Электрификация транспортных средств дана для конкуренции в автомобильной промышленности в течение следующих нескольких десятилетий. Независимо от того, используют ли эти автомобили вспомогательный двигатель, топливный элемент или работают на 100% от аккумулятора, простота, отзывчивость и снижение выбросов от электромобиля являются убедительными. Электродвигатель состоит примерно из 200 деталей по сравнению с примерно 2000 для двигателей внутреннего сгорания, что помогает значительно сократить расходы и повысить надежность. На этом этапе практически каждый автопроизводитель наращивает электронный контент в автомобиле, и многие выбирают электродвигатели в качестве основного силового агрегата.
До сих пор задача состояла в том, чтобы сбалансировать преимущества электрификации с простотой использования. Один из вариантов, который все чаще цитируют крупные автопроизводители — за исключением Tesla, NIO и других, — это водород, который, по их утверждению, станет конкурентоспособным с другими источниками топлива в течение следующего десятилетия. Они утверждают, что это преодолеет некоторые из самых больших проблем с электромобилями сегодня, например, как далеко они могут проехать на зарядке, сколько времени требуется, чтобы зарядить их, и как развивать инфраструктуру зарядки в менее населенных районах.
Инфраструктура зарядки и время зарядки — два очевидных недостатка электромобилей с аккумулятором. При недостаточном количестве зарядных устройств людям, возможно, придется ждать в очереди в течение продолжительных периодов времени. Более того, человек, который живет в квартире, например, может не иметь доступа к зарядной станции. А в районах, подверженных перебоям в электроснабжении, может не быть электричества, доступного для зарядки транспортных средств во время чрезвычайных ситуаций, что может быть опасным для жизни в случае наводнения или пожара.
«Технология аккумуляторов не готова для дальних поездок», — сказал Люк Гир, технологический аналитик IDTechEx. «Что сдерживает электромобили, так это первоначальная стоимость батарей и зарядной инфраструктуры. Около 50% электромобилей в Соединенных Штатах было продано в Калифорнии. Согласно нашим исследованиям, в 2028 году мы достигнем пика двигателей внутреннего сгорания, и тогда продажи упадут ».
Автопроизводители делают ставку на то, что водородные топливные элементы будут ключевой частью этого сдвига. Идея заключается в том, чтобы иметь возможность перекачивать водородоподобный бензин с новых или существующих автозаправочных станций с инфраструктурой для хранения и перемещения сжиженного водорода. Но это не так просто.
«С помощью FCEV (электромобиля на топливных элементах) вы получаете высокую производительность и большую дальность полета», — сказал Монтерей Гардинер, старший инженер по водородным технологиям и технологиям мобильной электроники BMW Group. «Проблема заключается в дополнительной водородной инфраструктуре и высокой стоимости системы. Сейчас нам нужно производить 500 000 автомобилей в год, чтобы получить конкурентоспособную стоимость ». BMW планирует представить топливный элемент.
«Водород делает металл ломким», — сказал К. Чарльз Янак, генеральный директор Arteris IP. «Есть три способа его хранения. Один из них криогенный. Второй — использование гидридов металлов. И третий — использование органических материалов. Ни один из них не является удовлетворительным ».
Также не ясно, будет ли водород конкурировать с автомобилями с более быстрой зарядкой аккумулятора с пробегом до 500 миль. И если время зарядки аккумулятора можно сократить до 10 минут на расстоянии 120 миль, для большинства водителей этого будет достаточно для большинства людей.
«Европейские компании не верят, что смогут заработать на электромобиле», — сказал Том Вонг, директор по маркетингу IP-дизайна в Cadence. «Но если вы сможете значительно снизить стоимость ионно-литиевых батарей, они достигнут точки пересечения, в которой электромобили станут конкурентоспособными с двигателями внутреннего сгорания».
Топливный элемент также дорог, по крайней мере, на данный момент. Одна из причин заключается в том, что для этого требуется платина, которая используется в качестве катализатора. Текущие исследования включают сплавы платины и рутения, чтобы снизить эту стоимость. Но некоторые из этих затрат также могут быть компенсированы сокращением драгоценных металлов в других областях.
«В настоящее время платина и палладий используются в каталитических нейтрализаторах для двигателей внутреннего сгорания», — сказал Уильям Крокетт, вице-президент Tanaka Kikinzoku. «Сегодня мы буквально отправляем каталитические нейтрализаторы в Японию для переработки этих материалов. Эта стоимость уходит на водородных топливных элементах и электромобилях ».