수소 파워 트레인
기존의 내연 기관은 순수한 수소 ( 'HICE')에서 작동하도록 수정 될 수 있으며, 연료 전지보다 훨씬 저렴하기 때문에 더 빨리 배치 할 수 있습니다. 그러나, 수소 연소는 연료 전지만큼 효율적이지 않고 NOx를 방출하기 때문에 수송에서 중요한 장기적 역할을 수행 할 것으로 기대되지는 않는다. 이중 연료 차량에서 수소는 천연 가스 ( "에탄") 또는 디젤과 혼합 될 수 있습니다. 이중 연료 동력 전달 장치 사이를 전환하는 것도 가능합니다. 이를 통해 기존 인프라 스트럭처를 사용할 수 있습니다. 배출량은 0이 아니며 저탄소 옵션으로 대체 될 수 있습니다. 48
연료 전지 전기 자동차 (FCEV)는 주로 고효율, 고출력 밀도 및 콜드 스타트 기능을 갖춘 PEM 연료 전지를 사용합니다. 4960kW 연료 전지는 유럽 자동차에서 일반적으로 사용되며 그 중 50kW는 가정용 연료 전지 (~ 1kW)보다 훨씬 큽니다. 기존의 내연 기관 (ICE), 배터리 전기 자동차 (BEV), 플러그인 하이브리드 전기 자동차 (PHEV, 확장 범위 전기 자동차라고도 함) 등 경쟁 파워 트레인에는 배터리를 사용하여 대부분의 여정과 스위치를 완료 할 수 있습니다 엔진 또는 연료 전지에 빈번한 트립 감소 51.
수소 파워 트레인은 표 1의 대안과 비교되며 다음과 같이 다릅니다.
표 1은 메인 파워 트레인의 성능을 비교합니다. 기호는 다른 성능 지표 (낮음 / 중간 / 높음)를 정 성적으로 비교합니다. 레퍼런스 49
(1) 자본 비용 : FCEV의 자본 및 운영 비용은 오늘날의 BEV보다 높습니다. Toyota Mirai 또는 현대 ix3553,54의 가격은 $ 60-75k이며 Renault Zoe 또는 Nissan Leaf의 가격은 $ 25–30k입니다. 그러나 FCEV는 제조량이 증가함에 따라 상당한 비용 절감 효과가 있으며 결국 더 저렴한 대안이 될 수 있습니다. 5,50
(2) 주행 범위 및 급유 시간 : FCEV는 기존 전기 자동차에 비해 주행 거리가 길고 급유 시간이 짧습니다 (약 500 마일 및 3 분). FCEVs57보다 BEV의 주행 범위와 고온 / 저온 지역의 자동차 에어컨 / 난방에 더 큰 영향을 미칩니다.
(3) 인프라 요구 사항 : 수소 급유소는 전기 자동차 충전기보다 훨씬 더 많은 서비스를 제공 할 수 있으며 FCEV의 범위가 더 넓기 때문에 더 큰 반경을 제공 할 수 있습니다. 58 수소 급유소는 현재 전기 충전소보다 비싸다 : 약 150 만 달러, 저속 충전기는 4,59-61 달러 미만이지만 기술이 발전하면 비용은 2/3 감소 할 것으로 예상된다.
(4) 수명 : 배터리 수명은 지역 기후, 과충전, 심방 전 및 높은 충전 / 방전 속도에 영향을받습니다 .62 Tesla는 배터리 수명이 10-15 년이지만 대부분의 BEV 수명은 5 년 미만이므로 이 인생은 입증되지 않았습니다. 배터리와 비교하여 수소 탱크를 빠르게 재충전 할 수 있으며, 서비스 수명에 영향을주지 않으면 서 심방 전이 자주 수행되며, 연료 전지 스택의 수명은 다른 파워 트레인 부품의 수명을 초과 할 것으로 예상됩니다 63.
(5) 사용자 경험 : FCEV는 ICE보다 부드러운 주행 경험을 제공합니다 (보다 조용하고 진동이 적으며 기어 변속이 없음). 그러나 수소 탱크는 크기가 크고 모양이 불편하여 수화물 공간을 제한 할 수 있습니다.
(6) 배출 : 재생 가능한 전력 전기 분해, 바이오 매스 또는 화석 연료 및 CCS를 사용하여 연료 전지를 만드는 경우 사용 중 FCEV 배출은 0이고 생산 중 배출은 저탄소입니다. 탈탄 전위가 제한적인 전기 자동차도 마찬가지입니다. 바이오 연료를 휘발유 및 디젤과 혼합하면 이산화탄소 배출이 줄어들지 만 지역 대기 질은 개선되지 않습니다.
(7) 네트워크 요구 사항 : FCEV 및 급유 인프라는 상당한 BEV 침투에 필요한 그리드 업그레이드를 피하고 유용한 그리드 밸런싱 서비스를 제공 할 수 있습니다.
(8) 보안 : FCEV는 BEV 및 ICE와 동일하지만 보안 고려 사항이 다릅니다. 수소는 가연성 (가솔린보다 가연성)이지만 수소 화재는 지역 특성상 차량에 거의 손상을주지 않습니다 49.
승용차
운송 산업의 탈탄 소화는 전 세계 운송 산업의 약 절반을 차지하는 개인용 자동차에 중점을 두어야합니다 (그림 2). FCEV는 현재 비싸지 만 일부 분석에 따르면 2030 년까지 대량 생산 감소 비용으로 인해 총 소유 비용 (TCO)이 다른 주요 동력 전달 장치와 통합 될 수 있습니다 (그림 3).
그림 3 메인 파워 트레인의 총 소유 비용은 참고 자료입니다. 50. 수소, 전기 및 화석 연료 차량의 서비스 수명 비용은 2030 년에 수렴 될 것으로 예상됩니다.
백금은 자본 비용의 주요 원천입니다. 중간 연료 전지 차량 (약 30 그램)에 대한 수요는 디젤 차량 촉매의 10 배이기 때문입니다. 67은 플래티넘 함량을 줄이는 데 상당한 진전을 이루었습니다. Daimler는 2009 년 이후 90 %를 줄였으며 Toyota는 현재 수준 (68)에서 50 %까지 줄이겠다는 목표를 세웠습니다. 67.
승객 FCEV는 동일한 비용을 달성하기 위해 연간 약 100 개의 [얇은 공간 (1 / em) 생산량] (많은 재정적 지원이 필요함)을 필요로합니다. 전세계 승용차 판매량은 연간 약 7 천만 달러이며이 작은 보급률은 거대한 시장을 나타냅니다. 69 비용 평등이 달성되면 사용자 경험과 관련된 다른 주요 측면이 FCEV를 유리하게 만들 것입니다. 78 %의 자동차 연료 보급은 급유가 더 빠르면 FCEV 70이 전기 자동차에서 획기적인 것으로 여겨지지만 BEV 충전 시간은 여전히 용납 할 수없는 장애물입니다. 70
초기 장애물이 더 작은 파워 트레인을 구성하여 배치를 가속화하십시오. 여기에는 소형 굴뚝 (<20kW)과 낮은 연료 소비로 FC RE-EV가 적은 양에서 경쟁력을 갖는 확장 된 범위의 전기 자동차 (FC RE-EV)가 포함됩니다. 7
Toyota, Hyundai 및 Honda는 현재 FCEV 승용차를 생산하고 있으며 Audi, Mercedes-Benz 및 기타 자동차도 그에 따른 것으로 예상됩니다 71.72 FCEV는 인프라 요구 사항으로 인해 일부 국가에서만 사용할 수 있지만 약 3000 개의 FCEV가 판매되었습니다 (정책 챌린지 섹션 참조). 수소 연료 협의회는 매년 17 억 7 천만 달러를 투입했으며 배치가 가속화 될 것으로 예상됩니다. 73 대부분의 자동차 경영진은 FCEV를 2025.70의 가장 중요한 추세로보고 있습니다. 국제 에너지기구 (International Energy Agency)의 장기 결론은 2030 년까지 선진국의 FCEV 판매량이 8 백만 대, 1 억 5 천 5 백만 대에 2 억 5,500 만 대, 도로 운송의 25 %를 차지할 수 있다는 것입니다.
주유소
승용차의 한 가지 어려움은 재급유 인프라를 광범위하게 확장하여 기존 차량의 적용 범위와 자유를 제공해야한다는 것입니다. 58 전기 자동차는 충전기 비용 절감으로 문제가 적다 : 영국은 전기 자동차 5,000 대를 빠르게 개발했으며 15 개의 수소 충전소에 비해 충전 위치는 8,500 개의 주유소와 비슷하다. 수소 발생기는 900 BEV 고속 충전기와 비슷한 처리량을 제공 할 수 있지만 지리적 범위와 편의성이 다릅니다.
2018 년 현재 전 세계에 330 개의 수소 보급소가 있으며 그 중 절반은 일본과 미국에 위치하고 있습니다 (그림 4). 유럽의 다양한 H2Mobility 계획은 주요 위치에 주유소를 배치 할 것을 제안하고 2020 년까지 영국은 65 개의 주유소 네트워크를 통해 시장을 시작하고 2030 년까지 전국을 덮고있는 1150 개의 주유소로 성장할 것입니다. 77 수소 협의회의 목표는 2025 년까지 전 세계에 3,000 개의 급유소를 설치하여 약 2 백만 개의 FCEV에 수소를 공급할 수 있도록하는 것인데, 이후 급유 인프라는 자체 유지되어야합니다. 66 국가 로드맵은이 수의 절반 정도만을 목표로하지만 (6.1 항 참조)
미래의 자동차 공유 경제에서 트럭, 택시 또는 승용차와 같은 기지로 돌아 오는 함대는 높은 활용률을 얻으며 단일 주유소의 혜택을 누릴뿐만 아니라 신속하고 자주 급유하지 않을 것입니다. 인프라의 필요성을 줄이면 승객 FCEV 부문보다 유통 비용이 더 빨리 절감 될 수 있습니다. 7 개의 도시 택시는 또 하나의 유망한 초기 시장입니다 .2018 년부터 새로운 런던 택시는 배출량이 0이되어야합니다 .78 파리는 60 개의 새로운 FCEV 택시를 구매하고 수백 대를 더 추가 할 계획입니다. 79