii, unele dintre acestea putand atinge o viteza de 90km/h si circa 280 mile inainte

de a trebui realimentate.

INFORMATII SPECIFICE DIN CATEVA STATE

Marea Britanie

· Exista o serie de proiecte demonstrative pentru vehicule pe pila de combustie, in derulare la

Londra, intre care:

· Trei autobuze pe pila de combustie (parte din proiectul CUTE)

· Un taxi pe pila de combustie

· Un vehicul utilitar pentru parcare

Suplimentar, Consiliul de Lucru detine o statie de alimentare cu pila de combustie.

Italia

In iulie 2006 a fost realizata prima statie de alimentare cu H2, de catre Eni in Grecciano

(Regiunea Tuscany, pe ruta Florenta-Pisa-Livorno). Aceasta facilitate constituie prima statie din

lume care furnizeaza H2 din surse regenerabile. Hidrogenul este produs de panouri fotovoltaice

de 20kW si trei turbine eoliene de 20kW.

In prezent nu exista reglementari nationale care sa permita vehiculelor sa functioneze pe H2,

statia fiind in consecinta utilizata de prototipuri.

Bulgaria

In Bulgaria s-a intensificat cercetarea combustiei eficiente pentru obtinerea unor emisii ultra

reduse, pentru a respecta legislatiile europene si nationale stringente cu privire la emisii, pentru

aplicatii industriale si automotoare. Un foarte bun exemplu in acest sens este activitatea de

cercetare desfasurata in Laboratorul pentru probleme ecologice ale motoarelor’ (LEPE) in cadrul

Universitatii din Ruse.

In sectorul automotor, pentru cel putin alte cateva decade, nu vor fi produse in serie vehiculele

propulsate cu pila de combustie si motoare cu injectie directa supra incarcate cu hidrogen,

deoarece raman inca de solutionat problemele legate de producerea si stocarea de hidrogen. Este

asadar probabil ca motoarele cu combustie sa domine inca piata pentru urmatorii 30 pana la 50

de ani, ceea ce implica eforturi reale care trebuie orientate catre obtinerea unei combustii

eficiente si curate la motoarele cu combustie interna pe hidrogen. Hidrogenul, ca

stimulent al arderii, constituie o abordare avansata, considerabil dezvoltata in Bulgaria.

Hidrogenul arde mai rapid decat combustibilii hidrocarburi, deoarece este mai mic si intra in

reactiile de ardere cu o viteza mai mare, are o energie de activare mai redusa si produce mai

multe coliziuni moleculare decat moleculele mai grele. Aceste caracteristici fac posibila

utilizarea unor amestecuri ale hidrogenului cu hidrocarburi ale combustibililor conventionali,

cum este benzina, motorina si propanul, pentru a reduce emisiile de hidrocarburi nearse.

Tranzitia de la combustibilii fosili la hidrogen regenerabil, prin utilizarea unor amestecuri ale

hidrogenului, in cantitati mici, cu combustibilii conventionali, ofera reduceri considerabile ale

emisiilor evacuate. LEPE are in derulare activitati de cercetare a utilizarii adaosurilor de

hidrogen (suplimentar) in combustibilii conventionali. Utilizarea hidrogenului ca stimulent in

ardere face posibila respectarea cerintelor viitoare pentru emisii mai reduse la evacuare, in cazul

altor combustibili utilizati in Bulgaria.

La LEPE se afla in faza de proiectare si executie un sistem de ardere avansat pentru

Arderea Imbunatatita a Hidrogenului (HETI). Acest sistem de ardere se afla in prezent intr-un

proces intensiv de investigare, pentru a fi evaluate posibilitatile sale de asistare si imbunatatire a

aprinderii si a arderii unor amestecuri aer-hidrocarbon foarte putin omogene. Primele rezultate

arata o imbunatatire a consumului de combustibil la scara mare ca si o reducere a emisiilor de

NOx, in conditii de sarcina partiala. Sistemul HETI consta intr-o anti camera atasata la gaura de

bujie standard si un dispozitiv de injectare a hidrogenului atasat acestei anti camere. Aceasta este

conectata cu camera principala de combustie prin cateva orificii inguste. Electrozii bujiilor sunt

pozitionati in volumul anti camerei. Conceptul proiectat isi propune injectarea unor cantitati mici

de hidrogen pur sau H2 imbunatatit in anti camera si aprinsi prin scanteie. Ca rezultat, jetul bogat

in OH si radicali de H, cu energie termala ridicata, pot imbunatati considerabil combustia

amestecului de combustibil ultra slab aer-hidrocarbon din camera principala de combustie.

Portugalia

Pila de combustie se afla in stadiu de cercetare si constituie o problematica curenta a diverselor

institute si asociatii din intreaga tara. Cel mai important proiect este CUTE, cu 3 autobuze testate

in orasul Porto.

Spania

Madrid si Barcelona, impreuna cu alte 8 orase europene (Amsterdam, Stockholm,

Hamburg, Londra, Luxemburg, Stuttgart, Reykjavik si Porto), sunt pioniere inca din 2003 in ce

priveste utilizarea autobuzelor urbane echipate cu pila de combustie care utilizeaza hidrogenul ca

si combustibil. Aceasta initiativa constituie parte din proiectul CUTE (Clean Urban Transport for

Europe), promovat de Uniunea Europeana si condus de DaimlerChrysler (Mercedes), care

analizeaza demonstratia a 30 de autobuze alimentate prin pila de combustie in aceste 10 orase

europene. 10 autobuze sunt echipate cu pile Ballard de 205 kW cu membrana de schimb protonic

de tip PEMFC.

Mai mult, orasul Madrid participa in alt proiect, CITYCELL, coordonat de Iveco-Iris Bus

si Renault, care analizeaza demonstratiile a 4 autobuze alimentate cu pila de combustie in 4 orase

europene (Madrid, Paris, Torino si Berlin). In Madrid si Torino, vehiculele utilizate sunt IVECO,

echipate cu o pila de combustie UTC de 62 kW de tip PEMFC. In 2003 Compania de Transport

Municipal Madrid a pus in operare primul autobuz pe pila de combustie si hidrogen, in cadrul

unui proiect european CUTE/ECTOS. Acestia au construit o statie de realimentare cu H2

capabila sa alimenteze rezervorul autobuzului in 15 minute la presiunea de 350bar. Acum se

studiaza alte tehnologii legate de hidrogen, ca tehnologia hibrida sau combustia cu hidrogen

direct. Dupa aproximativ doi ani, dupa ce EMT a inceput sa utilizeze acest tip de vehicule, putem

spune ca experienta a fost foarte pozitiva pentru a fi acceptata atat de catre soferi cat si de

calatori.

Islanda

Guvernul Islandei a declarat obiectivul sau ambitios de a deveni prima tara din lume care

utilizeaza hidrogenul.

Istoria hidrogenului in aceasta tara este urmatoarea:

· In 1998 au fost luate primele decizii ale politicii de utilizare a hidrogenului

· Pozitia actuala este ca Islanda sa devina o platforma internationala pentru cercetarea

hidrogenului

· Crearea primei economii din lume pentru hidrogen

· Politica guvernamentala pentru promovarea Hidrogenului

· Cadrul favorabil pentru cercetare si comercializare

· Cooperarea internationala

· Educare si instruire

· Primii pasi importanti

· Stimulente pentru taxare (scutire de taxe pentru vehiculele pe hidrogen)

· Sustinere financiara si internationala (IPHE)

· Politica de dezvoltare rutiera si hidrogenul

Operare autobuz

Autobuzele pe hidrogen au sosit in Islanda in septembrie 2003. Locatia Islandei a constituit un

dezavantaj vehiculele trebuind a fi transportate in containere pe vapoare ce traversau Atlanticul.

Deoarece vehiculele constituie un echipament delicat, ideea initiala era de a transporta

vehiculele sub punte dar, datorita inaltimii vehiculelor, acestea au fost transportate pe punte. Din

fericire apele brutale nu au afectat echipamentul si acestea au putut fi deplasate din port imediat

dupa sosire. O alta precautie avuta in vedere la primele transporturi a fost de a trimite doua

autobuze o data si un al treilea mai tarziu, pentru a evita eventuale incidente severe, cum ar fi

pierderea tuturor in acelasi transport, in cazul scufundarii in drum spre Islanda.

Unul dintre obiectivele strategice ale proiectului ECTOS, indeplinit in 2005, a fost de asemenea

de a arata in ce mod va putea beneficia societatea, sub aspect social, economic si de mediu, prin

utilizarea hidrogenului ca si combustibil in locul combustibililor conventionali fosili.

Prima statie publica de realimentare cu hidrogen a fost deschisa la Reykjavik, Islanda, in aprilie

2003. Aceasta statie deserveste trei autobuze construite de DaimlerChrysler care opereaza

reteaua de transport public din acest oras. Statia produce necesarul propriu de hidrogen, printr-o

unitate de electroliza (produsa de Norsk Hydro), neavand nevoie de reumplere: tot ceea ce intra

in sistem este energia electrica si apa. Royal Dutch Shell este de asemenea partener in acest

proiect. Statia nu are acoperis, pentru a permite oricaror scapari de hidrogen sa esapeze in

atmosfera.

Numarul autobuzelor din Europa care opereaza curent pe hidrogen: 37 autobuze.

Grecia

Hidrogenul nu este inca utilizat in Grecia pentru scopuri de transport, desi este testat in laborator.

Recent , un proiect al carui acronim este HYDROSOL, vizand o tehnologie pentru

generarea de ‘energie curata’, a obtinut o distinctie remarcabila in cadrul Premiilor europene

Descartes (2006). Premiul a constat in suma de 333.333 euro si o diploma speciala oferita

coordonatorului echipei proiectului HYDROSOL (Dr. A. G. Konstandopoulos), la ceremonia

speciala organizata la Bruxelles, in data de 7 martie 2007. Aspectul novator al tehnologiei

HYDROSOL este acela ca generarea eficienta a hidrogenului, exclusiv din surse de energie

regenerabila (cum este energia solara si hidro), este fezabila, fara a genera emisii ale gazelor cu

efect de sera. Echipa HYDROSOL a realizat un reactor termo-chimic solar novator pentru

producerea hidrogenului prin disocierea apei, asemanator cu convertorul catalitic obisnuit al

automobilelor.

Exemple ale utilizării pilelor de combustie în construcţia de automobile

Odată cu autobuzul cu pile de combustie NEBUS (noul autobuz electric) pe care l-a introdus inmai 1997, Daimler Buses a demonstrat o altă posibilă aplicaţie pentru sistemul de condus pile decombustie, in acest caz pentru autobuzele urbane. Cu un singur rezervor de combustibil dehidrogen, autobuzul NEBUS are o autonomie maximă de 250 kilometri şi poate acoperi uşordistanţa obişnuită cerută zilnic pentru un autobuz obişnuit.Cu funcţionare normală in Oslo,Hamburg, Perth, Melbourne, Mexico şi Sacramento, autobuzul NEBUS a demonstrat capabilitatea sa operaţională. Hidrogenul este stocat in şapte rezervoare de aluminiu din fibră de sticlă amplasate pe plafon.

Aprilie 2008. Citaro cu pile de combustie parcurge kilometrul cu numărul 2 milioane

Parcul de autobuze cu pile de combustie a doborat un nou record: in total 36 autobuze au parcursmai mult de două milioane de kilometri in timp ce transportau in jur de şapte milioane pasageri.Acest sistem de condus fără emisii şi-a dovedit incă o dată fiabilitatea şi viabilitatea sa excelentăin utilizarea sa zilnică. Fiecare kilometru acoperit a contribuit de asemenea la extinderea bazei dedate cuprinzătoare ce reprezintă cheia pentru dezvoltarea ulterioară a sistemului de condus fărăemisii. Aceasta furnizează constatări de valoare pentru autobuzele hibride cu pile de combustie ale viitoarei generaţii.Dintre autobuzele cu pile de combustie Citaro din parc, 30 au fost utilizate in transportul public local in oraşele mari europene, şi alte trei in Perth şi Beijing. Astăzi parcul de autobuze a inregistrat in jur de 135,000 ore de funcţionare. Vehiculele au fost incercate şi testate atat la temperaturile nordice de iarnă din Stockholm şi Reykjavik, cat şi vara fierbinte din Spania, ca şi de asemenea in peisajele deluroase şi plane.Primele autobuze care au inceput să fie conduse din 2003, făcand parte din proiectul CUTE (Clean Urban Transport for Europe), in care 31 parteneri europeni din afaceri, ştiinţă şi politică au conlucrat pentru a promova tehnologia şiproducţia hidrogenului şi dezvoltarea unei infrastructuri corespunzătoare. Alte autobuze au fostutilizate in Reykjavik şi in Perth. In luna martie 2006 toate proiectele au fost consolidate subnumele HyFLEET:CUTE şi funcţionarea autobuzelor a fost extinsă. In prezent există mai mult de nouă autobuze cu pile de combustie utilizate pentru servicii obişnuite in Hamburg.

Zece companii europene au testat Citaro cu piele de combustie

Un test amplu a fost iniţiat pentru a demonstra ce impact vor avea autobuzele cu sistem propulsiepe bază de pile de combustie. Prima flotă de autobuze cu pile de combustie compusă din 30

autobuze Mercedes-Benz Citaro au circulat pe străzile oraşselor. Testul unic a avut in vedere cele mai diferite condiţii: autobuzele cu pile de combustie au trebuit să dovedească cum rezistă la iarna rece nordică şi la căldura de vară din sud, cat şi la topografia plată, medie şi dificilă. Şoferii de autobuze ai companiilor de transport s-au familiarizat in intregime cu vehiculele prin intermediul cursurilor oferite de specialiştii Mercedes-Benz. Aceştia au intrat cu toţii pe un nou teritoriu şi au dorit să adune experienţa care nu a fost incă disponibilă altcuiva pe o perioadă de doi ani de zile.Ei şi-au asumat rolul de conducere in dezvoltarea know-how-ului pentru o tehnologie cu totulnouă. 2004: Trei autobuze Citaro cu pile de combustie au fost supuse unei testări de doi ani de zile ca autobuze pentru transportul public in oraşul australian Perth. 2005: Trei autobuze Mercedes-Benz Citaro cu pile de combustie au fost trimise in China. In Beijing ele au fost supuse unei testări de doi ani de zile fiind utilizate ca autobuze pentru transport public.

Mercedes-Benz F600 de celule de combustibil pe bază de hidrogen

Un set de baterii pe bază de hidrogen a masinii este plasat sub podeaua cabinei. Se poate opera latemperaturi intre -25 C, utilizarea noului sistem de supraveghere de umiditate nu se congela aparămasă. Puterea de această maşină este de 115 CP, viteza maxima - 170 kilometri pe oră şi o gamă de deplasare pe un tip de combustibil - 400 km. Noile capacităţi poate gazdui pana la 3,5 kg de hidrogen şi poate rezista la presiuni de pană la 700 atm, care este de 2 ori mai mult decat inmodele anterioare.In acceleraţie normală şi de putere de pană la 90 de motoare electrice pentru HP trage puterea dincelulele de combustibil. Excesul de energie merge in incărcare acumulator de inaltă tensiunesuplimentar. La pornirea motorului şi sarcini ridicate, acest acumulator dă putere suplimentar

motorului. In timpul franării, cu motor electric acţionează ca un generator. Locatia de surse de alimentare in partea de jos a caroseriei, a făcut posibilă marirea interiorului, in timp ce dimensiunea masinii ramane aceeasi, a cărui lungime este de numai 4,34 m, iar distanţadintre scaunul şoferului şi scaunul din spate este de 90 cm (la fel ca in unitatea E-Class) .Modelele Citroen C-Zero, Mitsubishi i-MiEV si Peugeot iOn sunt propulsate exclusiv de motoare electrice, pornind de la o platforma comuna cu diferente vizibile doar de design, informeaza Capital.Vehiculele nu au spatiu de interior foarte mare, fiind asemanatoare ca dimensiuni unui Matiz, insa au un cost redus de utilizare, de aproximativ 1,5-2 euro la 100 de kilometri. Pretul depaseste insa 30.000 de euro la fiecare dintre modele.Masinile sunt extrem de fiabile, au o autonomie mare in conditii bune de circulatie. Este posibilinsa ca autonomia sa aiba de suferit in conditiile traficului din Bucuresti.La un model Leaf de la Nissan, autonomia se ridica in conditii ideale (60 de kilometri pe ora,temperatura exteriora de 20 de grade Celsius fara utilizarea climatizarii) pana la 220 de kilometri.La un drum numai prin oras, cu o viteza medie de 25 km/h, rezultata din accelerari si franarisuccesive si cu climatizarea pornita, distanta maxima parcursa poate scadea pana la 100 km.Toyota Motor Corporation a prezentat la nivel planetar numeroase detalii despre planurile dedezvoltare ale “Masinii ECO”, precum si despre stadiul actual al cercetarilor privind urmatoareageneratie de acumulatori electrici pentru propulsie auto. Raportul contine 5 puncte si facereferire la automobilele hibride, plug-in hibride, electrice, cu celula de combustibil si laacumulatori din generatia urmatoare.

Toyota

1. Vehicule hibrideToyota va introduce mai multe modele hibride pana la sfarsitul anului 2012, atat premiere cat simodele reproiectate, intr-un total de 11 proiecte. Dintre automobilele noi planificate sa aparacurand, unul este de clasa compacta, cu o eficienta a consumului de combustibil de peste 40 km/lconform ciclului de testare japonez, ceea ce corespunde in termeni europeni unui consum de 2,5l/100 km.2. Vehicule hibride cu alimentare de la priza (Plug-In Hibrid)Pana la inceputul anului 2012, Toyota va incepe vanzarile modelului Prius Plug-In Hibrid, inprincipal in Japonia, Statele Unite si Europa. Vanzarile preconizate sunt de peste 50.000 deunitati anual si se preconizeaza ca pretul pentru Japonia va fi in jur de 3 milioane de yeni, adicaceva mai putin de 35.000 €.3. Vehicule electrice (EV)In 2012, pe langa piata americana, un model iQ electric (“iQ EV”)va fi lansat in Japonia siEuropa. Pregatirile pentru lansare necesita teste de drum in Japonia, Statele Unite si Europa, carevor incepe in 2011. In mod separat, conceptul ” RAV4 EV”, care a fost dezvoltat impreuna cuTesla Motors, va fi prezentat curand (28 noiembrie 2010).4. Vehicule pe baza de pila de combustie (FCHV)Toyota continua dezvoltarea unui vehicul hibrid de tip sedan pe baza de pila de combustie(FCHV). Inceperea vanzarilor este planificata in jurul anului 2015 in Japonia, Statele Unite siEuropa – piete in care se prevede dezvoltarea infrastructurii de alimentare cu hidrogen. Desi inprezent un pret sub 10 milioane de yeni (cca. 100.000 €) pare realizabil, Toyota are ca scop

reducerea si mai mult a costurilor pentru a aduce pe piata un vehicul la un pret convenabil.5. Urmatoarea generatie de bateriiToyota dezvolta urmatoarea generatie de acumulatori de tractiune, una care va depasi cu multperformantele tehnologiei litiu-ion:– Baterii solide: TMC a redus cu succes ceea ce este cunoscut sub numele de rezistenta aparticulelor si a facut progrese spre crearea unor baterii compacte complet solide.– Baterii metal-aer: TMC a determinat mecanismul de reactie al bateriilor litiu-aer si si-aclarificat politica sa de cercetare in ceea ce priveste bateriile reincarcabile de a doua generatie.

Volkswagen

Departamentul de Cercetare Volkswagen a realizat un nou tip de pile de combustie la temperaturiinalte (High Temperature Fuel Cell - HTFC), unic in lume in acest moment. Noul sistem eliminanumeroasele dezavantaje ale pilelor de combustie de temperaturi joase (LTFC), deja cunoscute.O membrana rezistenta la temperaturi inalte si electrozi special conceputi pentru aceastamembrana vor permite realizarea de sisteme de pile de combustie mai compacte, mai eficiente sitotodata mai ieftine. Astfel, punerea la punct definitiva a acestui tip de propulsie se apropievizibil. In orice caz, prognozele multor producatori referitoare la momentul cand pilele decombustie ce folosesc hidrogenul vor fi gata pentru productia de serie si vor fi disponibile pe scara larga pentru aplicatii obisnuite au presupus amanari repetate, si asta din cauza stagnariicercetarilor.Volkswagen a insistat insa pe acest aspect, proiectul evoluand semnificativ in cativa ani. In 1999constructorul german demara cercetarile pentru a realiza o membrana rezistenta la temperaturiinalte. Doi ani mai tarziu, se lua decizia de a lucra la dezvoltarea unor pile cu combustibil detemperatura inalta, pornind de la aspectul de baza al membranei de temperatura inalta. In 2003specialistii de la Volkswagen au obtinut un succes notabil in realizarea de noi membrane. Darelectrozii adaptati acestui regim de utilizare inca nu fusesera realizati. Toamna anului 2006, acoincis insa cu rezolvarea problemei electrozilor. Rezultatele sunt cu adevarat promitatoare.Conceptul de Pile de combustie de temperatura inalta sunt in faza de testare la Centrul Tehnologic Volkswagen din Isenbuttel, destinat in special cercetarii sistemelor alternative de propulsie si aflat in apropiere de centrul administrativ genenral Volkswagen din Wolfsburg.Viitorul suna promitator. In 2010 se spera ca alte noi sisteme, mai performante, cu pile decombustie la temperaturi inalte vor fi in ultima faza de perfectionare si vor echipa primelevehicule experimentale, premergatoare industrializarii acestui tip de propulsie.Zece ani mai tarziu, ar putea aparea primele modele Volkswagen propulsate cu pile de combustie.Cu preturi accesibile acestea vor corespunde cu succes cerintelor legate de utilizarea de zi cu zi.Sistemul cu pile de combustie la temperaturi joase indica dezavantaje. Membrana are de suportattemperaturi in jurul a 80 grade C. Daca temperatura ar depasi acest nivel, mai intai ar scadeaperformantele pilei cu combustibil respective, apoi s-ar produce avarii ireparabile ale acesteia. De aceea vehiculele experimentale bazate pe tehnica LTFC, pentru a putea oferi performante similare cu ale automobilelor conventionale cu motoare cu ardere interna, trebuie sa fie dotate cu sisteme de racire foarte pretentioase, ceea ce ar implica si preturi ridicate. Pe langa aceasta, intr-un vehicul LTFC, sistemul de alimentare cu hidrogen gazos si aer trebuie sa fie mentinut la anumite cote de umiditate. Altfel, nu se poate atinge nivelul energetic optim, pila de combustie sufera deteriorari permanente, iar motorul electric nu mai poate functiona la parametrii stabiliti

initial. Sistemul de umidificare presupune alocarea unui spatiu, adauga greutate suplimentara vehiculului si costa bani in plus.De aceea noul sistem HTFC cu pile de combustie la temperaturi inalte este considerat atat deimportant. Membrana rezista la temperaturi inalte, si impreuna cu noul tip de electrozi, poatefunctiona fara probleme la temperaturi de aproximativ 160 grade C. Rezultatul consta intr-oputere similara cu aceea oferita de sistemele deja cunoscute in prezent. Pentru vehiculele echipate cu sisteme HTFC este anticipata o temperatura curenta a sistemului in jurul a 120 grade C. In plus, nu mai este necesara umidificarea. Sistemul de racire si gestionare a apei poate fi multsimpilficat, rezultand mai putin spatiu ocupat in vehicul, masa mai redusa a acestuia si costurireduse.

Tehnologia vehiculelor electric hibride

Vehicul electric hibrid (HEV) combină două sau mai multe surse de energie pentru a oferimobilitate vehiculului. De obicei aceste surse sunt: un motor cu combustie interna (ICE), precumşi unul sau doua motoare electrice alimentate de la baterii, care fuzionează, folosind cele maimoderne tehnologii ale motoarelor cu combustie interna si ale motoarelor electrice (ex. Lexus RX 450H) .Combinaţia permite motorului electric şi bateriilor sa ajute motorul convenţional saopereze cat mai eficient, in ceea ce priveste reducerea consumului de combustibil. In final, această hibridizare oferă capacitatea de a conduce o distanta cat mai mare, cu mai puţin combustibil şi niciodată nu va trebui să introduceţi in priză pentru reincărcare.

HEV ofera capacitatea de a îmbunătăţi performanta si economia de combustibil prin:• Recuperarea de energie in timpul franarii (franare regenerativa);• Foloseste si optimizeaza plaja de functionare a motorului cu combustie interna ICE pentru ooperare cat mai eficienta şi utilizeaza Electric Drive(actionarea electrica) pentru restul intervalului de funcţionare. Electric Drive are o capacitate de cuplu (forta la roata) foarte mare la turatii si viteze mici şi este ideal pentru faza de accelerare si regimuri de utilizare la viteze mici (de ex.in oras);• Reduce la maximum sau opreste total consumul motorului cu combustie interna ICE la mersul in gol,decelerare(frana de motor) sau stationare;• Reduce dimensiunile si greutatea motorului ICE: aceasta reduce costul şi emisiile poluante;• Posibilitatea de a gasi solutii tehnice mult mai simple pentru reducerea pierderilor in transmisieVehiculele electrice hibride Plug-in (PHEV) oferă o a treia sursă de energie (electrica Grid), caresă permită bateriei sa fie incarcata de la o sursa fixa de current, atunci cand vehiculul nu este inuz. Tehnologia bazata pe “pile de combustibil” (Fuell Cell) poate inlocui, de asemenea, motorulcu combustie interna ICE ca sursă de energie şi, astfel, să fie numit FC-PHEV, folosind ca sursede energie doar energia furnizata de Fuell Cell si bateriile Li-Ion.Autovehiculele hibride, Hybrid Electric Vehicle (pe scurt HEV), cu motor cu combustie interna(ICE) sunt in acest moment cea mai viabila tehnologie care poate oferi unui vehicul o semnificativa economie de combustibil si niveluri extreme de reduse de emisii de noxe cauzatoare de cancer, intrucat reduce formarea smogului .ICE poate functiona folosind combustibili convenţionali (benzină şi diesel), Bio Combustibili,GNC, GPL şi a alti combustibili alternativi, sau hidrogen care produce vapori de apa in emisiilede la ţeava de evacuare.Dar, toate acestea depind de cat de bine se aplică aceasta tehnologie de catre constructorii demasini. Tehnologia hibrida HEV este aplicata diferit de la constructor la constructor, inginerii pot personaliza sistemele de functionare pentru specificul fiecarui autovehicul.Beneficiile de a utiliza un vehicul electric cu tehnologie hibrida:• Reducerea semnificativă a consumului de petrol/combustibil cu minim 30% la consum mediu si40-50% la consumul in oras;• Utilizarea surselor alternative de energie, astfel se reduce dependenţa de importurile de petrol;• Utilizarea surselor regenerabile de energie, astfel se reduce amprenta de carbon a noxelor şidependenţa de combustibilii fosili;• Economia de combustibil concomitant cu reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră;• Ofera o experienta unica de conducere şi indeplineste si chiar depăşeste aşteptările clienţilorpentru siguranţa, fiabilitatea şi performanţa acestor vehicule.Situaţia utilizării pe plan national si international a vehiculelor hibrideSistemele de transport clasice utilizeaza carburanti pe baza de combustibili fosili. Desidin punct de vedere al tehnologiilor acestea s-au dezvoltat exponential, principalul inconvenient il constituie poluarea voluntara a planetei. Cu toate ca sistemele de ecologizare ale acestora suntintr-o continua dezvoltare, un alt aspect este legat de epuizarea combustibilor fosili, in perspectiva previzibila de cca. 30-50 ani. Astfel, sistemul de transport electric (vehiculul electric) reprezinta o solutie viabila pentru transportul viitorului, viitor care isi are deja radacinile ancorate in prezent.Cercetarile privind aceste sisteme de transport se axeaza pe doua directii principale: - realizareaunor noi surse de stocare a energiei (surse de energie curata) si dezvoltarea celor existente; -dezvoltarea unor sisteme de propulsie electrica optimale din punctul de vedere al consumului

energetic, tinand cont ca sursa de energie este limitata. Un sistem de transport electric este ingeneral un vehicul electric al carui cuplu de propulsie este furnizat rotilor prin intermediul unuimotor electric, care foloseste energia numai de la baterii, fie prin intermediul unui motor cu ardere interna care poate folosi ca sursa primara hidrogenul, benzina/motorina sau pila de combustie.Tehnologia de actionare electrica este folosita pentru vehicule incepand de la biciclete si scutere,pana la lifturi, electro-stivuitoare, automobile pentru golf, automobile de pasageri, autobuze,troleibuze, autovehicule comerciale. De asemenea, aceasta tehnologie este utilizata in porturilemaritime si aeroporturi. Vehiculele electrice pot fi clasificate in patru categorii principale:vehicule cu baterie reincarcabila, vehicule hibride cu baterie reincarcabila, vehicule hibride sivehicule cu pile de combustie. La nivel mondial sunt urmarite, cu deosebit interes, cercetarileprivind sistemele electrice de transport avand drept rezultat vehicule electrice cu randamentcrescut, cu siguranta in functionare si evident, fara emisie de noxe. Deja, marea majoritate aoamenilor utilizeaza spre exemplu autobuzul sau privesc cum bagajele lor sunt transportate catreavion, fara sa realizeze vreodata ca ei sunt deja beneficiarii tehnologiei sistemelor de transportelectric. Astfel, se pot exemplifica cateva din aplicatiile sistemelor de transport electric: -transport comercial - taxi - Actionarea electrica este deosebit de utila pentru autovehicule cuopriri-porniri repetate, deoarece ea asigura recuperarea energiei de franare, care altfel, s-ar fipierdut sub forma de caldura; aplicatiile tipice de transport comercial de astazi includ transportulurban de bunuri, taxi si vehicule militare; - transport public: autobuze, troleibuze, trenuri de mareviteza - Spre exemplu, in megaorasele ca New York, Seul sau Tokio, oferta de autobuze electricedin partea companiilor de transport este intr-o continua crestere, avand in vedere impactul asupramediului inconjurator; de asemenea, autobuzele electrice sunt mai silentioase, iar durata de viata a sistemului de franare este practic dublata; - automobile electrice - Automobilele electrice hibride au fost introduse recent pe piata de consum, dovedindu-se tot mai populare in ciuda pretului ridicat; in viitorul apropiat, marea majoritate a companiilor producatoare de automobile au ca scop cresterea numarului de automobile hibride. Cu toate acestea, analistii economici preconizeaza, spre exemplu, ca piata americana de automobile hibride va reprezenta numai un procent de 3% pana in anul 2011, mai ales, datorita pretului ridicat. De aceea, cercetarile privind automobilele electrice pentru piata de consum raman aproape exclusiv in sarcina marilor companii producatoare de automobile; - depozitarea, circulatia marfurilor si transportul de persoane pe arii restranse.

Concluzii:Avand in vedere ca mijloacele de transport conventionale (cu motoare cu ardere interna)constituie principala sursa de poluare chimica si fonica voluntara a planetei, cu noxe precum: CO, Nox, CH, particule de carbon, dar si emisii ce stimuleaza efectul de sera (Greenhouse - CO2), sistemele de transport electrice constituie o alternativa tot mai viabila pentru transportulpersoanelor si bunurilor. De asemenea, pentru obtinerea unui randament cat mai ridicat si osiguranta sporita in functionare, trebuie dezvoltate sisteme electrice de propulsie optimale, dinpunct de vedere al masei, al consumului de energie electrica si al eficientei surselor de energieelectrica. Un alt aspect al sigurantei in functionare este legat de utilizarea in sistemul electric depropulsie a unui mare numar de traductoare de pozitie, viteza si cuplu, care pot producedisfunctionalitati ale vehiculului in cazul defectarii acestora. In acest scop se efectueazanumeroase cercetari pentru realizarea sistemelor de actionare electrica fara aceste tipuri detraductoare, asa numitele sisteme de reglare sensorless. Astfel, in Europa a fost creat in 1998 unconsortiu puternic de cercetare (The European Sensorless Drives Consortium) al carui directoreste prof. Peter Vas de la Universitatea Aberdeen din Marea Britanie, care are scopul depromovare si aplicare a acestor noi teorii de reglare. O alta latura a restrictiilor la nivel mondial oreprezinta imputinarea resurselor clasice (petrol, gaze, carbune), concomitent cu crestereaexponentiala a cererii de energie. Aceasta se manifesta foarte clar prin cresterea exagerata apretului mondial la combustibilii fosili. Ca urmare, toti marii participanti la economia mondialadepun eforturi pentru gasirea unor solutii. In acest sens au luat fiinta patru mari centre de putere:SUA, Europa, Coreea de Sud si Japonia. In ultima decada, mai ales, sumele investite au capatatvalori uriase. Numai guvernul SUA de exemplu a investit peste 2 miliarde dolari in ultimii treiani. In Europa, dar si in Asia si SUA, producatorii de vehicule au o politica de cercetare foartedezvoltata in ceea ce priveste vehiculele electrice cu baterie, hibride sau cu pile de combustie.Este implicat, de asemenea, un numar important de industrii conexe, spre exemplu: producatoriide baterii, componente electronice, motoare electrice, universitati si institute de cercetare.Furnizorii de energie electrica sunt si ei foarte interesati, deoarece vehiculul electric prezinta unpotential urias pentru piata acestora. De asemenea, este unanim acceptat ca, vehiculele electrice cu baterie reincarcabila (asa numitele "vehicule electrice pure" ) au un potential extrem de marepentru "piata de nisa" cum ar fi: transportul urban de marfa, autobuze, vehicule destinateaeroporturilor, serviciilor postale, depozitarea si transportul materialelor, constructii etc.

Bibliografie

1. http://ro.wikipedia.org/wiki/ Utilizarea_hidrogenului_Mijloace_de_transportwww.wikipedia.ro

2. www.scribd.ro 3. http://energiahidrogenului.blogspot.ro/ 4. http://ro-bul-ret.eu/images/stories/results/ret/modulul-5.pdf