Производители экологически чистых машин разделились на два лагеря. Пока одни активно строят машины с бортовыми накопителями энергии, другие указывают на водород, как альтернативный носитель энергии. Бережливые европейцы указывают на бесперспективность водорода, в то время, как не менее бережливые японцы уже продают серийный водородомобиль. Так в чем тут дело? Попробуем разобраться.
Позиция поклонников водородного топлива. Мнение сторонников будущего водородомобиля – от противного. Зачем тратить миллиарды долларов на разработку и совершенствование конструкции электромобилей, если им на смену придут машины на топливных элементах. Среди нескольких недостатков машин на приводе от литий-ионных аккумуляторов называются:
· невысокая эффективность аккумуляторов такого типа;
· требовательность к соблюдению температурных режимов батарей;
· потеря емкости с течением времени;
· высокая цена аккумуляторов.
С учетом недостатков производители вынуждены привлекать дополнительные инвестиции на разработку аккумуляторов нового типа. Но существует мнение, что те же затраты более оправданы для разработки водородомобилей и инфраструктуры.
Есть ли будущее у машин на водородном топливе? Водород является отличным энергоносителем. В этом ни у кого не возникает сомнений. При этом возникает интересная химическая цепочка. Так, для получения водорода требуется вода и электроэнергия. При обратном процессе – при использовании в топливном элементе (или сжигании) образуется вода.
Водород характеризуют такие свойства:
· высокая теплотворная способность – 33 кВт×ч 1 кг;
· длительность безвредного хранения.
При применении в качестве топлива в автомобиле всего 5 кг водорода машина способна проехать с ним до 400 км. Заправка водородомобиля на топливных элементах требует всего на 10 минут больше времени, чем машина с ДВС.
Это все теоретические выкладки. Как только дело доходит до практики, то Toyota Mirai – единственная серийная машина, о которой хоть что-то известно. Да, есть еще Mercedes GLC F-Cell, но он не предназначен для массового пользователя (и в принципе - это гибрид). Все выставочные образцы мировых компаний также пока остаются выставочными образцами. В чем же тут причина?
3 основные причины отсутствия перспектив "Н". В случае использования топливных элементов в «чистом» виде, реакция для приведения машины в движение очень запоздалая. Поэтому в конструкцию вводят промежуточный накопитель энергии. К примеру, в Mercedes GLC F-Cell поставили такую мощную батарею, чтобы только на ней авто преодолевал до 50 км. Топливный элемент задействуется как генератор тока, и эффективен в дальних поездках.
По цене такая модель становится сопоставимой с традиционным аккумуляторным электромобилем. При этом все компоненты, включая хранилище водорода, дороги в производстве. Примечательно, что в 80-литровый бак Toyota Mirai помещается всего 5 кг водорода.
Дополнительно приходится придумывать как обезопасить топливный бак в случае аварии. Ведь «топливо» находится под давлением в 700 атмосфер, а об опасности утечки и говорить нечего.
Второй проблемой является доставка водорода на заправочный станции. Это не возможно традиционными путями:
· по трубам – с учетом возможности разрушения материала газом «Н»;
· в металлических емкостях – по той же причине риска утечки или взрыва.
В специально построенных автовозах доставлять топливо нерентабельно. В полуприцепе, где поместилось бы 27 тонн бензина, можно перевезти только 2,3 тонны водорода. Но при этом трудно построить резервуар таких размеров и выдерживающих 700 bar.
Целесообразно производить сжиживание газа, но опять – это на сегодня дорого. Требуется работа мощных холодильных установок. Также при перевозке сложно обеспечить герметичность резервуара. Улетучиться при перевозке части водорода удается очень легко.
Третьей проблемой является бесперспективность прямого сжигания водорода в двигателе. КПД в этом случае оказывается сопоставимым с бензином или дизелем.
В качестве заключения. Развитие инфраструктуры и дорогие исследования по силам только в рамках небольшой страны и при наличии возможности привлечения больших инвестиций. Возможно, поэтому проекты развиваются только в Японии и Южной Корее. Ведутся исследования и в ряде университетов Китая. Расчетливые европейцы вряд ли будут делать ставку на машины на водородном топливе.
Использованию водорода в качестве топлива предрекают другую судьбу. Он в будущем может заменить уголь в энергозатратных производствах – на стационарных силовых установках в металлургии и других отраслях.